Emise oxidu uhličitého a globální oteplování

Oxid uhličitý, skleníkový plyn, který je většinou lidí považován za hlavní příčinu globálního oteplování, vzniká i při výrobě stavebních materiálů, během výstavby a za provozu staveb. Argument energetické spotřeby (resp. uvolňování oxidu uhličitého z fosilních zdrojů) se stává nástrojem reklamy nebo diskvalifikace některých materiálů i celých technologií. Je ale používán věcně?

V ekologických i v odborných stavebních časopisech poměřují autoři každou kilowathodinu spotřebované energie k množství plynu oxidu uhličitého (CO₂), který se uvolní při výrobě elektřiny a unikne do ovzduší. Počítají, o kolik stupňů se oteplí atmosféra, bude-li trend v čerpání energie a zamořování atmosféry CO₂ pokračovat. Závěrem je zobrazena vize blížícího se životního prostředí: v létě vyprahlá savana sužovaná požáry a v zimě deště a záplavy. A tak podobně...

Účelem příspěvku není polemika s vizí globálního oteplení, které může nastat včetně nepříjemných průvodních jevů. Není jím ani podcenění člověka, jde-li o zamoření vzduchu, který dýchá. Článek jen říká, že růst CO₂ v ovzduší nemá měřitelný vliv na skleníkový efekt a globální oteplování.

Přírodní děje a klimatické zvlášť nelze vysvětlit primitivními modely, které umožňují obžalovat cihláře z oteplování, protože pálí v cihlářské peci. Ani cementáře, protože rozkládají vápenec na CO₂, majitele domů, protože topí v málo zateplených domech, a vlastně celé lidstvo, protože cestuje v automobilech, lodích, letadlech ap. Tím se neříká, že plýtvání fosilními zdroji je správná věc, zvláště jsou-li surovinou pro další výrobu.

Globální oteplování z pohledu Planckova zákona

V únoru 2020 vyšel v tomto časopise text Věcné poznámky ke globálnímu oteplování aneb CO2 je užitečný, nikoliv škodlivý plyn, který vzbudil ohlas. Toto téma je trvale v zajetí…

Skleníkový efekt, skleníkové plyny

Sluneční záření prochází atmosférou až na zemský povrch a zahřívá jej. Zahřátý zemský povrch sálá tepelné (infračervené) záření naopak vzhůru k nebi. Některé atmosférické plyny, tzv. skleníkové, dobře propouštějí viditelnou složku záření, tj. sluneční světlo, které dopadá na zemský povrch, ale špatně infračervenou. Chovají se podobně jako sklo ve skleníku a zčásti jako peřina. Dlouhovlnnou složku - ať už pochází ze slunce nebo od zahřátého zemského povrchu - skleníkové plyny pohlcují a ohřívají sebe i atmosféru. Ohřívání probíhá až do stavu, kdy tepelné záření ohřáté atmosféry do vesmíru vyváží absorpcí zemského IČ záření.

Díky skleníkovému efektu může na zemi existovat život. Zásluhou skleníkových plynů se atmosféra stabilizuje na příznivé teplotě. Bez nich by průměrná teplota vzduchu poklesla o 33 °C a teplotní výkyvy mezi dnem a nocí by významně vzrostly.

»Oficiální« skleníková teorie

V [2] uvádí Petr Hlobil - a s ním i stovky jiných autorů v podobných referátech - klíčový bod, okolo kterého se točí vzrušená debata o globálním oteplování: „Jejich koncentrace,“ říká se hlavně o skleníkovém plynu CO₂, „se v posledních desetiletích zvýšila tak, že vědci sdružení v Mezivládní skupině pro změnu klimatu (IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change - pozn. red.) předpovídají, že pokud budou skleníkové plyny produkovány stejným tempem jako dnes, pak by průměrná teplota mohla vzrůst o celý 1 °C. K něčemu takovému nedošlo, co lidé chodí po Zemi,“ říká Hlobil, ale jiní autoři dokonce předpovídají mnohem vyšší růst. Hlobil pokračuje: „Mezi odborníky není sporu o tom, že koncentrace skleníkových plynů narůstá. O čem se však diskutuje, je reakce naší planety. Někteří tvrdí, že nárůst skleníkových plynů nastartuje takové mechanismy, které dokáží eliminovat zvyšování teploty. Faktem však je, že valná většina těch, kteří zastávají tento názor, je více či méně svázána s průmyslovou lobby. Druhá skupina se však obává kladné zpětné vazby; mohou se totiž rozběhnout takové pochody, které tento proces spíše urychlí. Většina klimatologů z IPCC považuje tuto druhou a pro nás horší variantu za pravděpodobnější,“ uzavírá Petr Hlobil.

Stěží si nevšimnout stylu, který je typický pro všechny zprávy o hrozbě skleníkového efektu: autor si myslí, že je nutné poučovat čtenáře, jaký názor zastávají vědci ve službách průmyslové lobby. Čtenář se ale nedozví, proč by měl vyšší obsah CO₂ vyvolat oteplování atmosféry.

Téma: Globální oteplování

Teplotní a klimatická historie Země

Abychom pochopili dnešní klima a jeho oscilace, je nutné vědět, co se s ním dělo v minulosti. Zcela zásadní výzkum, jehož se účastnilo Rusko, USA a Francie, proběhl před několika lety na ruské polární základně Vostok ve východní Antarktidě. Vědecký tým zde v lednu 1998 dosáhl v rámci vrtného projektu, při kterém byly z hloubek ledovcového jádra odebírány vzorky ledu různého stáří, - hloubky 3623 m. Touto hloubkou byl překonán světový rekord, což ale není důležité. Radiokarbonovou zkouškou bylo zjištěno, že stáří vzorků ledu pokrývá postupně čtyři planetární klimatické cykly, nejmladší vzorek ledu pocházel z roku 1950 a nejstarší vzorky doby před více než 400 tisíci lety [1].

Dále bylo analyzováno složení vzduchových bublin, které zůstaly uvězněny v době vzniku ledu pod nánosy postupně přibývajícího sněhu. Zásadní význam mělo měření obsahu CO₂ v bublinách. Konečně byla pomocí nuklidů vodíku a kyslíku zjišťována teplotní historie Země během předmětných 400 tisíc let. Výsledek tohoto náročného výzkumu ukazuje obr. 1.

Výsledky tohoto měření, přestože nebylo jediné, měly obrovský vliv na výzkum zákonitostí, kterými se řídí současné klimatické procesy. Z výsledků je patrné, že za uplynulých 400 tisíc let prodělalo podnebí Země čtyři periody. Během nich se měnila průměrná teplota atmosféry v rozmezí od -9 °C do 3 °C a obsah CO₂ v atmosféře v rozmezí od 180 ppmv do 300 ppmv (objemových miliontin) tak, že její časový průběh kopíroval průběh teploty.

Člověk ovlivňuje atmosféru

Skutečnost, že dnes se pohybuje objemová koncentrace CO₂ až 360 ppmv, považují někteří klimatologové za odchylku vybočující z mezí přirozeného normálu a připisují ji lidské industriální činnosti. Tvrdí to i přes to, že podle geologických hodin se planetární podnebí očividně nachází poblíž obratu ke studenější době, kdy nelze vyloučit velké fluktuace, včetně vzdušné koncentrace CO₂. Jenže vzrůst obsahu CO₂ během pár posledních desítek let je tak rychlý, že se do schématu podle obr. 1 vůbec nehodí. Industriální původ tohoto růstu se tedy může ukázat jako jediné vysvětlení.

Globální oteplování nebo matení?

Někteří klimatologové a všichni ekologičtí aktivisté se však s konstatováním, že za zvyšováním CO₂ v ovzduší může průmysl, zdaleka nespokojili. Z výsledků projektu Vostok (viz obr. 1) usoudili, že koncentrace CO₂ v ovzduší je určující veličinou, podle které je řízena střední atmosférická teplota. Na toto téma rozjeli obludnou globální »osvětovou« kampaň. Obludnou kvůli množství lidí (možná stamilióny i více), kteří si dnes opravdu myslí, že nezvyklý vzrůst CO₂ v atmosféře »zařídí« vysoký vzrůst planetární teploty.

Např. i z velmi seriózně vypadajícího zdroje [3] se dozvíme toto: „Všeobecně se připouští, včetně lidí, kteří se k hrozbě klimatických změn stavějí skepticky, že rostoucí množství CO₂ v ovzduší povede k růstu globálního oteplení. S pomocí mnoha počítačových modelů bylo toto oteplení spočteno od 2 do 6 °C do konce tohoto století, tj. do roku 2100. Kvůli tomuto nadnormálnímu množství CO₂ v atmosféře a také proto, že přebytek CO₂ v atmosféře přetrvá mnoho let, jsme konečně připustili určitou míru globálního oteplování. Postupující spalování fosilních paliv navíc zatíží toto atmosférické břemeno dalšími přírůstky CO₂. Oteplení pak nevyhnutelně povede ke klimatické změně.“

Vlastnosti CO₂ jako skleníkového plynu

Jenže proč by měl o oteplení rozhodnout stopový plyn CO₂, který je v atmosféře obsažen třemi desetinami promile a který má pouze průměrný skleníkový efekt? Proč ke katastrofálnímu oteplení stačí pouhý vzrůst koncentrace tohoto plynu o pár setin promile?

Oxid uhličitý je ve skutečnosti ze všech skleníkových plynů nejméně skleníkový. Infračervené záření absorbují jen dva vibrační mody molekuly CO₂ (2396 nm a 4637 nm), přičemž molekula nepatří k silně polárním (čím vyšší polarita, tím větší absorpce IČ záření). Všechny ostatní skleníkové plyny, zejména vodní pára s extrémně polárními molekulami (vibrační mody 3939 nm, 3835 nm, 1648 nm), vykazují pohltivost infračerveného záření mnohem vyšší. Vodní pára a především oblačnost vykazují velice silný »skleníkový efekt« a to jak pro vysokou pohltivost IČ záření, tak i pro její vysokou koncentraci v ovzduší okolo 1 %, tedy 10 000 ppmv.

Věcné poznámky ke globálnímu oteplování aneb CO2 je užitečný, nikoliv škodlivý plyn

O oxidu uhličitém CO2 bylo už napsáno mnoho a hlavně záporného. Článkem chceme ukázat, že je tento biogenní plyn pro planetu Zemi a život na ní nenahraditelný. A i když byl v…

CO₂ nediktuje teplotu atmosféry

Podle [4] má CO₂ přibližně 50 krát slabší skleníkový efekt než vodní pára; 27 krát z důvodu malé koncentrace ve vzduchu a 2 krát z důvodu malé IČ pohltivosti. Proto - opět podle [4] - není CO₂ kvantitativně významný ve srovnání s vodní párou a je dokonce ještě bezvýznamnější ve srovnání se skleníkovým účinkem mraků. Citovaný článek končí slovy: „To znamená, že opět maříme náš čas strachem z CO₂, protože za prvé: především vodní pára je padesátkrát silnější skleníkový plyn. Za druhé: současné oteplování atmosféry způsobuje, že oceány uvolňují CO₂, ne naopak. Lidstvo může sotva co dělat s normálním koloběhem událostí.“ Výše uvedený názor není zdaleka ojedinělý, byť samozřejmě nemůže konkurovat co do počtu záplavě poplašných zpráv z pera ekologických aktivistů.

Richard S. Lindzen z Technologického institutu v Massachusetts v příspěvku nazvaném O absenci vědeckých přístupů ve scénářích globálního oteplování, si všiml, že „i kdyby všechen CO₂ byl odstraněn z atmosféry, vodní pára a oblačnost by zajistila přes 98 % nynějšího skleníkového efektu. CO₂ je pouze minoritní skleníkový plyn.“ V citovaném příspěvku dále konstatoval, že „fyzikální vliv vodní páry na skleníkový efekt je vylučován ze současných modelů, což má za účel postrašit veřejnost a čerpat ze státních a vojenských environmentálních fondů. Některé velké »výzkumné« zprávy byly v USA sponzorovány kluby environmentálních advokátů a v tzv. environmentálním průmyslu vznikla část z 50 tisíc nových pracovních míst. Veřejnost nebyla o tom vůbec informována.“

»Vliv« eko-aktivistů na oteplování ovzduší

Na argumenty, které vyvracejí rozhodující roli CO₂ při oteplování, nenajdeme nikde věcné námitky, vyjma »nálezu« ekologických aktivistů, že odpůrci této role jsou napojeni na petrolejářkou a cementářkou lobby. Aktivisté další důkazy nehledají. Věří, že odborný spor o roli CO₂ by neměli rozhodnout »technokrati«, ale všesvětový plebiscit, na který se cítí dobře připraveni.

Skleník se ohřeje ihned

Jedno z varovných tvrzení říká, »že průmysl a doprava již nahromadily v atmosféře tolik CO₂, že se z toho atmosféra nevzpamatuje ani za 15 let, i kdyby emise rázem ustaly. Za pár let pak prý k oteplení určitě dojde«.

Je-li zamoření skutečně tak vysoké, pak už oteplení muselo nastat. Skleníkový efekt totiž nemá žádné dlouhé náběhové lhůty. Skleníkový plyn pohlcuje IČ záření ihned a oteplení na sebe nenechá čekat. Jestliže tedy během pár posledních desítek let vzrostl obsah CO₂ v ovzduší o 40 % a k oteplení (úměrnému tomuto vzrůstu) nedošlo, pak to opět dokazuje, že CO₂ coby skleníkový plyn je téměř bezvýznamný.

K velmi zajímavému závěru dospěl výzkumný tým University Pittsburgh v experimentu [9], který ilustroval účinnost absorpce zemského tepelného záření atmosférickým oxidem uhličitým (jde o princip atmosférické peřiny): „Jestliže tepelné sálání zemského povrchu je jediným důležitým zdrojem infračerveného záření, potom očekávaný růst hladiny CO₂ v ovzduší by byl pro skleníkový efekt bez významu, protože 99 % tohoto IČ záření je absorbováno už v nejnižších vrstvách atmosféry do 25 m od povrchu.“

Letní přehřívání budov aneb Praha versus Arrecife

Lanzarote je subtropický ostrov, pro který je typická místní architektura, která vsadila na bílou barvu fasád i střech domů. Nejde o rázovitost, nýbrž o inteligentní řešení…

Role světových oceánů

Na obr. 2 je znázorněn koloběh uhlíku v přírodě. Světová moře díky své rozloze akumulují v povrchových vrstvách obrovskou a velmi pohotovou zásobu rozpuštěného CO₂. Mezi atmosférou, která obsahuje 750 mld. tun CO₂ a světovými oceány (1020 mld. tun CO₂) se udržuje rovnováha. Jestliže při konstantní teplotě dojde ke zvýšení CO₂ ve vzduchu, oceán tento plyn absorbuje a naopak. Ohřeje-li atmosféra oceán, uvolní oceán do atmosféry rozpuštěný CO₂ a naopak je tomu při ochlazení oceánu. Z obrovského množství CO₂, který oceány obsahují a který se může velmi lehce a rychle uvolnit, vyplývá, že oceány zásadním způsobem ovlivňují obsah CO₂ v ovzduší. V dubnu 1999 byl publikován článek o výsledcích měření výzkumné lodi, která od roku 1981 čtyři krát za rok odebírala a analyzovala vzorky mořské vody mezi 130 a 165 stupněm východní délky, aby zkoumala, jak cirkuluje CO₂ mezi ovzduším a oceánem [7]: „V létě a v zimě tato loď sbírala vzorky mořské vody z hloubky 4 m pod hladinou po 10 kilometrových úsecích, dokud nedosáhla rovníku. Bylo zjištěno, že koncentrace oxidu uhličitého ve vodě během tohoto dlouhodobého experimentu stoupala i přes meziroční fluktuace. Závěr z tohoto výzkumu byl, že vyšší hladiny oxidu uhličitého v atmosféře jsou částečně absorbovány v mořské vodě. V subtropických oblastech mezi 11. a 30. stupněm severní šířky bylo zjištěno, že oxid uhličitý byl v zimě absorbován mořskou vodou, ale později v letních měsících uvolňován. Nicméně bylo spočítáno, že 7 mil. tun CO₂ je každoročně absorbováno ve zkoumané oblasti oceánem.“

Reakce rostlin

Rostliny jsou obrovským spotřebitelem vzdušného oxidu uhličitého, který s pomocí fotosyntézy přeměňují v ústrojnou hmotu a přitom vydýchávají kyslík. Tvrzení, že dnešní zamoření atmosféry oxidem uhličitým je tak vysoké, že jej pozemská flóra nestačí absorbovat ani za desítky let, není podložené. Zatímco rostlinstvo přestává růst, je-li ve vzduchu obsah CO₂ pod 125 ppmv, s dnešními 350 ppmv si s největší pravděpodobností lehce poradí. Ve [3] se dočteme:

„Poslední výzkumy ukázaly, že Amazonský deštný prales není stabilizovaný les s vyrovnanými přírůstky a úbytky, ale je to ve skutečnosti expandující les, který je vyživován přebytky atmosférického CO₂. Stromy zde rostou do větší velikosti, což představuje čistý přírůstek uhlíku vázaného v rostlinách 5000 kg/hektar. Celková plocha pralesa je 400 milionů hektarů, takže prales může takto přijmout 2 miliardy tun uhlíku za rok.“ Doplňme, že podle obr. 2 celoplanetární průmyslové emise jsou okolo 5,5 mld. CO₂ za rok a amazonský deštný les není jediným spotřebitelem.

Zářivá architektura budov

Oficiální stavební tepelné výpočty stojí na vzduchu a jeho teplotách. Avšak hlavním nositelem energie je horké Slunce a studený vesmír, dva sálavé energetické zdroje působící…

Vliv slunce a vesmíru

Jako poslední ocitujeme názor, že za možné oteplování atmosféry mohou i děje odehrávající se mimo Zeměkouli a její atmosféru. V [6] se říká:

„Probíhající planetofyzikální změny Země dostávají očividnou podobu. Existují nezvratné důkazy, že příčinou probíhající transformace je vysoce energeticky nabitý materiál a energetická nerovnoměrnost mezihvězdného prostoru, pronikající do meziplanetárního prostoru naší sluneční soustavy. Tato »darovaná« nadbytečná energie narušuje energetické rovnováhy na všech planetách i na Slunci. Účinky se na Zemi projevují zrychlováním přesunu magnetických pólů, změnami vertikální a svislé distribuce objemu atmosférického ozónu a zvyšováním frekvence i mohutností významných klimatických katastrof. Pravděpodobnost, že se posouváme do období prudké teplotní nestability obdobného, jako tomu bylo před 10 000 lety, roste. Adaptační schopnosti biosféry, společně s vlivem lidstva na tyto nové podmínky, mohou vést k úplné globální revizi řady druhů a pozemských životních forem. Pouze hluboké pochopení příčiny zásadních změn, probíhajících v našem přírodním prostředí umožní, aby politici a v první řadě občané dokázali zachovat rozvahu v průběhu přizpůsobování se fyzikálnímu stavu planety.“ Autorem těchto myšlenek je člen Nejvyšší vědecké rady Sibiřského oddělení Ruské akademie věd.

Téma: Globální oteplování

Závěr

Zvyšování obsahu CO₂ v atmosféře má na globální oteplování okrajový vliv. Jestliže dnes dochází přesto k oteplování, je to z jiných důvodů. Oteplování ale vede k tomu, že se z oceánů do ovzduší uvolňuje oxid uhličitý, jehož zvýšenou koncentraci měříme (společně průmyslovým CO₂). Přebytky CO₂ jsou vstřebávány růstem rostlinné hmoty a v oceánech. Oteplení vede ke zvyšování atmosférické vlhkosti, která, na rozdíl od CO₂, má výrazný skleníkový efekt. Někteří odborníci se domnívají, že oteplení lze vysvětlit změnou sluneční aktivity nebo rostoucí vyzařovací aktivitou okolního vesmíru.

Přečtěte si zajímavý rozhovor Leoše Kyši na toto téma v článku Vědec: Klaus má s globálním oteplováním pravdu, který byl uveřejněn 4. 3. 2008 na serveru www.tyden.cz.

Literatura, odkazy:

[1] Petit, J.R., J. Jouzel, D. Raynaud, N.I. Barkov, J.-M. Barnola, I. Basile, M. Benders, J. Chappellaz, M. Davis, G. Delayque, M. Delmotte, V.M. Kotlyakov, M. Legrand, V.Y. Lipenkov, C. Lorius, L. Pépin, C. Ritz, E. Saltzman, and M. Stievenard: Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica. C. Nature 399: 429-436., 1999.
[2] Petr Hlobil: Jak E`echové oh?ívají zemi`kouli, 1995. Brožura ve formátu WORD 7.0, http://cde.ecn.cz/brozury/gopeucz.htm
[3] Neznámý autor: Accelerated Global Warming and Atmospheric CO₂ Emissions, Hydrogen Now - The online Journal for Promoting the Recognition of the Importance of Hydrogen Technologies, Issue 1, September 2001, (http://www.hydrogen.co.uk/h2_now/journal/articles/1_global_warming.htm)
[4] J. H. L. Lawler: Global Warming,Water Vapor, and CO₂, The Stiers / Lawler Foundation for the Environment, 1999 (http://www.maxpages.com/globalwarming/Global_Warming_Facts_to_Know)
[5] Frank Ogden (DR. Tomorrow): Global Warming? (Part III) Traditional Thinking Causes Trouble, Dr. Tomorrow, Internetový e`asopis,
(http://www.drtomorrow.com/lessons/lessons2/31.html)
[6] Alexej N. Dmitrijev: Planetofyzikální stav Zemi` a pozemského života. E`eský p?eklad: WM magazín 12/13 z 10. 12. 2002 (http://www.mwm.cz/CD/c1129.htm)
[7] Neznámý autor: Understanding the Global Carbon Cycle, The Woods Hole Research Center, Woods Hole, Massachusetts, http://www.whrc.org/science/carbon/carbon.htm
[8] Yomiuri Shimbun: ATLANTIC’S CO2 CONTENT RISING, March, 1999 (http://www.ee/lists/infoterra/1999/04/0025.html)
[9] Chad A. Meserole a kol.: CO₂ Absorption of IR Radiated by the Earth, Journal of Chemical Education, V. 74, No 3, March 1997