Změna klimatu: důkazy z vesmíru

Ze svého jedinečného úhlu pohledu poskytují družice klíčové vědecké důkazy pro pochopení klimatu.

Satelity nepřetržitě pozorují Zemi v posledních pěti desetiletích až do současnosti. Tyto informace pomáhají vědcům mapovat vývoj klíčových složek klimatu, lépe porozumět procesům zemského systému, předpovídat budoucí změny a řídit mezinárodní opatření.

Z vesmíru jsou důkazy o změnách klimatu přesvědčivé.

Bezprecedentní množství skleníkových plynů

Hladiny oxidu uhličitého a metanu v atmosféře – hlavních příčin klimatických změn způsobených člověkem – dosahují rekordních hodnot a nadále rostou.

Satelity se používají ke zjišťování nejmenších změn koncentrace v atmosféře. Ukazují, že koncentrace oxidu uhličitého v roce 2018 vzrostla na 407 ppm, zatímco koncentrace metanu je nyní přibližně o 150 % vyšší než v předindustriálním období (Buchwitz, M. et al. 2018) – a nadále roste.

Přesným zjišťováním těchto malých změn – s přesností na 1 část na milion v případě oxidu uhličitého – pomáhají družicová pozorování vědecké komunitě zlepšovat globální klimatické modely a lépe předpovídat pravděpodobný efekt oteplování a dopady vyplývající ze zvýšené hladiny skleníkových plynů v atmosféře.

Projekt ESA Climate Change Initiative Greenhouse Gas mapuje globální rozložení oxidu uhličitého a metanu v blízkosti povrchu. Tým provádějící výzkum s cílem zdokonalit současné operativní produkty, které byly původně vyvinuty v rámci Iniciativy pro změnu klimatu, ale nyní jsou každoročně převáděny a rozšiřovány službou EU pro změnu klimatu Copernicus.

Projektový tým využívá data z nejnovější generace družic, včetně mise Copernicus Sentinel-5P, družice NASA Orbiting Carbon Observatory (OCO-2) a mise TanSat Čínského národního vesmírného úřadu, aby tyto skleníkové plyny pozoroval v dosud největších detailech. Tyto družice poskytují data s ještě vyšším rozlišením a jsou vybaveny schopností rozlišovat mezi přírodními a lidskými zdroji oxidu uhličitého a metanu a následně podporují politiky snižování emisí, jako je Pařížská dohoda, která se zabývá globálním oteplováním.

Smršťování kryosféry je rozsáhlé

Kryosféra – oblasti na Zemi, kde je voda zmrzlá – hraje důležitou roli při zmírňování globálního klimatu.

Podle nedávné zprávy IPCC (IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, 2019) vedlo globální oteplování v posledních desetiletích k rozsáhlému zmenšování kryosféry, a to napříč polárními ledovými příkrovy a ledovci, suchozemskou sněhovou pokrývkou, rozsahem a tloušťkou arktického mořského ledu, přičemž se zvýšila i teplota permafrostu.

V těchto často rozsáhlých a odlehlých oblastech poskytly satelity zásadní informace o probíhajících rychlých změnách.

Měnící se ledové příkrovy

Polární ledové příkrovy uchovávají více než 99 % pozemského sladkovodního ledu. I mírné změny mohou ovlivnit globální hladinu moří, zvýšit počet pobřežních záplav a narušit oceánské proudy.

Antarktický i grónský ledový příkrov se rychle mění. Nedávné mezinárodní hodnocení financované ESA / NASA ukazuje, že ztrácejí ledovou hmotu šestkrát rychleji než v 90. letech 20. století – tempo, které v současné době sleduje nejvyšší scénář oteplování klimatu IPCC (IMBIE Shepherd, A. a kol, 2020).

Celkový kombinovaný úbytek ledové hmoty v Grónsku a Antarktidě se odhaduje na 6 %.4 bilionů tun mezi lety 1992 a 2017 – čímž se hladina světových moří zvedla o 17,8 milimetrů.

Z celkového zvýšení hladiny moří, které pochází z tání polárních ledových příkrovů, je přibližně 60 % (10.6 milimetrů) připadá na úbytek grónského ledu a 40 % na Antarktidu (7,2 milimetru).

Vědci na základě satelitních dat odhadují, že polární ledovce jsou zodpovědné za třetinu veškerého vzestupu mořské hladiny.

Obnova ledovců

Úbytek hmoty ledovců souvisí s rostoucí teplotou vzduchu, takže jsou spolehlivým indikátorem změny klimatu. V oteplujícím se světě přispívá jejich tání ke zvyšování hladiny moří a tyto změny ovlivňují dostupnost vody po celém světě.

Satelitní snímkování pomáhá mapovat dlouhodobé změny ledovců v místním, regionálním i globálním měřítku. Jejich schopnost dálkově sledovat měnící se plochu, výšku, hmotnost a rychlost toku ledovců pomáhá odhadnout, jak tyto faktory přispívají ke zvyšování hladiny moří a uvolňování většího množství sladké vody.

Od roku 1961 ztratily ledovce na celém světě hodně přes 9 000 gigatun (devět bilionů tun) ledu (Zemp, M., et al., 2019). Vzhledem k ústupu ledovců vědci odhadují, že úbytek ledovcového ledu se v letech 1993-2017 podílel na celosvětovém zvýšení hladiny moří z 21 % (WCRP Global Sea Level Budget Group, 2018).

Klíčem k posouzení těchto změn nebo k modelování jejich budoucího vývoje je existence podrobného inventáře – souboru klíčových fyzikálních charakteristik ledovců. Projekt Iniciativy ESA pro změnu klimatu v oblasti ledovců poskytl třetinu ze 198 000 obrysů ledovců, které tvoří Randolph Glacier Inventory, první globálně kompletní inventář na světě. Tento zdroj poskytuje směrodatné pozorované důkazy o trendech a tvořil hlavní příspěvek k hodnocení změn mořské hladiny, které bylo provedeno v páté hodnotící zprávě IPCC.

Klesající mořský led

Dlouhodobý úbytek polárního mořského ledu poskytuje jeden z nejjasnějších ukazatelů změn v životním prostředí Země.

Z vesmíru můžeme pozorovat dlouhodobý pokles rozsahu arktického mořského ledu, a to ve všech měsících od roku 1979 do současnosti.

Nejvýraznější pokles je každoročně pozorován na konci léta a odhady naznačují, že plocha mořského ledu klesla z 8 milionů km² během září na konci 70. let 20. století na přibližně 4 miliony km², což je nejmenší rozsah, během roku 2012.

Satelitní záznam mořského ledu, který byl vytvořen společně v rámci projektu ESA Climate Change Initiative Sea Ice a EUMETSAT OSI SAF, zahrnuje více než čtyřicet let až do současnosti. Jedná se o klíčový nástroj, který vědecké komunitě umožňuje vyhodnocovat a zlepšovat přesnost předpovědí klimatických modelů a s větší jistotou sledovat změny a vyhodnocovat trendy.

Pomocí těchto dat klimatičtí modeláři zjistili jasnou souvislost mezi klesajícím pokrytím arktických moří letním ledem a kumulativními emisemi oxidu uhličitého z lidské činnosti.

Nedávná studie odhaduje, že na každou tunu emisí oxidu uhličitého připadají tři metry čtvereční arktického mořského ledu (Notz a Stoeve, 2016).

Nejnovější generace klimatických modelů, které jsou ověřovány na základě záznamů z družic ESA CCI o mořském ledu, naznačují, že Severní ledový oceán by mohl být v letních měsících bez ledu již v roce 2050.

Zvyšující se hladina moří

Hladina moří se během 20. století celosvětově zvýšila přibližně o 15 cm a v současné době stoupá více než dvakrát rychleji tempem 3.6 mm ročně (v letech 2006-2015).

Podle zvláštní zprávy IPCC o oceánech a kryosféře v měnícím se klimatu by vzestup mořské hladiny mohl do roku 2100 dosáhnout 60-110 cm podle modelových prognóz, které předpokládají, že státy přijmou jen malá opatření ke snížení emisí skleníkových plynů. Záplavy by se tak staly každoročním jevem, což by zvýšilo rizika, kterým čelí 1,9 miliardy lidí žijících v nízko položených pobřežních oblastech.

Důležitými faktory, které přispívají ke zvyšování hladiny moří, jsou: tepelná expanze v reakci na zvyšující se teplotu mořské vody a příliv sladké vody v důsledku úbytku hmoty ledovců a ledovců. Víme to, protože specializované senzory na družicích pro pozorování Země měří teplotu mořské hladiny a změny v ledu a ledovcích.

Sloučením pozorování z 11 různých družicových misí vytvořil projekt ESA Climate Change Initiative Sea Level vysoce přesný a nepřetržitý 25letý záznam výšky mořské hladiny (Ablain, M. et al.(2017); Legeais, J-F. et al. (2018)).

Přesné pochopení změn globální hladiny moří, včetně důležitých regionálních rozdílů, je nezbytné pro mezinárodní společenství, aby mohlo vyvinout účinnou reakci.

Hladina moří nestoupá všude stejně – měření, která je možné provádět pouze pomocí družic, ukazují, jak se hladina moří na celém světě mění v důsledku větrů, atmosférického tlaku, oceánského dna, rotace Země a také teploty a slanosti vody.

Klesající sněhová pokrývka a hmotnost sněhu

Sněhová pokrývka je velmi citlivá na zvýšení teploty. Satelitní data ukazují, že s růstem globální teploty se rozsah sněhové pokrývky na jaře na celé severní polokouli v 80. letech 20. století a v 21. století snižoval rychlostí (-0,55 ± 0,21) × 106 km² za desetiletí (Thackeray, C. et al. (2016)).

Projekt ESA Climate Change Initiative snow poskytuje první spolehlivý odhad změn sněhové pokrývky na základě 39leté globální časové řady založené na pasivních mikrovlnných satelitních pozorováních. Byly pozorovány kontinentální trendy. Například v Severní Americe se hmotnost sněhu snížila o 46 gigatun za desetiletí. Ačkoli se to v Eurasii neprojevilo, byla pozorována vysoká regionální variabilita.

Na základě současných trendů a prahové hodnoty nárůstu povrchové teploty o 1,5 °C klimatické modely předpověděly, že v centrální části Severní Ameriky, západní Evropě a severozápadním Rusku dojde k poklesu sněhové hmoty až o 40 % oproti období 1986-2005.

Monitorování klimatu z vesmíru

Měření z misí ESA představují významný příspěvek k monitorování klimatu. Pozorování ze 40letého archivu družic ESA i ze současných misí ESA, družic Copernicus Sentinel a misí třetích stran využívá Iniciativa ESA pro změnu klimatu k vytváření konzistentních, dlouhodobých a globálních datových záznamů pro 21 klíčových základních klimatických proměnných.

Tyto důvěryhodné záznamy podporují proces UNFCCC, který je hnací silou mezinárodních opatření v oblasti klimatu. Používají se ve spojení s modely zemského systému ke studiu hnacích sil, interakcí a zpětných vazeb v důsledku změny klimatu, jakož i rezervoárů, telekonektorů, zlomových bodů a toků energie, vody, uhlíku a dalších.

Prozkoumejte klimatická data

Navštivte sekci Explore a podívejte se blíže na klimatická data, která jsou vytvářena v rámci programu Iniciativy Evropské kosmické agentury pro změnu klimatu.

.