Arktický metan: zívat nebo panikařit?

Tato zima se utrhla z řetězu. Zatímco v Evropě jen tak nesměle přešlapuje v úřadu pro evidenci nezaměstnaných, na kontinentu severoamerickém se vyhrnula do ulic s vyhrnutými rukávy. Sněhové bouře, dopravní kalamity, mrazivá sevření a teplotní výkyvy jsou letos na denním pořádku. Tady je svodka počasí minulého týdne (Vienna, VA): v úterý pohoda, fotbálek venku po práci a 18C, ve čtvrtek mrazivo, 0C a vichr jak v sibiřským tunelu, včera (sobota) opět pohoda, slunečno a 17C, no a zítra (v pondělí) se podle rosničkářů ani během dne přes bod mrazu nepřehoupneme a očekává se sněžení. Kdybych byl meruňka tak si normálně hodím mašli.

V takto meteorologicky pohnutých časech se rojí prorokové, kteří vám za pár grošů prozradí, jaký typ kosmické záhuby se právě chystá přistát na vaši zahrádku. Letos jsem zaznamenal i pár takových, kteří se oháněli mojí oblíbenou apokalyptickou metlou -  nekontrolovaným únikem arktického metanu. Jádro tohoto letitého problému je celkem jednoduché. V Arktidě je v tající půdě vázáno velké množství uhlíku, převážně ve formě metanu, a jeho uvolnění do atmosféry by mohlo zvýšit riziko akcelerovaného oteplení, vedoucího k drastickým klimatickým změnám a posléze až k sebeusmažení. V odborné komunitě existují dvě názorové školy na průběh a gradaci tohoto jevu. Obě skupiny patří k zastáncům teorie globálního oteplování a liší se jen v posouzení míry závažnosti tohoto procesu a jeho následků. Ta první (např. Peter Wadhams nebo Sam Carana) si myslí, že uvolnění metanu spustí katastrofický sled změn, které částečně znemožní zemědělství a povedou k bezprecedentním škodám a stěhování národů. Ta druhá (např. David Archer nebo Gavin Schmidt) tvrdí, že únik metanu způsobí jen mírné navýšení již existujících problémů a v podstatě se během naší služby nic zvláštního nestane. Která škola má ve sborovně ostřejší tužky uvidíme za několik let.

Proč ale Arktida? Tamní počasí přece zajímá tak maximálně lední medvědy...

I kdež. Světové klima je globálním, komplexním a důmyslně propojeným mechanismem, jehož nelineární chování vystihl už před nějakými 40 lety americký meteorolog Edward Norton Lorenz známou přednáškou "Může zatřepetání motýlích křídel v Brazílii způsobit tornádo v Texasu?". Navíc začíná být stále jasnější, že dění v Arktidě má pro globální klima zásadní význam. Konkrétně charakter arktického tryskového proudění. Zjednodušeně řečeno, toto proudění jednak odděluje chladné masy arktického vzduchu od těch teplejších v mírných pásmech a druhak "otáčí" atmosférou nebo přesněji pohání frontální systémy v ní plovoucí od západu k východu.

Tryskové proudění nabírá energii z teplotního rozdílu mezi arktickým vzduchem a zbytkem světa. V poslední době se ovšem Arktida otepluje podstatně rychleji, takže tento teplotní rozdíl klesá a v důsledku toho pak proudění slábne. To způsobuje minimálně dva problémy. První: občas se stane, že počasí "uvízne", neboť ho nic "nepohání" a potom je buď katastrofální sucho (když uvízne jasno) a nebo záplavy (když uvízne deštivo). A druhý: tím jak proudění slábne, stává se meandrovitějším - asi tak jako když jedete pomalu na kole a snažíte se držet přímku - no a v lalocích těch meandrů se pak objevují kapsy buď studeného vzduchu, které se tlačí hluboko na jih, a nebo teplého vzduchu, které se naopak vysunují dále na sever. Jinými slovy hranice mezi arktickým a nearktickým vzduchem se znatelně vychyluje ze své normální polohy a to oběma směry. Vzniká prostě takový klimatický meandrtálec.

V každém klimatickém systému - a specielně v Arktidě - vždy funguje několik zpětných vazeb. Některé jsou negativní (ruší a narovnávají původní odchylku) a jiné positivní (umocňují ji). Asi nejjednodušší z těch positivních je povrchová odrazivost oceánu (albedo). Tato vazba je založena na skutečnosti, že tmavá voda má podstatně nižší odrazivost než světlý led a tudíž lépe absorbuje teplo. Když tedy led roztaje a je nahražen tmavší vodou, víc slunečního záření se pohltí a tak se zvýší teplota vody. Následně roztaje další část ledové pokrývky, na její místo nastoupí tmavá voda a opět začne chlemtat sluneční energii, kterou před tím led tak statečně odvracel zpátky do kosmu. To zase zvýší teplotu vody, další kus ledu roztaje na tmavší vodu, zase se nějaké záření navíc pohltí, teplota zase stoupne, další kus ledu roztaje a tak dále až do úplného zblbnutí. Positivní zpětná vazba je zkrátka pěkná potvora. Je to jako byste něco jedli a čím víc toho sníte, tím máte větší hlad.

S metanem je to obdobné. Metan patří k plynům, způsobujícím tzv. skleníkový efekt, ale jeho schopnosti pohlcovat teplo jsou asi 20x silnější než u známějšího kysličníku uhličitého. V Arktidě je uložen jak ve zmrzlé půdě, tak v hloubkách moře ve formě metanových hydrátů. Čím více se Arktida oteplí, tím více metanu z tající půdy unikne a takto zvýšený skleníkový efekt potom nastartuje další oteplení, které zmrzlou půdu prohřeje ještě hlouběji, uvolní další metan a ten zase zvýší skleníkový efekt, takže se zase trochu oteplí a tak dále. Pozitivní zpětná vazba jako vyšitá.

Mimochodem, mizející arktický led se na metanovém problému také podílí, protože ho nedokáže zadržet pod vodou a více se ho tudíž dostane z mořského dna přímo do atmosféry. Navíc existují studie, které tvrdí, že vznikající arktické bouře uvolňování metanu dále napomáhají. Jak vážný problém unikající metan představuje nikdo samozřejmě netuší. Jednak nevíme kolik ho přesně ve zmrzlé Arktidě je, a jednak neznáme všechny zpětné vazby, které jsou ve hře. Přesto se vyplatí být nanejvýš opatrný minimálně z následujícího důvodu.

Představte si, že Vám na dveře zaklepe neznámý muž a řekne vám, že s pravděpodobností 50% vám ustřihne jeden tulipán ze záhonu. Moc vás to asi nevyděsí, že? Pravděpodobnost aktu je sice velká (v podstatě hod korunou), ale škoda je malá. A teď si představte, že ten samý muž vám sdělí, že s pravděpodobností 5% vám zapálí dům. Tady je obezřetnost (a telefonát na policii) na místě. Pravděpodobnost je sice malá, ale škoda je velká. Pustit tohle z hlavy by se vám mohlo šeredně nevyplatit. A tak nějak je to s arktickým metanem.

Technická poznámka: vzhledem k tomu, že všechny odkazy z této stránky vedou na anglicky psané zdroje, dovolím si pár slov o překládání pomocí (bezplatné) služby Google translate (pokud s Googlem pracovat umíte, můžete zbytek odstavce přeskočit). Když potřebujete něco zhruba přeložit, otevřete si již zmíněnou službu  Google translate a dostanete stránku se dvěma okénky. Do toho nalevo překopírujete (nebo prostě napíšete) text, který chcete přeložit a v okénku pravém pak uvidíte český překlad. Pokud se sám neobjeví, klikněte na tlačítko "Translate". Je to překlad strojový, takže nic moc, ale na krátké fráze funguje dobře a i u delších textů vám dá hrubou představu o čem to je. Pokud potřebujete něco přeložit třeba z norštiny do italštiny, udělá se to stejně, jen si pomocí políčka s trojúhelníčkem musíte zvolit jazyk ze kterého budete překládat. Stejné políčko je i nad pravým okénkem, kde si vyberete cílový jazyk. A ještě maličkost o vyhledávání informací pomocí Googlu: když zadáváte výraz, který je ustálenou frází - třeba "arctic methane" - je lepší do okénka napsat i ty uvozovky. Dostanete přesnější výsledky.

A teď se podíváme na dvě stránky kvůli kterým jsem tento blog vlastně napsal. Obsahují data, která vám umožní si o situaci udělat vlastní mínění. Metanové šílenství už sice trochu pominulo (nejsilnější hysterie ve světových sdělovacích prostředcích vládla kolem roku 2012), ale vždycky je dobré vidět konkretní čísla když vám někdo tluče vlastní agendu pětikilem do ucha.

Northern Hemisphere Sea Ice Area

Na tuhle stránku angličtinu moc nepotřebujete. Je to obrázek, který ukazuje jaká je momentální rozloha arktického ledu v probíhajícím roce (žlutě). Na ose x je čas a na ose y je rozloha ledu v milionech čtverečních km. Ten čas je bohužel udaný v počtu dní od 1. ledna daného roku, takže převod na kalendář je trochu krkolomný, ale srovnání daného momentu s předchozími lety je samo o sobě zajímavé. Stránka je aktualizovaná minimálně každý týden, takže můžete průběžně sledovat co se s ledem v Arktidě děje. Pokud Vás ruší, že těch křivek je moc, v pravém sloupci si klikněte na konkretní roky a příslušné křivky zmizí. Dalším kliknutím se zase objeví.

Earth System Research Laboratory

Tahle stránka vám ukáže koncentrace vybraných plynů (zejména metanu CH4 a kysličníku uhličitého CO2) v měřicích stanicích na celém světě. Samozřejmě ne všechny stanice měří všechno, takže pro začátek bych vám doporučil kliknout na stanici Barrow, Alaska (je označena modrým čtverečkem na severu Aljašky). Pak si vlevo klikněte na modrý panel "Carbon Cycle Gases" a v nabídnutém panelu na "Time Series". Tím dostanete novou stránku, kde si pod rubrikou "Parameter" kliknutím vyberete plyn, na který se chcete podívat. No a pak kliknete dole na modré tlačítko "Submit" a dostanete graf s koncentrací plynu na stanici, kterou jste si vybrali.

Podle těchto dat to vypadá, že metanový problém je zatím spíš na zívnutí než na paniku. Vzhledem k drsnosti potenciálního dopadu na zemědělství nám ale neuškodí budeme-li jej i nadále velmi pečlivě monitorovat. Ať už ořeme v Polabí nebo v Kansasu. Mimochodem, loni v létě odhadla Wadhamsova skupina potenciální škody z arktického oteplení na 60 bilionů dolarů, což je víceméně hrubý domácí produkt celé zeměkoule. Druhá strana článek pochopitelně sepsula.

A protože je neděle, rozloučím se pozvánkou do kina - přesněji na YouTube video
(budete na to ale potřebovat rychlý Internet a znalost angličtiny)

The Story of Earth (krásně udělaná geologická historie Země)
History of the World (podobný film s mírným důrazem na lidskou rasu)
Life in the Universe (fascinující výlet do vesmíru)
Global Warming (globální oteplování)

Zajímáte-li se o moderní fyziku, nenechte si ujít vynikající minisérii The Fabric of the Cosmos
(pořadem provází Brian Greene, známý popularizátor fyziky a přední odborník na Teorii strun)

1. What is Space? 2. The Illusion of Time 3. Quantum Leap 4. Universe or Multiverse?

A protože nejen fyzikou živ je člověk, tady je trochu duchovnější pohled na historii
(koneckonců, máloco ovlivnilo západní kulturu a myšlení jako vznik a rozvoj křesťanství)

Christianity, the first 1000 years

Aktualizace - další dva zajímavé linky (11. 6. 2014):

1. Souhrnný článek Sama Carany 2. Led v Antarktidě (graf)