História výskumu skleníkového efektu

Prehľadová publikácia

Táto časová os vychádza z týchto dvoch prehľadových publikácií o výskume klímy a klimatických zmien:

• S. R. Weart: The Discovery of Global Warming, online verzia
• D. Archer, R. Pierrehumbert: The Warming Papers

Viac o jednotlivých udalostiach a objavoch

• 1824: J. B. Fouriere zo známej vzdialenosti Zeme od Slnka a merania intenzity slnečného žiarenia vypočítal, aká by mala byť priemerná teplota Zeme, keby bola ohrievaná iba Slnkom. Pretože mu vychádzala teplota nižšia, než aká bola skutočne nameraná, uvažoval o ďalších možných zdrojoch tepla (napr. o kozmickom žiarení), alebo o možnom izolačnom efekte atmosféry. To, akým mechanizmom atmosféra môže zachytávať teplo, objavil o 35 rokov neskôr John Tyndall.
• 1859: John Tyndall skúma pohlcovanie tepelného žiarenia rôznymi plynmi. Ako prvý správne odmeral absorpčné koeficienty dusíka, kyslíka, oxidu uhličitého a ďalších plynov a došiel k formulácii princípov skleníkového efektu.
• 1800 – 1880: Priemyselná revolúcia – aj keď bol parný stroj vynájdený v roku 1698, trvalo ešte takmer celé storočie, kým sa stal široko využívaným. Jeho prvé využitie bolo formou pumpy na odčerpávanie vody z uhoľných baní a až neskôr začal byť používaný v doprave (vlaky a parné lode) a na pohon strojov vo vtedy rýchlorastúcom textilnom priemysle. Priemyselná revolúcia prebiehala v rôznych častiach sveta v rôznej dobe – začala v Anglicku a postupne sa šírila v kontinentálnej Európe a ďalej do USA, Japonska a kolónií. Obdobie od roku 1850, kedy došlo k veľkému rozširovaniu výroby ocele, sa niekedy označuje ako druhá priemyselná revolúcia. Rozvoj ťažby uhlia, parné stroje a železnice spôsobujú nárast emisií oxidu uhličitého a zvyšovanie jeho koncentrácie v atmosfére.
• 1896: Svante Arrhenius publikuje prvý výpočet sily skleníkového efektu. Pomocou merania absorpcie infračerveného žiarenia mesiaca zisťuje, aká veľká časť je pohlcovaná vodnou parou a oxidom uhličitým v atmosfére a odvodzuje, že každé zdvojnásobenie koncentrácie oxidu uhličitého by malo viesť k zvýšeniu teploty o rovnakú teplotu (čiže teplota závisí na logaritme koncentrácie). Jeho výpočet je z dnešného pohľadu skôr odhad, pretože nijako nemodeluje prúdenie vzduchu a vody v atmosfére a rieši iba zmenu teploty vplyvom zmeny koncentrácií CO₂ a vodnej pary. Citlivosť klímy – hodnota, o ktorú sa zvýši priemerná teplota planéty pri zdvojnásobení koncentrácií v CO₂ – mu vychádza na 4 °C.
• 1920 – 1925: Začína ťažba ropy v Texase a v Perzskom zálive a s ňou spojená éra lacnej energie. Petrolej a ropa boli známe od staroveku. Až na začiatku 20. storočia, vďaka vynálezu spaľovacieho motora, ale začali nachádzať širšie priemyselné využitie. Objavy veľkých ropných polí v Texase, v Perzskom zálive a v ďalších lokalitách umožňovali lacnú ťažbu a v dôsledku i lacnú energiu.
• 1938: Guy Stewart Callendar dáva do súvislosti už vtedy pozorovaný nárast teploty a rastúcu koncentráciu CO₂. Tvrdí, že otepľovanie je dôsledkom skleníkového efektu.
• 1939 – 1945: Druhá svetová vojna. Stratégia je zásadne ovplyvňovaná snahou o kontrolu ropných polí.
• 1957: Roger Revelle spolu so svojím doktorandom Hansom Suessom podrobne popísujú chemické mechanizmy absorpcie oxidu uhličitého v oceánoch a tiež používajú izotopovú analýzu uhlíka na dokázanie, že zvyšujúca sa koncentrácia CO₂ v atmosfére je dôsledkom spaľovania fosílnych palív. Dochádzajú k záveru, že oceán dokáže pohlcovať asi polovicu emisií CO₂.
• 1960: Charles Keeling publikuje prvé výsledky svojich meraní koncentrácie CO₂ v atmosfére. Hoci sa dlho vedelo o tom, že sa koncentrácia oxidu uhličitého v atmosfére zvyšuje, nebola známa metóda, ako ju merať presne. S tou prišiel až Keeling v roku 1956 a v roku 1958 začína budovať meraciu stanicu na Mauna Loa na Hawaii, uprostred Tichého oceánu. Dáta z meraní, ktoré pokračujú dodnes, sú dostupné na stránkach Scrippsovho oceánografického inštitútu a príbeh Keelingových meraní v článku (Anal.Chem. 2010). Keelingov článok Atmospheric carbon dioxide variations at Mauna Loa Observatory z roku 1976, ktorý sumarizuje výsledky šestnástich rokov merania koncentrácie CO₂, sa stal jedným z najviac citovaných článkov v klimatológii.
• 1967: Syokuro Manabe a Richard T. Wetherald publikujú výsledky počítačového modelovania klímy a odhadu citlivosti klímy. Ich článok Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity sa stal najcitovanějším článkom v klimatológii. Šlo o prvú prácu, kedy bol počítačový model zemskej klímy použitý na odhadnutie dôsledkov zdvojnásobenia CO₂ na svetovú teplotu. Práca použila výrazne realistickejší model spätnej väzby vodnej pary (water vapour feedback) než ktorékoľvek predchádzajúce výskumy.
• 1969: Pristátie človeka na Mesiaci. Vesmírny program priniesol nielen výskum priestoru mimo Zeme od nízkych obežných dráh až po Mesiac, ale aj iný pohľad na našu planétu. Vďaka fotkám astronautov ľudia prvýkrát vidia planétu ako celok a zisťujú, že pri pohľade z vesmíru vyzerá ako „modrá planéta“. Ikonickou fotkou z tej doby je východ Zeme nad povrchom Mesiaca.
• 1969: Satelity umožňujú presné meranie teploty atmosféry vo veľkých výškach a nad oceánmi. Prvé meteorologické družice boli vypúšťané na obežnú dráhu v priebehu šesťdesiatych rokov a postupne sa podarilo meraniami teplôt pokryť oceány aj vyššie vrstvy troposféry. Tieto dáta umožnili presnejšie predpovede počasia napr. pre lodnú dopravu, ale aj presnejšie stanovenie rýchlosti globálneho otepľovania.
• 1972: Vrty z ľadovcových jadier v Antarktíde a Grónsku ukazujú historické koncentrácie CO₂, metánu a ďalších plynov a vykresľujú ich úlohu pri striedaní dôb ľadových a medziľadových. Zobrazenie dát o koncentrácii CO₂ za posledných 800 000 rokov nájdete v našej grafike.
• 1975: Objav ozónovej diery. Okolo roku 1975 niekoľko výskumných tímov konštatovalo, že chlorofluorované uhľovodíky (CFC, freóny) sa kumulujú v stratosfére, kde spôsobujú rozklad ozónu. Za tieto objavy bola v roku 1995 udelená Nobelova cena za chémiu.
• 1979: Akadémia vied USA zverejňuje tzv. Charneyho správu, ktorá na základe počítačových modelov dochádza k záveru, že zdvojnásobenie koncentrácie CO₂ povedie k otepleniu o 1,5 – 4,5 °C so strednou hodnotou 3 °C. V podstate ide o potvrdenie Arrheniusovho odhadu citlivosti klímy z roku 1896 pri započítaní dynamických procesov v atmosfére a oceánoch, ktoré počítačové modely dokážu modelovať.
• 1981: Rozvoj osobných počítačov prebiehal v osemdesiatych rokoch – v roku 1981 uviedla firma IBM na trh svoj prvý PC. Spolu s neskorším rozvojom internetu a ďalších technológií významne napomohli tomu, že ekonomický rast prestáva byť výlučne závislý na energetike a spotrebe surovín a začína dochádzať k tzv. oddeleniu („decoupling“).
• 1982: Spoločnosť Exxon Mobile vydáva internú správu CO₂ Greenhouse effect – technical review. V nej okrem iného konštatuje, že zdvojnásobenie koncentrácie CO₂ povedie k otepleniu o 1,5 – 4 °C a odhaduje, že svetová teplota bude v roku 2020 priemerne o 1 °C vyššia než v roku 1960. Ide o jeden z dôkazov, že informácie o dôsledkoch spaľovania fosílnych palív boli ťažobným spoločnostiam dlho známe.
• 1985: Medzinárodná vedecká konferencia vo Villachu deklaruje zhodu medzi expertmi na tom, že globálne otepľovanie sa deje a mali by byť prijaté medzinárodné dohody obmedzujúce emisie CO₂.
• 1987: Montrealský protokol obmedzuje emisie látok poškodzujúcich ozónovú vrstvu. Táto medzinárodná dohoda bola úspešná a viedla postupne k zastaveniu produkcie väčšiny látok, ktoré poškodzujú ozónovú vrstvu. Ako ukazujú súčasné merania, ozónová diera sa v roku 2019 (teda asi 40 rokov po objave ozónovej diery a asi 30 rokov po prijatí dohody) začala zmenšovať. Montrealský protokol je často udávaný ako príklad úspešnej medzinárodnej snahy o ochranu klímy.
• 1988: Ralph Keeling objavil metódu presného merania koncentrácie kyslíka v atmosfére a jeho merania ukazujú, že spaľovanie fosílnych palív nielen zvyšuje koncentráciu CO₂, ale tiež znižuje koncentráciu kyslíka. Súvislosti ukazujeme v našej grafike Cykly koncentrácií CO₂ a O₂ v atmosfére.
• 2018: Špeciálna správa IPCC SR15 podrobne zhŕňa výsledky výskumov o dosiahnuteľnosti hranice oteplenia o 1,5 °C (v porovnani s predindustriálnym referenčným obdobím 1850 – 1900) a porovnáva dopady oteplenia o 1,5 °C s predpokladanými následkami oteplenia o 2 °C. Dochádza k záveru, že pri rýchlom znížení emisií skleníkových plynov je stále ešte možné udržať oteplenie pod 1,5 °C.
• 2020: Výskum podrobne analyzuje zmeny klímy v histórii a spresňuje očakávaného rozsahu citlivosti klímy na 2,6 – 4,1 °C.

Ďalšie odkazy a poznámky

Analýza citácií z časopisu Carbon Brief ukazuje, že najviac citované články o klíme sú nasledujúce:

• Manabe, Wetherald: Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity (1967). Ide o prvú prácu, kedy bol počítačový model zemskej klímy použitý k odhadu dôsledkov zdvojnásobenia CO₂ na svetovú teplotu. Práca použila výrazne realistickejší model spätnej väzby vodnej pary (water vapour feedback) než ktorékoľvek predchádzajúce výskumy.
• Keeling: Atmospheric carbon dioxide variations at Mauna Loa Observatory(1976). Článok ukazuje výsledky šestnástich rokov merania koncentrácie CO₂ na Mauna Loa, ukazuje dlhodobý nárast koncentrácie a je teda prvou správou o veľkosti efektu spaľovania fosílnych palív na zloženie atmosféry.
• Held, Soden: Robust Responses of the Hydrological Cycle to Global Warming (2006). Tento článok na základe výsledkov z modelovania ako prvý preukázal všeobecnú tendenciu, že dôsledkom globálneho otepľovania budú suché oblasti suchšie a vlhké oblasti získajú ešte viac zrážok.