Scénáře změny klimatu

Scénářem změny klimatu rozumíme zjednodušený popis možného budoucího klimatu, který je založen na vnitřně konzistentní sadě klimatických vazeb, vytvořených s cílem posoudit možné dopady antropogenní změny klimatu. Tyto scénáře jsou často použity jako vstup do modelů dopadů v dalších oblastech. Při přípravě scénářů změny klimatu jsou analyzovány celé řetězce příčin a následků změn v klimatickém systému. Tento řetězec procesů začíná antropogenními emisemi skleníkových plynů (obr. 1).

Proces tvorby scénářů změny klimatu vychází ze souboru pěti vstupních scénářů označených SSP (Shared Socio-economic Pathways). Pro 21. století jsou využívány při přípravě hodnotících zpráv IPCC od Páté hodnotící zprávy z let 2013-2014. V předchozích hodnoceních byly vstupními emisními scénáři tzv. reprezentativní scénáře koncentrací RCP (Representative Concentration Pathway). Zatímco RCP scénáře vyjadřovaly přímo koncentrace skleníkových plynů, scénáře SSP zahrnují komplexnější pohled na možné vývoje lidské společnosti se zahrnutím některých zpětných vazeb, a teprve v kombinaci s nimi je odvozena míra emisí skleníkových plynů. Emisní scénáře jsou založeny na řídících faktorech (např. demografický a socioekonomický vývoj, technologické změny, produkce a využívání energií a využití půdy) a jejich základních vztazích. Koncentrační scénáře, odvozené z emisních scénářů, se používají jako vstup do klimatických modelů pro výpočet klimatických projekcí.

Při přípravě klimatických projekcí jsou jednotlivé emisní scénáře promítnuty prostřednictvím míry radiačního působení radiačně aktivních látek (např. skleníkových plynů nebo aerosolů) a změn půdního pokryvu způsobených člověkem, které mohou být radiačně aktivní prostřednictvím změn albeda. Klimatické projekce jsou zpracovávány v globálním měřítku za použití globálních klimatických modelů většinou v podobě ansámblu možných realizací odvozených ze všech emisních scénářů. S ohledem na omezené prostorové rozlišení globálních modelů je regionální zpřesnění klimatických scénářů prováděno výpočtem podrobněji členěného regionálního modelu, který provádí výpočet na omezené ploše (například kontinentu nebo jeho části), a to na základě výsledků globálního modelu, který poskytuje výpočtu okrajové podmínky z oblastí mimo vlastní rozsah regionálního modelu. Tento postup se označuje za dynamický downscaling.

Výsledkem klimatického modelu je prostorově distribuovaný odhad změny hodnot klimatických prvků a indexů pro různá budoucí období nejčastěji prezentovaný ve srovnání s hodnotami modelem simulovanými pro referenční historické období.

Scénáře změny klimatu připravené na základě klimatického modelu ALADIN-CLIMATE/CZ speciálně připraveného pro území Česka byly poprvé prezentovány v roce 2011 jako výstup projektu VaV (ČHMÚ, 2011). Pro přípravu takových scénářů bývají využívány i regionální a globální klimatické modely připravené pro větší oblasti, a pro oblast Česka jsou výsledky dále statisticky upraveny metodami statistického downscalingu (Huth 2015) na základě pozorovaných dat. Takto bylo postupováno v např. projektu CECILIA (Farda et al 2007), ENSEMBLES (Holtanová et al 2011) nebo EuroCordex (Potopová et al 2018).

Obr. 1 – Příčiny a následky v oblasti změny klimatu. V horní řadě zobrazeny scénáře vývoje emisí oxidu uhličitého (CO2), metanu (CH4) a oxidů dusíku (NOX), které jsou následně promítnuty do hodnot koncentrací atmosférického CO2, CH4 a SO2 (druhá řada grafů). Dále je uvedeno efektivní radiační působení pro antropogenní i přirozené změny globální přízemní teploty vzduchu ve srovnání s referenčním obdobím 1850-1900 a mapy předpokládaných změn globální teploty a průměrných ročních srážek při globálním oteplení o 2 °C oproti stejnému období. Šipky vlevo odkazují na koloběh uhlíku a látek jiných než CO2, biogeochemické zpětné vazby rovněž ovlivní konečnou reakci systému na antropogenní emise.

Literatura

ČHMÚ, 2011. Zpřesnění dosavadních odhadů dopadů klimatické změny v sektorech vodního hospodářství, zemědělství a lesnictví a návrhy adaptačních opatření. Závěrečná zpráva o řešení projektu VaV (SP/1a6/108/07). ČHMÚ, 139 s.
Farda, A., Štěpánek, P., Halenka, T., Skalák, P., Belda, M., 2007 Model ALADIN in climate mode forced with ERA-40 reanalysis (coarse resolution experiment). Meteorological Journal, Vol. 10, 3, 2007, pp 123-130.
Holtanová, E., Kalvová, J., Mikšovský, J., Pišoft, P., Motl, M., 2010. Analysis of uncertainties in regional climate model outputs over the Czech Republic. Studia Geophysica et Geodaetica, vol. 54, no. 3, s. 513-528. DOI: 10.1007/s11200-010-0030-x.
Huth, R., Mikšovský, J. Štěpánek, P., Belda, M., Farda, A., Chládová, Z., Pišoft, P., 2015: Comparative validation of statistical and dynamical downscaling models on a dense grid in central Europe: temperature, Theoretical and Applied Climatology, 120, 3-4, pp. 533-553.
Potopová, V., Štěpánek, P., Zahradníček, P., Farda, A., Türkott, L., Soukup, J. Projected changes in the evolution of drought on various timescales over the Czech Republic according to Euro-CORDEX models (2018). International Journal of Climatology, Vol 38, pp. 939-954, DOI: 10.1002/joc.5421.
IPCC, 2021. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J. B. R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/