Klima na Zemi a sluneční aktivita

Speciální prezentace na setkání zemědělců, členů územní organizace 

ZS Rakovník a Kladno

Nesuchyně

30.11. 2016

Pavel Kalenda¹, Vítězslav Kremlík², Ivo Wandrol³, Václav Ždímal⁴

¹ÚSMH AV ČR (od 1.6.2017 nezávislý soudní znalec, CoalExp)

²Náchod

³SLU Opava

⁴Mendelova Univerzita Brno

1.     ÚVOD – klimatické změny na Zemi

2.     Země jako součást Sluneční soustavy

3.     Slunce jako zdroj energie na Zemi

4.     Klima na Zemi jako odezva na sluneční aktivitu

5.     Modelování budoucího vývoje klimatu

6.     Závěr

1.    ÚVOD

Graf č. 1 – Berner 1990

Graf č. 1 ukazuje relativní změny kysličníku uhličitého na Zemi za posledních 550 milionů let, tedy od kambria. Čárkovaná čárka dole je dnešní hodnota koncentrace CO₂ v atmosféře (=1). Je vidět, že v kambriu byla koncentrace CO₂ zhruba 20násobek toho, co je dnes. Naopak v karbonu a v permu byla koncentrace CO₂ menší, než je dnes. Co vedlo k tak radikální změně obsahu CO₂ v atmosféře je jednoznačné, byl to příchod života na souš, kdy rostliny uložily ve svých pletivech většinu volného atmosférického CO₂. K tomu se připojily v devonu ještě korály, a zejména ty uložily volné CO₂ až do kilometrů mocných vrstev vápenců.

Graf č. 2 

Kysličník uhličitý zmizel z atmosféry, a to takovým radikálním způsobem, že se rostliny téměř udusily. To znamená, že v permu bylo na Zemi aridní klima, tzn. suché a chladné s polopouštěmi až pouštěmi, tak jak je dnes třeba na Atlase, na náhorních plošinách nebo v pouštích Gobi. Rostliny se z toho naštěstí vzpamatovaly, z tohoto devastujícího období velkého vymírání, a v druhohorách byla opět koncentrace CO₂ zhruba na 4-5násobku dnešní úrovně. To bylo optimální pro růst rostlin a následoval růst bujných pralesů. Graf č. 2 znázorňuje míru zalednění kontinentu a modrý sloupeček označený šipkou ukazuje, že kontinentální ledovce sahaly zhruba až na 30. rovnoběžku tzn. jižně od Alp. Dnešní ledovce sahají v dobách ledových zhruba na 40. rovnoběžku tzn. že se blížíme stavu, který tady byl v karbonu a permu. Dnes je 2. nejnižší koncentrace CO₂ na planetě za její historický vývoj.

Popis grafu č. 2:

Comparison of model predictions (GEOCARB III; Berner and Kothavala, 2001) and proxy reconstruction of CO₂ based on a new compilation of 372 published observations (Royer et al., 2004). Shaded area = error of model predictions. Light blue lines between about 160 and 60 Ma are times of brief, geographically limited glaciations in high latitudes (Royer et al., 2004). (B) Latitudinal distribution of major Phanerozoic ice sheets (Crowley, 1998). (C) Comparison of temperature variations from Royer et al. (2004) with those of Shaviv and Veizer (2003). The discrepancy with the Royer et al. (2004) observations suggest that the model of Shaviv and Veizer is incorrect.

(https://www.nap.edu/read/11175/chapter/5)

Graf č. 3

Popis grafu č.3:

This figure shows the climate record of (Lisiecki and Raymo 2005).

Graf č. 4 

Na grafu č. 3 vidíme, jak klesá globální proxyteplota (tzn. je spočítaná z izotopu kyslíku 18 (¹⁸O)). Graf č. 4 přehledněji ukazuje, jak začíná kolísat klima (zhruba před 3,5 miliony lety) a střídají se velice rychle (zhruba po 40 tis. letech) doby ledové s meziledovými dobami. Za posledních milion let se intenzita kolísání prohloubila, rozptyl teplot mezi dobami meziledovými a glaciály je asi 10 °C a periodicita je přibližně 100 tisíc let.

Popis grafu č. 4:

A

James Zachos; Mark Pagani; Lisa Sloan; Ellen Thomas; Katharina Billups (2001): Trends, rhythms, and aberrations in global climate 65 Ma to present, Science; Apr 27, 2001; 292, 5517; Research Library Core, pg. 686-693.

B

Lisiecki, Lorraine E.; Raymo, Maureen E. (January 2005).  (PDF). Paleoceanography 20: PA1003. 

Supplement: Lisiecki, L. E.; Raymo, M. E. (2005). "Pliocene-Pleistocene stack of globally distributed benthic stable oxygen isotope records". Pangaea.

Lisiecki, L. E.; Raymo, M. E. (May 2005). "Correction to “A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic d¹⁸O records”". Paleoceanography: PA2007.

"A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic d¹⁸O records"

DOI:10.1029/2004PA001071.

DOI:10.1594/PANGAEA.704257.

DOI:10.1029/2005PA001164.

2.    Země jako součást Sluneční soustavy

 Graf  č. 5 - M. Milankovič (1920) 

Z čeho vyplývá tato periodicita, to vyjasnil už Milutin Milankovič, srbský geofyzik (graf č. 5). Roku 1920 ukázal, že ta dlouhá perioda, zhruba 100 tis. let, souvisí s excentricitou orbity Země, kdy Slunce není ve středu elipsy, kterou opisuje Země kolem Slunce, ale je v ohnisku tzn. v přísluní je tepelný tok mnohem větší než v odsluní. Když je tato elipsa (orbita Země kolem Slunce) protažena, tak velice kolísá osvit Země a také tepelný tok.

Druhá periodicita (40 tis. let) souvisí se sklonem zemské osy. Jestliže je osvit severní polokoule intenzivnější zejména v přísluní, tak se kontinenty, které jsou na Zemi rozmístěny asymetricky, ohřívají daleko intenzivněji, a to vede následně k ohřívání atmosféry. Obě tyto periody souvisí s Milankovičovými cykly a jsme proto do budoucna schopni odhadnout vývoj klimatu na Zemi právě z těchto parametrů – excentricity, sklonu zemské osy a precese.

Graf č. 6 - D. Paillard (2013)

Graf č. 6 - na řádcích odshora je vidět variace precese, sklonu osy a excentricity. Zejména velká excentricita předchází dobám meziledovým tzn. když je velká excentricita, tak se výrazně ohřívá Země a končí doby ledové. D. Paillard v roce 2013 na kongresu Evropské geofyzikální unie (EGU) ve Vídni ukázal jakým způsobem dochází k překlápění těch dob ledových na meziledové. Není to proces plynulý, ale switch on – switch off/vypnout – zapnout.

Dr. Ganopolski ukázal, že dnešní parametry orbity – excentricita a sklon – jsou ve stavu kdy by se měla navrátit doba ledová. Řekl jednu důležitou věc: díky tomu, že lidé vypouštějí CO₂ do ovzduší, jsme oddálili příchod doby ledové o několik set až tisíc let.

Popis grafu č.6:

Milankovich cycles – The Azimuth project.

Didier Paillard (2013): Quaternary glaciations : from observations to theories (Milankovic Medal Lecture). Geophysical Research Abstracts, Vol. 15, EGU2013-14249, 2013.

Andrey Ganopolski and Reinhard Calov (2013): Natural and non-natural end of Holocene. 

Geophysical Research Abstracts Vol. 15, EGU2013-1666, 2013.

https://www.azimuthproject.org/azimuth/show/Milankovitch+cycle

 https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2013/EGU2013-14249.pdf

 https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2013/EGU2013-1666.pdf

Graf č. 7 - Pettit et al. (1999)

Graf č. 7 je z vrtu Vostok v Antarktidě za poslední 4 glaciály. Modrá křivka znamená vývoj teplot, červená křivka je koncentrace CO₂ v atmosféře. Data byla zjištěna provrtáním ledovce a z každé vrstvičky byly odebírány bublinky atmosféry, které se tam uložily. Zjišťovali koncentraci CO₂, metanu, prach a dalších plynů a mimo jiné taky datovali vrstvu a udělali teplotní odhad, který byl v té době. Je možné se přesvědčit, že zvýšená teplota předchází zvýšené koncentraci CO₂ v atmosféře. Ještě rychleji se to projevuje v případě metanu.

Prof. Murry Salby z Austrálie teoreticky odvodil, že díky parciálním tlakům v atmosféře a v oceánu se dá dokázat, že koncentrace CO₂ je integrál neboli postupný součet diferencí teplot od střední teploty. Tzn. zahřejete-li oceán, uvolní se více plynu do atmosféry a naopak. Je to vždy o parciálním tlaku na rozhraní oceán-atmosféra. Takže ta dnešní hypotéza (nebo teorie) o tom, že globální oteplování způsobuje CO₂, je jen o zpětné vazbě, ale nikoliv o principu. Na grafu č. 7 je vidět, že maximální teplota v minulém interglaciálu, označená šipkou, byla přibližně o 3 °C vyšší než dnes.

Citace:

Salby, M. (2012): Fyzika atmosféry a klimatu. Cambridgská univerzita. Press 666 pp. /Physics of the atmosphere and climate. Cambridge Univ. Press. 666 pp.

3.    Slunce – zdroj energie na Zemi

V třetí části si ukážeme, že kromě toho, že na tyto základní klimatické cykly má vliv jak orbita Země, tak samo Slunce, protože Slunce není hvězda s konstantní svítivostí, ale má také své cykly.

Graf č. 8 - TSI podle satelitů (Soon 2015)

Na grafu č. 8 vidíte jeden z cyklů Slunce, je to 11letý cyklus. Je to měření družic nad atmosférou, která nám pohlcuje záření v části spektra. Tyto družice měří kompletní spektrum celého záření Slunce a ukazuje se, že zhruba v 11letém cyklu dochází k poklesu svítivosti Slunce až asi o 2 watty na 1m², což je hodně, když se to vezme z globálního pohledu. Když se navážou data družic mezi sebou, tak zjistíme, že každý následující vrchol toho cyklu je nižší než ten předchozí. Tzn. generálně Slunce nám za posledních 30 let posílá méně a méně energie. 

Popis grafu č. 8:

Soon, Willie, Connolly, Ronan, Connolly, Michael, Reevaluating

the role of solar variability on Northern Hemisphere temperature trends since

the 19th century, Earth Science Reviews (2015), 1-101. doi: 

10.1016/j.earscirev.2015.08.010. 

Graf č. 9

Jsme schopni zjistit, jaká byla sluneční aktivita za posledních 14 tisíc let, a to díky tomu, že existuje beryllium 10 (¹⁰Be) - izotop, který vzniká na povrchu Země díky kosmickému záření. Čím je vyšší aktivita Slunce, tím více odstiňuje kosmické záření svojí heliosférou tzn. že koncentrace ¹⁰Be je nepřímo úměrná sluneční aktivitě.

Usoskin v roce 2011 zrekonstruoval sluneční aktivitu za posledních 14 tisíc let (v grafu č. 9 znázorněno 1000 let – Usoskin et al. 2003) a navázal to na dnešní měření z družic. Ukazuje se, že Ortovo minimum (Om) i Wolfovo minimum (Wm) koincidují s malým výkonem Slunce. Na grafu č. 9 je ještě vidět Spörerovo minimum (Sm), Maunderovo minimum (Mm) a Daltonovo minimum (Dm).

MM na grafu č. 9 znamená Medieval Maximum – středověké teplotní optimum. Optimum proto, že bylo tepleji než dnes zhruba o 2 °C a v Mělníku např. pěstovali melouny a na Vinohradech víno.

Popis grafu č. 9:

I.G. Usoskin, S. Solanki, M. Schuessler, K. Mursula a K. Alanko:
A millennium scale sunspot number reconstruction: Evidence for an unusually active sun since the 1940's; Phys. Rev. Letters 91/21 (2003) 2011101, pdf soubor. 

https://cc.oulu.fi/~usoskin/personal/Sola2-PRL_published.pdf

Graf č. 10 - Interference konjunkcí (Ladma 2007)

Sluneční cykly jsme schopni popsat pomocí 3 zdrojů:

1.     cyklus – 60letý (konjunkce Jupiter-Saturn = 59.577 let) mj. čínský astrologický cyklus

2.     cyklus – 85letý (konjunkce Uran-Neptun = 85.72 let)

3.     cyklus – tisíciletý, který je dán konfigurací veškerých hmot (6 konjunkcí Uran-Neptun = 1025 let) (T. Niroma)

Každých 1000 let je posun cyklů o 20-40 let (pravděpodobně vlivem neznámých hmot ve SS). Extrémy klimatických změn pak odpovídají rovnici

            A = 5.sin((t-t0) /59.577) + 3.sin((t-t1) /85.72) + 2.cos((t-t3)/1025)

Graf č. 10 nám ukazuje, že maxima jsou každých tisíc let a my žijeme v období jednoho z těch maxim sluneční aktivity. Sluneční aktivita je momentálně jedna z nejvyšších za posledních tisíc let.

Popis grafu č. 10:

Ladma V. (2004): Dlouhodobé změny a překrývání cyklů

https://www.traced-ideas.cz/cycles/cconjunctions.html

Graf č. 11 - Uspořádané trojlístkové periody SIM

Dr. Charvátová dospěla ke stejnému závěru. Ukázala, že Slunce se pohybuje kolem těžiště sluneční soustavy přesně stejným způsobem v rytmu astronomických i klimatických cyklů. V době maxim sluneční aktivity Slunce opisuje pravidelné „trojlístky“ - uspořádané cykly, je teplé počasí na Zemi a hlavně stabilní (graf č. 11). Naopak v chladných periodách se Slunce pohybuje chaoticky, má výrazné nepravidelné pohyby a šokovou aktivitu. Chvilku je zima, chvilku horko a klima je vysoce variabilní s hlubokými minimy (graf č. 12). Šipkami jsou označeny Wolfovo, Spörerovo, Maunderovo a Daltonovo minimum sluneční aktivity, které souvisí právě s chladnými klimatickými periodami.

Citace:

Charvátová, I. and Střeštík, J., 1991 Solar variability as a manifestation of the Sun’s motion, J. Atmos.Terr. Phys., 53, 1019-1025.

Více zde: https://www.klimaskeptik.cz/news/interview-with-dr-ivanka-charvatova-csc-from-gfu/

Graf č. 12 - Neuspořádané (chaotické) období SIM = chladné klima

4.    Klima – odrazem sluneční aktivity

Dostáváme se k tomu, jaké cykly můžeme vidět v klimatu, nikoliv jen ve sluneční aktivitě. Jeden z těch nejdelších cyklů je možno rozpoznat z ¹⁰Be (graf č. 13). Je to řada sluneční aktivity získaná na základě variací ¹⁰Be (S. Solanki 2005) a my jsme analyzovali, kdy a zda se opakuje sekvence slunečních aktivit s krokem 178, 8 let (cyklus Jose, 1965). Dospěli jsme k závěru (graf č. 14), že sekvence se opakuje cca v periodě 6261 let, přesněji 6256,5 let, kdy planety jsou v obdobné konfiguraci vůči galaxii – galaktickému středu.

Graf č. 13 - Posun křivek sluneční aktivity o 178,8 let (Jose cyklus)

Graf č. 14 - Posun o 178,8 let (Jose cyklus) - největší koeficient kroskorelace je pro posun 6261 let

Graf č. 15

Graf č. 16

Graf č. 17

Na grafu č. 15 a 16 vidíme, že všechny planety jsou v jedné přímce až na Neptun, který je skoro přesně na kolmici. O těch 6256,5 let později je to to samé uspořádání, jen symetricky obrácené a otočené o 60° vůči galaktickému středu. Když se tyto dva grafy dají na sebe, vidíme naprostou symetrii (graf č. 17)

Citace:

Solar System Live 

https://www.fourmilab.ch/cgi-bin/Solar/action?sys=-Sf

Graf č. 18 - Cyklus 6256,5 let - v roce 2121 bude konec cyklu

Před 12 tisíci lety byl konec posledního glaciálu tzn. teplota na Zemi šla radikálně nahoru a roztály pevninské ledovce, což vedlo k oteplení klimatu a ke konci doby ledové. Před 6 tisíci lety byly všude na světě rozkvěty prvních států tzn. že tyto rozkvěty civilizace souvisí s teplým klimatem na rozdíl od Vikingů, kteří přijeli do Grónska zhruba před Malou dobou ledovou a vymřeli tam. Ukazuje se, že vyšší teplota vede k většímu rozvoji civilizace, stejně jako nynější oteplení vedlo k rozvoji, protože jen menší část lidí je nucená se zabývat zemědělstvím a zbytek může přejít na sport, vědu a kulturu.

Popis grafu č. 18:

The following data sources were used in constructing the main plot:

1. (dark blue) Sediment core ODP 658, interpreted sea surface temperature, Eastern Tropical Atlantic: M. Zhao, N. A. S. Beveridge, N. J. Shackleton, M. Sarnthein, and G. Eglinton. "Molecular stratigraphy of cores off northwest Africa: Sea surface temperature history over the last 80 ka". Paleoceanography 10 (3): 661-675. doi:10.1029/94PA03354
2. (blue) Vostok ice core, interpreted paleotemperature, Central Antarctica: Petit J. R., Jouzel J., Raynaud D., Barkov N. I., Barnola J. M., Basile I., Bender M., Chappellaz J., Davis J., Delaygue G., Delmotte M., Kotlyakov V. M., Legrand M., Lipenkov V., Lorius C., Pépin L., Ritz C., Saltzman E., Stievenard M.. "Climate and Atmospheric History of the Past 420,000 years from the Vostok Ice Core, Antarctica". Nature 399: 429-436. doi:10.1038/20859(light blue) GISP2 ice core, interpreted paleotemperature, Greenland: Alley, R. B.. Quaternary Science Reviews. doi:10.1016/S0277-3791(99)00062-1
3. (green) Kilimanjaro ice core, δ¹⁸O, Eastern Central Africa: Thompson, L. G., E. Mosley-Thompson, M. E. Davis, K. A. Henderson, H. H. Brecher, V. S. Zagorodnov, T. A. Mashiotta, P.-N. Lin, V. N. Mikhalenko, D. R. Hardy, and J. Beer. "Kilimanjaro Ice Core Records: Evidence of Holocene Climate Change in Tropical Africa". Science 298 (5593): 589-593. doi:10.1126/science.1073198
4. (yellow) Sediment core PL07-39PC, interpreted sea surface temperature, North Atlantic: Lea, D. W., D. K. Pak, L. C. Peterson, and K. A. Hughen (2003). "Synchroneity of tropical and high-latitude Atlantic temperatures over the last glacial termination". Science 301 (5638): 1361-1364. doi:10.1126/science.1088470
5. (orange) Pollen distributions, interpreted temperature, Europe: B. A. S. Davis, S. Brewer, A. C. Stevenson, J. Guiot (2003). Quaternary Science Reviews 22: 1701-1716. doi:10.1016/S0277-3791(03)00173-2
6. (red) EPICA ice core, δDeuterium, Central Antarctica: EPICA community members (2004). "Eight glacial cycles from an Antarctic ice core". Nature 429 (6992): 623-628. doi:10.1038/nature02599
7. (dark red) Composite sediment cores, interpreted sea surface temperature, Western Tropical Pacific: L. D. Stott, K. G. Cannariato, R. Thunell, G. H. Haug, A. Koutavas, and S. Lund (2004). "Decline of surface temperature and salinity in the western tropical Pacific Ocean in the Holocene epoch". Nature 431: 56-59. doi:10.1038/nature02903
8. Additional data used in inset plot and for matching temperature scale to modern values. Colors match those used in Image:2000 Year Temperature Comparison.png.
9. (orange 200-1995): P. D. Jones and M. E. Mann (2004). "Climate Over Past Millennia". Reviews of Geophysics 42. doi:10.1029/2003RG000143
10. (red-orange 1500-1980): S. Huang (2004). "Merging Information from Different Resources for New Insights into Climate Change in the Past and Future". Geophys. Res Lett. 31: L13205. doi:10.1029/2004GL019781
11. (red 1-1979): A. Moberg, D. M. Sonechkin, K. Holmgren, N. M. Datsenko and W. Karlén (2005). "Highly variable Northern Hemisphere temperatures reconstructed from low- and high-resolution proxy data". Nature 443: 613-617. doi:10.1038/nature03265
12. (thin black line 1856-2004): Instrumental global annual data set TaveGL2v [2]: P. D. Jones and A. Moberg (2003). "Hemispheric and large-scale  surface air temperature variations: An extensive revision and an update to 2001". Journal of Climate 16: 206-223.

Graf č. 19 - Cyklus 934 - 1025 let - v roce 2000 - 2040 konec cyklu

Když se vezmou kratší periody, tak před tisíci lety bylo středověké optimum, před rokem 0 bylo římské optimum a nyní máme to větší moderní klimatické maximum, možná větší než ve středověku (graf č. 19).

Popis grafu č. 19:

David L Chandler (2007): Climate myths: It’s been far warmer in the past, what’s the big deal? Daily news 16 May 2007 .

1. (dark blue 1000-1991): Jones, P.D., K.R. Briffa, T.P. Barnett, and S.F.B. Tett (1998). "High-resolution Palaeoclimatic Records for the last Millennium: Interpretation, Integration and Comparison with General Circulation Model Control-run Temperatures". The Holocene 8: 455-471
2. (blue 1000-1980): Mann, M.E., R.S. Bradley, and M.K. Hughes (1999). "Northern Hemisphere Temperatures During the Past Millennium: Inferences, Uncertainties, and Limitations". Geophysical Research Letters 26 (6): 759-762.
3. (light blue 1000-1965): Crowley and Lowery (2000). "Northern Hemisphere Temperature Reconstruction". Ambio 29: 51-54.; Modified as published in Crowley (2000). "Causes of Climate Change Over the Past 1000 Years". Science 289: 270-277.
4. (lightest blue 1402-1960): Briffa, K.R., T.J. Osborn, F.H. Schweingruber, I.C. Harris, P.D. Jones, S.G. Shiyatov, and E.A. Vaganov (2001). "Low-frequency temperature variations from a northern tree-ring density network". J. Geophys. Res. 106: 2929-2941.
5. (light green 831-1992): Esper, J., E.R. Cook, and F.H. Schweingruber (2002). "Low-Frequency Signals in Long Tree-Ring Chronologies for Reconstructing Past Temperature Variability". Science 295 (5563): 2250-2253.
6. (yellow 200-1980): Mann, M.E. and P.D. Jones (2003). "Global Surface Temperatures over the Past Two Millennia". Geophysical Research Letters 30 (15): 1820. DOI:10.1029/2003GL017814
7. (orange 200-1995): P.D. Jones and M.E. Mann (2004). "Climate Over Past Millennia". Reviews of Geophysics 42: RG2002. DOI:10.1029/2003RG000143
8. (red-orange 1500-1980): Huang, S. (2004). "Merging Information from Different Resources for New Insights into Climate Change in the Past and Future". Geophys. Res Lett. 31: L13205. DOI:10.1029/2004GL019781
9. (red 1-1979): Moberg, A., D.M. Sonechkin, K. Holmgren, N.M. Datsenko and W. Karlén (2005). "Highly variable Northern Hemisphere temperatures reconstructed from low- and high-resolution proxy data". Nature 443: 613-617. DOI:10.1038/nature03265
10. (dark red 1600-1990): Oerlemans, J.H. (2005). "Extracting a Climate Signal from 169 Glacier Records". Science 308: 675-677. DOI:10.1126/science.1107046
11. (black 1856-2004): Instrumental data was jointly compiled by the Climatic Research Unit and the UK Meteorological Office Hadley Centre. Global Annual Average data set TaveGL2v [2]

Graf č. 20 - Cyklus 59.577 let - Pacifická Dekadická Oscilace

60letý cyklus se projevuje ve všech klimatických parametrech. Na grafu č. 20 je Pacifická Dekadická Oscilace (PDO) a maxima v tomto cyklu byla v roce 1992 a v roce 1932. Tento 60letý cyklus je vidět všude, nejenom v klimatických parametrech -  toto jsou např. polární záře (graf č. 21). Je evidentní, že polární záře nevznikají změnou klimatu na Zemi. Polární záře vznikají dopadem slunečního větru do ionosféry, vznikem iontů a jejich putováním v magnetickém pólu Země. Takže maxima počtu polárních září byla v letech 2000 a v roce 1940, což je o 60 let dříve (Křivský a Pejml).

Popis grafu č. 20:

Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001. Cambridge University Press, Cambridge, UK. 881 pp.

Křivský, L.  Pejml, K. (1988): Solar activity aurorae and climate in Central Europe in the last 1000 years. Bulletin of the Astronomical Institute of the Czechoslovak Academy of Sciences No 75.  

Climate Change 2001: The Scientific Basis. 

https://www.worldclimatereport.com/index.php/2004/08/09/non-linear-climate-change/

https://www.ngdc.noaa.gov/stp/aeronomy/aurorae.html.

Graf č. 21 - Cyklus 59.577 let - v polárních zářích (Křivský a Pejml)

Graf č. 22

Graf č. 22 - tenká křivka LOD ukazuje variace délky dne a silná křivka je globální teplota na Zemi. Nejvyšší rychlosti otáčení Země předcházejí klimatickým změnám. Tzn. nejprve se roztočí Země a následně, když je nejvíc roztočená, se nám zvedne teplota na Zemi. Je tam rozdíl 5-6 let, takže se dá na základě pozorování rychlosti rotace Země odhadnout, jaký bude vývoj teploty do budoucna. Když se podíváme na rok 2000 jaké bylo maximum rotace Země i teploty, tak se dá odhadnout jaký bude další vývoj klimatu na Zemi na základě rotace Země. Zde vidíme, že od roku 2005 rotace Země klesá, takže bude pravděpodobně klesat i teplota na Zemi. 

Popis grafu č. 22:

L. B. Klyashtorin. 

“Climate Change and Long-Term Fluctuation of Commercial Catches” (FAO, 2001).

Více zde: https://www.klimaskeptik.cz/co-rika-veda/oceanske-cykly/

5.    Klima - model akumulace tepla

Graf č. 23 - Energetický rozpočet - z 1362 W/m²

Graf č. 23 ukazuje, jak se nám distribuuje energie, která jde ze Slunce v atmosféře, ukládá se v oceánech a v kontinentech a vyzařuje zpět do atmosféry. Klimatologové počítají ve svých modelech také s akumulací tepla v oceánech. Jeden problém je tam ovšem velký, a to je rychlost výměny tepla, která je poměrně velká tzn. zhruba 3 měsíce poté, co se do oceánu naakumulovalo nějaké teplo navíc, tak se zase uvolní zpět do atmosféry, protože oceán neustále proudí. A jako výměník funguje dokonale. Takže po 3-5 měsících už nemáme pozůstatky žádného nárazového oteplení, i kdyby ze Slunce přišla jakákoli větší dávka energie.

V horninách je akumulace energie velice pomalá, ale stěžejní. Když se sečte celá energie ze Slunce, která dopadá na Zemi, tak to je 10²⁴ joulu za rok. V zemětřeseních a sopkách se uvolní 10²² joulu za rok tzn. 1 % dopadající energie ze Slunce. Takže nám stačí 4 % dopadající energie, která se nám akumuluje v horninách, aby nám vysvětlila veškerou vulkanickou a seismickou aktivitu a stačí nám to i na zpětné ohřátí atmosféry.

Popis grafu č. 23:

https://www.worldclimatereport.com/index.php/2004/08/09/non-linear-climate-change/

Originál převzat z:

https://www.nasa.gov/audience/foreducators/topnav/materials/listbytype/Earths_Energy_Budget.html

Graf č. 24 - Korelace mezi OLR a globální teplotou

Porovnali jsme výstupní teplo z našeho modelu akumulace tepla v zemské kůře s klimatickými změnami (graf č. 24). Když jsme vzali klimatickou řadu za posledních 1000 let a spočítali 10letý průměr teplotních změn na Zemi, tak jsme dostali koeficient korelace s vyzařovaným teplem podle modelu 0,72 (model je založen pouze na sluneční aktivitě). Když jsme ovšem vyhladili teplotní změny v 50letém okně, tak jsme se velice přiblížili tomu, co nám ukazuje model akumulace tepla v horninách jako vyzařované teplo. Koeficient korelace v 50letém okně už byl 0,86 a poločas uvolnění nebo akumulace tepla zhruba 270 let. Tzn. jestliže se zvýší skokově dopadající energie na Zemi ze Slunce, tak za 270 let se polovina této „extra“ energie uloží v horninách. A zase naopak, když se sníží tok energie ze Slunce, tak se za stejných 270 let uvolní polovina „extra“ akumulované energie z hlubin. Dnes nám povrch Země vyzařuje přibližně o 2 watty na 1m² víc tepla, než nám přichází ze Slunce.

Graf č. 25 - Srovnání akumulovaného tepla = OLR a globální teploty (Mann et al. 2008)

Silná černá křivka v grafu č. 25 jsou data globální teploty na Zemi podle Manna a Jonese (2003). Podle nich se od doby ledové radikálně otepluje, a to vysvětlují tím, že se více vypouští CO₂. Tenká modrá křivka – to je vypočtené vyzařované teplo z hlubin Země podle našeho modelu, ve kterém je samozřejmě 60letý cyklus je vyhlazen. Tenká červená křivka ukazuje vyzařované teplo podle našeho modelu s přidaným 60letým cyklem. Křivku vyzařovaného tepla (počítanou ze sluneční aktivity za posledních 14000 let) jsme porovnali s rekonstruovanými globálními teplotami za posledních 1000 let podle Manna a Jonese (2003) a vyšel nám koeficient korelace 0,86. V posledních letech sluneční aktivita už sice klesá, ale Země nám ještě pořád dotuje svým akumulovaným teplem atmosféru.

Porovnali jsme stejný graf vyzařovaného tepla s grafem výšky hladiny moře (podle Jevrejevy 2009) a ta korelace je ještě těsnější (graf č. 26). 

Popis grafu č. 25:

Mann, M.E. and P.D. Jones (2003). "Global Surface Temperatures over the Past Two Millennia". Geophysical Research Letters 30 (15): 1820.

DOI:10.1029/2003GL017814

Graf č. 26

Modrá křivka je výška hladiny světového oceánu (s šedivou zónou nejistoty) a zbylé jsou naše křivky výstupního tepla z našeho modelu, který jsme použili. Ty „schody“ ve výškách hladiny způsobily výbuchy sopek, kdy se prudce ochladila atmosféra, díky prachu, který odrážel sluneční záření zpět do kosmu a samozřejmě se ochladil také oceán a díky roztažnosti vody poklesla jeho hladina. Na grafu č. 26 vidíme důsledky výbuchů sopek Katly, Pinatubo a Tambory. Když dojde k výbuchu nějaké velké sopky dojde k poklesu teploty během několika měsíců, a to až o 2 °C a k následnému poklesu výšky hladiny oceánu.

Popis grafu č. 26:

Jevrejeva S, Moore JC, Grinsted A, Woodworth PL. Recent global sea level acceleration started over 200 years ago? Geophys Res Lett 2008.

Více zde: https://www.klimaskeptik.cz/co-rika-veda/oceanske-cykly/

Graf č. 27 - Scénáře vývoje sluneční aktivity Channon (2011)

Protože náš model akumulace tepla v horninách je založen jen na vývoji sluneční aktivity, jsme schopni namodelovat jak globální teploty (vývoj klimatu), tak výšky hladin oceánů pouze na základě odhadu vývoje sluneční aktivity v budoucnu. Je to jako jaro, léto, podzim, zima. Channon (2011) (graf č. 27) namodeloval pomocí 7 nezávislých cyklů sluneční aktivitu a ukázal, že po roce 2000 bude sluneční aktivita dále klesat. Podle slunečních astronomů se dnešní sluneční aktivita podobá té, která byla před malou dobou ledovou v 16. století. Za Malé doby ledové se na Slunci nevyskytovala po dobu několika cyklů žádná skvrna a sluneční aktivita se dnes do tohoto stavu opět blíží.

Pro výpočet výstupního tepla jsme použili 3 scénáře (modely) sluneční aktivity (graf
č. 28):

A.     černá křivka – nízká aktivita na Slunci jako v Malé době ledové

B.     fialová křivka – scénář podle Channona tzn. aktivita bude klesat, pak zase stoupat (několik dalších autorů říká něco podobného – bude hluboký pokles               aktivity, který bude trvat 3-5 cyklů, pak bude zase nárůst aktivity)

C.     červená křivka – aktivita by mohla být obdobná jako je soudobá aktivita.

Popis grafu č. 27:

Tim Channon (2011): A cycles analysis approach to predicting solar aktivity. 

https://tallbloke.wordpress.com/2011/02/21/tallbloke-and-tim-channon-a-cycles-analysis-approach-to-predicting-solar-activity/

Graf č. 28 - Scénáře vývoje klimatu v závislosti na sluneční aktivitě

Podle všech tří scénářů se ukazuje, že okolo roku 2000 byl vrchol teplotního vyzařování z hlubin a do roku 2030 by měla nastat stagnace nebo mírný pokles teplot na Zemi, s tím že ty scénáře se podstatně neliší, protože zásoba energie akumulovaná v Zemi je obrovská. Do roku 2060 by se měl (je tam malá diference mezi scénáři sluneční aktivity) vývoj teploty dostávat do dnešních, nebo malinko pod dnešní hodnoty a potom kolem roku 2090 by měla dál klesat teplota na Zemi už pod dnešní stav a dále bude klesat díky tomu, že se bude vyprazdňovat zásoba energie v zemi.

Závěr

Klima na Zemi se vyvíjí stejně, jako se vyvíjí samotná Země a život na ní. Po přechodu života na souš (ordovik, silur) se snížila koncentrace CO₂ na nejnižší úroveň tzn. rostliny se dnes skutečně „dusí“ nedostatkem CO₂. Kdyby to pokračovalo takhle dál jako za poslední 1 mil. let, tak příští glaciál bude ještě hlubší než ten poslední, teploty budou nadále klesat a v Evropě tady bude velký kontinentální ledovec. Nyní jsou koncentrace CO₂ druhé nejnižší, což je samozřejmě doprovázeno glaciály.

Milankovičovy cykly (+glaciály) jsou odrazem parametrů orbity Země (jako jaro-léto-podzim-zima). Nyní je očekáván příchod doby ledové.

Periody planet ve sluneční aktivitě jsou rozpoznatelné i v klimatu (11 let, 22 let, 60 let, 85 let, 216 let, 272 let, 534 let, 934 let, 6256 let). Nejvýznamnější je 60letá perioda a 6tis. letá. My jsme dneska na vrcholu té 6tis. leté periody, proto máme tak vysokou sluneční aktivitu a tím pádem i teplé klima.

Akumulace tepla v kůře integruje a tím opožďuje klimatické změny za sluneční aktivitou. Poločas uvolňování tepla je cca 270 let.

Všechny cykly jsou blízko maxima a je možno očekávat radikální pokles sluneční aktivity a poté i pokles teplot na Zemi.

Do roku 2030 je očekávána stagnace teplot, poté mírný nárůst do roku 2060, poté mírný pokles do 2090, za kterým bude následovat další hlubší pokles teplot.

V případě výbuchu sopky (Katla, Hekla, ...) s VEI> 5 dojde k rychlému ochlazení.

Graf č. 29

Popis grafu č. 29:

Graf z roku 2015 od prof. Christyho (graf č. 29) – ten do 102 klimatických modelů dosadil reálné hodnoty koncentrace CO₂ a ukázal, že pouze jediný model z těchto modelů jakžtakž správně modeloval odhad budoucích teplot. Všechny ostatní modely se ukázaly jako vadné, protože koncentrace CO₂ rostla za posledních 20 let, kdežto naopak teploty nerostly, což tyto modely nepředpokládaly. Takže dochází k disproporci, kterou dosud neumějí klimatologové vysvětlit.

U.S. House Committee on Science, Space & Technology

29 Mar 2017 - Testimony of John R. Christy

https://science.house.gov/sites/republicans.science.house.gov/files/documents/HHRG-115-SY-WState-JChristy-20170329.pdf

DISKUZE

Graf č. 30

Graf č. 31

Jak moc ovlivňuje lidstvo klima na Zemi? Na obrázku prof. Salbyho (2014) je roční výměna CO₂ mezi oceánem a atmosférou, zhruba 150 giga tun/rok a množství CO₂, které vypouštíme my lidé - 5 giga tun/rok. Přesně v tomto poměru je naše „zodpovědnost“ za nárůst teploty – třicetina. Jestliže za posledních 100 let nám teplota na Zemi narostla o 1 °C, tak naše zodpovědnost je za tři setiny °C. Výměna CO₂ mezi oceánem a atmosférou je navíc dynamická tzn. o co víc my vypustíme CO₂ do ovzduší, o to méně se uvolní z oceánu. Výměna je totiž závislá na parciálním tlaku CO₂ v atmosféře a oceánech, který je závislý na teplotě.

Popis grafu č. 31:

Murry Salby (2013): CO2 Changes are not Anthropogenic 

https://www.youtube.com/watch?v=nFPP3RlycB8 (min. 5:30)

Graf č. 32