Evropa vysychá. Kromě rostoucích teplot za to mohou i změny v atmosférické cirkulaci
Suchá léta, nízké průtoky řek, nedostatek vody v půdě i nižší výnosy zemědělských plodin. Tak vypadá evropské klima v posledních desetiletích, kdy kontinent stále častěji čelí intenzivním epizodám sucha. Dalším problémem je, že rostliny při nedostatku vody méně fotosyntetizují, a evropské ekosystémy tak pohlcují méně oxidu uhličitého z atmosféry. Ekonomické škody způsobené suchem dosahují v Evropě v průměru přibližně devíti miliard eur ročně. Co ale stojí za tímto dlouhodobým vysycháním? Nová studie publikovaná v časopise Nature Geoscience ukazuje, že vedle rostoucí teploty hrají mimořádně důležitou roli také změny atmosférické cirkulace – tedy způsobu, jakým se nad kontinentem přesouvají tlakové útvary a vzduchové hmoty.
Obr. 1 Změny hlavních typů letní atmosférické cirkulace nad Evropou a jejich vliv na teplotu, srážky, půdní vlhkost a suchost atmosféry (VPD). Modré a červené/oranžové odstíny znázorňují odchylky jednotlivých klimatických veličin od běžných podmínek, zdroj: nature.com
V zásadě lze rozlišit dva hlavní mechanismy, kvůli kterým se klima může stávat sušším. První je termodynamický. S rostoucí teplotou se zvyšuje schopnost atmosféry pojmout vodní páru, takže se do ní může vypařit větší množství vody z půdy a vegetace. Teplejší vzduch tak podporuje výpar a může urychlovat vysušování krajiny. Druhý mechanismus je dynamický a souvisí s atmosférickou cirkulací. Pro množství letních srážek totiž není důležité pouze to, jak je atmosféra teplá, ale také odkud a jak proudí vzduch a jak často se nad určitou oblastí vytvářejí tlakové výše či níže. Právě v tomto směru se evropské klima v posledních desetiletích mění. Přibývají anticyklonální situace, tedy počasí pod vlivem tlakové výše nad Středomořím a střední Evropou, zatímco některé cyklonální situace přinášející oblačnost a srážky jsou méně časté. Vysoký tlak přitom typicky znamená více slunečního záření, vyšší teploty a méně srážek, což je velmi příznivá kombinace pro vznik sucha.
Tyto změny názorně ukazuje Obr. 1, na kterém jsou znázorněny tři typy letní atmosférické cirkulace, jejichž četnost se v období 1980–2024 významně změnila. V případě prvních dvou režimů (WR1 a WR2), které jsou spojené s cyklonálnějšími podmínkami v různých částech Evropy, dochází ke klesajícímu trendu jejich frekvence. Naopak přibývá režim WR3, pro který jsou charakteristické anticyklonální podmínky nad Středomořím a střední Evropou. Právě tento typ cirkulace je spojen s vyššími teplotami, nižšími srážkami, úbytkem půdní vlhkosti a vyšší suchostí atmosféry, kterou vyjadřuje deficit tlaku vodní páry (VPD) zejména ve střední, jižní a východní Evropě.
Obr. 2 Dlouhodobé změny letní teploty, srážek, půdní vlhkosti a suchosti atmosféry (VPD) v Evropě od roku 1980. Pro každou veličinu je zobrazen celkový trend (Total) a jeho rozdělení na příspěvek termodynamického oteplování (Thermodynamic) a změn atmosférické cirkulace (Dynamic)., zdroj: nature.com
Jak velký je podíl obou mechanismů na vysychání Evropy? Výsledky ukazují, že jejich význam se liší podle sledované veličiny (Obr. 2). Pokles letní půdní vlhkosti je z více než poloviny způsoben změnami atmosférické cirkulace, která vysvětluje přibližně 55 % dlouhodobého trendu od roku 1980. Ještě výraznější je její vliv v některých částech západní a východní Evropy, kde může dosahovat až 80 %. Také změny letních srážek jsou ovlivněny především cirkulací, protože právě ta rozhoduje o tom, jak často nad Evropu přicházejí atmosférické fronty spojené se srážkami nebo naopak přetrvávající tlakové výše. Jiná situace je u suchosti atmosféry (VPD), kde hraje hlavní roli rostoucí teplota vzduchu, která zvyšuje schopnost atmosféry odebírat vodu z půdy i vegetace. Přesto i v tomto případě připadá přibližně 42 % dlouhodobého nárůstu VPD na změny atmosférické cirkulace. Letní oteplování je pak výsledkem působení obou mechanismů – přibližně 45 % jeho trendu souvisí se změnami cirkulace a zbytek s termodynamickým efektem globálního oteplování.
Výsledky zároveň ukazují, že oba mechanismy nepůsobí odděleně, ale vzájemně se zesilují. V posledních desetiletích nad Evropou přibývá letních situací s rozsáhlými oblastmi vysokého tlaku vzduchu. Podle řady klimatologických studií může tento trend souviset s postupným rozšiřováním subtropického pásma vysokého tlaku vzduchu směrem do vyšších zeměpisných šířek, a tedy i k Evropě. Tlakové výše přinášejí více slunečního záření, méně oblačnosti i srážek a delší období stabilního počasí. Za těchto podmínek se účinky rostoucích teplot projeví ještě výrazněji – teplejší atmosféra dokáže z půdy a vegetace odčerpat více vody, a sucho se proto dále prohlubuje. Klimatická změna tak může nejvýrazněji zesilovat právě ty roky, které jsou už samy o sobě mimořádně suché.
Obr. 1 Změny hlavních typů letní atmosférické cirkulace nad Evropou a jejich vliv na teplotu, srážky, půdní vlhkost a suchost atmosféry (VPD). Modré a červené/oranžové odstíny znázorňují odchylky jednotlivých klimatických veličin od běžných podmínek, zdroj: nature.com
V zásadě lze rozlišit dva hlavní mechanismy, kvůli kterým se klima může stávat sušším. První je termodynamický. S rostoucí teplotou se zvyšuje schopnost atmosféry pojmout vodní páru, takže se do ní může vypařit větší množství vody z půdy a vegetace. Teplejší vzduch tak podporuje výpar a může urychlovat vysušování krajiny. Druhý mechanismus je dynamický a souvisí s atmosférickou cirkulací. Pro množství letních srážek totiž není důležité pouze to, jak je atmosféra teplá, ale také odkud a jak proudí vzduch a jak často se nad určitou oblastí vytvářejí tlakové výše či níže. Právě v tomto směru se evropské klima v posledních desetiletích mění. Přibývají anticyklonální situace, tedy počasí pod vlivem tlakové výše nad Středomořím a střední Evropou, zatímco některé cyklonální situace přinášející oblačnost a srážky jsou méně časté. Vysoký tlak přitom typicky znamená více slunečního záření, vyšší teploty a méně srážek, což je velmi příznivá kombinace pro vznik sucha.
Tyto změny názorně ukazuje Obr. 1, na kterém jsou znázorněny tři typy letní atmosférické cirkulace, jejichž četnost se v období 1980–2024 významně změnila. V případě prvních dvou režimů (WR1 a WR2), které jsou spojené s cyklonálnějšími podmínkami v různých částech Evropy, dochází ke klesajícímu trendu jejich frekvence. Naopak přibývá režim WR3, pro který jsou charakteristické anticyklonální podmínky nad Středomořím a střední Evropou. Právě tento typ cirkulace je spojen s vyššími teplotami, nižšími srážkami, úbytkem půdní vlhkosti a vyšší suchostí atmosféry, kterou vyjadřuje deficit tlaku vodní páry (VPD) zejména ve střední, jižní a východní Evropě.
Obr. 2 Dlouhodobé změny letní teploty, srážek, půdní vlhkosti a suchosti atmosféry (VPD) v Evropě od roku 1980. Pro každou veličinu je zobrazen celkový trend (Total) a jeho rozdělení na příspěvek termodynamického oteplování (Thermodynamic) a změn atmosférické cirkulace (Dynamic)., zdroj: nature.com
Jak velký je podíl obou mechanismů na vysychání Evropy? Výsledky ukazují, že jejich význam se liší podle sledované veličiny (Obr. 2). Pokles letní půdní vlhkosti je z více než poloviny způsoben změnami atmosférické cirkulace, která vysvětluje přibližně 55 % dlouhodobého trendu od roku 1980. Ještě výraznější je její vliv v některých částech západní a východní Evropy, kde může dosahovat až 80 %. Také změny letních srážek jsou ovlivněny především cirkulací, protože právě ta rozhoduje o tom, jak často nad Evropu přicházejí atmosférické fronty spojené se srážkami nebo naopak přetrvávající tlakové výše. Jiná situace je u suchosti atmosféry (VPD), kde hraje hlavní roli rostoucí teplota vzduchu, která zvyšuje schopnost atmosféry odebírat vodu z půdy i vegetace. Přesto i v tomto případě připadá přibližně 42 % dlouhodobého nárůstu VPD na změny atmosférické cirkulace. Letní oteplování je pak výsledkem působení obou mechanismů – přibližně 45 % jeho trendu souvisí se změnami cirkulace a zbytek s termodynamickým efektem globálního oteplování.
Výsledky zároveň ukazují, že oba mechanismy nepůsobí odděleně, ale vzájemně se zesilují. V posledních desetiletích nad Evropou přibývá letních situací s rozsáhlými oblastmi vysokého tlaku vzduchu. Podle řady klimatologických studií může tento trend souviset s postupným rozšiřováním subtropického pásma vysokého tlaku vzduchu směrem do vyšších zeměpisných šířek, a tedy i k Evropě. Tlakové výše přinášejí více slunečního záření, méně oblačnosti i srážek a delší období stabilního počasí. Za těchto podmínek se účinky rostoucích teplot projeví ještě výrazněji – teplejší atmosféra dokáže z půdy a vegetace odčerpat více vody, a sucho se proto dále prohlubuje. Klimatická změna tak může nejvýrazněji zesilovat právě ty roky, které jsou už samy o sobě mimořádně suché.
