27.9.2016 | Svátek má Jonáš






VĚDA: Prudké teplotní výkyvy v Česku způsobuje nízká sluneční aktivita

22.11.2010

Analýza objasňující doposud nepochopené a nepopsané příčiny vzniku prudkých sezónních teplotních výkyvů

V posledních třech letech jsme se v Česku, na Slovensku, ale i ostatních částech světa stali svědky prudkých teplotních výkyvů a klimatických anomálií. Počasí jako by se zbláznilo. V jednu chvíli postihla střední Evropu nevídaná říjnová sněhová kalamita, o pár týdnů později padaly rekordy maximálních teplot, po nich opět nastoupily vydatné sněhové srážky doprovázené nejnižšími teplotami za uplynulých 30 až 50 let. S každým teplotním extrémem se okamžitě vyrojila celá řada spekulací, přičemž většina z nich se nesla v následujícím duchu:

Extrémní výkyvy počasí jsou způsobeny nepřátelským chováním člověka k přírodě a globálními změnami klimatu vyvolanými nadměrnou produkcí CO2. Příroda takto trestá člověka za jeho konzumní neekologické chování. Pokud se navíc co nejrychleji nezačneme chovat podle doktríny mnohých mezinárodních organizací, postihne nás v budoucnu silné globální oteplování doprovázené ještě většími teplotními extrémy. Je zvláštní, že před téměř apokalyptickými výhružkami uvedenými v předchozím odstavci sklonila v poslední době svou hlavu nejen většina levicových i pravicových politiků (včetně českých a slovenských), ale i velká část odborné veřejnosti v čele s meteorology a klimatology (opět včetně zástupců z Česka i Slovenska). Místo toho, aby se klimatologové dennodenně zabývali důkladným politicky i ekologicky nezaujatým výzkumem vztahů a souvislostí panujících v oblasti klimatu, až příliš často a nekriticky se spoléhají na výsledky zpolitizovaných prací "uznávaných" světových klimatologů napojených na environmentalistické organizace (James Hansen, Phil Jones, Keith Briffa...).

Přistupovat výše uvedeným způsobem k výzkumu klimatu je sice módním hitem přelomu 20. a 21. století, bohužel kvůli této módě dochází ke zbytečným společenským, ekonomickým i ekologickým škodám (viz kauzy fotovoltaika, biopaliva a úsporné žárovky, za jejichž zrodem stála snaha redukovat množství CO2 v atmosféře). Klimatologům navíc uniká celá řada zajímavých klimatických a meteorologických souvislostí zaznamenaných přímo v místě jejich bydliště (obec/město/kraj/země/region). Mnohdy přitom stačí zvednout ze země hromadu volně dostupných dat a i bez jakýchkoliv grantů se pustit do její statistické analýzy. Výsledky mohou být překvapivé a občas i poměrně šokující.

Co je však mnohem důležitější, získaných objevů lze použít nejen k lepšímu pochopení příčin vzniku historických i současných klimatických anomálií, ale především pak k produkci přesnějších dlouhodobých předpovědí charakteru počasí (týdny, měsíce) a vývoje klimatu (atmosférické anomálie typu Arktické oscilace apod.).

* * *

Podívejme se například, jaké překvapení se skrývá v hromadě historických teplotních dat naměřených na českém území v letech 1961 až 2010 (zdroj: Český hydrometeorologický ústav) a zaměřme se na v poslední době tolik zmiňované teplotní extrémy (výkyvy). Výchozím zdrojem naší analýzy bude následující soubor: Měsíční teplotní anomálie v ČR v letech 1961-2010 (txt - 7 kb)

g01

S naměřenými surovými teplotními daty následně proveďme několik jednoduchých početních operací. V prvním kroku si měsíční teplotní anomálie převeďme na teplotní anomálie jednotlivých meteorologických ročních období (březen + duben + květen = jaro, červen + červenec + srpen = léto atd.). Výsledný soubor dat naleznete zde: Čtvrtletní teplotní anomálie v ČR v letech 1961-2010 (txt - 7 kb)

g02

V dalším kroku se zaměřme na proměnlivost (variabilitu) českého klimatu a pátrejme po tom, zda je naprosto nahodilá, nebo vykazuje znaky určitých trendů či cyklů.

Proměnlivost klimatu můžeme analyzovat několika desítkami různých způsobů a testovat při tom různá časová období i různá teplotní seskupení. Ve většině případů získáme poměrně chaotické a nahodilé hodnoty, část uskupení nám ale po hlubším pátrání vygeneruje velmi zajímavé výsledky. Asi jeden z nejzajímavějších výsledků získáme tak, že začneme porovnávat změny teplot mezi jednotlivými ročními obdobími (Q/Q) - tj. spočítáme o kolik °C se změnila teplota mezi jarem a létem 1961, mezi létem a podzimem 1961, mezi podzimem a zimou 1961/1962 atd. Takto budeme pokračovat na celém intervalu let 1961-2010. Graf proměnlivosti českého klimatu vyjádřené změnami teplot mezi jednotlivými meteorologickými obdobími (jaro, léto, podzim, zima) vypadá takto:

g03

Protože potřebujeme zkoumat a navzájem porovnávat velikost čtvrtletních změn teplot bez ohledu na jejich směr (růst či pokles), převedeme si záporné hodnoty (pokles teplot) na jejich absolutní hodnoty (odstranění znaménka "-"). Veškeré čtvrtletní změny teplot díky této úpravě nalezneme v oblasti kladných hodnot:

g04

Analýza dat může díky jejich drobné úpravě pokračovat k dalšímu kroku. Soubor světle modrých bodů v grafu vypadá prozatím velmi chaoticky, letmým pohledem v něj tedy nenalezneme nic extra zajímavého. Zkusme si proto jednotlivé body navzájem pospojovat, abychom získali přehled o sledu jednotlivých teplotních změn. Výsledný graf už vypadá mnohem lépe než ten předchozí - objevují se v něm například zajímavé "zuby" a zvláštní shluky dat. Ve shlucích dat existuje již na první pohled určitá pravidelnost, bez pomoci počítače jí ale nedokážeme přesně vyčíslit ani zobrazit:

g05

Zaměstnejme tedy výpočetní výkon a nasaďme na zvláštní shluky dat (čtvrtletní změny teplot) různé typy klouzavých průměrů. Snažme se přitom použít takový klouzavý průměr, který nebude narušován příliš prudkými výkyvy směrem nahoru ani dolu a zároveň takový klouzavý průměr, který nám nepřekryje (nezamlží) veškeré důležité teplotní informace jedním teplotním trendem. Po krátkém testování se nám jako ideální jeví 4letý klouzavý průměr. To, co se nám v grafu objevuje, začíná být velmi zajímavé. Shluky dat (teplotních změn) nejenže nejsou nahodilé, ale vykazují určité trendy! A nejen to. Trendy jsou cyklické, přičemž jeden cyklus trvá v průměru 10,5 až 11 let. Teplotní výkyvy v průběhu poloviny cyklu (cca 5 let) navíc dosahují neuvěřitelných 150 až 200 % !! Toto si určitě zaslouží další pozornost. Pokračujme proto v naší analýze...

g06

Vypreparujme z grafu pouze 4letý klouzavý průměr čtvrtletních změn teplot a zvětšeme si jej na maximální možnou velikost (zúžení intervalu změn teplot z 0-5 °C na 0,4-2 °C). Skutečně! V historické teplotní řadě se nám několik let skrývalo něco, co doposud NIKDO NEOBJEVIL. A nebo objevil, avšak nikde nepublikoval... Teplotní výkyvy na území Česka nejsou nahodilé, ale mají svůj systém. Stabilní klima/počasí se u nás (a patrně i v ostatních částech Evropy) v téměř pravidelných intervalech střídá s nestabilním klimatem. Zatímco například v letech 1962-1964 panovalo v Čechách a na Moravě velmi nestabilní klima s vysokými čtvrtletními teplotními výkyvy (cca +- 1,7 °C), o 3 až 5 let později tomu bylo přesně naopak - klima vykazovalo nízké teplotní výkyvy (cca +- 0,8 °C). V podobném duchu se situace vyvíjela i v následujících letech: 1971-1974 nestabilní klima, 1976-1979 stabilní klima, 1984-1987 nestabilní klima, 1989-1992 stabilní klima (méně stabilní než v předchozím cyklu), 1994-1996 nestabilní klima, 1999-2002 stabilní klima, 2006-2010 nestabilní klima:

g07

Co asi tak může být hlavní příčinou právě objevených cyklických teplotních výkyvů? Protože se nacházíme uprostřed kontinentu, pro nějž je typické vysoce proměnlivé atmosférické proudění, budou patrně za teplotními výkyvy stát různé atmosférické tlakové anomálie ovlivňující směr a intenzitu vzdušných mas proudících do střední Evropy. Zatímco například jihovýchodní až východní proudění k nám v létě přináší teplý a suchý vzduch, západní až severozápadní proudění naopak vzduch velmi vlhký a relativně chladný. Pro zimu pak platí následující: Severovýchodní proudění = velmi chladný a suchý vzduch, jihozápadní až západní proudění = teplejší vlhký vzduch. Čím prudší skoky se mezi uvedenými typy atmosferických proudění nad střední Evropou odehrávají, tím prudší jsou i sezónní teplotní výkyvy nad českým územím.

Naskýtá se nám ovšem další otázka: Co je hlavní příčinou atmosférických tlakových anomálií? Tady se jedná o prozatím ne příliš vědecky probádané území, veškeré indicie ale ukazují na anomálie v geomagnetickém poli (magnetické pole Země) ovlivňované změnami v magnetismu Slunce - tedy změnami sluneční aktivity. Ve prospěch této možnosti hraje například již fakt, že cyklus změn teplot v Česku vykazuje stejnou periodicitu jako cyklus sluneční aktivity vyjádřený počtem slunečních skvrn (číslo SSN - sunspot number). Tato periodicita činila za uplnulých 50 let průměrně 10,5 až 11 let.

Sloučení grafu teplotních změn s grafem zobrazujícím průběh slunečních cyklů tuto teorii potvrzuje. Zatímco vysoká sluneční aktivita (vysoký počet slunečních skvrn, silný sluneční magnetismus, vysoká intenzita slunečního záření) vede ke stabilitě klimatu, nízká sluneční aktivita naopak způsobuje klimatickou nestabilitu (prudké teplotní výkyvy). To vše pro území Česka, s vysokou pravděpodobností ale i pro území ostatních zemí střední Evropy:

g08

Celá situace vypadá ještě jasněji, když graf slunečních cyklů překlopíme vzhůru nohama a částečně upravíme jeho měřítko. Oba dva téměř jakoby si z oka vypadly. Sluneční minima se překrývají s vysokými teplotními výkyvy, sluneční maxima s nízkými teplotními výkyvy, nárůst sluneční aktivity se kryje s poklesem teplotní nestability (proměnlivosti), pokles sluneční aktivity jde naopak ruku v ruce s nárůstem teplotní nestability. Drobnou výjimku představuje pouze období lét 1988-1992, během něhož na teploty působil ještě nějaký další klimatický faktor, který přibližně polovinu sluneční aktivity "přebil" svým vlivem:

g09

Pro zajímavost si ještě převeďme čtvrtletní sluneční aktivitu na stejný 4letý klouzavý průměr, jakým jsou zobrazeny teplotní změny. Vztah mezi sluneční aktivitou a intenzitou čtvrtletních teplotních výkyvů je stále jasně patrný:

g10

g11

Abychom se vyvarovali nějakých ukvapených závěrů, pojďme si pro jistotu všechno ještě jednou ověřit. Závislost teplotních výkyvů na sluneční aktivitě je sice při pohledu na výše uvedené grafy jasně patrná, může se ale jednat o obyčejný optický klam. K tomu, abychom objevenou závislost převedli na nezpochybnitelný fakt, potřebujeme znát její matematické vyjádření. K němu dospějeme následujícím způsobem: sestrojíme graf, na jehož osu X umístíme údaje o sluneční aktivitě (počet slunečních skvrn - SSN) a na osu Y pak údaje o čtvrtletních teplotních změnách. Použijeme přitom data 4letých klouzavých průměrů obou dvou veličin (poslední 2 grafy). Výsledný graf nakonec proložíme "funkcí trendu" nejlépe vystihující zobrazovanou závislost.

K jakému jsme dospěli výsledku? K nadmíru zajímavému. Matematická závislost mezi čtvrtletními změnami teplot a sluneční aktivitou skutečně existuje, přičemž nejlépe ji vystihuje logaritmická funkce y = -0,2067 ln(x) + 2,023. Uvedená funkce nám říká zhruba toto: Čím méně je na Slunci slunečních skvrn, tím větších teplotních výkyvů jsme v Česku svědky. Logaritmus ve funkci nám pak neříká nic jiného, než to, že teplotní výkyvy se při poklesu počtu slunečních skvrn nezvyšují rovnoměrně, ale principem připomínajícím geometrický nárůst (čím blíže se nacházíme nulovému počtu slunečních skvrn, tím rychleji teplotní výkyvy narůstají).

g12

Jakmile počet slunečních skvrn vyjádřený 4měsíčním klouzavým průměrem klesne pod hodnotu 10, dosahují teplotní změny (výkyvy) v Česku přímo extrémních hodnot (2krát vyšších než v době vysokého počtu slunečních skvrn). Pokud klesne počet slunečních skvrn dlouhodobě pod hodnotu 5, zažívají obyvatelé Česka doslova teplotní turbulence. Podobně nízkých hodnot však nebylo od roku 1961 nikdy dosaženo. Nejblíže jsme se tomuto stavu přiblížili v roce 2008, kdy počet slunečních skvrn vyjádřený 4letým klouzavým průměrem spadl na hodnotu 7,3. Informace o teplotních turbulencích v našich končinách proto nalezneme leda ve starých kronikách psaných v dobách Daltonova (cca 1790 až 1830) či dokonce Maunderova slunečního minima (cca 1640 až 1715).

I když to zní neuvěřitelně, sluneční aktivita ovlivňuje pozemské klima mnohem více, než jsme si doposud mysleli. Zatímco její dlouhodobé změny (desetiletí, staletí) ovlivňují prostřednictvím změn v intenzitě slunečního (TSI) a kosmického záření přísun množství tepelné energie na Zemi, a způsobují tak jevy známé pod pojmem globální oteplování a globální ochlazování, krátkodobé změny sluneční aktivity (čtvrtletí, roky) ovlivňují patrně prostřednictvím změn v magnetickém poli Země intenzitu lokálních teplotních výkyvů. O extrémních teplotních výkyvech jsme paradoxně až doposud slýchali, že jsou důsledkem globálního oteplování vyvolaného lidskou aktivitou. Posledně zmíněné tvrzení se nyní jeví jako velký vědecký omyl, nárůst ani pokles globálních teplot totiž nemá s lokálními teplotními výkyvy nic společného. Lokální klima dokáže být teplotně stabilní či nestabilní jak při nízkých, tak při vysokých teplotách. Jediná věc, která ho dokáže během poměrně krátkého časového okamžiku (2 až 3 roky) přepnout ze stabilní do nestabilní fáze, je právě již zmiňovaná nízká sluneční aktivita.

* * * doplněno 13.11.2010 * * *

A pointa na závěr? Sluneční aktivita je nyní nejnižší za posledních 200 let. Sluneční cyklus je fakticky již 3 roky "zaseknutý" ve svém minimu (přechod mezi 23. a 24. cyklem), počet slunečních skvrn vyjádřený 4letým klouzavým průměrem neustále osciluje kolem nulových hodnot (SSN = 0 až 25). Nic přitom nenaznačuje, že by se na tomto mělo v příštích měsících či čtvrtletích něco změnit. Spíše naopak. Magnetismus slunečních skvrn pozvolna klesá, během následujících 10 let by měl dokonce spadnout až na hodnotu 1500 Gaussů, což je hranice, po jejímž překročení sluneční skvrny ze slunečního kotouče zcela zmizí (viz Livingston and Penn, 2010: Long-term Evolution of Sunspot Magnetic Fields + graf Umbral Magnetic Field).

Prudkých teplotních výkyvů se proto v Česku jen tak nezbavíme, nejspíš nás budou doprovázet po následující dvě až tři desetiletí - tj. po celou dobu trvání hlubokého slunečního minima. No a protože v průběhu nadcházejícího poklesu sluneční aktivity dojde s vysokou pravděpodobností ke zlomu v intenzitě slunečního záření (total solar irradiance) směrem k nižším hodnotám, dočkáme se nejen v Česku, ale i u našich sousedů kombinace prudkých teplotních výkyvů a poklesu teplot. Nejedná se přitom o nějakou spekulaci, ale o scénář založený výhradně na analýze série historických klimatických dat.

g13

.

Analýzy související s tímto textem:
24.8.2009 - Globální oteplování zřejmě skončilo již před 30 lety
10.2.2009 - Násilným snižováním produkce CO2 proti globálnímu oteplování...
2.2.2009 - Zapomeňte na globální oteplování, možná přichází další malá doba ledová

Převzato z Euroekonom.cz se souhlasem autora



Nuda, nebo zápřah?
Nuda, nebo zápřah?

Kolik kroužků má mít vaše dítě?

Diskuse


M. Kotrch
19:42
22.11.2010

V. Mlich
15:24
22.11.2010

J. Jonášek
16:10
22.11.2010

E. TOCHÁČEK
13:11
22.11.2010

M. Šejna
10:58
22.11.2010

J. Skotnica
11:45
22.11.2010

M. Prokop
15:01
22.11.2010

M. Varadinková
12:36
22.11.2010

J. Jonášek
16:17
22.11.2010

E. TOCHÁČEK
9:21
22.11.2010

B. Rybák
10:48
22.11.2010

K. Janyška
8:47
22.11.2010

M. Šejna
11:01
22.11.2010

F. Eliáš
7:14
22.11.2010

O. Vašek
8:33
22.11.2010

M. Prokop
10:38
22.11.2010

počet příspěvků: 16, poslední 22.11.2010 07:42









 Neviditelný pes
Toto je DENÍK: do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy.
Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston), příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce Jiřímu Wagnerovi, redaktorovi NP (nickname JAG). Rubriku Zvířetník vede Lika.