Vlny veder je termín, který v posledních měsících v Evropě skloňují média velmi často. Ostatně zejména Francie zažila už tři opravdu masivní vlny horkého počasí. K tomu, aby vznikla taková epizoda s výrazně nadprůměrnými teplotami, je nutné splnění několika podmínek. Tou zásadní je charakter povětrnostní situace. Zpravidla se jedná o působení mohutné tlakové výše v podobě tzv. heat dome (tepelné kupole), která už často velmi teplý vzduch ještě dále ohřívá díky intenzivnímu působení slunečních paprsků při malé oblačnosti. Nicméně stále více výzkumů ukazuje, že dění v samotné atmosféře nemůže za celou intenzitu dané horké vlny. Důležitou roli hraje i to, co se děje - pomyslně - přímo pod našima nohama. Vysušená krajina totiž dokáže horko výrazně zesílit.


Loňský rok byl v Evropě jedním ze 3 nejsušších za 33leté období družicového pozorování , zdroj: climate.copernicus.eu

Na první pohled to může znít překvapivě. Půda energii od slunečních paprsků (případně teplo od atmosféry) pouze přijímá. Ve skutečnosti ale její stav rozhoduje o tom, jak se přijatá sluneční energie dále přerozdělí. A právě zde se odehrává jeden z nejdůležitějších procesů současných vln veder. Pokud je půda dostatečně vlhká, značná část sluneční energie se spotřebuje na odpařování vody z povrchu půdy (evaporace) a na výpar z povrchu rostlin (transpirace), souhrnně označovaný jako evapotranspirace. Voda při přeměně na vodní páru spotřebovává velké množství energie, takzvaného latentního tepla, které se pak nemůže použít na zvýšení teploty okolního vzduchu. Jestliže ale půda vyschne, situace se zásadně změní. Rostliny uzavírají průduchy, aby omezily ztráty vody, výpar prudce klesá a energie, která by se jinak využila k odpařování, začne ohřívat půdu, od níž se pak teplo šíří vzhůru do vzduchu. Místo přírodní „klimatizace“ založené na výparu začne krajina fungovat jako rozpálená "plotna". S klesající vlhkostí se zvyšuje podíl takzvaného zjevného tepla (jde o teplo, které se do atmosféry šíří vlivem promíchávání vzduchu působeném turbulencí) na úkor latentního. Tento podíl se označuje jako Bowenův poměr (přesněji se do něj počítá i teplo šířené molekulární vodivostí, ale to je ve vzduchu prakticky zanedbatelné). U oceánu se udává zpravidla hodnota 0,1 (drtivá většina tepla se použije na výpar), na pouštích dosahuje i hodnot kolem 10 (není co vypařovat). Čím je tedy vyšší, tím větší část energie připadá na ohřívání vzduchu. Právě proto můžou během dlouhotrvajícího sucha teploty stoupat mnohem rychleji než za obdobných povětrnostních podmínek v krajině, která je dobře zásobena vodou.


Schématické znázornění toků energie pro vlhký a suchý povrch (zjednodušeno)

Tím ale vzniká poměrně nepříjemná pozitivní zpětná vazba. Vysoké teploty totiž zvyšují výpar a urychlují vysychání půdy. Sušší půda ale následně zesiluje další oteplování. To vede k ještě vyššímu výparu a dalšímu poklesu půdní vlhkosti. Výsledkem je spirála, která posiluje intenzitu extrémních veder po delší dobu. Právě tento mechanismus pomáhá vysvětlit, proč některé evropské vlny veder dosahují v posledních desetiletích rekordních intenzit. Významnou roli sehrál například během mimořádně horkého léta 2003, ale také při rozsáhlých vedrech v letech 2018, 2022 a samozřejmě i během letošního jara a léta. V mnoha částech západní a střední Evropy vstupovala krajina do druhé poloviny jara už s výrazným deficitem půdní vláhy. Když nad kontinent dorazila stabilní tlaková výše, chyběla voda, která by část dopadající energie využila na výpar.


Odchylky půdní vlhkosti pro vybrané roky s horkými vlnami v Evropě a průměrný obsah vlhkosti v půdě (vlevo nahoře), zdroj: nhess.copernicus.org

Výzkumy zároveň ukazují, že tento efekt není všude stejně silný. Nejvýrazněji se projevuje v přechodových oblastech mezi poměrně vlhkým a suchým klimatem – tedy právě tam, kde se nachází velká část střední Evropy. Pokud je vody dostatek, změny jsou malé. Když však zásoby vláhy klesnou pod určitou prahovou hodnotu půdní vlhkosti, evapotranspirace se rychle omezí a energetická bilance povrchu se velmi rychle změní, neboť krajina začne produkovat podstatně více zjevného tepla. Teploty pak mohou během několika dnů růst mnohem rychleji než dříve. To má řadu důsledků. Vyšší teploty znamenají větší tepelnou zátěž pro obyvatele, vyšší spotřebu elektřiny na chlazení, větší riziko lesních požárů i další stres pro zemědělské plodiny. Současně snížená půdní vlhkost znamená i méně vodní páry, které by se v daném regionu mohla dostávat do atmosféry, což snižuje pravděpodobnost výskytu lokálně utvářené oblačné konvekce - jinými slovy, když v rozsáhlých oblastech není co odpařovat, klesá šance na vznik lokálních přeháněk a bouřek "z tepla", které by zmírnily sucho i vedro.


Očekávaná změna vlhkosti v půdě během horkých vln (srovnání období 2076–2100 vs. 1990–2014), zelené hodnoty znamenají pokles vlhkosti v půdě, zdroj: nature.com

Do budoucna bude vazba mezi vysychající půdou a vlnami veder pravděpodobně dále narůstat, a to hlavně ve střední a severní Evropě. Oteplující se klima totiž zvyšuje výpar a prodlužuje období, během nichž je krajina vystavena vysokým teplotám. Pokud budou zimní zásoby vody vlivem tenčí sněhové pokrývky menší a jarní, případně letní srážky nepravidelnější, bude půda v letním období častěji vysušená. To znamená, že stejná meteorologická situace může přinést vyšší teploty než před několika desetiletími. Naopak ve středomořských oblastech, kde je půda už dnes téměř trvale velmi suchá, je tento mechanismus méně výrazný, protože tam už během léta v půdě není významnější množství vody, jejíž úbytek by mohl dále měnit energetickou bilanci.