Preskočiť na obsah Preskočiť na pätu (NCP VaT)
VEDA NA DOSAH – váš zdroj informácií o slovenskej vede

Úbytok nízkej oblačnosti zvyšuje globálnu teplotu

Alexander Ač

Aj malé odchýlky v rozsahu nízkej oblačnosti majú vplyv na energetickú bilanciu Zeme.

Slnko a Zem z vesmíru. Zdroj: iStock.com/Pavel_Chag

Nízka oblačnosť odráža slnečné žiarenie späť do vesmíru a je tak kľúčová pri ochladzovaní Zeme. Zdroj: iStock.com/Pavel_Chag

Tím nemeckých klimatológov v štúdii z týždenníka Science uvádza, že vyriešili jednu z klimatických záhad, ktorou bol nevysvetliteľný nárast globálnej teploty v uplynulom roku v porovnaní s predpoveďami klimatických modelov.

Analýzy satelitných údajov a záznamov počasia ukázali, že najpravdepodobnejším vinníkom je situácia, keď v nadmorských výškach pod 3 000 m n. m. vzniká menej oblačnosti. Tá zohráva kľúčovú úlohu pri ochladzovaní Zeme tým, že odráža slnečné žiarenie späť do vesmíru, zatiaľ čo jasnejšia obloha znamená, že ho na Zem dopadne viac.

Úbytok oblakov tohto typu zostal predtým nepovšimnutý. Štúdie, ktoré vychádzali z údajov satelitov, totiž nedokázali dostatočne presne rozlíšiť nízku oblačnosť od tej, ktorá vzniká vo vyšších polohách.

Vyrovnávanie energetickej bilancie

Znepokojivý trend otepľovania v roku 2023 prístroje po prvý raz zaznamenali nad severným Atlantickým oceánom. Ako však upozornil Helge Goessling, hlavný autor článku a klimatický fyzik z Inštitútu Alfreda Wegenera v nemeckom Bremerhavene, rýchlejšie otepľovanie sa prejavilo napríklad aj v severnom Tichom oceáne alebo v blízkosti rovníka.

Aby vedci dokázali zhodnotiť zmeny pozemskej klímy, musia predovšetkým vyčísliť, koľko energie absorbuje Zem, koľko z nej udržia v atmosfére skleníkové plyny a koľko slnečného svetla sa odráža späť do vesmíru pred tým, ako sa dostane k Zemi. Úloha oblakov je v tom kľúčová, pretože odrážajú približne 50 percent slnečného žiarenia, ktoré k nim prenikne, zatiaľ čo oceány odrazia asi iba desatinu uvedeného množstva.

Minuloročný anomálny nárast teploty o 0,2 stupňa Celzia však nebolo možné vysvetliť ani po zahrnutí takých faktorov, ako je vrchol aktivity Slnka, strata polárneho ľadu alebo pokles jemných častíc (aerosólov) v atmosfére. Inými slovami, celková odrazivosť Zeme – nazývaná albedo – sa znížila, no vedci nevedeli prečo.

„To, čo sa stalo, sa nedalo jednoducho vysvetliť pomocou javu El Niño ani iných faktorov, ktoré otepľujú klímu,“ vysvetlil Goessling. „A presne na tomto mieste vstúpil do hry pokles nízkej oblačnosti.“

Schematické znázornenie vplyvu oblačnosti na teplotu planéty.

Schematické znázornenie vplyvu oblačnosti na teplotu planéty. Vysoká alebo žiadna oblačnosť znamená otepľovanie, pretože do vesmíru uniká menej energie v porovnaní s množstvom, ktoré prichádza zo Slnka. Nízka oblačnosť vie odraziť do vesmíru viac energie, takže jej úbytok opäť vedie k rýchlejšiemu otepľovaniu. Zdroj: Alfred Wegener Institut/Yves Nowak

Projekty CERES a ERA5

Goesslingov tím sa začal zameriavať na nízke oblaky a na to, ako ovplyvňujú energetickú bilanciu Zeme. Na sledovanie oblačnosti použili najmä satelitné snímky úradu NASA a záznamy o počasí zostavené Európskym centrom pre strednodobé predpovede počasia (ECMWF) na sledovanie hustoty oblačnosti v rôznych nadmorských výškach.

Projekt úradu NASA nazvaný CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System) zhromažďuje satelitné údaje z dlhších časových období, aby vytvoril radiačnú bilanciu Zeme a sledoval, koľko prichádzajúceho slnečného žiarenia planéta pohltí v porovnaní s tým, koľko infračervenej energie vyžiari späť do vesmíru.

Projekt ERA5 v rámci ECMWF zasa zhromažďuje a analyzuje rôzne hodinové údaje zo satelitov, meteorologických balónov a atmosférických prístrojov od hladiny mora až do výšky 80 kilometrov, pričom tieto údaje vyhodnocuje už od roku 1940.

Keďže CERES sleduje iba celkovú oblačnosť, na určenie hustoty oblačnosti v rôznych úrovniach atmosféry boli potrebné záznamy z projektu ERA5. S ich využitím mohol Goesslingov tím spresniť interpretácie satelitných snímok, ktoré ukazovali na nedostatok nízkych oblakov, zatiaľ čo vysoká oblačnosť zostala stabilná.

V cykle spätnej väzby

Čo však spôsobuje nedostatok nízkej oblačnosti? Nemôže to byť samotná otepľujúca sa atmosféra?

„V prípade otepľovania vyvolaného skleníkovými plynmi nám mnohé klimatické modely ukazujú, že ho ovplyvňujú aj mraky, predovšetkým tie, ktoré vznikajú v nižších pásmach,“ povedal Goessling. Podľa nemeckého vedca môže k zníženiu tejto oblačnosti čiastočne prispieť aj pokles spaľovania uhlia spolu s prísnejšími kontrolami množstva výfukových plynov z námornej dopravy, lebo jemné častice pochádzajúce z tohto znečistenia pôsobia ako zárodky pri tvorbe oblakov. Iróniou teda je, že snaha o čistejšie ovzdušie môže podporiť ďalší nárast globálnej teploty. Menej oblakov, ktoré vedia odraziť späť do kozmu menej slnečného žiarenia, logicky znamená viac otepľovania.

Satelitná snímka dokumentuje, že jemné častice z lodných výfukových plynov pôsobia ako kondenzačné jadrá (zárodky) pre tvorbu oblakov.

Satelitná snímka dokumentuje, že jemné častice z lodných výfukových plynov pôsobia ako kondenzačné jadrá (zárodky) na tvorbu oblakov, ktoré odrážajú slnečné lúče späť do vesmíru. Keďže prísnejšie predpisy o znečistení morí množstvo týchto zárodkov obmedzuje, vedci v novej štúdii uvádzajú, že to môže byť jedným z dôvodov rýchlejšieho otepľovania Zeme v porovnaní s predpoveďami klimatických modelov. Pokles nízkej oblačnosti teda podľa nich môže pomôcť vysvetliť globálny teplotný nárast v roku 2023. Zdroj: NASA/GSFC/Jeff Schmaltz/MODIS Land Rapid Response Team

Ďalším efektom tejto spätnej väzby podľa Goesslinga je, že spolu s otepľovaním Zeme sa prejavuje tendencia „vidieť oblaky vyššej úrovne, ako sa pohybujú hore, do chladnejších častí najvyššej troposféry“. Chladnejšie mraky však vyžarujú menej energie do vesmíru a udržiavajú viac tepla v atmosfére.

„Je tiež možné, že spätná väzba oceánov viedla k silnému otepľovaniu morskej hladiny, a aj to môže znížiť množstvo nízkej oblačnosti,“ dodal spoluautor štúdie Thomas Rackow.

V hre môžu byť aj dlhodobé oceánske cykly. Najmä atlantické a tichomorské oceánske cirkulácie sú známe tým, že sa v priebehu desaťročí menia. Môžu teda v určitom období znížiť rozsah nízkej oblačnosti a zhoršiť globálne otepľovanie a potom zasa vyvolať opačné účinky. Podľa Goesslinga je zložité povedať, do akej miery dokážu takéto vzostupy a pády zmeniť súčasné trendy.

Celkovo práca ukazuje, že aj malé odchýlky v rozsahu nízkej oblačnosti sú dôležitejšie, než si väčšina odborníkov predstavovala. Goesslingov tím sa preto domnieva, že náhly nárast globálnej teploty v roku 2023 nebol ojedinelou udalosťou.

„Ak veľkú časť poklesu albeda skutočne spôsobuje spätná väzba medzi globálnym otepľovaním a nízkou oblačnosťou, ako naznačujú niektoré klimatické modely, mali by sme v budúcnosti očakávať pomerne intenzívne otepľovanie,“ uviedol.

Zdroj: Goessling a kol., 2024, Science

(zh)

CENTRUM VEDECKO-TECHNICKÝCH INFORMÁCIÍ SR Ministerstvo školstva, výskumu, vývoja a mládeže Slovenskej republiky

Mediálni partneri

ÁMOS vision FonTech Startitup