Jak je to dnes s vývojem poznání v klimatologii aneb Od meteorologie k astronomii: Pavel Kalenda, Miroslav Vinkler

Když se podíváme na dnešní učební osnovy klimatologie, zjistíme, že tento obor vychází z meteorologie, tedy sledování teplot, srážek a dalších meteorologických parametrů a jejich vývoje na tisícileté škále (např. https://geogr.muni.cz/klimatologie). Protože na této časové škále není dostatek přímých dat (nejstarší měření v Číně sahají pouze 500 let nazpět), jsou používána tzv. proxydata, vyjadřující sledované veličiny na jiném základě, tedy například na zastoupení ¹⁸O nebo ¹⁴C, které jsou úměrné teplotě, resp. sluneční aktivitě. Takto klimatologie využívá data dendrologie (cca 1000 let nazpět), pedologie a hlubokomořské sedimentologie nebo glaciologie (statisíce let nazpět). V dnešní době jsou často používána data ze satelitů – například přímá měření slunečního záření, nebo dopadajícího kosmického záření, která jsme schopni přes izotopy ¹⁰Be přepočítat zpětně na zářivý výkon našeho Slunce. Pro sledování přerozdělování dopadajícího slunečního záření v zemské atmosféře a na povrchu země a v oceánech se využívá mnoha chemických metod a také biochemické metody.

První zásadní klimatologická teorie Milutina Milankoviče (1930) dokázala vysvětlit střídání dob ledových a meziledových za posledních cca 3 mil. let na základě změny osvitu kontinentů zejména na severní polokouli a to vlivem měnících se parametrů orbity Země okolo Slunce. Přibližně v rytmu 100 000 letých cyklů se mění excentricita orbity a ve 40 000 letém cyklu se mění sklon zemské osy. Přesně v rytmu obou těchto parametrů se střídaly dlouhé doby ledové s krátkými meziledovými dobami. Před 3 mil. lety převládal 40 000-letý cyklus a posledních přibližně 1 mil. let převládá 100 000-letý cyklus a doby ledové jsou hlubší a delší (obr. 1).

Poslední výzkum v této oblasti ukazuje na způsob, jak dochází ke skokové změně (překlopení zpětné vazby) přechodu z doby ledové do meziledové (glaciál- interglaciál) a naopak a ukazuje, že parametry orbity Země již jsou ve stavu těsně (několik set až prvních tisíc let) před dalším zvratem teplého interglaciálu do dalšího glaciálu (Ganopolski 2014).

Kromě těchto základních, tzv. Milankovičových cyklů, je možno v klimatu na Zemi vysledovat mnohem delší, ale také mnohem kratší cykly. Jeden z nejdelších cyklů, podle kterého se řídí orogeneze (vrásnění), je dlouhý cca 150 mil. let a s touto periodou se střídají geologické éry od prvohor až po současnost (prvohory – druhohory – kenozoikum), ale také klima na Zemi. Není jistě překvapivé zjištění, že ona perioda 150 mil. let je periodou oběhu Sluneční soustavy okolo jádra naší Galaxie.

Mnohem kratší klimatické cykly už mají jednoznačné vazby na parametry orbit planet Sluneční soustavy, které mají vliv na sluneční aktivitu.

Sluneční soustava je planetární systém hvězdy známé pod názvem Slunce, který tvoří především 8 planet (+1 předpokládaná, dosud nepozorovaná opticky (Batygin a Brown 2016)), 5 trpasličích planet, přes 150 měsíců planet (především u Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptuna) a další menší tělesa jako planetky, komety, meteoroidy apod.. Všechna tělesa včetně Slunce obíhají okolo společného těžiště, barycentra Sluneční soustavy. Pokud předpokládáme, že Sluneční soustava představuje izolovaný systém a nepůsobí na ni žádné vnější síly, pak by mělo platit, že součet všech rotačních momentů hmotných těles soustavy je v každém okamžiku konstantní. Protože vzájemné vzdálenosti mezi planetami a také Sluncem se mění, všechna tělesa si mezi sebou vyměňují části svých rotačních momentů. Důsledkem je, že se může rotační perioda Slunce měnit v rozmezí +-2,2%. Důsledky vidíme i přímo na naší Zemi, která mění svou rychlost otáčení (LOD) s periodou 62,5 let (obr. 3). Nejenom to. Perioda 62,5 let se vyskytuje i ve všech klimatických parametrech, jako je AMO (Atlantická meridionální oscilace), PDO (Pacifická dekádní oscilace), výška hladin oceánů, index sucha a také opakování povodní, protože pohyb atmosféry je úzce spjat s rotačním momentem Země. Stejnou periodu ale můžeme také vysledovat například u zemětřesení s maximy aktivity mezi lety 1891 – 1906, 1944 – 1965 a 2004 – 2020 nebo u vulkanické aktivity. Protože perioda 62,5 let je periodou změny excentricity Jupitera, který přenáší na ostatní tělesa největší rotační momenty, je tato perioda obsažena i ve sluneční aktivitě, jak můžeme pozorovat například na polárních zářích.

Dosud není znám přesný mechanismus změn sluneční aktivity. Sluneční dynamo je jen matematickým modelem jeho elektromagnetických vnějších projevů a neřeší otázku jeho geneze ani nevysvětluje základní redistribuci momentů, a navíc není ve své podstatě dlouhodobě stabilní. Harmonická analýza dat ukazuje, že ve sluneční aktivitě jsou obsaženy stejné periody, jaké jsou v pohybu Slunce okolo barycentra.

Celé schéma toho, jak planety mohou ovlivňovat sluneční aktivitu a ta ovlivňuje klima na Zemi podle N.-A.Mörnera (2013), je na obr. 4.

Sluneční aktivita popisuje změny v množství úhrnu slunečního záření a jeho spektrálního složení. Nejběžnějším a snadno pozorovatelným projevem aktivity jsou sluneční skvrny. Sluneční konstanta je přibližně 1360-1365 W/m² (viz obr. 5). Roku 1843 objevil německý hvězdář Heinrich Schwab jedenáctiletý cyklus slunečních skvrn. Podle nové studie publikované v Solar Physics (2019) odpovídá 11-letý sluneční cyklus pohybům planet velmi přesně a to minimálně pro minulých 90 cyklů. Právě jednou za 11,07 let se totiž dostávají do zákrytu planety, které mají největší slapové vlivy (obdoba přílivu a odlivu na Zemi) na Slunce, tedy Venuše, Země a Jupiter (https://sciencemag.cz/zahada-11leteho-slunecniho-cyklu-muze-za-nej-priliv/ ).

Je doloženo, že relativní velikost slunečního cyklu, tak i střednědobé a dlouhodobé cykly, mají vliv na klimatické změny na Zemi, a ukazuje se, že sluneční aktivita a dlouhodobé klimatické změny na Zemi jsou spolu těsně svázány.

Měření provedená v posledních letech pomocí satelitů přinesla důležitý poznatek, že v době výskytu velkého počtu skvrn se hodnota celkové zářivosti Slunce zvyšuje. Sluneční aktivita dosahuje od Malé doby ledové do současnosti vysokých hodnot, nejvyšších za posledních cca 600 let, jak je doloženo nejenom analýzou 10Be, ale i přímým pozorováním počtu skvrn. Z pozorování průběhu sluneční zářivosti (integrované v čase) a průběhu teploty vyplývá úzká korelace mezi oběma křivkami (obr. 5).

Plným právem pak lze položit kardinální otázku: Je současná a neoddiskutovatelná skutečnost – rychlá klimatická změna spojená s nárůstem globální teploty a změnami srážkové činnosti – zapříčiněná pouze antropogenními vlivy (emisemi skleníkových plynů), jak deklaruje oficiální doktrína IPCC a papouškují sdělovací prostředky, anebo lze tuto změnu vysvětlit jiným způsobem?

Na to se pokusila odpovědět práce doktorky Žarkové a jejího vědeckého pracovního týmu. Práce tvrdila a tvrdí, že lze tyto změny vyložit právě na základě prokázaných závislostí ohledně polohy barycentra a změn sluneční zářivosti spojené se změnami magnetického pole Slunce. Práce byla nejdříve zveřejněna v prestižním časopisu Nature - ScientificReports v r. 2019 a přes protesty autorky odstraněna v r. 2020 se zdůvodněním, že se hrubě mýlila. Klimaalarmistická lobby spojená s IPCC a jejich souputníky se následně postarala, aby se dále o práci veřejně nemluvilo, paní doktorka byla ostrakizována a dána do klatby.

Na rozdíl od inkvizitorů z okolí IPCC se však našla řada neúplatných vědců, kteří se její prací i poté zabývali a ti došli k poněkud jinému výsledku. Doktorka Žarková se skutečně mýlila ve fyzikálním zdůvodnění vazby polohy barycentra na změnu magnetického pole Slunce, ta však netvořila podstatu práce. To bylo jen nastínění možné pracovní hypotézy vysvětlující pozorované souvislosti. Podstatou článku ale byla analýza slabého magnetického pole Slunce (pozaďové magnetické pole), které Žarková zcela správně rozložila na vektor hlavních komponent. Jako informační základnu použila ověřené a nezpochybnitelné sady dlouhodobého měření sluneční aktivity z observatoře Mt. Wilson (Los Angeles, Kalifornie, USA), která slouží doslova jako etalon údajů o sluneční aktivitě pro světovou vědeckou solární obec.

Dále ke zpracování dat použila standardní matematickou analýzu a dospěla k výsledku, který jednoznačně a nezpochybnitelně dokládá, že pomocí prvních dvou zcela nezávislých komponent, zahrnující 39% celkového magnetického pole a které jsou významně větší než zbývající komponenty, je možno velice dobře aproximovat základní rysy chování magnetického pole Slunce v čase, a tedy i sluneční aktivitu. Extrapolací pouze těchto prvních dvou komponent zpět v čase (sto tisíc let dozadu) se ukázalo, že dobře korelují se základními rysy vývoje klimatu na Zemi a umožňují tak vysvětlit vyšší sluneční aktivitu během Moderního maxima a taky nižší sluneční aktivitu v průběhu Daltonova i Maunderova minima (před Malou dobou ledovou). Extrapolací do budoucnosti Žarková a spoluautoři předpověděli konec Moderního maxima v průběhu 26. slunečního cyklu a taky následné ochlazení mezi lety 2020 a 2055 s poklesem toku slunečního záření o 1 – 1,5W/m².

Samotná Valentina Žarková nesouhlasila se stažením článku, protože v datech i jejich zpracování není jediná chyba a jí nastolenou hypotézu o vlivu polohy Slunce vůči barycentru může kdokoli a kdykoli vyvrátit bez jakéhokoli vlivu na zjištěné závislosti. Je to stejná situace, jako nastala v případě ukončení vydávání časopisu Pattern Recognition in Physics (PRP) ihned po prvním čísle, které bylo zaměřeno na sluneční aktivitu a její cyklické změny. Hlavním editorem tohoto čísla byl prof. N.-A.Mörner, který obdržel od šéfredaktora M. Rasmussena tento „vysvětlující“ dopis: “ Vážený Nils-Axeli, s lítostí vás informujeme, že jsme se rozhodli nevydat časopis Rozpoznávání vzorů ve fyzice (PRP). Při zpracování tiskové zprávy ke zvláštnímu vydání „Vzory ve sluneční variabilitě, jejich planetárním původu a pozemských dopadech“ jsme si přečetli dokument s obecnými závěry zveřejněný 16. prosince 2013. Byli jsme znepokojeni druhým vývodem autorů, ve kterém uvedli: „To vrhá vážné pochybnosti o otázce pokračujícího, dokonce zrychleného, oteplování, jak tvrdí projekt IPCC“.

Na stránkách časopisu pak bylo toto jeho zdůvodnění: „Vydávání časopisu bylo zastaveno, protože časopis PRP nebyl zamýšlen býti platformou klimaskeptiků“.

Věříme, že každý čtenář se musí ztotožnit s tím, že skutečnými prioritami každé vědy jsou logika a důvod, důkaz a svoboda projevu a nikoli konsensus tzv. 97% většiny vědců na straně panelu IPCC. K vyvrácení jakékoli hypotézy nebo teorie pak postačí jeden propadnutý test. A blíží se čas, kdy predikce všech klimatických modelů CMIP5, publikovaných před rokem 2010, závisejících zejména na vypouštění „antropogenního“ CO₂, budou zcela mimo pásmo tolerance. Jak ukázal prof. Christy (2017) při svém slyšení v Kongresu (USA), tak ze 102 modelů se jen dva modely pohybovaly v pásmu tolerance +- 2σ v roce 2017.

Plně se však potvrzují predikce vědců J.R.Salvadora (A mathematical model of the sunspot cycle for the past 1000 years), Shepherda a Žarkové (2014) (Prediction of Solar Activity from Solar Background Magnetic Field Variations in Cycles 21–23. Astrophys. J.) o tom, že jsou schopni spočítat sluneční aktivitu pouze z poloh planet a tedy následně odhadnout, jak se bude vyvíjet i klima na Zemi (viz obr. 6).

Je dobře patrné, že se v poslední době v klimatologii nejvíce angažují zejména astronomové (Žarková, Scafetta, Charvátová, Shepherd, Nikolov, Solheim) a matematici (Salvador, Vukčevič, Monckton), protože se ukazuje, že právě planety ovlivňují sluneční aktivitu a ta zase ovlivňuje klima na Zemi obdobně, jako sklon zemské osy předurčuje střídání ročních období. Země sama o sobě dostává podstatnou část energie právě ze Slunce, a pokud by toto nesvítilo, tak by byla jen zmrzlým a mrtvým tělesem (nejen z biologického, ale i z geologického hlediska).

Co dodat závěrem? Shodou okolností, zdráháme se použít slovo šťastných, došlo k tomu, že světová ekonomika je v současnosti ochromena pandemií koronaviru a ztráty se budou počítat v biliónech dolarů. Vlády a parlamenty včetně všech centrálních bank budou zaměstnány restartem kolabujících hospodářství a na rigidní opatření ordinované celosvětově EU pod heslem European Green Deal prostě nebude. Na tomto faktu nezmění nic ani silácká prohlášení předsedkyně Evropské komise Ulriky von Leyen.

Z tohoto pohledu se dá mluvit o vývoji příznivém pro vědu, neboť během roku budeme pozitivně vědět jak to s antropogenním vlivem na změnu klimatu skutečně je – viz článek Globální klimatický experiment - Ekolist 18.4. a dále bude nezvratně prokázáno nebo vyvráceno, zda polohy planet mají vliv na sluneční aktivitu a ta se zpožděním ovlivní také klima na Zemi.

Predikce vývoje teplot na Zemi do roku 2100 (jako integrál sluneční aktivity) byla publikovaná již v roce 2018 na konferenci v Porto (obr. 7). K největšímu ochlazení by ale mělo dojít až po roce 2135, pokud ale dříve nedojde k nějakému velkému výbuchu vulkánu, který může rychleji ovlivnit celou zemskou atmosféru a tím i klima, protože zásoby akumulované sluneční energie v zemské kůře jsou výjimečně veliké, největší za posledních více než 1200 let (obr. 7).

Bylo by nespravedlivé, abychom zde nevzpomněli i řadu vynikajících českých odborníků, kteří se věnovali problematice sluneční aktivity a možného vlivu na klima, nedávno i v minulosti – tady je máte: Ivanka Charvátová, Václav Kopecký, Rudolf Brázdil, Václav Cílek, Václav Bumba.