Climate Change 2007: The Physical Science Basis Working Group I Contribution to the IPCC Fourth Assessment Report Ladislav Metelka (ČHMÚ) Podle prezentace R.K. Pachauri (IPCC Chair) and Bubu Jallow (WG 1 Vice Chair) Nairobi, 6 February 2007

Přímá pozorování Paleoklimatologická perspektiva Antropogenní a přirozené vlivy Příčiny změn klimatu Projekce budoucích změn klimatu

PŘÍMÁ POZOROVÁNÍ KLIMATICKÉ ZMĚNY Od TAR byl učiněn velký pokrok v poznání jak časových, tak i prostorových změn v chování klimatu: Zdokonalení a rozšíření datových souborů a analýz dat Lepší geografické pokrytí Lepší znalost nejistot Širší spektrum dostupných výsledků měření

PŘÍMÁ POZOROVÁNÍ KLIMATICKÉ ZMĚNY Zvyšování střední teploty klimatického systému je nepochybné. Je to zřejmé z napozorovaného růstu globálních průměrných troposférických teplot a teploty povrchu oceánu, výrazného odtávání sněhové a ledové pokrývky a rostoucí úrovně hladiny oceánu.

PŘÍMÁ POZOROVÁNÍ KLIMATICKÉ ZMĚNY Gobální průměrná teplota Global průměrná hladina oceánu Sněhová pokrývka na severní polokouli

PŘÍMÁ POZOROVÁNÍ KLIMATICKÉ ZMĚNY Globální průměrná teplota vzduchu: Aktualizovaný 100-letý lineární trend 1906-2005: 0.74 [0.56 to 0.92] oC/100 let Je větší než trend za období 1901-2000 podle TAR, který byl 0.6 [0.4 to 0.8] oC/100 let Průměrná teplota oceánu stoupla do hloubek nejméně 3000 m, oceán absorboval kolem 80% dodatečného tepla, dodaného do klimatického systému ===> růst hladiny oceánu

PŘÍMÁ POZOROVÁNÍ KLIMATICKÉ ZMĚNY Byla pozorována řada dlouhodobých změn klimatu v kontinentálním, regionálním i oceánickém měřítku, např.: Změny teploty a rozsahu ledu v Arktidě Rozsáhlé změny úhrnů srážek, slanosti oceánu a charakteristik proudění vzduchu Změny charakteristik projevů extrémního počasí včetně výskytu sucha, intenzivních srážek, horkých vln a intenzity tropických cyklon

Rychlost růstu globálních průměrných teplot se zvyšuje Nejteplejších 12 let: 1998,2005,2003,2002,2004,2006, 2001,1997,1995,1999,1990,2000 50 0.1280.026 100 0.0740.018 Období Rychlost (roky) růstu C/dekáda

Teploty nad pevninou rostou rychleji než teplota povrchu oceánu SST (oceán) Pevnina

Globální teplotní anomálie v porovnání s arktickými oblastmi Zvýšení teploty v Arktidě je více než dvojnásobné ve srovnání s globálním průměrem. Oteplení 1920-1960 bylo regionální (zejména v arktické oblasti) nikoli globální. Různá měřítka grafů !!!

Další změny (Arktida, permafrost) Roční průměrná plocha arktického mořského ledu klesala asi o 2,7% za desetiletí, v letním období byl pokles až 7,4% za desetiletí. Teploty povrchu permafrostu stouply od roku 1980 v průměru o 3°C Maximální plocha se sezónně zmrzlým povrchem klesla od roku 1900 na severní polokouli asi o 7%.

Změny srážkové činnosti, výskyt sucha Významný růst srážek ve východní části severní a jižní Ameriky, v severní Evropě a severní a střední Asii. Četnost výskytu intenzivních srážek vzrostla nad většinou pevninských oblastí (konzistentní s růstem teploty a obsahu vodní páry v atmosféře) Vysychání oblasti Sahelu, kolem Středozemního moře, v jižní Africe a v některých oblastech v jižní Asii. Intenzivnější a delší období sucha od roku 1970, hlavně v tropech a subtropech.

Další změny ve výskytu extrémních jevů Rozsáhlé napozorované změny výskytu extrémních teplot Chladné dny a noci a mráz méně časté Teplé dny a noci, teplé vlny častější. Od roku cca 1970 doklady růstu výrazné tropické cyklonální aktivity v severním Atlantiku, korelované s růstem teploty povrchu oceánu

Podíl intenzivních srážek roste na většině pevninských oblastí Oblasti s výraznými změnami intenzivních (nad 95% kvantilem) a velmi intenzivních (nad 99% kvantilem) srážek

Velkoprostorové změny srážkové činnosti Vzestupy Poklesy Shlazené roční anomálie srážek (%) za období 1900-2005 ve vybraných oblastech.

Nárůst suchých období v mnoha oblastech Prostorové rozložení změn měsíčního Palmerova indexu (Palmer Drought Severity Index - PDSI) za období 1900-2002. Trend PDSI V tropech a subtropech pokles srážkové činnosti, zesílený zvýšením teploty

Změny cirkulace Změna klimatu ovlivňuje rozložení teplot, změny proudění i oblasti, zasahované bouřemi („strorm tracks“) Pravděpodobný podíl antropogenního vlivu A further new result is that weather patterns now show the influence of greenhouse gas forcing. Analyses of global sea level changes indicate that READ TOP. The figure shows a schematic diagram of the Northern Annular Mode, which is affected by changes in circulation and favors its positive phase. It shows lower pressure over the poles, enhanced westerly circulation in midlatitudes of the Northern Hemisphere. This affects storm tracks, winds and regional temperatures as shown in this schematic from the TS. The finding of changes in variables other than temperatures is a new and important development since the TAR Important details of all these findings will be given in the science presentation on attribution

Zřetelný nárůst po roce 1994 Růst aktivity hurikánů v severním Atlantiku v souvislosti s růstem SST (Sea Surface temperature) Zřetelný nárůst po roce 1994 Záznamy hurikánové aktivity v severním Atlantiku po roce 1944 kvalitní (letecká doprava). Celkový počet a podíl intenzivních hurikánů rostou (1944-2005) SST

Podíl teplých nocí roste, podíl chladných klesá 1979-2003 1951-1978 1901-1950 fewer more fewer more Četnost výskytu chladných nebo teplých nocí pro 202 stanic a 3 období: 1901 - 1950 (černě), 1951 - 1978 (modře) a 1979 - 2003 (červeně).

Nárůst horkých vln Extrémní horká vlna – léto 2003 - Evropa

Pokles sněhové pokrývky a arktického mořského ledu Pokles jarní sněhové pokrývky o 5% během 80.let Pokles arktického mořského ledu o cca 2.7% za desetiletí (Léto: pokles o cca 7.4% za desetiletí)

Přímá pozorování klimatické změny U některých charakteristik klimatu nebyly pozorovány změny: Tornáda Prachové bouře Kroupy Bleskové výboje Antarktická ledová pokrývka

Z paleoklimatologické perspektivy Paleoklimatologické informace potvrzují, že oteplení v posledních 50 letech je neobvyklé v rámci nejméně posledních 1300 let. Polární oblasti byly naposledy dlouhodobě zřetelně teplejší než dnes před cca 125 000 lety, redukce objemu polárního ledu vedla tehdy k hladině oceánu asi o 4 až 6 m výše než dnes.

Antropogenní a přirozené vlivy na klimatickou změnu Koncentrace CO2, CH4 a N2O: Výrazně převyšují předindustriální hodnoty Od roku cca 1750 výrazně rostou v důsledku činnosti člověka Relativně malé variace v předindustriální době

CO2 CH4 Koncentrace CO2 a CH4 v roce 2005 výrazně převyšují přirozené limity za posledních cca 650 000 let (při porovnání ale pozor na časové rozlišení !!!)

Erupce jsou epizodické a vliv aerosolů přechodný (1-2 roky) Vulkanické aerosoly Erupce jsou epizodické a vliv aerosolů přechodný (1-2 roky)

Odhady globálních průměrů radiačního forcingu a jeho nejistota

Antropogenní a přirozené vlivy na změnu klimatu Roční emise CO2 vzrostly z průměru cca 6.4 GtC/rok kolem roku 1990, na cca 7.2 GtC/rok v období 2000-2005 Radiační forcing CO2 vzrostl o cca 20% v období 1995-2005. To je nejvyšší hodnota za posledních nejméně 200 let. ---------------------------------------------------------------------- Změny v příkonu slunečního záření od roku 1750 mají podle odhadů vliv cca +0.12 [+0.06 to +0.30] W.m-2

Antropogenní a přirozené vlivy na změnu klimatu Znalosti o podstatě antropogenního oteplování a ochlazování od vydání TAR (Third Assessment Report) vzrostly, což vedlo k velmi vysoké spolehlivosti tvrzení, že globálně průměrovaný celkový radiační efekt antropogenních byl od roku 1750 oteplující, s radiačním forcingem asi +1.6 [+0.6 to +2.4] W m-2.

Pozorované velkoprostorové oteplení Annual Trend 1979 to 2005 Povrch Troposféra Global ocean 1955 2005 1980 Krajně nepravděpodobné bez změny vnějších podmínek („external forcing“) Velmi nepravděpodobné jen jako důsledek přirozených procesů The spatial pattern of observed temperature change shown on the left panel indicates widespread warming. We also have evidence that the lower troposphere warmed (right, shown from the late 70ies on), and that the global ocean gained heat since the mid 20th century. This strengthens our confidence that variability generated within the climate system cannot explain these changes. We therefore conclude (READ)

Příčina změn Pozorované změny: Observations Pozorované změny: konzistentní s očekávanou reakcí na změny vnějších podmínek („external forcing“), včetně antropogenního nekonzistentní s alternativními vysvětleními All forcing Solar+volcanic Attribution of climate change to causes involves READ Climate models are important tools for attributing and understanding climate change. Understanding observed changes is based on our best understanding of climate physics, as contained in simple to complex climate models. For the 4rth assessment report, we had a new and very comprehensive archive of 20th century simulations available. This has greatly helped. This figure gives an example. You see observed global and annual mean temperature in black over the 20th century compared to that simulated by a wide range of these models. On the top, in red, are individual model simulations and their overall mean shown fat, that are driven by external influences including increases in greenhouse gases, in aerosols, in changes in solar radiation and by volcanic eruptions. The observations rarely leave the range of model simulations. The trends and individual events like cooling in response to volcanic eruptions (POINT) are well reproduced. The fuzzy range gives an idea of uncertainty with variability in the climate system.

Pochopení příčin změny klimatu Většina pozorovaného zvýšení globálních průměrných teplot od poloviny 20. století je velmi pravděpodobně důsledkem pozorovaného nárůstu koncentrací antropogenních skleníkových plynů. To je pokrok oproti závěru TAR že „většina pozorovaného zvýšení teplot za posledních 50 let je pravděpodobně důsledkem zvýšení koncentrací skleníkových plynů“. Lidské vlivy jsou nyní rozpoznatelné i u dalších aspektů klimatu, včetně ohřevu oceánu, průměrných teplot nad kontinenty, teplotních extrémů a pole větru http://kmop.mff.cuni.cz/KMOP-CZ/IPCC_CZ.pdf

Pochopení příčin změny klimatu 0 % 50 % 100 % IPCC III „likely“ (>66%) < 33% 0 % 50 % 100 % IPCC IV „very likely“ (>90%) < 10%

Projekce budoucích změn klimatu Pokračující emise skleníkových plynů na nebo nad úrovní současných hodnot může během 21. století způsobit další oteplování a další změny v chování klimatického systému, které by byly velmi pravděpodobně větší než ty, které byly pozorovány během 20. století. Existují „nejlepší odhady“ a intervaly spolehlivosti pro projekce budoucích změn klimatu Většinou podobné výsledkům, publikovaným v TAR

Projekce budoucích změn klimatu V následujících dvou desetiletích je pro většinu emisních scénářů SRES předpovídáno oteplení asi o 0.2°C za dekádu. I kdyby koncentrace skleníkových plynů zůstaly konstantní na úrovni roku 2000, bylo by možné očekávat oteplování asi o 0.1°C za desetiletí. Dřívější projekce IPCC v rozsahu cca 0.15 až 0.3 oC za desetiletí mohou být přímo porovnány s pozorovanou hodnotou kolem 0.2 oC za desetiletí

Projekce budoucích změn klimatu

Projekce budoucích změn klimatu Nejlepší odhad pro „nízký“ scénář (B1) je 1.8°C (pravděpodobný interval je 1.1°C až 2.9°C) a pro „vysoký“ scénář (A1FI) je to 4.0°C (pravděpodobný interval je 2.4°C až 6.4°C). Konzistentní s odhady TAR.

Projekce budoucích změn klimatu „Krátké“ projekce nejsou příliš závislé na volbě scénáře nebo modelu „Delší“ projekce jsou více závislé na volbě scénáře a modelu

Projekce budoucích změn klimatu Očekávané oteplení během 21. století: Největší nad pevninou a v nejvyšších šířkách severní polokoule Nejmenší v oblasti jižního oceánu a nad šástí severního Atlantiku

Projekce budoucích změn klimatu Nárůst srážek ve vysokých zeměpisných šířkách velmi pravděpodobný Pokles srážek v subtropických oblastech nad pevninou je pravděpodobný

Projekce budoucích změn klimatu Již existuje poměrně vysoká spolehlivost v odhadech předpokládaných regionálních důsledků klimatických změn (změny teploty, charakteristik proudění, srážek, některých aspektů výskytu extrémních jevů a sněhové či ledové pokrývky).

Projekce budoucích změn klimatu Pokles rozsahu sněhové pokrývky Významný nárůst hloubky tání ve většině permafrostových oblastí Pokles rozsahu mořského ledu jak v Arktidě, tak i v Antarktidě Podle některých projekcí by mohlo na konci 21. století docházet koncem léta prakticky ke kompletnímu odtávání arktického mořského ledu.

Projekce budoucích změn klimatu Je velmi pravděpodobné, že četnost výskytu extrémně vysokých teplot, horkých vln a epizod intenzivních srážek bude nadále růst Je pravděpodobné, že tropické cyklony budou intenzivnější, s vyššími maximy rychlosti větru a vydatnějšími srážkami. Menší je spolehlivost předpovědi poklesu jejich celkového počtu. Dráhy extratropických bouří se posunou více k pólům, s odpovídajícími změnami charakteru větru, srážek a teplot.

Projekce budoucích změn klimatu Podle nejnovějších modelových simulací je velmi pravděpodobné, že cirkulace vody v Atlantiku (Meridional Overturning Circulation - MOC) se během 21. století zpomalí. Dlouhodobější změny jsou ale stále nejasné. Teploty v Atlantiku by měly dále růst, jako důsledek oteplování vlivem rostoucích koncentrací skleníkových plynů.

Projekce budoucích změn klimatu Antropogenně podmíněné oteplování a růst hladiny oceánu budou pravděpodobně pokračovat několik staletí, i kdyby se podařilo koncentrace skleníkových plynů stabilizovat. Důvodem jsou časová měřítka procesů v klimatickém systému, vazby mezi nimi a stabilita řady skleníkových plynů v atmosféře. Teploty vyšší než v předindustriálním období mohou přetrvávat i řadu staletí, což může vést k odtávání Grónského ledovce. To by mělo za následek růst hladiny oceánu až o 7 m (situace srovnatelná s obdobím před cca 125 000 lety).

Další výstupy IPCC: Working Group 2 Brusel, Belgie; 2.-5. dubna 2007 Bangkok,Thajsko; 30. dubna – 3. května 2007 Synthesis Report Valencie, Španělsko; 12.-16. listopadu 2007