Egyptské rány. Lidé i zvířata hynou nejenom kamenným či ledovým, ale rovněž ohnivým deštěm. (lept k Biblia sacra, 1718)

Kniha o klimatu zemí Koruny české

Zdeněk Vašků, Jiří Svoboda a Václav Cílek

LEDA 2023

Copyright © Zdeněk Vašků, Jiří Svoboda a Václav Cílek, 2023

Photographs © Jiří Jiroušek, Václav Cílek, 2023

This edition © LEDA spol. s r.o., 2023

ISBN 978-80-7335-896-9

Obsah

Předmluva: Jak tato kniha vznikala čtyřicet let

Několik užitečných grafů

I. část: Pohled do minulosti – věčně proměnlivé klima

Úvod: Slunce na hlad nesvítí

Galaktické klima

Proč vznikla roční období a co se s nimi v posledních letech stalo?

Sluneční, mořské a klimatické cykly

Sopky

Horniny a atmosféra

El Niño, vítr, déšť, oceán a klimatická paměť

Společnost, atmosféra a klimatické katastrofy

Jak byla objevena poslední doba ledová

Holocén – teplé poledové období, ve kterém žijeme

Jak zjišťujeme klimatické změny?

Pozoruhodná historie skleníkového jevu

Vznik globální vědy o klimatu

Proč jsou pro nás důležité mořské oscilace?

Praha a Stockholm jako rekordmani v počtu očekávaných vln veder

Teplý svět je vlhký svět

Systémy předběžného varování

Desetiletý cyklus

Je tato doba skutečně extrémnější?

Klima a magnetické pole Země

Les, voda a kontinentální vodní pumpa

Rozum a cit, vojna a mír, příroda a člověk

Povodňová zodpovědnost a klimatické plánování města

Proč se Země otepluje méně, než bychom čekali?

Antropocén a velké zrychlení světa

Kulturní a historické prameny o počasí a klimatu

Metodika

Vysvětlení základních termínů

II. část: Posledních tisíc let

Malé klimatické optimum 875–1194

Teplá klimatická epizoda 996–1009

Studené čtyřleté období 1010–1013

Mezidobí 1014–1028

Teplé šestileté období 1014–1019

Studené období 1020–1021

Teplé sedmileté období 1022–1028

Studené čtyřleté období 1029–1032

Průměrně teplé dvouleté období 1033–1034

Studené čtyřleté období 1035–1038

Průměrně teplé až teplé čtyřleté období 1039–1042

Studené šestileté období 1043–1048

Průměrně teplé až teplé osmileté období 1049–1056

Výběr meteorologických záznamů pro první polovinu 11. století s přesahem do začátku jeho druhé poloviny

Studená klimatická epizoda 1057–1069

Mezidobí 1070–1077

Teplé čtyřleté období 1070–1073

Studené čtyřleté období 1074–1077

Průměrně teplá epizoda 1078–1090

Mezidobí 1091–1101

Studené čtyřleté období 1091–1094

Teplé čtyřleté období 1095–1098

Studené tříleté období 1099–1101

Výběr meteorologických záznamů pro druhou polovinu 11. století

Teplé sedmileté období 1102–1108

Studené čtyřleté období 1109–1112

Teplé čtyřleté období 1113–1116

Studené dvouleté období 1117–1118

Teplé pětileté období 1119–1123

Studené čtyřleté období 1124–1127

Teplé čtyřleté období 1128–1131

Studené tříleté období 1132–1134

Teplé pětileté období 1135–1139

Studená klimatická epizoda 1140–1151

Výběr meteorologických záznamů pro první polovinu 12. století

Teplé sedmileté období 1152–1158

Studené osmileté období 1159–1166

Teplé sedmileté období 1167–1173

Studené dvouleté období 1174–1175

Teplé tříleté období 1176–1178

Studené dvouleté období 1179–1180

Teplá klimatická epizoda 1181–1194

Výběr historických záznamů pro druhou polovinu 12. století

První fáze malé doby ledové 1195–1465

Studená klimatická epizoda 1195–1206

Průměrně teplé tříleté období 1207–1209

Studené devítileté období 1210–1218

Průměrné teplé tříleté období 1219–1221

Studené pětileté období 1222–1226

Teplé pětileté období 1227–1231

Mezidobí 1232–1246

Studené čtyřleté období 1232–1235

Teplé tříleté období 1236–1238

Studené osmileté období 1239–1246

Teplé pětileté období 1247–1251

Výběr meteorologických záznamů pro konec 12. století a první polovinu 13. století

Počasí v druhé polovině 13. století

Studená klimatická epizoda 1252–1264

Teplé dvouleté období 1265–1266

Studené desetileté období 1267–1276

Teplé čtyřleté období 1277–1280

Studené tříleté období 1281–1283

Teplé jedenáctileté období 1284–1294

Studené tříleté období 1295–1297

Výběr meteorologických záznamů pro druhou polovinu 13. století

Teplé sedmileté období 1298–1304

Studená klimatická epizoda 1305–1326

Teplé sedmileté období 1327–1333

Studená klimatická epizoda 1334–1347

Teplé dvouleté období 1348–1349

Výběr meteorologických záznamů pro první polovinu 14. století

Studené počasí kontinentálních zim a velmi teplých letních období 1350–1364

Teplé sedmileté období 1365–1371

Studené období 1372–1373

Teplé čtyřleté období 1374–1377

Studené dvouleté období 1378–1379

Teplá klimatická epizoda 1380–1391

Studené tříleté období 1392–1394

Teplé tříleté období 1395–1397

Výběr meteorologických záznamů pro druhou polovinu 14. století

Studené jedenáctileté období 1398–1408

Teplé sedmileté období 1409–1415

Studené jedenáctileté období 1416–1426

Studená klimatická epizoda 1427–1446

Teplé sedmileté období 1447–1453

Studená klimatická epizoda 1454–1465

Výběr meteorologických záznamů od roku 1400 až po rok 1465, kdy končí první fáze malé doby ledové

Malé klimatické optimum 1466–1618

Teplé dvouleté období 1466–1467

Studené tříleté období 1468–1470

Teplá klimatická epizoda 1471–1489

Chladné intersekulární období 1490–1518

Studené tříleté období 1490–1492

Teplé tříleté období 1493–1495

Studené čtyřleté období 1496–1499

Teplé dvouleté období 1500–1501

Výběr meteorologických záznamů pro teplejší konec 15. století od roku 1466

Počátek 16. století

Studené dvouleté období 1502–1503

Teplé tříleté období 1504–1506

Studené osmileté období 1507–1514

Teplé dvouleté období 1515–1516

Studené dvouleté období 1517–1518

Malé klimatické optimum, jádrové roky 1519–1542

Teplá klimatická epizoda 1519–1534

Studené dvouleté období 1535–1536

Teplé šestileté období 1537–1542

Studené šestileté období 1543–1548

Výběr meteorologických záznamů pro první polovinu 16. století

Malé pluviály a teplá klimatická epizoda 1549–1559

Studené dvouleté období 1560–1561

Teplé tříleté období 1562–1564

Studené čtyřleté období 1565–1568

Průměrně teplé období 1569–1574

Studené desetileté období 1575–1584

Závěrečný úsek malého klimatického optima

Průměrně teplá až teplá epizoda 1585–1597

Studené tříleté období 1598–1600

Teplá klimatická epizoda 1601–1618

Výběr meteorologických záznamů pro druhou polovinu 16. století do počátku třicetileté války

Pokračování malé doby ledové (1619–1897)

Studené dekadální období 1619–1679

Studené tříleté období 1619–1621

Teplé pětileté období 1622–1626

Studené tříleté období 1627–1629

Teplé dvouleté období 1630–1631

Studená klimatická epizoda 1632–1648

Výběr meteorologických záznamů pro období třicetileté války

Od konce třicetileté války až do konce 17. století

Teplé šestileté období 1649–1654

Studená klimatická epizoda 1655–1665

Teplé čtyřleté období 1666–1669

Studené desetileté období 1670–1679

Teplé sedmileté období 1680–1686

Studená klimatická epizoda 1687–1697

Teplé devítileté období 1698–1706

Výběr meteorologických záznamů pro druhou polovinu 17. století

Počátek 18. století

Studené čtyřleté období 1707–1710

Teplé pětileté období 1711–1715

Studené tříleté období 1716–1718

Teplé sedmileté období 1719–1725

Studené osmileté období 1726–1733

Charakter počasí kolem poloviny 18. století

Teplé pětileté období 1734–1738

Studené sedmileté období 1739–1745

Teplé osmileté období 1746–1753

Výběr meteorologických záznamů pro první polovinu 18. století

Počasí v druhé polovině 18. století

Poslední velký hladomor 1770–1772

Studené sedmileté období 1754–1760

Teplé dvouleté období 1761–1762

Studené devítileté období 1763–1771

Výběr meteorologických záznamů pro druhou polovinu 18. století až do počátku měření v Klementinu

Přirozená klimatická období hodnocená podle záznamů teplot a srážek v pražském Klementinu

Teplota po roce 1771

Srážky po roce 1771

Klima a počasí ve 20. století

III. část: Pohled do budoucnosti – co nás čeká a co se s tím dá dělat

Hlavní rysy klimatu minulého tisíciletí

Každá krajina má své klima

Jaká byla úspěšnost minulých klimatických předpovědí?

Sucho a globální změny

Samé požáry

Budoucnost české a moravské krajiny na příkladu lesa

Co můžeme říct o klimatických extrémech a jejich vlivu na krajinu?

Dešťová past

Zadržování vody v krajině

Další opatření, která by mohla zmírnit dopady klimatických změn

Optimistický závěr: klima jako sociální síla

Příloha 1: Kompozitní krize minulosti a úděl dneška

Úvod: Synchronicita čertů, kteří chodí ve skupině

Římská verze dějin

Klima a primární produktivita

Mor a životní styl

Když se příroda stává nepřítelem

Závěr: Jaký smysl chceme naplnit?

Příloha 2: Přírodní, společenské a technické krize – rizika a možnosti jejich řešení. Pohled z perspektivy Prahy 1

Úvod do problematiky

Klimatická rizika

Společenská a technická rizika

Jaké jsou možnosti zvládání situace a minimalizace škod?

Závěr: Co by měli udělat obyvatelé a co radnice

Poděkování

Summary: Book on the Climate of the Lands of the Czech Crown

Výběr z literatury v češtině

Výběr z pramenů a literatury

Podblanicko (foto Jiří Jiroušek)

Předmluva: Jak tato kniha vznikala čtyřicet let

Je skoro nemožné dělat dobrou multidisciplinární vědu tak, že do jednoho domu zavřete různé odborníky, ale můžete ji dělat tak, že do jednoho mozku uložíte poznatky různých disciplín.

(Jim Hansen)

Koncem 70. let minulého století začal Jiří Svoboda a nezávisle na něm Zdeněk Vašků (1944–2019) pročítat stovky starých kronik a desítky rukopisných archivních dokumentů. Zdeněk Vašků si z nich vypisoval lidové pranostiky a veškeré zmínky o klimatických událostech. Shromážděné informace postupně narostly do mnoha krabic listů papíru s mnoha různými údaji. Zdeněk Vašků pocházel ze starého českého sedláckého rodu, pro který byla typická určitá těžkopádnost, ale také mimořádná vytrvalost a silný vztah k půdě a národu. Dřív se tomuto typu lidí říkalo „berani“. Bylo v něm cítit mnoho generací zemědělských předků, kteří pečovali o půdu, domácí zvířata a každý den pozorovali oblohu, aby věděli, jaká bude úroda.

Výpisky pranostik a popis zemědělského roku uložil do knih Velký pranostikon (Academia, 1998 a 2002) a zejména do monumentální tisícistránkové monografie Hold slunci, dešti, půdě a pluhu (Academia, 2014), která obsahuje nějakých 10 000 zemědělských a meteorologických pranostik! Je to dílo srovnatelné např. s knihou Česká přísloví: Sbírka přísloví, průpovědí a pořekadel lidu českého v Čechách, na Moravě a v Slezsku Václava Flajšhanse z roku 1911. V této dvojjediné práci můžeme meteorologické výpisky označit jako pozorovaný meteorologický základ a pranostiky jako interpretaci, která však má kulturní či duchovní přesah. V naší literatuře se této žánrové oblasti vždy dostávalo značné pozornosti. Připomeňme například „bestseller“ 17., 18. a 19. století Pranostyka Sedlská, neb Knížka o Povětří a Správě, kterak Spůsobnost Času přes celý rok přesvědčiti se může, pozdější práce národopisce Antonína Robka či dosud vycházející sbírky slovenské etnoložky Zuzany Profantové a zejména její reedici titulu Slovenské príslovia a porekadlá (1996).

V plynutí času byly pranostiky a kronikářské záznamy totéž co bezpečí poznaného, azyl domova, vlídná informace a pevný záchytný bod v neznámém vesmírném prostoru lidského bytí. Je dobré, když nám plynoucí čas do cesty nestaví tolik úskalí nepředvídatelných situací a neblahé stresující události. Když lze časem procházet jako důvěrně známou krajinou, od jedné křižovatky s rozcestníky a ukazateli ke křižovatce druhé, od výroční slavnosti k výroční slavnosti, od svátku k svátku, od výsevu ke žni, od vinobraní k vinobraní. V této pevné stavbě zkušeností, rituálů a zvyků, která tlumí úzkost a navozuje teplo a bezpečí z předvídatelného, má navíc každý krok svůj smysl: koncentruje úsilí, aby se zbytečně neproplýtvalo. Je-li poznání pramenící ze zkušenosti zasazeno ve zvyk, přináší opakovaně ovoce. Tak se roční běh času z často nevyzpytatelného vrzajícího soukolí přicházející budoucnosti měnil díky pranostice v osvobozující, smysluplný chod života a práce. Ostatně podobný účel měly Hésiodovy Práce a dny, na kterých společně s Homérem stojí evropská civilizace.

Jiří Svoboda přistupoval k problematice spíš z pohledu matematické statistiky a také historie a archeologie. Tady je nutné poznamenat, že autorů se stejným jménem je víc – jeden z nich je významný archeolog paleolitu (Jiří A. Svoboda), jiný maluje pravěké rekonstrukce, a ještě další je severočeským patriotem, který vydává knihy o Českém středohoří. „Našeho“ Svobodu zajímaly hlavně krátkodobé i dlouhodobé klimatické cykly, jež ze všeho nejvíc souvisí se vzájemnou pozicí Slunce a Země i s vnitřními slunečními cykly. Pro chod civilizací je pravděpodobně nejdůležitější Bondův cyklus s periodou asi 1 000 let (původně Gerard Bond uvažoval o 1 470 letech). Krátkodobé klimatické cykly jsou na rozdíl od velkých cyklů dob ledových prakticky vždycky kontroverzní, protože v některých oblastech způsobují sucho, jinde naopak ochlazení. Jsou obdobími, kdy se s počasím „něco děje“, ale to „něco“ závisí na místních podmínkách. Své názory a pozorování shrnul Jiří Svoboda v knize s komerčním názvem Utajené dějiny podnebí (Ivo Železný, 2002), takže kniha i přes zásadní klimatický vhled nebyla v odborných kruzích téměř reflektována, přestože časové paralely např. mezi vývojem starého Egypta a migračními vlnami středoevropského eneolitu prokazatelně existují a projevují se např. mocností vrstviček ledu ve vrtech do grónského ledovce.

Poslední z autorů této knihy Václav Cílek se sice profesionálně zabýval paleoklimatickými studiemi ve spraších, krápnících a pěnovcích, ale zejména, a to již od roku 1988, v 300–400 článcích a rozhovorech upozorňoval na možná rizika klimatických změn. V této víceméně popularizační činnosti jej hlavně zajímal a dodnes zajímá praktický dopad: jaké mohou být škody, jak odlišně budou reagovat různé oblasti České republiky a co dělat pro zmírnění dopadů. V této knize shrnuje asi dvacet let „klimatického psaní“, a protože se k tématu už nejspíš vracet nebude, vnímá tuto monografii jako završení své dlouhodobé klimatické činnosti. Pro všechny tři autory, a snad nejvíc pro Zdeňka Vašků, se klima a půda staly záležitostmi celoživotního zájmu, ne-li druhem bytostné posedlosti. Všichni jsme vnímali, jak otázky vody, půdy a počasí stojí u samotných počátků a konců civilizací. Ale zpět ke shromážděným klimatickým údajům.

Počátkem 90. let začal Jiří Svoboda jak své poznámky, tak i údaje Zdeňka Vašků přepisovat na počítači do jednotné formy, tedy rok po roku s několikaslovnou či několikavětou charakteristikou jednotlivých událostí. Celá databáze o rozsahu několika tisíc normostran je uložena u Jiřího Svobody, ale také byla ještě před prvním vydáním knihy předána jiným klimatickým skupinám. Databáze nakonec obsahovala 45 000 zejména narativních údajů, z toho je asi 30 000 údajů převzatých z již publikované literatury a 15 000 údajů pochází z vlastní archivní práce obou autorů. V roce 1996 začal Zdeněk Vašků psát první verzi knihy o klimatu českých zemí. Využíval přitom společné databáze a pro popsání klimatických mechanismů a zhodnocení rizik si vyžádal příspěvek Václava Cílka.

Je třeba uvést, že hlavní přispěvatel do databáze Zdeněk Vašků byl profesí pedolog, který se výborně vyznal ve starší české a německé literatuře, ale latinské spisy nečetl. Mnoho údajů v této knize proto pochází z kriticky zhodnocených sekundárních zdrojů a z kompilací dřívějších historiků. Zdeněk Vašků nepíše jako vědec, ale jako písmák. Díky tomuto přístupu před našima očima ožívá svět rolníků, kronikářů a všech generací předků, kteří se s obavami či nadějí každé ráno dívali na nebe. Vědecký, pochopitelně sušší a méně imaginativní přístup nalezneme např. ve čtyřech monografických sešitech Rudolfa Brázdila a Oldřicha Kotyzy (viz soupis literatury).

Kniha se mezitím rozrostla na rozsah asi 600 normostran a nezdálo se přitom, že by si mohla na sebe vydělat. Při hledání nakladatele byl úspěšný až v březnu roku 2003 Jiří Svoboda, který knihu nabídl komerčnímu nakladatelství Regia, kde vyšla koncem roku pod názvem Velká kniha o klimatu zemí Koruny české a měla 653 stran. Text knihy byl sice doplněn o významné dlouhodobé klimatické řady, ale nebyly zařazeny grafy ani soupis literatury. Jednalo se tak o nutný kompromis z hlediska prodejnosti a obsahu, který však knihu jako celek poškodil. Nicméně i toto první vydání může být důležité, a to právě pro sto tiskových stran zaplněných jenom čísly – včetně Manleyho anglické řady, která začíná rokem 1659. V prvním vydání je rovněž uvedena povodňová řada pro Labe v Drážďanech, jež má pochopitelně význam pro poznání povodní na Labi, a tím do značné míry i na Vltavě.

Pokusili jsme se o rok později situaci napravit vydáním bibliografie, klimatických grafů a dalších téměř 50 dlouhých klimatických řad, které Jiří Svoboda přepočítal na měsíční a roční úhrny, na CD-ROMu Krajina a voda (MŽP, 2004, ed. Jan Němec), který obsahuje soubor s názvem Klima v českých zemích v posledním tisíciletí o rozsahu asi 260 stran, ale málokdo si spojil knihu s údaji na CD, přestože soubor instrumentálních měření měl v té době a v tomto rozsahu ve světě jen velmi málo analogií. Zdeněk Vašků se několik let před svou smrtí snažil o další, doplněné vydání, což se mu pro velký rozsah knihy nepodařilo. Vřele jsme proto uvítali nabídku nakladatelství Leda zastoupeného jejím ředitelem a překladatelem Rudolfem Červenkou a přistoupili jsme k „rehabilitovanému“ vydání monografie. Oproti prvnímu vydání jsme vypustili téměř sto tiskových stran číselných údajů, jako je klementinská řada, protože mezitím byla většina databází zpřístupněna na internetu. Dobrým úvodním internetovým portálem je Global Historical Climatology Network Temperature Database, který v této chvíli (2023) obsahuje víc než 1 650 databází delších než 100 let a 220 databází delších než 150 let. Nejstarší instrumentální měření této databáze pochází z roku 1697.

V tomto knižním vydání jsou zcela přepsány obecné, úvodní a závěrečné kapitoly, kde nás zejména v úvodu zajímá, co a jak spolehlivě víme o proměnách klimatu v minulosti, a v závěru, jaké klima můžeme čekat v České republice a jak se dá na změny připravit. Za posledních dvacet let přibylo poměrně velké množství literatury, která se v okolních zemích, ale i u nás zabývá historickou meteorologií a klimatologií. Jedná se o sérii prací Rudolfa Brázdila, Jana Munzara, Oldřicha Kotyzy, Libora Elledera, Jana Daňhelky a dalších. Důležité místo mezi nimi náleží např. soupisu povodní Ladislava Votruby a Adolfa Patery Povodně v Čechách v dílech českých historiků a kronikářů 11.–19. století (2004). Co se týče povodní, ukazuje se, že právě současné období (1990–2023) patří mezi šest nejvýznamnějších povodňových epizod za posledních 500 let.

Klima se měnilo vždy, ale po roce 2000 pozorujeme další fázi „velkého zrychlení“. Klima se stále víc stává ekonomickou, politickou a sociální silou. Je záležitostí, které potřebujeme rozumět, a to jak z hlediska přirozeného chodu, tak i lidského vlivu. V této knize se zabýváme historickou klimatologií až do počátku průmyslové revoluce, která po roce 1784, kdy byl zdokonalen parní stroj – a možná začalo i nové období lidstva označované jako antropocén –, začala měnit složení atmosféry, a tím i globální klima. První vydání, které redigoval Jiří Svoboda, bylo zaměřeno hlavně na poznání klimatu v minulosti. Druhé vydání o skoro dvacet let později už musí reagovat na změněnou situaci a minulost brát jako příklad různých typů složených krizí, které jednou (nejspíš brzy) budou mít stále naléhavěji i meteorologickou či klimatickou složku. Toto druhé vydání „od podlahy“ redigoval na základě dřívějšího textu Václav Cílek. Zcela přepsal úvodní a závěrečnou část knihy a druhou část knihy doplnil o obecné poznatky a zpřehlednil.

Ty však raději zachraňuj, co máš, a začni s tím včas! Vždyť již naši předkové přišli na to, že je pozdě šetřit teprve v blízkosti dna. Ostatně tam dole v sudu zbývá toho nejenom zcela málo, ale také jen to nejhorší. (Seneca: Listy Luciliovi. Překlad Bohumil Ryba.)

I. část: Pohled do minulosti – věčně proměnlivé klima

Úvod: Slunce na hlad nesvítí

Když se potkají dva Angličané, hned se začnou bavit o počasí.

(Samuel Johnson: The Idler. 1758.)

Kniha, kterou držíte v ruce, je výsledkem zpracování asi 45 000 shromážděných historických údajů s vazbou k počasí či klimatu někdejších zemí Koruny české, a to přibližně za posledních 1 000 let. Klima představuje dlouhodobý průměr všech možných stavů počasí, tedy nejenom teploty a srážek, ale také průběhu ročních období a extrémních stavů. Řada jevů, které by správně měly být označovány jako meteorologické, jsou často popisovány jako klimatické. Klima nikdy nebylo stabilní a vždy se v něm střídala vlhká léta i katastrofální sucha, klidové stavy řek i roky či celá desetiletí plná povodní.

Roku 1752 z jara šest velkých povodní po sobě následovalo, z kterýchžto druhá největší a nejzhoubnější byla, nejenom obilí z pole odneseno, ale také pole, luka pískem pokryla a chalupy i mlýny odnášeny a mnoho lidí ve vlnách pochováno bylo. Tehdáž voda také jez u mlýna a most u pivovaru srazila a odnesla. Poslední povodeň pak s velkým krupobitím se přihrnula a ve vodě mnoho dobytka, ptactva, zajíců potlučených připlovalo. Kroupy pak na půldruhého lokte zvýší ležely, majíce velikost téměř vejce slepičího.

(Martin Hruška: Kniha pamětní královského krajského města Plzně od roku 775 až 1870. Plzeň: Steinhauser, 1883.)

Bývaly to hlavně deště, které přinášely hlad a hladomory, protože i za suchých let nějaká úroda dozrála, ale za mokra plodiny na polích vždy živořily nebo shnily a zbytek zničili škůdci. Plným právem proto v našich přírodních podmínkách vznikla zkušenostmi utvrzovaná lidová sentence: U nás slunce na hlad nesvítí. Člověk vždy sledoval proměny přírody s napětím a tento zájem se stále ještě odráží v častých hovorech o počasí. Našim předkům šlo často doslova o přežití. Očekávali tvrdé zimy i sedmiletá sucha, ale nedokázali předpovědět katastrofální povodně, zejména během 14. a 15. století, při kterých zanikly na dolním toku Labe a Ohře všechny vesnice ležící méně než pět metrů nad hladinou řeky. Nevěděli, že bude nutné přestěhovat celé středověké město – Děčín – a nikdy jej už na původním místě neobnovit. Scházela jim historická paměť, na kterou se dnes snažíme navazovat. Historik R. Anděl popisuje někdejší děčínské povodňové události takto: „Osada pod hradem se vzmáhala. Měla svůj kostel sv. Václava, původně zasvěcený Panně Marii. V roce 1059 byla však téměř smetena rozvodněnou Ploučnicí. Obyvatelé starého Děčína si pak postavili nová obydlí na severní straně hradiště, na vyvýšeném terénu chráněném před záplavami. Tam také vzniklo nové město, později obehnané hradbou.“

Nemyslíme si, že minulost je klíčem k budoucnosti, jak často slýcháváme. I s dobrou znalostí historie je totiž velmi obtížné, nebo dokonce nemožné budoucnost předpovědět. Navíc rychlost klimatické změny a zejména rychlý růst oxidu uhličitého v atmosféře nemá posledních 800 000 let – jak o tom svědčí bubliny plynů v antarktickém ledovci – obdobu. I když budeme dokonale znát životopisy hráčů fotbalového mužstva, stejně neodhadneme, jak zápas dopadne, a ani s dobrou znalostí české historie se neodvážíme říct, co nás čeká v příštích desetiletích. Minulost má jiný význam – ukazuje nám meze, ve kterých se systém pohybuje. Díky minulosti víme, že fotbalové mužstvo neprohraje víc než 10:0, že řeka nevystoupí výš než několik metrů nad normální hladinu, že nám stěží proprší víc než pět let za sebou a že sedmileté sucho by mělo být prostřídáno alespoň jedním normálním rokem. A z jiných zpráv také víme, jak se tehdy lidé dokázali či nedokázali přizpůsobit a za jakou ekonomickou či lidskou cenu přežít.

V první části publikace se seznámíme s proměnami klimatu v nejmladší geologické minulosti, s povahou údajů, se kterými budeme pracovat, a se způsoby mírného i konfliktního soužití společnosti a klimatu. Druhá, nejobsáhlejší část knihy detailně, rok po roku, desetiletí po desetiletí popisuje proměny podnebí v českých zemích. A konečně závěrečná část knihy se opatrně zabývá budoucností – hrozí nám doba ledová, nebo oteplení? Přichází povodně samostatně, nebo ve shlucích? Čekají nás studenější zimy s menším množstvím sněhu, nebo teplé a deštivé zimy? Přesné odpovědi neznáme a možná je nikdy znát nebudeme, ale hodně víme o tom, jaká je pravděpodobnost určité klimatické změny.

Kniha je určena nejenom klimatologům a historikům, ale především všem, kteří přímo s krajinou a podnebím pracují: lidem, kteří žijí v říčních nivách a bojí se dalších záplav, turistickým kancelářím, pojišťovacím agentům, všem, jež zajímá budoucnost, a také krajinným inženýrům a zpracovatelům územních plánů, tedy těm, kteří potřebují odhadnout, jak často přicházejí mírné či kruté zimy, extrémně vlhká období, povodně a přísušky. V neposlední řadě je kniha určena rovněž i zemědělcům, aby si uměli představit, co pro jejich předky znamenaly mokré a suché roky nebo období s pravidelným výskytem pozdních mrazů a mrazíků a jaká opatření a plodiny v těchto případech volili. Vědomí klimatických proměn je však důležité i pro městské obyvatelstvo pro plánování zimního úklidu a dopravy i pro podnikatele snažící se vybudovat (jak jsme toho byli nejednou svědky) zimní středisko v místech, kde se v posledních padesáti letech sníh drží sotva pár týdnů. Podnebí nás ale také zároveň učí jedné zapomenuté ctnosti – respektu a jisté zdravé bázni před silami, které nás přesahují.

Není důvodu usuzovat na to, že v historické době se podnebí teplotně nějak významně měnilo. (K. S. Veselovskij, 1875)

Klimatické změny, jež dály se v různých dobách, dějí se i v době přítomné, avšak jejich amplituda jest příliš rozsáhlá, než aby jevily v nepatrné době historické hlubší vliv na naši oběžnici.

(J. Frejlach, 1893)

V západní a střední Evropě, stejně tak jako ve východní části Atlantiku dochází postupně, počínaje někdy rokem 1300, k prokazatelnému snižování průměrných ročních teplot, a to o 1,0–1,5 °C. Poklesy teplot kulminovaly ve druhé polovině 17. století.

(H. H. Lamb, 1980)

Galaktické klima

Abychom mohli proměnám klimatu skutečně porozumět, potřebujeme sestoupit z měřítka dlouhého geologického času až k přítomnosti, a tím i k očekávané budoucnosti. Něco podobného platí i pro místo a čas. Zajímá-li nás, jaké počasí bude dejme tomu v Brně, potřebujeme znát klimatickou prognózu středozemní oblasti, od které se odvíjí počasí v Panonské pánvi, odtud na jižní Moravě a v ještě detailnějším měřítku na rozhraní Vysočiny a moravských nížin. Začněme proto dlouhým časem a vesmírným měřítkem.

Země se spolu se Sluncem a slunečním systémem nachází v jednom z ramen naší Galaxie. Slunce pomalu obíhá kolem galaktického centra s oběžnou dobou 240 milionů let. Na své dráze se setkává s oblaky galaktické hmoty a galaktickým magnetickým polem. Existuje celá řada víceméně spekulativních prací, které se snaží dokázat např. vliv Velkého i Malého Magellanova mračna na pohyb slunečního systému i na samotnou Zemi. Nedá se ani vyloučit, že v podobnou dobu probíhaly geologické děje na více planetách, které snad mohly být ovlivněny proměnami gravitačního pole sluneční soustavy.

V pozemském sedimentárním záznamu jsou nalézány kosmické cykly trvající zhruba 2 000 až 700 milionů let, během nichž dochází k proměnám hydrologického cyklu, klimatu, či dokonce k závažným globálním změnám. Těmito proměnami se zabývá cyklostratigrafie. Na mnoha místech na Zemi, u nás např. v Prokopském údolí na okraji Prahy, můžeme pozorovat až několik set cyklů, ve kterých se vcelku pravidelně střídají polohy vápenců a břidlic. Ty odpovídají rozdílům v chemismu vod, jež jsou způsobeny různou měrou odparu, a tím i srážek. Odpar závisí na teplotě, a tak je patrné, že v dějinách Země se neustále, ve věčné sinusoidě střídají chladnější a teplejší období. A protože tento proces je dlouhodobý a poměrně pravidelný, zatímco chod Země tak regulérní není, musíme uvažovat o nějakém vesmírném mechanismu, nejčastěji o proměnlivém množství sluneční energie, které dopadá na jednotku plochy Země.

Byl by to celkem harmonický obrázek, kdyby jednou za čas nebyl přerušen nějakou velkou událostí, která vede až k masovému vymírání, po němž obvykle následuje 3–5 milionů let trvající období stabilizace systému a rozvoje nového globálního ekosystému a celková regenerace. Příčiny těchto zásadních proměn jsou vždycky složité a podílí se na nich několik faktorů, z nichž nejdůležitější je vulkanismus a geochemický cyklus uhlíku. Typickým příkladem je svrchní proterozoikum, kdy došlo k největší době ledové v celé zemské historii. Podle izotopového složení uhlíku v grafitických sedimentech a na ně navazujících vápencích byly hlavním hybatelem změn skleníkové plyny. Ty však jednak pocházejí z intenzivního vulkanismu, jednak jsou výsledkem životního cyklu stromatolitů a mikroskopické mořské bioty.

Něco podobného platí i pro konec karbonu a permu. Tehdy se propojily dva základní faktory – obrovská vulkanická činnost, ale i funkce karbonského lesa, který byl tak rozsáhlý, že z atmosféry stáhl většinu oxidu uhličitého a uložil ho do dřevní hmoty. V té době totiž ještě bakterie a houby neuměly rozkládat lignin dřevní hmoty, která se pak hromadila jako uhlí. Nízký obsah oxidu uhličitého v atmosféře vedl ke snížení teploty, a tím i k suchu a rozpadu karbonského pralesa. Teprve permské sopečné exhalace zesílily skleníkový jev a později byly zřejmě nejdůležitější příčinou vymírání na hranici perm–trias. Aniž bychom se zde pouštěli do detailů, nejdůležitější dvě ponaučení galaktického i geologického času jsou následující:

1. Klima Země neustále kolísá podle toho, jak se mění, a to v cyklech různé délky, množství dopadající sluneční energie.

2. Každá velká geologická změna – a zejména období velkých vymírání – je spjata s poměrně velkými změnami v uhlíkových rezervoárech Země. Dopad meteoritu zřejmě může jen za jedno velké vymírání na hranici křída–terciér. Uhlík je přitom dvojího původu – z nitra Země, ale také z činnosti organismů.

Dopady větších meteoritů jsou sice populární, ale poslední miliardu let poměrně vzácné. Na Zemi je známo kolem 400 meteoritických kráterů, z nichž jen několik má průměr nad 50 km. Kromě dopadu meteoritů je při změně klimatu rovněž nutné počítat s oblaky mezihvězdného prachu a produkty rozpadu komet. Menší meteority a asteroidy mají podobný vliv jako sopečné výbuchy: při dopadu uvolňují prach, který stíní sluneční záření, a tím ochlazují povrch Země. Naproti tomu při dopadu velkých asteroidů, jaký je např. dokumentován na rozhraní druhohory–třetihory, můžeme pozorovat dlouhodobý kaskádový efekt: tepelný impulz a velká množství vymrštěných kapek taveniny, pocházejících z horninového podloží dopadu, zapálí lesy, hořením se do ovzduší uvolní, kromě oxidu uhličitého, i pyrotoxiny, jež jsou nebezpečné pro faunu i flóru. Může dojít k oxidaci vzdušného dusíku za vzniku oxidů dusíku a kyseliny dusičné. Průměrná teplota zemského povrchu může nejprve v důsledku zastínění aerosoly dramaticky poklesnout, ale již během několika měsíců vzrůst o 10 či více °C následkem uvolnění skleníkových plynů. Již v roce 1978 navrhli Fred Hoyle a Chandra Wickramsingha překvapivou hypotézu, podle které může rozpadem velké komety o průměru jádra kolem 50 km vzniknout hustý mrak prachových částic. Pokud by naše Země jednou za několik set tisíc let takovým mrakem prolétala, docházelo by přitom k závažnému ochlazení.

V nedávné geologické minulosti mohl mít závažný pravidelný a krátkodobý vliv na klima a atmosféru předchůdce komety Encke, jehož rozpadem vznikl meteoritický roj Tauridy-Arietidy. V obdobích, kdy jeho dráha protíná zemskou dráhu, pozorujeme zvýšené srážky, což je přičítáno podstatně vyšší prašnosti ve svrchní troposféře. Astrofyzik Victor Clube použil čínské, japonské a korejské katalogy hvězdných jevů z let 200 př. n. l. až 1600 n. l., aby ukázal, že meteoritický roj Severních Taurid pravděpodobně vznikl kolem roku 500 rozpadem většího asteroidu a mohl vést k podobným explozím (kolem 50 Mt TNT) v atmosféře jako známý pád tunguského meteoritu v roce 1908. Datum kolem roku 500 zároveň odpovídá počátku temných staletí raného středověku. Zejména roky 535–536 jsou globálně považovány za jedny z nejhorších, na některých místech nejstudenějších a jinde nejsušších roků celého prvního milénia. Klimatické změny této doby byly doprovázeny morovou epidemií, válkami a migracemi národů, které ve svém konečném důsledku vedly např. k usídlení Slovanů na území dnešní České republiky.

Jaká je současná pozice Země vůči Slunci a co znamená pro dnešní klima a atmosféru?

Excentricita oběhu Země kolem Slunce je malá.

Náklon zemské osy se pohybuje od 22° do 24,5°, v současné době je 23,5°. Náklon má největší vliv na severu, nejmenší na rovníku.

V těchto letech je perihelium (přísluní, nejbližší vzdálenost mezi Sluncem a Zemí) 4. ledna – před 700 lety to bylo 22. prosince, afelium (odsluní) je v červnu. Co to znamená pro zemské klima, a tím i pro reakci bioty? Uveďme dva příklady rozdílných vlivů perihelia. Je-li perihelium v březnu, kdy je moře nejchladnější, je přesun zářivé sluneční energie největší, mraků je méně, moře se tudíž nejvíc ohřívá. Ve vyšších severních šířkách je po zimě stále hodně sněhu, což způsobuje velký odraz slunečních paprsků. Navíc je slunce nízko nad obzorem a to odraz ještě zvyšuje. Jestliže Země získává nejvíc tepla na jaře (kdy je Slunci nejblíže), získává ho nejméně na podzim a zima přichází dříve. Pokud je perihelium v září, kdy jsou moře teplá a mraky časté, sníh přichází později, sever zamrzá méně a celkově je rok mírnější. Podle ledových vrtů na základně Vostok v Antarktidě nastalo osm posledních ledových dob za nízkého náklonu osy a perihelia kolem zimního slunovratu! Zimní perihelium má podobný vliv jako náklon: ochlazuje sever, otepluje tropy.

Důležitý klimatický systém El Niño – jižní oscilace (ENSO) není příliš ovlivněn skleníkovým efektem, ale je citlivý k rozdílu ozáření na jaře a na podzim. Častější epizody El Niño znamenají vyšší teploty hladiny oceánu v tropické oblasti a tím se projevují jako globální oteplování. Před datem prosincového perihelia převládají epizody La Niña s celkově chladnějším průběhem globálních teplot, po tomto datu převládá El Niño, což je situace, jaká nastala začátkem doby ledové před 115 000 lety i dnes.

Oteplování bylo zčásti, a to zejména v aktivním 20. století, stále ještě způsobováno interakcí mezi Sluncem a Zemí a došlo by k němu i bez zvyšování koncentrace skleníkových plynů. Zhruba do roku 1970 se nejlépe projevovala korelace mezi teplotou a osluněním, po roce 1970 se již víc uplatňuje vliv skleníkových plynů, a tedy člověka. Sluneční aktivita vyjádřená jako počet slunečních skvrn byla od roku 1940 největší za posledních jedenáct století, kdy naposledy dosáhla dnešní úrovně ve století devátém. To je tak závažný údaj, že se musíme důkladně ptát, jak to vlastně můžeme vědět, když se sluneční skvrny počítají až od roku 1611.

Finský tým vedený astronomem Iljou Usoskinem analyzoval obsah izotopu berylia v různých vrstvách grónského vrtu Dye-3. Ledové vrty mají tu výhodu, že v nich v optimálním případě každým rokem přibude jedna vrstvička, takže stačí odpočítat vrstvy do minulosti a analyticky je zpracovat. Můžeme v nich zachytit prach z velkých sopečných výbuchů, bublinky plynu obsahující ještě předindustriální atmosféru anebo právě izotop berylia 10Be, který vzniká působením kosmického záření, jehož intenzita je nejenom dobře známá, ale také v dlouhodobém měřítku stálá. Kosmické záření dopadající na povrch atmosféry však prochází sluneční magnetosférou, která ho částečně odstiňuje. Čím vyšší je výkon Slunce, tím méně kosmického záření dopadá na povrch zemské atmosféry. Množství 10Be tedy udává hlavně změny odehrávající v nitru Slunce. A ty se projevují na jeho povrchu právě počtem slunečních skvrn. Průměrně jich za poslední tisíciletí bývá kolem třiceti za rok, ale v teplém středověkém období jich bylo kolem 44 za rok a po roce 1944 průměrně 76 za rok!

Nejdiskutovanější a stále nejkontroverznější teorií kosmických příčin klimatických změn je Svensmarkova hypotéza. Henrik Svensmark posledních 25 let neúnavně rozpracovává hypotézu, že maxima výbuchů supernov se kryjí se studenými obdobími, během nichž dochází k rozpadu biomasy a jejímu pohřbení v sedimentech. Základem myšlenky je, že při zrodu supernov vzniká vysoce energetické kosmické záření, které proniká do nižších vrstev atmosféry a tam působí na vznik nukleačních jader mraků (a možná urychluje mutace virů). Nízké mraky stíní sluneční záření, a tím způsobují globální ochlazení. Hlavní současná diskuse se týká toho, že aerosoly vzniklé díky supernově jsou tak malé, že by tvorbu mraků neumožnily.

Proč vznikla roční období a co se s nimi v posledních letech stalo?

Posledních zhruba deset či dvacet let míváme pocit, že se něco děje s ročními obdobími. Pěkné teplé počasí trvá někdy až do listopadu. Počátek jara je častěji studenější a konec teplejší a do toho přicházejí nečekané výkyvy, kdy např. v půlce května napadne sníh v Pošumaví, zatímco na dalekém severu ve stejný den naměří skoro 30 °C. Doopravdy se něco děje, anebo si jenom špatně pamatujeme minulost?

Z pozdní antiky se dochoval soubor lékařských spisů několika různých autorů, které shrnujeme pod Hippokratův korpus. Kniha O vzduchu, vodách a místech popisuje vliv větrů a obecně podnebí na povahu lidí a charakter jejich nemocí. Základní představa je taková, že v člověku jsou obsaženy čtyři základní složky, z nichž každá má svůj určitý vztah zejména k zemské vlhkosti. O ročních obdobích Hippokrates píše, že „důvodem toho, že Asiaté trpí nedostatkem odvahy a ve srovnání s Evropany jsou špatnými válečníky, je ta skutečnost, že se tam příliš nemění charakter ročních dob ani co do tepla, ani co do chladu, ale jsou si podobné. Nevyskytují se tam totiž otřesy mysli ani prudké tělesné změny, v nichž povaha se stává divokou a prudkost se v ní projevuje víc, než když poměry jsou stálé“.

Hippokrates si je vědom toho, že podnebí je jenom jedna z příčin ovlivňujících založení člověka, a proto hned dodává, že za nedostatek bojovnosti také může státní zřízení, „protože tam, kde si lidé nevládnou sami, uvažují o tom, jak vytvořit zdání, že nejsou schopní boje“. Antický či ještě renesanční lékař by zřejmě uvažovali o tom, že za současnou proměnou evropského muže stojí ústřední topení, a zcela vážně by spekulovali o tom, co změna sezonního chodu udělá s lidskou psychikou a nemocemi těla. Pravděpodobně by došli k názoru, že společné velení evropských armád může vést k předstírání akceschopnosti na národní úrovni.

Čtyři roční období byla častým námětem sochařství, malířství i hudby. Panovala představa, že každé z těchto období působí jinak na mysl, že má jiný duševní význam. Jaro je růstem a podzim osaměním. Začátek zimy slouží ke zhodnocení celého roku, ale její konec je už očekáváním návratu světla. K tomu přispívalo, že každé roční období se lišilo – a to někdy úplně zásadně – potravou. Podstatné v tomto prastarém pojetí světa je to, že klimatické změny i prostředí, jaké kolem sebe vytváříme, musí mít dopad nejenom na zemědělské plodiny, ale i na to, jak se cítíme a přistupujeme ke světu.

Proč jsou na Zemi roční období? Abychom na tuto otázku dokázali odpovědět, musíme se vrátit do doby, kdy spojováním menších těles vznikala Země, respektive do doby asi 40 milionů let poté. Akrece, nabalování planet díky gravitačním silám, byl pozvolný proces, který trval 30–100 milionů let. Počítačové simulace ukazují, že v prostoru vnitřních planet bylo asi sto objektů velikosti Měsíce (1/81 hmoty Země), deset objektů velikosti Merkura (1/20 hmoty Země) a několik těles velikosti Marsu (1/11 hmoty Země). Většina z nich spadla směrem k Zemi nebo Venuši. Rozdíly mezi vnitřními planetami jsou značné, například Země a Mars se významně odlišují svojí hustotou, protože srostly z těles jiného složení.

Jedné z posledních planetek, která se pohybovala kolem Země, říkáme Theia. Měla velikost odpovídající Marsu. Pokud by se byla nesrazila se Zemí, mohla přežít jako další těleso sluneční soustavy. Místo toho po obrovském nárazu vyrvala a odpařila část Země. Tím došlo ke vzniku Měsíce a naklonění zemské osy. Kdyby byla zemská osa kolmá, a ne nakloněná, roční období by buď vůbec neexistovala, anebo by se teplotní cyklus na Zemi řídil třeba proměnami mořského proudění. Srážka poznamenala Zemi navždy. Od té doby se na ní střídají roční období. Povrch Země se nepravidelně zahřívá a následkem toho vznikají větry, ale i cykly monzunů a dalších deštivých období. Mělo to dalekosáhlý dopad pro vývoj života. Stromy na zimu shazovaly listí a medvědi se ukládali k zimnímu spánku. Savci začali myslet na zimu a veverky schraňovat oříšky. Theia, která obrovskou explozí zanikla před více než čtyřmi miliardami let, dodnes ovlivňuje způsob, jak přemýšlíme o budoucnosti. Víme, že žádné léto netrvá věčně.

Stalo se však ještě něco zázračnějšího. Vznikem Měsíce došlo k vytvoření gravitační soustavy dvou planet. Výsledkem je působení Měsíce na pozemský oceán, a tedy zrod přílivu a odlivu a oblasti mezi obojím, kde dnes žije obrovské množství specializovaných organismů. Mnohem závažnější však je, že Měsíc stabilizoval polohu zemské osy. Kdyby se totiž Země občas nepravidelně natáčela třeba jako Venuše, pak by se každou chvíli přesunulo např. mírné pásmo do tropů a nikdy by nemohlo dojít k vývoji složitých ekosystémů vázaných na jeden druh podnebí.

A jak to bylo s Měsícem? Srážka Theie se Zemí byla tak obrovská, že část hornin se vypařila. Měsíc pravděpodobně vznikl ze směsi protavených kusů Země a z horninových par Theie. Podle složení měsíčních hornin by nejméně 80 % hmoty Měsíce mohlo pocházet z Theie a zbytek ze Země. Protavený Měsíc rychle získal svůj kulový tvar a dalších několik desítek milionů let pokračoval v bouřlivém vývoji. Z původních hornin čedičového složení se vydělovaly lehčí, světlé živcové horniny – anortozity –, které jsou příbuzné pozemským žulám. Po zhruba 100 milionů let od doby zrození vytvářely celé kontinenty, které byly rozbíjeny dopady menších meteoritů. Potom se ale na Měsíci čas zastavil. Na jednou provždy nakloněné Zemi mezitím začínal vznikat život, který od samotného počátku musel počítat s nocí a dnem, přílivem a odlivem a střídáním ročních dob. Pokud je nám něco vrozené, pak to je život ve změně. Omezuje nás to, a proto se bráníme tak, že jsme vymysleli město plné klimatizovaných budov.

Pro jednodušší pochopení toho, co se v období klimatické změny děje s ročními obdobími, můžeme rozlišit teplou a studenou část roku a dvě přechodná období mezi nimi, tedy jaro a podzim. Pro přechodná období je typické, že oscilují mezi teplem a zimou, jako by se nemohla rozhodnout, zda se přikloní k zimě nebo létu. Říkáme tomu aprílové počasí, jenže ten „apríl“ někdy trvá celé měsíce. Nejvíc nás pochopitelně zajímá jaro, kdy kvetou stromy, vylétají včely a úroda může vymrznout.

Jara posledních let jsou nějak popletená. Někdy přicházejí až příliš náhle, jindy se anomálně teplé počasí snadno zvrtne do zimy. Z celého světa známe obrovské dlouhodobé záznamy měření o tom, kdy vykvétají různé rostliny, vracejí se ptáci, objevují se první listy, anebo stromy začínají listy shazovat. Každá rostlina či pták pochopitelně reagují na víc faktorů – teplotu, délku dne, sucho, dostupnost hmyzu či růst okolních rostlin. Sledování příchodu jara třeba podle doby kvetení na první pohled nevypadá tak vědecky jako třeba měření z meteorologických družic, ale ve skutečnosti je mnohem praktičtější ve chvíli, kdy chceme sít obilí, přesazovat stromy nebo pěstovat brambory. Situace je závažná. Roční období se běžně posouvají až o jeden měsíc. Nevadilo by to, kdyby pak panovalo setrvalé počasí, ale když jaro skočí rovnou do léta a pak se vrátí mrazíky, je úroda ohrožená. Také může zaschnout, nebo naopak ve vlhkých týdnech shnít. Není zde žádná dobrá rada, kterou je možné zemědělcům dát, lze jen konstatovat, že i nadále a téměř nepředvídatelně se počasí bude zejména v přechodných obdobích měnit.

K pochopení toho, co se děje, a zřejmě i pro poznání vlastní zranitelnosti je zapotřebí znát dva důležité současné mechanismy. Tím prvním je teplejší oceán, který v posledních dvou desetiletích do horních dvou kilometrů vody akumuloval rekordně velké množství tepla. Tepelný základ planety se zvýšil, takže teplé podzimy žijící z letního vedra trvají déle. Některé týdny podzimu se stávají meteorologicky nejpříjemnějšími obdobími celého roku. Moře vychládá pomalu. Kdyby se mělo zbavit nahromaděného tepla, trvalo by mu to celá desetiletí. Je obrovské. Na kontinenty se můžeme dívat jako na ostrovy utopené v moři tepla. Díky tomu to má i jaro jednodušší a může začínat vyšší teplotou.

Jenže všichni máme zkušenost, že se nedá počítat s nějakou přímou úměrou, že v teplejším světě bude teplejší jaro, léto, podzim i zima. Takhle jednoduše počasí nefunguje, a to hlavně kvůli děravému pytli arktických větrů, což je ten druhý mechanismus. Arktida bývá na pár desetiletí uzavřena poměrně pevnou obručí silných větrů, ale pak se polární vír zpomaluje, prohýbá, anebo „obruč“ praskne a studené větry se rozletí hluboko na jih. Taková je dnešní situace. Anomálně chladné počasí znamená, že jsme ze severu dovezli mráz a vyvezli teplo. A tím, jak polární vortex zeslábl a Arktida se otepluje dvakrát až třikrát rychleji než střední zeměpisné šířky, roste i počet průniků studeného vzduchu hluboko na jih. Žijeme někde uprostřed mezi akumulačním topením rovníkového pásma a severským chladem. V létě máme víc vln veder. Zimy jsou sice celkově teplejší, ale také ve studené části roku a zejména v přechodných obdobích musíme počítat s četnějšími vlnami chladu. Typická roční období se nám – až na léto – rozostřují. Už nejsou tak jednoznačně definovaná jako dřív.

Většina změn sezonního chodu velice pravděpodobně souvisí s celkově teplejší planetou. Přináší to s sebou celou řadu problémů. Jedním z nejběžnějších jsou falešná jara, kdy po teplém začátku dochází k návratu zimy. Jinou typickou situací je narušená synchronizace – třeba rostliny kvetou jindy, než vylétnou včely. Zejména v posledních letech se stává, že ve stejnou dobu kvetou rostliny, jako třeba šeříky a koniklece, které se nikdy předtím nesetkaly. To se týká i škůdců, kteří přicházejí z jižních zemí a mohou se trefit do zranitelného období rostlin.

Přesná dlouhodobá měření ukazují, že na pevnině severní polokoule se zmenšuje rozdíl mezi zimou a létem hlavně díky teplejším zimám. V oceánech je situace často obrácená a to zase proměňuje cyklus odpařování, a tím srážek. Nové poměry se týkají pevnin, ale jiným způsobem i oceánů, což má vliv jak na teplotu, tak i srážky. Je to prostě meteorologický zmatek s těžko odhadnutelným průběhem. Bránit se můžeme buď tím, že se uzavřeme v budovách, kde budeme postupně ztrácet hippokratovskou životní srdnatost (a spotřebovávat energii nejen na zahřívání, ale i ochlazování), anebo se spolehneme na to, že změny umíme snášet a že nám naopak mohou prospět prostě už z toho důvodu, že planetka Theia chvíli po vzniku Země jednou provždy nastavila zemský systém na střídání ročních dob.

Sluneční, mořské a klimatické cykly

Jeden z prvních pokusů vysvětlit cyklicitu evropského klimatu provedl již koncem 19. století známý německý geograf Eduard Brückner, který předpokládal, že klima se mění přibližně každých 35 let a že tyto změny významným způsobem ovlivňují lidskou populaci a stojí i za sociálními fenomény dosahujícími rozsahu „stěhování národů“. Z poněkud jiného úhlu se již od počátku století ke klimatické cyklicitě přibližovali astronomové. Astronom-amatér S. H. Schwabe publikoval už v roce 1843 podezření, že sluneční skvrny se objevují v periodě asi 10 let. Toto vcelku nenápadné pozorování proslavil Alexander von Humboldt v knize Kosmos (1851).

V souboru historických klimatických údajů z evropských středních šířek pozorujeme několik základních, nepříliš pravidelných „cyklů“. Základním cyklem je perioda dvou až tří let. Tuto dvou- či tříletou periodu (nejčastěji trvající 26 měsíců) můžeme nejsnadněji vysvětlit jako určitou setrvačnost klimatického chodu. Ta je způsobena hlavně dlouhodobým vývojem tzv. planetárních vln. Jedná se o dlouhé prstence zvýšené atmosférické cirkulace na rozhraní troposféry a stratosféry, které v podobě jakési nepravidelné vlny se zálivy sahajícími na sever i na jih obepínají celou planetu.

Dalším, již oprávněně cyklickým fenoménem je perioda pěti až šesti let. Někdy se dokonce jedná o sedmiletý cyklus, který se lidově označuje „sedmileté sucho“. Přibližně pěti- až šestiletá perioda byla opakovaně zjištěna při rozboru teplotních změn povrchové oceánské cirkulace v Atlantiku jako nepochybný a vcelku pravidelný jev. Podobnou cyklicitu je možné zjistit např. při měřeních teplot a srážek na Milešovce a jinde. Pěti- až šestiletý cyklus (polovina 11letého slunečního cyklu?) velmi pravděpodobně závisí na povrchové cirkulaci v Atlantiku, ale jeho původní příčinou může být sluneční aktivita. Dobře je rovněž dokumentován základní 22letý (resp. 11letý) sluneční cyklus. V této knize považuje Zdeněk Vašků za základní osmiletý, nepravidelný cyklus, který popisuje jako kvazi osmiletý.

Klimatický cyklus o délce trvání 30–40 let můžeme s velkou pravděpodobností odvodit od hluboké oceánské cirkulace v Atlantiku. Kromě toho se při výpočtech četnosti klimatických událostí často setkáváme s důležitým solárním 90letým cyklem. Dále existují i delší cykly trvající 180–200, 400, 1 470, 23 000, 41 000, 100 000 a 400 000 let. Cyklus sluneční aktivity o délce 180 (resp. 90) let snad velmi souvisí, jak ukazuje I. Charvátová, s pohybem Slunce okolo těžiště sluneční soustavy. Tento pohyb ovlivňují hlavně gravitační síly velkých planet – Saturna a Jupitera. Díky nim se Slunce za asi 180 až 200 let pravidelně vrací z chaotické dráhy na dráhu uspořádanou, což koreluje s cyklem sluneční aktivity.

Na základě studia vrtných jader pocházejících z grónského ledovce (GISP 2), ale i dalších dokladů bylo během poslední doby ledové rozpoznáno přinejmenším dvacet náhlých klimatických změn nazývaných Dansgaardovými–Oeschgerovými událostmi. Poměrně běžně pozorujeme, jak v pevninském, tak v oceánském klimatickém záznamu, že z nejasných příčin dojde ke zdvojnásobení délky cyklu. Dá se říct, že dlouhodobé klimatické trendy můžeme s určitou pravděpodobností odvodit z analýzy historických dat, ale otázka, jaké bude počasí v příštím roce, je za současného stavu poznání neřešitelná. Z hlediska vývoje civilizací se jako nejzávažnější uvádí tzv. Bondův cyklus o délce trvání 1 500 let a ten je někdy srovnáván s tzv. halštatským cyklem o délce trvání 1 500 až 2 500 let. Již jen tento stručný přehled ukazuje, jak obtížné či nemožné je nalézt jeden řídicí mechanismus. Z hlediska posledního tisíciletí se s určitou zvýšenou mírou pravděpodobnosti objevují cykly o délce trvání zhruba 6–8, 10–11 a 35–50 let.

Sopky

Vliv na tvorbu nukleačních jader má i sopečná činnost. Ta v krátkodobém měřítku jednoho roku až tří let může povrch Země nejprve ochlazovat, ale vzápětí další desítky let či déle oteplovat. Sopečný popel a oxidy síry totiž vytvářejí kondenzační jádra mraků, ale uvolňovaný oxid uhličitý zesiluje skleníkový jev. Již v roce 1789 přišel Benjamin Franklin s domněnkou, že modrý zákal, který pozoroval při cestě do Evropy, mohl být způsoben sopečnou erupcí v islandské oblasti Laki a mohl mít závažný dopad na krutou zimu 1783/1784. Alexander von Humboldt pozoroval krátkodobé změny počasí v okolí sopek, které nazval „sopečnou bouří“. Jednalo se o neobyčejně silné lijáky, způsobené kondenzací vodní páry na sopečném popelu, doprovázené blesky, vznikajícími mimo jiné také vzájemným třením částic znečištěného ovzduší. Úžasné západy Slunce, které byly na celé Zemi pozorované po výbuchu Krakatoy v roce 1883, oživily zájem o sopečné výbuchy jako o příčinu globálních klimatických změn.

V průběhu posledních čtyř desetiletí bylo shromážděno množství dat ze sedimentů a zejména z ledovcových vrtů, kde je možné podle vrstviček ledu obsahujících sopečný popel nejenom datovat sopečný výbuch, ale podle složení popela jej i přiřadit k určité sopce. Sopečné výbuchy kromě popela uvolňují obrovská množství sopečných plynů – např. sopka Tambora uvolnila v roce 1815 do ovzduší asi 100 Mt (megatun) aerosolů s vysokým obsahem kyseliny sírové. Jak popel, tak oxidy síry způsobují obvykle po dobu dvou až pěti let snížení globálních teplot až o 1 °C a zvyšují srážky, takže v „rocích bez léta“ shnije úroda a vypuká hladomor. Každá sopečná erupce má jiné mineralogické a zrnitostní složení popela i sopečných exhalací, a tím i jiné dopady. Nejzávažnější dopady mají náhlé, silné výbuchy, které uvolňují velmi jemnozrnný popel, jež pronikne až do stratosféry, odkud velmi pomalu sedimentuje. V delších časových měřítkách je nutné počítat s neobvykle silnými „supererupcemi“ – tak např. před 72 000 lety bylo při výbuchu sopky Toba na Sumatře uvolněno asi 1 000 až 5 000 Mt sirných aerosolů, které na nejméně několik desetiletí ochladily atmosféru a asi i vedly ke zničení části globálních lesních porostů.

Na samém konci března roku 2014 – přesně 30. 3. v 6.48 místního času – oblast Yellowstonu postihlo po sérii menších otřesů zemětřesení o magnitudě 4,8. Bylo to největší tamější zemětřesení od roku 1980. Americká geologická služba tuto seismickou událost komentovala slovy, že nic nenasvědčuje tomu, že by se jednalo o něco víc než o poměrně časté zvýšení vulkanické aktivity. Část médií však zcela podlehla katastrofickým vizím souvisejícím s koncem světa způsobeným supervulkánem. Skutečně za posledních 2,1 milionu let došlo v Yellowstonu ke třem obřím explozím, z nichž každá zasypala půlku kontinentu sopečným prachem a způsobila významné vymírání či snížení populace některých druhů zvířat. Pokud Severní Americe a v menší míře celému světu hrozí nějaké skutečné nebezpečí, pak leží pod Yellowstonem a katastrofa zřejmě propukne během následujících 200 000 let či možná dřív. Dalšími dvěma klíčovými sopečnými oblastmi jsou Island a Indonésie, ale menší hráče můžeme hledat na Aljašce a v jiných oblastech. Z evropských lokalit je zřejmě nejvýznamnější erupce maaru nedaleko německého Laachu (Laacher See), jehož popel na počátku holocénu zasypal kus střední Evropy.

V evropském, ne-li světovém měřítku se proslavila dvě díla. Biblický archeolog Eric. J. Cline napsal oceňovanou knihu Rok 1177 př. n. l., rok, kdy se zhroutila civilizace (2014, česky 2019, Vyšehrad). Středověký archeolog Michael McCormick se ještě o několik let předtím zabýval nejchladnějším desetiletím prvního tisíciletí naší éry, které nastalo po roce 536 výbuchem islandské sopky, a dokonce se stalo námětem filmu Collapse (2013). Toto období zřejmě přispělo k posledním příčinám pádu říše římské (kterých jinak bylo mnoho) a do české kotliny přivedlo první slovanskou vlnu. V obou případech je nejpravděpodobnější příčinou ne jeden, ale série sopečných výbuchů či v případě pozdní doby bronzové se uvažovalo i o kometě.

Horniny a atmosféra

Pravděpodobně největší množství uhlíku zpracovávaného v současné době je vázáno do vápnitých schránek fytoplanktonu zejména rodu Emiliania. V Atlantském oceánu v oblasti zhruba mezi Skotskem a Islandem dochází k intenzivnímu vzestupnému proudění (upwelling) hlubších vod. Hluboké oceánské vody obvykle obsahují zvýšená množství fosforu a dusíku, která „hnojí“ mořské vody a způsobují růst řas, na které jsou v potravním řetězci navázány ryby. Většina rybolovu na širém moři se odehrává právě v místech vzestupného proudění. K obohacení živinami dochází tím, že na mořské dno neustále dopadá déšť organických částic, jenž bývá strháván horizontálními hlubokými mořskými proudy a na určitých místech opět vynášen na povrch oceánu.

V případě severního Atlantiku jsou hlavní příčinou vzestupného proudění silné, převážně zimní větry a bouře, které jako by odhrnovaly svrchní vrstvu moře a tím umožňovaly výstup hlubších vod. Dochází zde k přemnožení vápnitých řas (Emiliania), které je v podobě bílého zákalu moře okem pozorovatelné z umělých družic Země. Po odumření řas padají jejich vápnité schránky na dno, kde se hromadí jako vápence. Podobným způsobem fungují i korálové útesy tropických moří – odčerpávají z atmosféry vzdušný oxid uhličitý a ukládají jej v pomalu rozpustných vápencích. Tomuto jevu říkáme uhlíková biologická pumpa. Celý proces je ve skutečnosti podstatně složitější, protože jak koráli, tak řasy nevyužívají přímo vzdušný kyslík, ale hydrogenuhličitan rozpuštěný v mořské vodě. Při zvýšeném obsahu oxidu uhličitého dochází k acidifikaci oceánu a tehdy se vápnité sedimenty mohou stát dalším zdrojem skleníkových plynů v atmosféře, zatímco dnes pohlcují asi 38 % oxidu uhličitého uvolněného lidmi.

Funkce těchto biologických pump závisí na celé řadě faktorů, např. na síle mořských větrů, směru oceánských proudů a teplotě povrchu Země. Podle modelů a experimentů se zdá, že při zvýšení obsahu oxidu uhličitého v atmosféře fungují biologické pumpy zpočátku efektivněji, ale později chaoticky. Většina dnes uvolněného CO2 končí buď jako mořské karbonáty, nebo jako přírůstky stromů. Klima, a tím i budoucí vývoj naší civilizace tak úzce souvisejí – alespoň v některých regionech – s funkcí lesa a mořského ekosystému. Jsme-li jako lidstvo klimaticky závislí na některých druzích rostlin a živočichů, pak je to na prvním místě mikroskopická mořská řasa Emiliania.

Globální civilizace spálí za jeden rok tolik fosilních paliv – ropy a uhlí –, jaké byly kumulovány zhruba za půl milionu let. Již z tohoto údaje je patrné, jak závažný a jak rychlý je lidský příspěvek ke globálnímu cyklu uhlíku. V současné době vzbuzuje kromě spalování fosilních paliv největší obavy zejména otázka oteplování severských, hlavně sibiřských rašelinišť, která mohou do ovzduší uvolnit zejména velká množství metanu, a tím dál zvýraznit skleníkový jev.

Poměrně nedávno byl objeven nový, velmi překvapivý zásobník uhlíku. Jsou jím metanové hydráty uložené v podobě „metanové zmrzliny“ v abysálních pláních a polárních šelfech světového oceánu. Metan zde vzniká podobně jako v českém rybníku mikrobiálními reakcemi, ale není uvolňován ve formě bublinek do atmosféry. Směs vody a metanu totiž vytváří bílé krystaly podobné sněhu, které vznikají už při +5 °C, ale pochopitelně při zvýšení mořské teploty se opět mohou snadno rozpadnout na metan a vodu.

Metanové hydráty pak vznikají a jsou stabilní na polárních šelfech, kde povrchové teploty vody dosahují mírně pod 0 °C. V ostatních oblastech v hloubkách pod 300 m je teplota vody blízko 4 °C. Znamená to, že obrovské plochy dna světového oceánu jsou pokryty několik desítek centimetrů silnou vrstvou hlubokomořského bahna, které je prorostlé krystaly metanových hydrátů. Celkové množství uhlíku vázaného do „metanové zmrzliny“ pravděpodobně 2–10krát převyšuje množství všech dostupných fosilních paliv včetně celkových globálních zásob uhlí a ropy (!). Metan je 20krát účinnější skleníkový plyn než oxid uhličitý a jeho obsah v oceánu je víc než třitisíckrát vyšší než jeho obsah v atmosféře. Jeden kubický metr metanových hydrátů je schopen uvolnit až kolem 160 m3 plynného metanu. Při vzrůstu teploty mořského dna o 1 °C může být z 1 km2 uvolněno až tři miliardy m3 metanu. Tato čísla jsou obrovská a přesahují všechno, co jsme se ještě nedávno domnívali, že je možné.

V současné době se testuje několik možností, jak mohou být metanové hydráty uvolněny do atmosféry. Jedná se zejména o tyto možné mechanismy: prohřátí části mořského dna, pokles hladiny světového oceánu (např. v dobách ledových, kdy je voda vázána do ledovců) a změnu teploty hlubokomořského proudění. Je možné, že v dlouhodobější geologické historii několikrát došlo k „metanovým katastrofám“, náhlému uvolnění metanu, a tím i ke změně složení atmosféry a klimatu. Nicméně v bublinách ledového vrtu Vostok pozorujeme za posledních necelých 200 000 let jen poměrně malé variace obsahu metanu. Ty mohou být navíc vysvětleny spíš uvolněním metanu do ovzduší při oteplení či ochlazení rozsáhlých sibiřských a jiných rašelinišť. Problém metanových hydrátů bude mít velmi pravděpodobně důležité dopady na chod budoucí civilizace již proto, že při současné spotřebě fosilních paliv představuje „metanová zmrzlina“ energetickou zásobárnou na nejméně 500–800 let. Naštěstí pro životní prostředí ji zatím nejsme schopni ekonomicky těžit.

Půdy uskladňují obrovská množství uhlíku v podobě půdního ovzduší, v rozpuštěné formě jako CO2, humus, rostlinné a živočišně zbytky i žijící půdní organismy a kořenové systémy. V 1 cm3 půdy může žít i víc než 10 000 druhů (!) mikroorganismů, které vytvářejí složité trofické sítě. Za vyšších teplot a srážek dochází k rychlé oxidaci organické hmoty, a proto mívají tropické půdy nejmenší obsah uhlíku. Z krátkodobého hlediska ukládá rostoucí les podstatně větší množství organického uhlíku než travnaté porosty. Většina stromů však po 100–300 letech zaniká a uhlík je opět uvolněn do atmosféry. Hnědé lesní půdy obsahují malá množství organických látek. Oproti lesu je hmotnost travnatých porostů zanedbatelná, ale půda pod stepními porosty ukládá podstatně větší množství humusu, a to do značné míry v pevné, chemicky vázané formě. V měřítku prvních několika tisíc let tak některé stepi středního pásma vážou víc uhlíku (měřeno jako součet uhlíku rostlinného a půdního) než lesní porosty.

V této knize se snažíme z faktů zároveň vytvářet i praktický návod pro budoucnost. Tři nejdůležitější klimatičtí činitelé ovlivňující množství skleníkových plynů v atmosféře jsou oceán, les a půda. Jak jim mohou lidé pomoci? U oceánu se jedná o problém znečišťování, vymírání planktonu a dramatické proměny často způsobené vypouštěním balastní vody, kterou lodě převážejí z jednoho moře do druhého. Pro suchozemce je nesmírně důležité udržet plochu a kvalitu lesních porostů a zejména se starat o zemědělské i lesní půdy. Nejedná se jenom o ukládání uhlíku, ale i o zadržování a doplňování podzemních zásobníků vody.

El Niño, vítr, déšť, oceán a klimatická paměť

V globálním měřítku existují dva velké systémy atmosférické cirkulace: ENSO a NAO. ENSO znamená El Niño-Southern Oscillation a NAO North Atlantic Oscillation. Překládáme je jako El Niño – jižní oscilace a severoatlantická oscilace. Oba systémy mají společný původ, jímž je velký dialog mezi mořem a větrem. Podstatou jižní oscilace jsou rozdíly v atmosférickém tlaku zhruba nad Jižní Amerikou a Austrálií. Je-li rozdíl v tlaku veliký, pak směrem od Jižní Ameriky vanou silné větry, které v podobě monzunu přináší vláhu do jihovýchodní Asie, Indie a k východnímu pobřeží Afriky. Pole se zazelenají a lidé mají co jíst. Jestliže je rozdíl v tlaku malý, větry ztrácejí sílu a srážky padají buď nad pouštními oblastmi And, nebo zbytečně vyprší nad mořem. Monzun zeslábne a Indii odkázanou na vodu odpařenou v tropické části Pacifiku postihne sucho a hlad. Rozdíly v tlaku si představme jako „houpačku“ – čím je tlak v Jižní Americe vyšší, tím je v Austrálii nižší. Podobná houpačka existuje i v Atlantiku.

Rozdíl atmosférického tlaku přímo závisí na teplotě oceánu. Za normální situace naráží mořské větry na hradbu And, která je stáčí na sever. Silné pobřežní proudění odtlačuje povrchovou vrstvu teplé vody a umožňuje tak výstup živinami bohatých, hlubších chladných vod, kterým říkáme Peruánský nebo Humboldtův proud. Když jižní oscilace funguje, jsou všichni spokojeni – rybáři u peruánských břehů chytí dostatek ančoviček a indičtí zemědělci přežijí další rok. Jenže právě „správná“ funkce jižní oscilace vytváří past, které říkáme El Niño. Silné větry pasátové cirkulace nejenom ženou mraky s vláhou napříč Pacifikem, ale také tlačí na mořskou hladinu. Postupně zvyšují hladinu oceánu u Austrálie až o 20–40 cm. A když větry zeslábnou, pak se tato voda pochopitelně vrací nazpět k pobřeží Jižní Ameriky. Je to přitom ta nejteplejší povrchová voda ohřátá tropickým sluncem Pacifiku. Příliv teplé vody blokuje výstup hlubokých studených proudů. Pobřežní vody se oteplí až o přibližně 10 °C, houpačka se ustálí v katastrofické středové poloze, rybáři nemají co lovit a v Indii vypukne hladomor. Vzorec celkové cirkulace nad Pacifikem se změní, teplé proudění se stáčí až ke Skalistým horám, kde buď panuje velmi teplé počasí, anebo vzdušná vlhkost vymrzne v podobě sněhové kalamity.

Tento dobře známý scénář epizody El Niño byl v poslední době doplněn velmi důležitým modelem, který ukazuje, že Tichý oceán zpomaluje globální oteplování, a to v některých letech možná až o polovinu předpověděné hodnoty. V teplejších obdobích, tedy i v současném „skleníkovém světě“, je jižní oscilace silnější, takže v tropickém Pacifiku se objevuje víc chladných vod vzestupného proudění. Silnější větry totiž lépe „odhánějí“ mořskou vodu na povrchu a tím usnadňují výstup hlubinných, studených vod. Mezi povrchem oceánu a atmosférou dojde k výměně tepla, které je díky vzdušné cirkulaci odváděno na sever i na jih, kde se snadněji vyzáří do prostoru a tím ochladí celý zemský systém a částečně omezí globální oteplování. Tento mechanismus může být jedním z hlavních důvodů, proč se svět otepluje pomaleji, než by měl následkem zvyšujících se koncentrací skleníkových plynů.

Vzhledem k počasí na severní polokouli je velmi důležitá míra ovlivnění. Systém El Niño – jižní oscilace odpovídá asi 15 % za rozptyl zimních teplot severní polokoule. Jeho dopad je poměrně vysoký na západním pobřeží USA, ale nízký ve střední Evropě. Působením severoatlantické oscilace můžeme vysvětlit rozptyl asi 30 % zimních teplot na severní polokouli, takže její dopad je ve střední Evropě značný. Patnáct a třicet procent (jsou to jen přibližná čísla závislá na definici podmínek) nedávají dohromady ani polovinu ročních teplotních anomálií. Padesát pět procent tedy náleží buď náhodnému šumu, anebo nějakému nepříliš známému klimatickému mechanismu. Znamená to, že i kdybychom funkci ENSO a NAO přesně poznali a dokázali ji předpovědět, stejně zůstane velký prostor pro „náhodu, pro obvyklý klimatický chaos motýlího efektu“.

Rovněž severoatlantická oscilace (NAO) je založena na rozdílu tlaků, a to tentokrát na pověstné azorské výši a islandské níži. Smluvně se za krajní body této meteorologické houpačky považují meteorologické stanice v Lisabonu v Portugalsku a ve Stykkishólmuru na Islandu. Z řady měření je dobře patrná přibližně šestiletá perioda změn atmosférických tlaků a směru větrů, která se projevuje zejména v zimním období, kdy je rozdíl teplot mezi severním Atlantikem a rovníkem největší. Rovněž složení izotopů uhlíku v jednotlivých přírůstkových lamelách korálů indikuje náhlé, několikaleté izotopové pulzy, které je možné vysvětlit jen rozdíly mořské cirkulace.

Izotopové složení vody z grónských ledovců vykazuje asi desetileté oscilace a krátkodobé cykly trvající 10–30 let se postupně daří dokázat v tropických mořských sedimentech a jezerních sedimentech západní Evropy. Ukazuje se, že Atlantský oceán se proměňuje v měřítku trvajícím desetiletí. Během jednoho století se kdekoliv na severní polokouli vystřídají dvě či tři delší klimatické oscilace a mnoho kratších, ale jejich dopady jsou zmírňovány či zesilovány lokálními faktory, u nás např. stínící hradbou pohraničních hor.

V Atlantském oceánu se cirkulace odehrává přibližně ve třech patrech, které jsou na různých místech propojeny „výtahy“ – místy výstupů či poklesů různě teplých a slaných vod. Horní patro můžeme označit jako povrchovou, větrem podmíněnou cirkulaci, která se odehrává do hloubek okolo 1 000 m a jejímž typickým představitelem je Golfský proud. Druhé patro tvoří střední cirkulace, která byla dlouho považována za jednotvárnou, pomalou a nudnou, než se v posledních letech ukázalo, že právě zde dochází ke zkratům mezi povrchovým a hlubokým prouděním. Spodní patro pak vytváří oceánský tepelný výměník, který propojuje atlantický a pacifický oběh a představuje tak hlavní globální rozvod původně sluneční energie zachycené oceánem.

Tato nervatura oceánu se neustále proměňuje. Povrchové mořské proudy v průběhu roku slábnou, zesilují, nebo dokonce mění směr. „Zdviže“ do nižších pater zanikají, nebo se obnovují v periodě trvající několik měsíců i několik desetiletí. Jsou roky, kdy Golfský proud proniká hluboko na sever, a roky, kdy se jeho tvar mění z trojúhelníku (s vyšším cípem na severu) na ovál. A podobně jsou i hluboké slané proudy syceny tu teplejší, tu chladnější vodou podle toho, kolik srážek odteče do moře řekami nebo se uvolní z ledovců.

O mořském proudění máme málo přímých, detailních měření oceánské cirkulace. Definovat průběh nejznámějšího ze všech oceánských proudů – toho Golfského – vůbec není jednoduché a i různé moderní práce v respektovaných časopisech jej zachycují – a to nikoliv v detailech – poněkud různým způsobem. Počátek Golfského proudu leží v tropickém Atlantiku, odkud teplé vody o kapacitě až 30 sverdrupů (1 Sv = milion m3/s) proudí do karibské oblasti, odtud Floridským průlivem podél pobřeží USA až k mysu Hatteras, načež se stáčí k Evropě zhruba pod úrovní Anglie a odtud zpět k jihu ke svému začátku. Golfský proud tak zdánlivě vytváří uzavřený ovál na povrchu Atlantiku. V jeho nejsevernějším bodě však směrem ke Skandinávii vytéká teplý Severoatlantický proud, který se na severu (zde se jeho pokračování říká Norský proud) ochlazuje a klesá do hlubších vrstev. Síla Golfského proudu se periodicky proměňuje v závislosti na síle větrů a rovněž jeho dráha severním Atlantikem osciluje až o stovky kilometrů. Novější klimatické studie navíc nalézají původ Golfského proudu až někde u Indonésie, v prostoru mezi Austrálií a Indočínou. Odtud teplé oceánské vody tečou podél mysu Dobré naděje až do karibské oblasti, kam je obvykle kladen počátek tohoto proudu, který je zcela zásadní pro teplotu Evropy.

Základem nejenom severoatlantické oscilace, ale obou hlavních krátkodobých mechanismů globálních změn je tzv. oceánský výměník, který je též známý jako termohalinní výměník nebo hluboký slaný proud. Oceánský výměník v zásadě teče v nejhlubším patře oceánu, ale zároveň přibírá vody ze středního patra a také v dlouhých úsecích vystupuje na povrch a opět sestupuje dolů. Oceánský výměník má dvě velké větve, z nichž jedna probíhá Atlantikem a určuje severoatlantickou oscilaci a druhá prochází Pacifikem a ovlivňuje jižní oscilaci. Znamená to, že cirkulace vod, a tím i vzdušných mas nějakým nelineárním způsobem propojuje Tichý a Atlantský oceán a prostřednictvím severozápadního proudění i území České republiky.

Srdcem výměníku je antarktická cirkulace. Antarktida je obklopena pásmem podmořských hřbetů, které stáčí hlubinné proudění do velkého oválu obepínajícího celý kontinent – jako by se u dna kolem Antarktidy točil obrovský vír. Z tohoto víru vycházejí dvě větve, kterým klimatolog Wallace Broecker říká atlantský výměník a pacifický protivýměník. Činnost výměníku si můžeme představit následovně: V subtropické oblasti jižního Atlantiku dochází k obrovskému odparu. Odpařená voda je nahrazována studenou vodou proudící středním patrem směrem od Antarktidy. Tato voda se v rovníkové atlantické oblasti rychle ohřívá, ale díky odparu získává větší hustotu. Klesá do hloubek okolo 800 m a směřuje dál k Islandu. Díky silným západním větrům, které unáší mořskou vlhkost dál do Eurasie, ztrácí severní Atlantik vodu. Tato chybějící voda musí pochopitelně odněkud přitéct a tím je dán základní směr středního a hlubokého proudění v Atlantiku – směrem od Antarktidy.

Toto proudění však na své pouti k severu podchází rovník, smísí se s těžkými, slanými vodami ekvatoriálního pásma, ochladí tropy na přijatelnější teplotu a samo se oteplí. Na povrch vystupuje někde mezi Islandem a Skotskem především v zimě, kdy od severu vanou silné polární větry (ne nepodobné těm, které odhrnují povrchové vody systému ENSO u peruánských břehů). V každém případě dojde k oteplení severní Evropy a podle intenzity větrného proudění zasáhne oceánské klima dál na východ, kde se projeví zhruba na severojižní linii procházející Oděsou či Krymem. Dál na východ a zejména na jihovýchod od hradby hor mezi Kavkazem a Tibetem již hlavní proměny klimatu určuje sezonní či víceletý posun intertropické zóny a ta již závisí na síle větrů jižní oscilace.

Ale vraťme se k Islandu. Atlantský výměník odevzdá teplo, voda ztratí určitou část objemu, ztěžkne a klesne. Putuje pak nazpátek podél dna Atlantiku, až konečně jižně od mysu Dobré naděje opět narazí na srdce výměníku – na cirkumantarktické proudění. Tím se dostane do onoho velkého víru, který je navíc sycen sladkými, ale velmi chladnými vodami padajícími z antarktického šelfu. Tato směs pak podél dna Tichého a Indického oceánu vstupuje do pacifického protivýměníku a účastní se systému ENSO.

Pro oba systémy ENSO i NAO je nesmírně důležitá funkce spojnic, které jsme pracovně označili jako „zdviže“ mezi jednotlivými patry výměníku. Víme o nich zatím velmi málo. Severoatlantická oscilace má tyto zdviže nejméně tři. Jsou to konvekční cely Sargasového, Labradorského a Grónského moře. Oceánské konvekční cely si představme jako víceméně ohraničené oblasti, ve kterých dochází k vertikálnímu mísení v důsledku sestupujícího a vystupujícího proudění. Je zde homogenizována povrchová a hluboká voda, takže voda z povrchu může vstupovat do středního nebo spodního patra oceánského proudění a naopak. Konvekční cely jsou nestálé a vyvíjejí se desítky let. Nejenomže se v nich vertikální proudění může úplně zastavit, ale cely se také prohlubují či změlčují.

Tím se dostáváme ke klíčovému mechanismu NAO, kterým je přenos klimatické paměti. Atmosféra je příliš nestálá a turbulentní, nemá dlouhodobou paměť. Dnešní vítr si už nevzpomíná, co dělal včera, a jen starci mezi větry – vysoké planetární vlny a tryskové proudy svrchní troposféry – vědí cosi o minulém jaru. Oceán je pomalý. Trvá to desetiletí, než voda z Antarktidy doteče k Islandu a zase se vrátí k srdci výměníku. Cestou narazí na několik životních křižovatek – konvekčních cel –, které ji promísí a vtisknou jí poněkud jiné složení a odlišnou teplotu. Není nic vzdálenějšího představě oceánského proudění než jakýsi systém ocelových potrubí. Ale představme si pro názornost systém oceánských výměníků jako potrubí, ve kterém pomalu podél celé planety cirkuluje voda. Do tohoto potrubí je z konvekčních cel připouštěna voda jiné teploty, takže v potrubí se střídají úseky s teplejší vodou a úseky s chladnější vodou.

Než vyteče všechna chladná či teplá voda, trvá to asi šest let, ale kromě toho jsou šestileté „balíčky vody“ uspořádány do většího balíku obsahujícího vodu tak za 20–30, někdy i za 50 let. Tato voda se cyklicky objevuje na povrchu oceánu a dlouhodobě mění jeho povrchovou teplotu. Tím se mění gradienty, směry větrů a celý ten výše popsaný klimatický příběh. Je-li rozdíl tlaků mezi Azorami a Islandem velký, pak NAO získává kladný index (0 je dlouhodobý průměr) a většina zim je mírných. Jestliže gradient zeslábne, pak je index NAO nízký či záporný a evropské zimní počasí je buď nepravidelné, anebo se začne víc uplatňovat sibiřská tlaková výše se svým suchým, ledovým prouděním. Od roku 2015 se nalézáme v sestupující části této oscilace, což ukazuje na vlhčí zimy na severu a sušší počasí na východě Evropy. Každá oscilace NAO je však individuální, takže je nutné se podívat na dlouhodobé předpovědi, které jsou právě na tomto fenoménu založeny.

Z pohledu historické databáze uvedené v této knize se zásadní pozorovaná cyklicita odehrává ve dvou měřítkách 5–8 let a 30–50 let. V obou případech předpokládáme, že její, možná dalšími vlivy modifikovanou příčinou jsou právě povrchové teploty oceánu. Z hlediska potravinové bezpečnosti České republiky je jednou z nejvýznamnějších veličin rychle stoupající teplota Arabského moře mezi Saúdskou Arábií a indickým poloostrovem, která působí na sílu a směr monzunových srážek, a tím i na potraviny pro skoro dvě miliardy lidí.

Oceán je nejenom „zásobárna“ tepla a vody, ale také uhlíku, síry a dalších prvků, které ovlivňují dlouhodobý klimatický chod. Geochemické cykly prvků si obvykle představujeme jako vztahy mezi zásobníky, jako jsou např. fosilní paliva a atmosféra. Tyto vztahy jsou dány množstvím zdrojů či vstupů, které do zásobníku vstupují, a množstvím propadů či výstupů, jež ze zásobníku odcházejí. Další nesmírně důležitou veličinou je čas – vápence sice obsahují obrovská množství uhlíku, ale vytvářejí se i rozpouštějí jen velmi pomalu. Menší, ale silně reaktivní zásobníky mají na okamžitý stav atmosféry větší vliv než zásobníky obrovské, ale pomalé. Rovněž umístění zásobníku má značnou roli – nejdůležitější jsou ty zásobníky, které leží přímo na hranici mezi dvěma prostředími. Bezprostřední výměna prvků probíhá na kontinentech v půdě a vegetaci, v moři hraje podobnou úlohu poměrně tenká hraniční vrstva prvních několika metrů mořské hladiny, ale nejzávažnější reakce se odehrávají zejména na samotné hladině ve svrchních 1–2 mm a v aerosolu mořských kapek.

Ve světovém oceánu nalézáme tyto tři hlavní zásobníky prvků:

1. Svrchní oceán: Představuje sice poměrně malý, ale silně reaktivní zásobník, který je schopen ovlivňovat složení atmosféry již v měřítku dní či roků. Sestává jednak z uhlíku ve formě organických zbytků, anorganických karbonátů a bikarbonátů a z rozpuštěného organického uhlíku. Kromě výměny uhlíku mezi oceánem a ovzduším zprostředkovává mořská hladina i geochemický cyklus síry. Ta je jako biogenní prvek součástí mořských mikroorganismů. Po jejich smrti je uvolňována ve formě dimetylsulfidu (DMS) do ovzduší, kde se rozpadá na oxidy síry. Ty vytvářejí mořský aerosol, který podporuje tvorbu mraků a v úhrnu má ochlazující účinek.

Mořské biochemické cykly tak mají potenciál zemský systém oteplovat prostřednictvím emisí CO2 i ochlazovat v důsledku tvorby sirných aerosolů. Život v moři závisí kromě hlavních živin – fosfátů a nitrátů – na dvou dalších prvcích – na křemíku a železu. Z mnoha pozorovaných vazeb uveďme jednu ze základních interakcí mezi oceánem, klimatem a životem: V dobách ledových jsou větry a písečně bouře mnohem silnější, protože ve středních šířkách převládá tundra nad tajgou a širší předpolí kontinentálních ledovců je málo pokryté vegetací. Rovněž polární bouře zasahují hlouběji na jih. V nejchladnějších obdobích nalézáme jak v ledovcích, tak v mořských sedimentech nejvíc prachu. V mnoha případech se jedná o pouštní prach, který bývá tvořen křemennými zrny povlečenými hnědými či žlutavými až oranžovými oxidy železa. Pouštní prach přenesený bouřemi hluboko do oceánu dodává mořským mikroorganismům chybějící křemík a železo. Dochází k jejich přemnožení, z ovzduší je odčerpáván CO2 a teplota zemského povrchu dále klesá. V posledních letech pozorujeme nažloutlý až oranžový prach ze Sahary stále častěji i u nás. Nejlépe se dá pozorovat na čerstvě napadlém sněhu.

2. Střední oceán: Představuje středně významný zásobník biogenních prvků, které jsou uvolnitelné v měřítku stovek až tisíců let. Ve středním oceánu fungují lokální konvekční cely – např. Sargasové moře, kde voda proudí zejména subvertikálně, což umožňuje relativně rychlou výměnu látek a tepla mezi hladinou a dnovými vodami.

3. Hluboký oceán: Poblíž dna abysálních plání se ve vodě nachází padesátkrát víc uhlíku než v atmosféře! Hlubokomořské proudy transportující uhlík a živiny vycházejí na několika místech na povrch oceánu, v nepravidelných cyklech se proměňují, lokálně slábnou nebo – dokonce jako v průběhu ledových dob – se hluboká cirkulace téměř úplně zastavuje, anebo naopak funguje pulzním způsobem. Při těchto pulzech může v měřítku pouhých asi 30 let dojít ke zvýšení povrchové teploty oceánu až o 30 °C a po 1 000 až 3 000 letech k opětovnému náhlému teplotnímu poklesu. Paralelně se změnami teploty dochází k nerovnoměrnému uvolňování či pohlcování atmosférických složek (zejména vody, metanu a oxidu uhličitého) i k rozvoji či zániku lokální bioty. Právě „vypínání“ a „zapínání“ mořského výměníku vedlo v dobách ledových k rychlým klimatickým změnám.

V České republice si málokdy uvědomujeme, že počasí závisí zejména na teplotě mořské hladiny. Stačí, aby se obrovská plocha oceánu ohřála třeba jen o 0,1–0,3 °C oproti dlouhodobému normálu, a již tento rozdíl mění směr větrů, intenzitu monzunu a množství přenášených srážek. Voda spadlá za velkých českých a moravských povodní je z větší části voda odpařená ve východním Středomoří nebo v subtropické části Atlantského oceánu.

Člověk výrazně zasahuje i do oběhu sladké vody, a to mnoha různými způsoby. Nejméně 10 % souše rozvinutých zemí je pokryto městy a silnicemi, kde se voda málo vsakuje, ale rychle odtéká. Tím dochází i k rychlejším nástupům povodňových vln. Jiné ovlivnění můžeme nazvat obchodem s virtuální vodou – na 1 kg brambor se spotřebuje asi 70 l vody, na 1 kg hovězího masa víc než 2 000 l vody! Podobně je možné propočítat, kolik vody se spotřebuje např. na výrobu 1 kg automobilu, cementu či umělých hmot. Jednotlivé země tak vyváží nejenom určitý výrobek, ale také spotřebu vody. V rámci globálního obchodu se tak odehrává kolem 15 % veškeré vodní spotřeby lidstva.

Společnost, atmosféra a klimatické katastrofy

V posledních desetiletích se vyvinul nový interdisciplinární směr stojící na pomezí historie, klimatologie, kulturní antropologie a dalších disciplín. Zabývá se příčinami rozvoje a úpadku civilizací a dopadu klimatických či environmentálních změn na pravěké, historické a současné společnosti. Jedná se o kontroverzní téma, protože interakce mezi prostředím a společností se často obtížně prokazují i v případech, které můžeme pozorovat. Humanitní disciplíny mají tendenci vysvětlovat veškeré změny sociálními mechanismy, zatímco klimatologové často vnímají jako hlavní příčinu změn klima. Jako příklad obtížného hledání příčin můžeme uvést Velkou francouzskou revoluci roku 1789, jež pravděpodobně představuje jak celkovou odpověď na historický a sociální vývoj uplynulých staletí, tak reakci na ekonomickou krizi a pocit obecné nejistoty, způsobené kromě jiného několika neúrodnými roky, které následovaly po sopečném výbuchu japonské Asamy, případně Laki na Islandu.

Jako další příklady můžeme jmenovat následující:

V letech 1136–1150 př. n. l. došlo k erupci islandské sopky Hekla 3. V Číně padal deset dní z oblohy popel. Mráz zničil pět po sobě následujících úrod obilí. Po dobu tří měsíců nebylo vidět hvězdy. Následovaly velké hladomory. Padla dynastie Šang a skončila i Nová říše v Egyptě. Ve Skandinávii zmizelo možná až 90 % populace.

Příchod Slovanů kolem roku 535 se kryje s nejchladnějšími zimami prvního tisíciletí. Jejich příčina není dodnes jasná a hledá se jak v sopečné činnosti, tak i v kometární či meteoritické katastrofě.

V roce 1315 byly v Číně obrovské záplavy, v nížinách zůstalo nepohřbeno možná až sedm milionů lidských těl. Pravděpodobně odtud vzešla velká epidemie černé smrti, která postupným přenosem přes východní Afriku a po Hedvábné stezce později decimovala Evropu.

Po výbuchu sopky Tambora v roce 1815 následoval „rok bez léta“, zatím snad poslední krize, kdy šlo o přežití západní civilizace. Sníh ležel i v červnu. V Nové Anglii zaplavily kraj zástupy žebráků, došlo k vlnám žhářství a antisemitismu, mnoho farem bylo opuštěno.

V Irsku se v letech 1779–1841 počet obyvatel zvýšil o 170 %, pak v roce 1845 následovalo druhé nejteplejší léto celého 19. století. Vypukl „bramborový mor“, rozšíření plísně Phytophora infestans, který vedl, za nečinného přihlížení sousední Anglie, k velkému hladomoru, výbuchům dosud trvající nenávisti a k irskému vystěhovalectví do Ameriky.

Evropa se stále zaobírá svou černou smrtí ve 14. století, ale méně je znám podstatně dramatičtější případ Mexika, kde v se 16. století naprosto zhroutila početná místní populace. Před rokem 1520 mělo Mexiko kolem 22 milionů obyvatel, ale o 60 let později již jen dva miliony! Až do počátku 19. století sice došlo ke zdvojnásobení populace na necelých pět milionů obyvatel, ale vzhledem k předcházejícímu období se jednalo jen o prodloužení nebývalé populační krize. Ještě počátkem 20. století se země z této katastrofy nevzpamatovala. Co se tehdy stalo a jaký je vztah zhroucení populace a neobvyklého průběhu epizody El Niño?

Uskutečnil se rozsáhlý paleoklimatický projekt, jehož cílem bylo vypracovat a usouvztažnit škálu přírůstkových linií vybraných stromů (např. Nothofagus pumilo, Austrocedrus chilensis) v pásmu od Aljašky přes Skalisté hory do Střední Ameriky a podél pobřeží Tichého oceánu až do Patagonie. Tento projekt nabízí odpovědi na otázku, jak se během několika posledních staletí epizody El Niño a s nimi spjaté menší klimatické systémy „podepisují“ na stavu bioty, a to v klimatickém profilu od severního polárního kruhu k jižnímu. Šířka přírůstkových linií obecně závisí nejvíc na výši srážek, ale tu je možné dát do souvislosti s průměrnou teplotou povrchu moře a tím i epizodami El Niño.

Snad nejzajímavější výsledek se týká obrovských sociálních změn v Mexiku v 16. století. Tato oblast byla po roce 1520 zasažena epidemií neštovic přivezených z Evropy. Zahynulo při ní kolem osmi milionů indiánů, ale již o 25 let později došlo k další, ještě hrozivější katastrofě způsobenou nemocí „cocoliztli“. Katastrofa měla „kaskádový“ průběh a o 30 let později se opakovala. Nemoc cocoliztli je pravděpodobně místního původu. Jedná se o horečku doprovázenou krvácením, jejíž původce není znám. Bolestivá smrt přichází během několika dní. Nemoc je pravděpodobně šířena hlodavci.

Přírůstkové linie stromů ukazují na velké rozmezí srážkových průměrů s tím, že v každém století obvykle dochází ke čtyřem až šesti větším obdobím sucha. S počátkem obou vln nemoci se kryje největší sucho v Mexiku za posledních 500 let. Nemoc však nepropuká během sucha, ale v okamžiku, kdy začne pršet. Důvod je pravděpodobně ten, že během sucha dojde ke zmenšení populace hlodavců, kteří jsou navíc vázáni na několik málo příhodných lokalit např. poblíž řek či pramenů. V těchto malých populacích dojde k snadnému šíření nákazy. Pokud zaprší, následuje populační exploze hlodavců a jejím důsledkem je přenos nemoci na člověka. Ostatně i lidská populace je v té době oslabena dlouhodobým suchem. Odborníci, kteří studují různé „morové“ rány, upozorňují, že jejich výskyt má jakýsi kvazi periodický charakter. Vždyť i růst evropské populace na počátku 19. století je vysvětlován nejenom pokrokem v hygieně a lepší dostupností potravin, ale také vymizením „barokních“ morových epidemií, o kterých vcelku nepodloženě předpokládáme, že se nemohou opakovat.

O vztazích mezi klimatem, člověkem a přírodou již bylo napsáno mnoho knih a některé vyšly i v češtině. Nechceme se opakovat, ale chceme ukázat, že klimatická změna je víc než sucho či oteplování planety. Je to celá síť vztahů, jejichž proměna vede ke kaskádě dalších příčin. Pokud totiž něco spojuje stav sluneční soustavy, vnitřní chod Země a vývoj života na ní, tak to jsou zejména biogeochemické cykly prvků, jako je uhlík. Paleoklimatické výzkumy ukazují, že klima se v historii Země měnilo víc, než jsme kdy předpokládali. Pravděpodobně se stalo jednou z hlavních příčin biologické evoluce. Dokonce i hlavní mezníky vývoje člověka se kryjí s velkými klimatickými změnami. Je pravděpodobné, že změny, krize a katastrofy vždy tvořily nedílnou součást vývoje života na naší planetě. To, co je z pohledu jedince či komunit bolestivou katastrofou, se tak stává v planetárním měřítku hnacím motorem dalšího vývoje. To by nás však mělo spíš zneklidňovat než uklidňovat.

Jak byla objevena poslední doba ledová

Před 18 000 lety dosáhly mrazy poslední ledové doby svého maxima. V českých zemích se průměrné roční teploty pohybovaly mezi –2 a –3 °C a srážky se pod vlivem suchého kontinentálního klimatu snížily na polovinu současných hodnot. Naše země byla pokryta chladnou, suchou tundrou, rozsáhlou travnatou stepí s ostrůvky smrků, plazících se bříz a několika dalších zakrslých stromů. Silné západní a severozápadní větry přinášely mohutné prachové bouře. Zrnka písku vyvátá v předpolí mohutného kontinentálního ledovce, který se tehdy zastavil přibližně na čáře Berlín–Varšava, vyhlazovala a zbrušovala povrchy skal. I člověk se tehdy stáhl hluboko do panonských stepí a středozemní oblasti. Menší alpský ledovec pohltil většinu Švýcarska a část Rakouska.

V Severní Americe se ledovec zastavil až na úrovni dnešního New Yorku. Řeku Hudson již nepřekročil. Ledovcové ohlazy můžete studovat přímo v newyorském Centrálním parku. Na jižní polokouli ledovec zasáhl okraj Austrálie a značné části Nového Zélandu a Argentiny. Tloušťka ledovce se běžně pohybovala mezi jedním a dvěma kilometry, takže v sobě vázal obrovská množství vody, která pak chyběla ve světovém oceánu. Hladiny moří klesly asi o 120 m a odkryly rozsáhlé šelfy. Anglie, nenavyklá na svoji „splendid isolation“, byla ještě dlouho po ústupu pomalu tajících ledovců součástí Evropy a Kanálem protékala tzv. kanálová řeka navazující na Temži, která lákala lovce a rybáře. Jejich pazourkové nástroje vymývají mořské proudy ze dna Kanálu dodnes. Tehdejší Temže ústila do velkého sladkovodního jezera ležícího přibližně mezi ústím Labe, Rýnem a řekou Ems. Tehdy byla Vltava ještě na čas spojená s Temží. Mělo to ten důsledek, že naše řeky i Temže byly rybami osídleny ze stejného zdroje.

Z Asie bylo možné putovat téměř suchou nohou do Ameriky. Lovecké tlupy pak sledovaly nezaledněný koridor řeky Mackenzie a ve stopách zvěře prošly až do Ohňové země, aniž věděly, že objevily (či možná znovuobjevily) a osídlily dva kontinenty. Asi před 15 000 lety se ledovec začal stahovat k pólům a během dalších 7 000 let zaujal přibližně dnešní rozlohu. Zanechal za sebou pustou zemi pokrytou ohlazenými skalami, bludnými balvany uvolněnými z roztátých ledovců a ledovcové morény – jakési valy z kamenů a písku hrnutých ledovcem. Až do počátku 19. století nikdo o době ledové příliš neuvažoval. Balvany a skalní ohlazy byly prostě považovány za zbytky biblické potopy. Tu a tam se sice objevovaly hlasy, že sedimenty pocházejí z roztátých ledovců, ale nikdo jim nevěnoval větší pozornost.

Po roce 1836 začal ve Švýcarsku působit pozdější známý biolog Louis Agassiz (1807–1873). Rychle si uvědomil, že rozsáhlé části severní Evropy musely být v minulosti pokryty obrovským, stovky metrů silným ledovcem. Tehdy se zrodila koncepce doby ledové. Dnes nám připadá naprosto samozřejmá, ale tehdy trvalo téměř půlstoletí tvrdých a často osobních bojů, než byla přijata jako nezpochybnitelný fakt. Celý spor přináší jedno zajímavé poučení: lidé jen velmi obtížně přijímají myšlenku klimatických změn. Jsme víc vázáni svou osobní klimatickou zkušeností než informacemi, které dostáváme. V celé klimatologii se neustále opakuje motiv toho, že věříme, že podnebí je stálé a že se jen málo liší od toho, jaké jsme zažívali jako děti.

V roce 1880, kdy myšlenka doby ledové jasně zvítězila, začal německý geograf Albrecht Penck studovat ledovcové usazeniny v alpských údolích. Rychle si uvědomil, že ledovcové sedimenty nemohly vzniknout během jednoho období, protože se vyskytují nejméně ve čtyřech různých úrovních. Navíc na povrchu ledovcových usazenin se opakovaně tvořila půda podobná dnešní hnědé lesní půdě teplé doby meziledové. Ve stejné době si řada geologů povšimla, že ve spraších – to jsou žluté „cihlářské“ půdy, které občas obsahují kosti mamutů a srstnatých nosorožců, takže musejí pocházet z doby ledové – se vyskytují i vrstvy hnědých a černých půd, jež musejí pocházet z podstatně teplejších období, a že se tedy ledové doby střídají s meziledovými.

Najednou bylo zřejmé, že ledových dob bylo několik a že byly odděleny teplejšími, dnešku podobnými mezidobími. Ledovým dobám se začalo říkat glaciál a teplejším meziledovým dobám interglaciál. V roce 1909 publikoval A. Penck společně s E. Brücknerem důležitou monografii o čtyřech dobách ledových, které nazvali podle alpských řek Ginz, Mindel, Riss a Würm. Vzápětí k nim přidali ještě Donau a Biber a myšlenka polyglacialismu, tedy víceméně pravidelného střídání několika ledových a meziledových dob byla na světě. V této podobě přežívala až do 60. let 20. století.

Po druhé světové válce se začalo s intenzivním průzkumem světového oceánu. Způsobila to jednak zvědavost vědců, jednak úsilí vojenského námořnictva, aby pro ponorky – důležitou zbraň studené války – byla k dispozici geomorfologická mapa doposud neznámé podvodní říše. Historie kontinentů byla již v hrubých obrysech známa, ale o stáří a vývoji mořských pánví se toho vědělo pramálo. V hlubokomořských vrtech si vědci nemohli nevšimnout střídání vrstev s chladnomilnými rozsivkami a vrstev s teplomilnými rozsivkami. K jejich velkému překvapení bylo „chladných“ vrstev nejméně 18! Začalo se spíš šeptat než hovořit o tom, že ledových dob musela být celá řada a že vlastně zemský systém poslední dva miliony let funguje jako obrovský přepínač s polohami topení zapnuto – vypnuto.

Ve stejné době se skupina českých geologů, zvláště Jiří Kukla a Vojen Ložek, věnovala sprašovým polohám, které tehdy byly odkryty velkými jámami cihelen v Praze-Sedlci, Kutné Hoře a na Červeném kopci v Brně. A zvláště dnes již opuštěná, zarostlá a částečně zavezená jáma cihelny ležící na Červeném kopci, jen pár set metrů severně od dálnice do Prahy, je dodnes zmiňována v řadě světových monografií a učebnic. Jiří Kukla tehdy publikoval několik prací, ve kterých ukazoval, že i sprašových poloh oddělených půdami je nejméně 15! Vědci, kteří pracovali v moři, tak získávali jistotu, že klimatické změny, které pozorují na mořském dně, mají odpovídající signál i na pevnině, a je tedy možné hovořit o ledových dobách jako o globálním jevu, který se týká jak oceánu, tak pevniny.

Koncem 60. let 20. století se tak začalo rodit nové pojetí „velké“ klimatologie, které se soustřeďovalo na mechanismy vedoucí k proměnám globálního klimatu. Z druhé strany se ke stejnému tématu blížili klimatologové, kteří znovuobjevovali skleníkový jev a varovali před globální katastrofou. Na tomto místě ještě uveďme, že další mořské vrty a nové sprašové série objevené v Číně a ve středoasijských republikách ukázaly, že chladných výkyvů bylo padesát a z toho nejméně 22krát kontinentální ledovce pohltily značnou část středního pásma obou polokoulí.

Objevem častého a poměrně pravidelného střídání ledových a meziledových dob bylo nastoleno několik zásadních otázek, které souvisejí s mezemi rozvoje lidské civilizace. Je třeba se ptát: Jak dlouho trvá teplé, meziledové období? Kolik času máme ještě před sebou? Jak rychle přichází doba ledová? Budeme včas varováni a schopni se přizpůsobit? To jsou z hlediska civilizace velké osudové otázky, ale nás jako lidi žijící v průměru okolo 70 let zajímá něco menšího, pro nás podstatnějšího – ledové doby jsou velké, ale vzácné změny, avšak jaké jsou kratší klimatické oscilace a jak ovlivní náš život i život našich dětí? Ale vraťme se nejprve do onoho velkého geologického měřítka ledových dob a globálních změn.

Základní rámec, v němž se jako lidé a naši předchůdci pohybujeme, je určen právě oním neklidným až katastrofickým chodem klimatu. Někdy před 2,7 milionu let se poměrně klidné a vyvážené, a dokonce o něco teplejší zemské klima změnilo na současný stav. Není úplně jasné, co všechno tuto změnu způsobilo. Především již dlouho narůstaly polární čepičky. Dále před 2,4–2,7 milionu let došlo k intenzivnímu vrásnění. Jeho důsledkem byl zejména výzdvih Tibetu a velké změny tvaru mořského dna v Atlantiku. Tibetská plošina začala odklánět vzdušné proudění směrem k severu. Tím se do chladné oblasti dostávalo čím dál víc srážek, které se měnily v led. Na led je třeba pohlížet především jako na „kapalinu“ – tvárlivou hmotu stékající vlastní vahou do níže ležících poloh. Někde na chladném severu se kumuluje, ale pak se rozteče do poměrně vzdálených oblastí, které pohltí nebo ochladí. Na Novém Zélandu můžete fotografovat palmy s ledovcem v pozadí a např. v Argentině na film zachytíte ledovec, před nímž poletují papoušci.

Druhým důsledkem tektonického neklidu bylo ponoření podmořského hřbetu mezi Grónskem a Islandem (Greenland-Iceland Ridge) do hloubky přes 1 000 m. Došlo k němu téměř současně s výzdvihem Tibetu. Hřbet s pásmem ostrovů původně bránil pronikání teplých oceánských vod na sever. Od této chvíle však mohly pronikat vody ohřáté v rovníkovém pásu hluboko na sever. Oteplily sice část západní Evropy, ale také urychlily transport vody na sever a zvýšená teplota pomohla k vyššímu odparu, takže severský ledovec mohl dál růst a roztékat se na jih. Je poctivé říct, že přesně nevíme, zda zemský systém takto skutečně fungoval, ale podle řady jiných údajů, o kterých se zmíníme při popisu krátkodobých změn, víme, že uvažujeme správným směrem. Systém oceánských proudů skutečně vytváří ústřední topení naší planety, jehož „radiátory“ můžeme v jednotlivých „místnostech“ vypínat či zapínat prostým vytvořením či uvolněním bariér – horských pásem nebo oceánských hřbetů.

Ledové doby zpočátku trvaly asi 40 000 let, ale v době před jedním milionem let se prosazoval cyklus, jehož ledová doba trvá v průměru 100 000 let a meziledová doba asi 20 000 let. Nebudeme se teď zabývat příčinami délky cyklu, ale spokojíme se s vysvětlením, že za kolísáním klimatu stojí tzv. Milankovičovy parametry, tedy změny vzájemné pozice Slunce a Země. Jsme-li od Slunce dál nebo jsme jinak natočeni, dostává celá Země nebo její část jiné množství tepelné energie. Tyto změny jsou malé, odchylky se pohybují mezi jedním až třemi procenty, ale přesto mění směry větrů i oceánského proudění. V klimatu mívají malé změny dalekosáhlé důsledky. Zpočátku se tedy uplatňoval silnější, ale kratší parametr oběžné dráhy Země trvající asi 40 000 let, ale mezitím narostly ledové čepičky do takové velikosti, že během krátkého teplejšího období nestačily ustoupit.

Teplotní setrvačnost způsobila, že se zvýšenou měrou začal uplatňovat slabší, ale delší parametr oběžné dráhy, který trvá 100 000 let. Tento parametr se týká tvaru oběžné dráhy Země kolem Slunce. Tato dráha se totiž mění z téměř kruhové na eliptickou a v závislosti na vzdálenosti Země od Slunce se mění i množství energie dopadající na zemský povrch. V každém případě patří poslední jeden milion let mezi nejintenzivnější období klimatických změn, jaké Země zažila asi za posledních 100 milionů let. Odpůrci myšlenky globálního oteplování upozorňují, že současné podnebí je také jedním z nejstudenějších, jakým byla Země za poslední desetimiliony let zasažena. Problém není ani tak v samotném oteplování, ale v jeho rychlosti, která omezuje nebo znemožňuje ekosystémovou adaptaci.

Tyto varovné a úctyhodné změny však velmi pravděpodobně pomohly k vývoji hominidů. Už na počátku čtvrtohor způsobilo ochlazení ústup lesů a předchůdci člověka byli donuceni slézt ze stromů a začít se pohybovat po zadních končetinách. Potřebovali vidět přes vysoké traviny a změnit dosavadní způsob obživy z převládajícího sběru na kombinaci lovu a sběru. Lovecká strategie byla založena na kooperaci celé skupiny lidí a to vedlo k vytváření složitého sociálního prostředí a k důrazu na vzájemnou komunikaci. Dohadujeme se rovněž, že náhlé klimatické změny přispěly ke specializaci člověka na nespecializaci, na poměrně univerzální „chytré“ chování, které člověku umožnilo obsadit tak odlišná prostředí, jako jsou chladné oblasti vysoko za polárním kruhem, tropické písečné pouště i dešťové pralesy. Bez drastických a rychlých klimatických změn bychom tu pravděpodobně nebyli jako lidé. Náhlé klimatické změny – dnes bychom je nazvali katastrofy – nepochybně přispěly k vývoji člověka jako druhu. Civilizace však vznikají za příhodných klimatických podmínek a pro jejich další rozvoj nejsou ani tak nutné ty nejlepší klimatické faktory, ale především jejich stabilita.

V posledních několika letech stále častěji slýcháme výraz „náhlé klimatické změny“ (abrupt climatic changes). Jeho používání je opět spojeno s hlubokomořskými vrty. V severním Atlantiku jsou ve vrstvě náležející poslední době ledové odhalovány několik centimetrů silné světlé písčité vrstvičky, někdy dokonce s drobnými kamínky, které kontrastují s okolními jemnozrnými šedými bahny oceánských pánví. Říkáme jim podle známého amerického oceánografa a průkopníka hlubokomořských vrtů Heinrichovy vrstvičky. Jejich světlá barva a písčitost jsou způsobeny drobnými úlomky vápenců a krystalických hornin, které prokazatelně pocházejí z Kanady. Jediným možným mechanismem, jak mohly tyto úlomky pokrýt větší část dna severního Atlantiku, je náhlý drift severských ledovců a jejich následné tání, při kterém se uvolňoval materiál, jež do sebe ledovce pohltily při zbrušování skalního podloží.

Tečení ledovců je nelineární a obtížně modelovatelný proces. Dodnes např. na Špicberkách pozorujeme předem neodhadnutelné roční skoky či ústupy ledovců až o 1–2 km. Proces je částečně způsoben přirůstáním ledovce, při kterém vyšší tlak vede k vyšší plasticitě bazální ledovcové masy. Velkou roli hraje rovněž vazba na podloží – některé ledovce jsou poměrně pevně přimrzlé, jiné tečou na vodním polštáři. Podobně záhadné bývá i tání ledovců – některé ledovce se ztenčují, ale zaujímají stále stejnou plochu, jiné si zachovávají svoji mocnost a postupně či ve skocích ustupují ke své zdrojnici. Reologie ledovců je mladý, velmi dynamicky se rozvíjející obor, bez kterého se při posuzování náhlých klimatických změn neobejdeme.

V každém případě došlo během poslední doby ledové, v průběhu snad jen několika let či několika desítek let k takové situaci, že plující ledovce uvolněné zejména z kanadského území hustě zaplnily severní Atlantik. Dá se modelovat, že jejich tání muselo být velmi rychlé a odehrávalo se v měřítku snad jen několika sezon. Dopady pak byly dalekosáhlé. Především slaná a sladká voda se spolu špatně mísí. Sladká voda např. po dešti zůstává v podobě tenké vrstvičky plující na hustší mořské vodě na povrchu hladiny až po dva týdny. Je-li tato vrstva dále sycena sladkou vodou z pomalu tajícího ledovce, může se uvedená doba prodloužit na měsíce nebo i roky. První dopad je jasný – z povrchové vrstvy zmizí většina mořských organismů. Vymře následkem změn salinity. Během zimního období pak sladká voda zmrzne na podstatně větších plochách oceánu. Bílá hladina pokrytá ledem odráží do prostoru více tepla a prostředí dále ochlazuje. Rovněž polární bouře zasahují dále k jihu.

Studené polární počasí se přiblíží více k jihu, což má za následek vytvoření ostrého teplotního rozhraní. V tomto období pozorujeme ve středoevropských spraších světlejší, písčité polohy, pro který J. G. Kukla navrhl označení „sprašový marker“ neboli „marker loess“. Je pravděpodobné, že vznikl následkem mimořádně silné prachové bouře. Nevíme to jistě, ale náhlé zamrznutí části Atlantiku mohlo na jih stáhnout polární hurikány a frontální rozhraní bohatá na srážky. Na polohách „marker loessu“ (Loess neboli Löss je původně německý výraz pocházející z údolí Rýna a označující spraš) nasedá další zvláštní poloha. Říkáme jí hlinopísky (pellet sands). Jedná se o sediment složený z malých zrníček hnědých a černých půd. Hlinopísky vznikají dodnes, když uprostřed léta do přesušené a rozpraskané půdy spadnou přívalové deště. Hlína se nerozmočí, ale jak jsou její jednotlivá zrníčka chráněna povlakem jílových minerálů, rozpadne se do drobných částeček unášených přívalem.

Pokud se to stane dnes, žížaly roznesou jednotlivé pelety a půdu promísí tak, že za dva roky nic nepoznáte. Tehdejší změna však byla tak náhlá, že žížaly vymrzly a i 1–3 cm tenké odlišně zbarvené vrstvičky nebyly smíseny s podložní půdou. Sprašové markery jsou krásně vyvinuty například v Modřicích u Brna, v pražském Sedlci či v bývalé kutnohorské cihelně u Malína. Představují stejně významný indikátor globálních klimatických změn jako světlé Heinrichovy vrstvičky na dně Atlantiku. Šokem pro výzkumníky byla především rychlost změny. Ke snížení průměrné roční teploty až o 10 °C stačí pravděpodobně doba kratší než 20 let. Pravděpodobnost příchodu Heinrichova eventu („event“ je často používané slovo, které se v češtině již nepřekládá – označuje „událost, jejíž průběh je rychlý a hluboký a může mít až rozsah katastrofy“) je poměrně malá. V poslední době ledové se odehrávala v průměru každých 10 000 let.

Během poslední doby ledové se nepoměrně častěji vyskytovaly i jiné katastrofické události. Jsou nazvány opět po význačných oceánografech jako Dansgaardovy–Oeschgerovy oscilace. Jejich podstatou je vypnutí a opětovné zapnutí chodu oceánského proudění, tzv. oceánského teplotního výměníku, kterému také říkáme systém globální termohalinní cirkulace. Dansgaardovy–Oeschgerovy oscilace jsou rovněž známy jen ze studených období, zvláště z poslední doby ledové. Změny této amplitudy neočekáváme v průběhu dob meziledových, ale máme závažné podezření až jistotu, že poslední interglaciál (říkáme mu eem a odehrával se asi před 100 000 lety) končil zastavením či podstatným omezením toku oceánského výměníku. Propad do ledové doby musel být poměrně rychlý, ale už za několik tisíc let nato došlo k obnovení cirkulace a následně k jejímu opětovnému zastavení a rozeběhnutí. Eem tak končil třemi velkými ochlazeními a dvěma otepleními.

Úplný konec teplého období eemu nastal celkovým skoro 70 000 let trvajícím ochlazením. Jaký byl dopad těchto změn na člověka a biosféru? Lidské osídlení je během poslední ledové doby ve středních zeměpisných šířkách diskontinuitní. Lidé přicházeli v rámci několika migračních vln a různých kultur a opět se stahovali. Osídlení je vázáno nejenom na teplejší a vlhčí mezidobí (např. na vlhký horizont v trvání 40 000 let je vázána specifická moravská kultura tzv. bohuniciénu), ale také na některé úseky studených období.

I ve světovém měřítku je význačné osídlení pásu moravských úvalů mezi Dolními Věstonicemi, Předmostím a Petřkovicemi u Ostravy před 20 000 až 28 000 lety. Tehdejší prostředí si představujeme jako studenou, ale poměrně úživnou travnatou tundru s rozptýlenými lesíky. Travnaté plochy jsou obecně schopné uživit mnohem větší stáda zvěře než např. lesy. Je to patrné u obrovských stád zvěře, jako jsou pakoně v Serengeti, bizoni na prériích či sobi v ruské a finské tundře, takže mohla v některých obdobích ledové doby vzniknout umělecky rozvinutější kultura než v teplejším, lesním prostředí např. mezolitu. S určitou nadsázkou můžeme říct, že kdyby paleolitičtí obyvatelé Dolních Věstonic studovali klimatické změny, pak by s hrůzou očekávali katastrofický konec doby ledové a příchod chudých teplých let. Reakcí na toto z pohledu dolnověstonického paleolitika zhoršení podnebí a snížení úživnosti byl objev zemědělství, ve kterém leží skutečné kořeny naší kultury i vztahu ke světu.

Co znamenalo střídání teplejších a studenějších mezidobí v rámci ledové doby pro tehdejší přírodu? Především rozšiřování a zužování lesních ostrůvků a pásem. V kratších teplejších obdobích pozorujeme dokonce rozšiřování i poměrně náročných listnatých dřevin, jako je dub, jasan a javor. Změny prostředí však byly omezeny teplotní setrvačností půdního a skalního substrátu. V našich zemích musíme počítat s přítomností nepravidelně vyvinutého a asi i diskontinuitního permafrostu – zmrzlé půdy. Její tání je pozvolné, může trvat až několik tisíc let, takže kratší teplejší výkyv se na rostlinném pokryvu nemusí příliš projevit. To je případ Čech a Moravy, kde v průběhu poslední ledové doby docházelo k tvorbě mělkých, slabých půd jen asi před 25 000 lety a pak až na sklonku ledové doby.

Směrem k rovníku jsou v dobách ledových klimatické změny stále menší. V tropickém pásmu došlo ke snížení průměrných ročních teplot jen asi o 5, možná 7 °C. To znamená, že z tropů se staly jen o něco chladnější tropy, ale o klimatické či environmentální katastrofě se mluvit nedá. Pouze souvislý, zapojený tropický les interglaciálních období se rozpadal do lesních ostrůvků obklopených suššími savanami. Někteří badatelé vidí právě v „ostrovním efektu“ ledové doby příčinu tak velké druhové rozmanitosti tropických lesů. V každém ostrůvku lesní vegetace obklopeném mořem trav bylo dost času na svébytný vývoj stromů a hmyzu. V teplém období se ostrovy rychle rozšiřovaly a opakovaně zapojovaly do velkých lesních ploch.

Holocén – teplé poledové období, ve kterém žijeme

Jak zjišťujeme klimatické změny?

Pozoruhodná historie skleníkového jevu

1. Má ukázat, že poměrně neklidné počasí plné extrémů není vybočením z normálu, ale pravděpodobně novým klimatickým standardem budoucnosti.

Vznik globální vědy o klimatu

Proč jsou pro nás důležité mořské oscilace?

Teplý svět je vlhký svět

Dlouhodobá energetická koncepce České republiky a evropská koncepce dopravní a jiné infrastruktury jsou rovněž – i přes zjevnou nejistotu dalšího vývoje – koncipovány či zákonem předepsány na 50 let, protože to odpovídá životnosti staveb či cyklu generálních oprav.

Pokud bychom uvažovali v měřítku 20 let, nemusí oblast potkat žádná povodeň, ale v měřítku 50 let je možné očekávat dvě až tři události na úrovni víc než desetiletých vod.

I.

II.

EN