Text sepsal Jan Hollan s pomocí Dalibora Janouše; Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i. – CzechGlobe, březen 2025. Věnováno Rozárii Haškovcové.
Diskuse o problému vzniklému spálenými fosilními palivy často bloudí už v tématu, zdali skleníkový jev existuje, jestli není bezvýznamný, či alespoň jestli není bezvýznamné jeho antropogenní zesílení. Tak hovořící osoby používají porovnání s různými slunečními příkony, například jeho maximem za letního bezoblačného poledne, místo s celoročním průměrem pro celou planetu, natož jen s jeho pohlcenou částí.
Následující text dává přehled o všech měřeních skleníkového jevu i slunečních příkonů. Dávno známý výsledek takových dat je, že skleníkový jev, čili sálání ovzduší, přináší na zemský povrch dvakrát více tepla než sálání sluneční. Ukazuje také, jak se oba příkony antropogenním vlivem zvýšily, což je jediná příčina globálního oteplování a klimatické změny způsobené nebývalým ohříváním planety.
Poznámka: pro tisk použijte prosím původní formát pdf. Html verze obsahuje metadata pro vytvoření bibliografického záznamu a stažení pdf.
Obsah
2 Jev už globálně začátkem století dosáhl 342 W.m-2
4 Kolik tepla posílá na zemský povrch Slunce: 183 W.m–2
5 A kolik jej povrch pohltí: 160 W.m–2
6 Jak je tedy skleníkový jev relativně silný? Dvakrát silnější než slunce!
7 Jak globální ohřívání narostlo
8 Tepelné toky z vesmíru dolů a z povrchu do vesmíru podrobně
8.1 Schéma globálních toků energie ovzduším pro období 2000 až 2020
8.1.1 Ke žlutým šipkám v levé části schématu
8.1.2 K šipkám uprostřed a v pravé části schématu
8.2 Jak nepříznivá bilance narostla
9 Skleníkový jev v průběhu dne, týdnů, sezón a roků
1. Úvod o sálání
Sousloví „skleníkový jev“ slýcháme už desítky let. Když to někdo vysvětluje, často se pouští do toho, jaké molekuly pohlcují jaké záření, kam ony vyzařují, až se do toho zaplete. Přitom to jde pochopit snadno! I díky tomu, že v češtině máme pojmenování pro věc, kterou všichni znají: totiž že předměty vydatně září tím více, čím jsou teplejší: sálají. Slunce z metru čtvereční svého horkého „povrchu“ náramně moc, ale ve vzdálenosti Země je to na metr čtvereční obrácený ke Slunci v průměru jen 1361 W, skrz ovzduší je to pak nanejvýš 1 kW.m-2. Stojíte-li u rozpálené plotny kamen, může sálání na vaši tvář být i několikrát větší. A sama teplá tvář sálá výkonem 0,5 kW.m-2.
Sálají i věci velmi chladné, například otevřená mraznička, ale sálají o tolik méně než naše tvář, že cítíme chlad. Ovzduší na nás sálá více než mrazák, nejde-li o bezoblačnou oblohu za velkých mrazů, není totiž o mnoho chladnější než krajina kolem nás. Sálá přitom ze svého objemu, na rozdíl od zdi, která sálá pouze ze svého povrchu (podobně se ale chová i spodní základna neprůhledné oblačnosti). Valná většina sálání z ovzduší na zem přichází z nejnižších stovek metrů. A na rozdíl od sálání zdi či lesa jsou v sálání z bezoblačného nebe málo zastoupené některé vlnové délky, na nichž skleníkové plyny téměř nevyzařují ani záření nepohlcují (zejména oblast 8 až 14 mikrometrů, čehož využívají termokamery sledující teploty povrchů).
Sálání ovzduší na zem, to je ten skleníkový jev. V létě v našich šířkách silnější (až tak 375 W.m-2), v zimě slabší (třeba jen 225 W.m-2, jak ukazuje Obrázek 9a). Kromě teploty záleží i na vlhkosti vzduchu a přítomnosti nízké oblačnosti – obojím se sálání také zvětšuje. A na rozdíl od slunečního sálání, které v noci chybí, kolísá skleníkový jev mezi dnem a nocí jen málo ( Obrázek 8 ). Proto je roční úhrn sálání atmosféry na pevniny a moře větší než úhrn sálání slunečního. Ten činí u nás v méně slunečných oblastech zaokrouhleně 1000 kWh za rok na metr čtvereční (jak vědí mnozí, co mají fotovoltaiku), vyděleno délkou roku (365*24 h = 8760 h) to znamená průměrný příkon jen kolem 115 W.m-2. V nejjižnější části Moravy je slunce víc, a například na ekosystémové stanici Lanžhot byl pro roky 2022 až 2023 průměrný sluneční příkon 143 W.m-2, kdežto průměr sálání ovzduší 325 W.m-2 ( Obrázek 10 ). Ze skleníkového jevu tak naše krajina dostává více než dvakrát tolik tepla než z oslunění. V dalších kapitolách oba druhy sálání podrobně kvantifikujeme.
2. Jev už globálně začátkem století dosáhl 342 W.m-2
Skleníkový jev opravdu velký, i když není vidět. Odehrává se totiž dlouhovlnným infračerveným vyzařováním. Takového záření je všude kolem nás velmi mnoho, do prostředí dopadají, a rovněž z něj vyzařují, stovky wattů na metr čtvereční. Obrátíme-li tvář k horké či naopak k velmi chladné ploše, vnímáme přebytek či nedostatek záření. Hledíme-li vzhůru k noční obloze, nepociťujeme takový chlad, jako když se nakloníme se nad otevřený mrazicí box. Natož chlad vesmíru, který má absolutní teplotu jen čtyř kelvinů… Vydatné noční vyzařování ovzduší na zem tehdy cítíme, je pro nás samozřejmé.
Ale teď k přesné odpovědi. Začněme tím, že si uvědomíme, co to ten skleníkový jev je. Je to jednoduché: Skleníkový jev je sálání ovzduší na zemský povrch. Takže stačí vyčíslit, kolik toho sálání, čili záření z ovzduší vlivem jeho teploty na povrch planety dopadá.
Měřením i takové ekosystémové veličiny se zabývá mnoho set stanic rozesetých po celém světě. 183 z nich, které měří již desítky let, je zahrnuto do rozsáhlé studie Assessment of surface downward longwave radiation in CMIP6 with comparison to observations and CMIP5 1 (přehled stanic a mapa je na Fig. 1 v oné studii Xu et al.). Ta k nim přibírá data spočítaná ze satelitních měření (CERES), z reanalýz (detailních modelů minulého počasí opřených o skutečně naměřená data, zde ERA5) a z výpočtů „Obecných cirkulačních modelů“ – ty modelují fyzikální procesy v ovzduší a oceánech a ladí se tak, aby co nejlépe reprodukovaly klima od poloviny 19. století do současnosti.
Přehled odpovědí na otázku „Jak velký je skleníkový jev?“ je uveden v tabulce z oné studie, kterou zde přebíráme. Za nejspolehlivější hodnotu se považuje ta získaná metodou „BMA“, pro počátek našeho tisíciletí to byla hodnota 342 W.m–2. Jak je ale z tabulky vidět, údaje jiných autorů a z jiných metod se liší nejvýše o jedno procento z této hodnoty. Velikost skleníkového jevu známe tedy velmi dobře. (Z představitelného metru čtverečního si ji můžete vynásobit, abyste dostali gigantickou sumu pro úhrn povrchu Země, to je snadné cvičení už pro žáky základní školy.)
Tabulka 1:
Globální průměr dolů směřujícího dlouhovlnného záření u zemského povrchu dle modelů všeobecné cirkulace oceánů a atmosféry (GCMs), reanalýz a sateltitních dat, a srovnání s dalšími studiemi. Hodnoty jsou vyjádřeny ve wattech na metr čtvereční zemského povrchu.
Převzato z práce Xu et al. (2022), kde je to jako
„Table 2. The averaged global annual mean SDLR of the CMIP6 GCMs, CMIP5 GCMs, ERA5, CERES EBAF and reference estimates (in units of W m-2).“
| Období | CMIP6 GCMs | CMIP5 GCMs | ERA5 | CERES EBAF | Referenční odhady | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SMA | BMA | SMA | BMA | ||||
| 1992–2005 | 342.0 | 340.5 | 339.0 | 341.1 | 338.6 | – | 341 (Ma et al., 2014) |
| 2000–2004 | 343.2 | 341.6 | 340.0 | 342.1 | 339.0 | 345.5 | 342 (Wild et al., 2013) |
| 2000–2009 | 343.5 | 341.9 | – | – | 339.3 | 345.2 | 341 (L’Ecuyer et al., 2015) |
| 2003–2010 | 343.8 | 342.1 | – | – | 339.6 | 345.2 | 342 (Wang and Dickinson, 2013) |
| 2000–2014 | 343.9 | 342.2 | – | – | 339.5 | 345.2 | 344 (Wild, 2020) |
Samozřejmě je skleníkový jev silnější tam, kde je vzduch teplý (sálání s teplotou roste) a vlhký, vodní pára je totiž silný skleníkový plyn. Více skleníkových plynů přitom znamená, že přibude sálání pocházejícího z nejnižších vrstev ovzduší, které jsou zpravidla nejteplejší. Nejsilnější sálání, tedy nejsilnější skleníkový jev, je proto v ročním průměru v tropech. A nejslabší je tam, kde je vzduch studený a s velmi malým obsahem páry, jako ve velké nadmořské výšce nad Tibetem nebo Grónskem. To ukazuje následující mapa:
Obrázek 1: Celoroční průměr sálání ovzduší dopadajícího na povrch, Fig. 7a z práce Xu et al. 2022 dle výpočtů CMIP6 GCM s užitím metody BMA pro období 2000 až 2005
3. Jak se skleníkový jev mění
Z tabulky 1 je patrné, že globálně průměrovaný skleníkový jev roste, za desetiletí o více než watt na metr čtvereční. Je to dáno jak tím, že je teplejší ovzduší, tak i tím, že obsahuje více skleníkových plynů. V našem okolí roste ještě více – oteplení je zde dvojnásobné oproti tomu globálnímu (hlavně proto, že oceány se oteplují pomaleji než pevnina) a nárůst obsahu vodní páry má významnější roli než v tropech. Na stanicích ve Švýcarsku, které měří už téměř 30 let, sálání rostlo tempem přes 3 W.m–2 za dekádu ( Obrázek 9 ), v desátých letech našeho století ale ještě dvakrát rychleji 2. Teplota krajiny ovšem nerostla tak velikým tempem, které by takovému rychlému nárůstu dlouhovlnného příkonu odpovídalo, protože jak její teplota rostla, rostlo i sálání povrchu směrem vzhůru.
V roce 2024 bylo a v roce 2025 je a bude sálání ovzduší na povrch zajisté ještě silnější, jak vlivem vyšších koncentrací skleníkových plynů, tak především i rekordních teplot, daleko přesahujících minulá desetiletí (teploty viz Climate Pulse).
Skleníkový jev samozřejmě kolísá v denním cyklu dle toho, jak kolísá teplota vzduchu zejména v první stovce metrů nad zemí. Ale kolísání není veliké, mnohem větší plyne ze střídání ročních období. A jev vždy zesílí, je-li přítomna oblačnost – pak se totiž uplatňuje její sálání místo slabšího sálání vzduchu ve výškách nad oblaky. O tom v kapitole 9 .
4. Kolik tepla posílá na zemský povrch Slunce: 183 W.m–2
Pro pochopení, jak je sálání ovzduší mohutné, je vhodné porovnat je se sáláním Slunce, tedy s příkonem slunečního záření dopadajícího až na povrch planety.
I tento příkon se měří na stovkách stanic po světě, někde už sto let, a také se počítá ze satelitních dat. Globální celoroční průměr vychází kolem 183 W.m–2, jak dokládá práce „Evaluation of the Reanalysis Surface Incident Shortwave Radiation…“ 3 s oporou o kalibraci ze 674 stanic (mapa je tam jako Fig. 1). Sluneční příkon na povrch je tedy téměř dvakrát menší, než ten ze sálání zemského ovzduší, ze skleníkového jevu. Proč je tak malý, je snadné pochopit. Za letního poledne, je-li jasno a průzračno a slunce je velmi vysoko na nebi, se sice blíží jednomu kilowattu na metr čtvereční a slunce náramně hřeje, ale ráno a večer je oslunění krajiny mnohem menší a v noci není žádné. A na rozdíl od skleníkového jevu výskyt oblačnosti sluneční příkon nezesiluje, ale velmi snižuje… A ovšem také máme různá roční období, viz následující mapy z oné práce:
Obrázek 2: Průměry slunečního záření dopadajícího na povrch. Nahoře pro prosinec až únor, dole pro červen až srpen. Jde o výřezy z Fig. 4 a 5 práce Zhang et al. 2016, mapy vycházejí z CERES-EBAF. (Další částí obou obrázků v oné práci představují odchylky od této mapy dle jiných analýz.)
5. A kolik jej povrch pohltí: 160 W.m-2
Sluneční záření se ale kromě toho liší od sálání ovzduší v tom ohledu, že krátkovlnné elektromagnetické záření (polovina toho slunečního připadá na světlo) je někde do značné míry odráženo. Pohlcený příkon je mnohem menší než ten dopadající v případě sněhu, málo pohlcují i světlé pouště či vyschlé stepi. A i živá vegetace sice dobře pohlcuje světelnou část slunečního spektra, ale krátkovlnnou infračervenou odráží, aby se nepřehřála. Od dopadajícího slunečního záření je proto potřeba odečíst podíl, vyjádřený tzv. albedem povrchu. To je velmi nízké jen u oceánů s klidnou hladinou nebo u lesů, hlavně těch jehličnatých.
Globální průměr pohlceného slunečního příkonu je tak o 1/8 menší než toho dopadajícího. Činí jen kolem 160 W.m–2 , jak zjišťuje práce „The Energy Balance over Land and Oceans…“ 4. Táž práce, opírající se o kalibraci z 844 stanic (mapa je tam jako Fig. 3), také obsahuje mapky příkonu pohlcovaného a dopadajícího:
Obrázek 3: Sluneční příkony na povrch. Horní mapka (g) udává pohlcovaný příkon – je vidět, že např. světlá Sahara pohltí v úhrnu méně krátkovlnného záření než sousední moře. Ale naopak, dopadající příkon zobrazený na dolní mapce (j) je tam výrazně větší než u sousedícího Atlantiku. Každý asi ví proč… nad pouští je mnohem méně oblačnosti.
Jde o výřez z velkého Fig. 4 v práci Wild et al. 2015. (Jiné jeho části ukazují pohlcený úhrn vč. ovzduší, v samotném ovzduší, a také standardní odchylky příkonů a standardní nejistoty průměrů.)
6. Jak je tedy skleníkový jev relativně silný? Dvakrát silnější než slunce!
A tak musíme konstatovat, že tepelný příkon povrchu naší planety ze skleníkového jevu je opravdu dvakrát vyšší než ze slunečního záření, ba dokonce asi 2,14x (342/160).
7. Jak globální ohřívání narostlo
Dobrá, skleníkový jev je ohromně silný. Co to ale vypovídá o současném oteplování? Oproti dávným desetiletím či 19. století se zesílil o „pěkných“ pár wattů na metr čtvereční. Ale tím se povrch zároveň oteploval a sálá tedy rovněž více. Výsledné tempo oteplování záleží až na tom, kolik planeta ze slunce pohltí a kolik vysálá do vesmíru. Nyní je situace taková, že úhrn jejího sálání je již o více než 1 celý watt na metr čtvereční menší než pohlcovaný sluneční příkon – tomu se říká Earth Energy Imbalance, EEI 5. Z oné práce vybíráme obrázek (podrobnější graf viz v kapitole 8.2 ):
Obrázek 4: Nárůst EEI dle práce Merchant et al. 2025, Fig. 1 a. Lineární regrese od srpna 2010 ukazuje pro rok 2025 nerovnováhu dosahující už půldruného wattu na metr čtvereční. (Další část, Fig 1 b ukazuje celkovou energii, kterou tím Země od r. 1985 naakumulovala.)
Jeden watt, časem bohužel asi i dva… zdá se to jako malinko? Tak si spočtěte, jak rychle by se tím ohřívalo ovzduší, kdyby nevrácené teplo nepronikalo do hloubek oceánů, pevnin a netavilo led. Nápověda: tepelná kapacita ovzduší je asi taková, jako má vrstva vody tlustá 3 m.
8. Tepelné toky z vesmíru dolů a z povrchu do vesmíru podrobně
8.1 Schéma globálních toků energie ovzduším pro období 2000 až 2020
Se správnými údaji, ale s nepochopeným a popleteným naznačením velikosti toků – prosím nepoužívat:
Obrázek 5: Někdejší globální energetická bilance atmosféry a zemského povrchu. Energetické toky (jejich roční průměry) jsou vztaženy na čtvereční metr Země. Jejich grafické znázornění je matoucí, popletené.
Jde o toky záření krátkovlnného (slunečního – světlo, infračervené záření s vlnovou délkou pod 3 mikrometry, malý podíl má i záření ultrafialové) a dlouhovlnného (s délkami nad 3 µm, vznikajícího na Zemi v závislosti na teplotě povrchů či vzduchu) v letech 2000 až 2020. Špatně překreslené schéma dle práce Kevin E. Trenberth, ‘Understanding Climate Change through Earth’s Energy Flows’, Journal of the Royal Society of New Zealand 50, no. 2 (2 April 2020): 331–47, https://doi.org/10.1080/03036758.2020.1741404.)
Převzato z AVexu 2/2020 „Planeta ve skleníku“, v němž je schéma uvedeno jako Obr. 1.
A nyní přesné schéma, které tloušťkou pruhů vyjadřuje velikost jednotlivých tepelných toků a také, kam až sahají a kolik ze zářivých toků se odrazí od zemského povrchu:
Obrázek 6: Toky energie ovzduším bráno globálně
Energetické toky (jejich průměry za první dvě dekády tisíciletí) jsou vztaženy na čtvereční metr Země.
Jde o toky záření krátkovlnného (slunečního – světlo, infračervené záření s vlnovou délkou pod 3 mikrometry, malý podíl má i záření ultrafialové) a dlouhovlnného (s délkami nad 3 µm, vznikajícího na Zemi v závislosti na teplotě povrchů či vzduchu) a také o toky ze stoupání vzduchu a z kondenzace vodní páry.
Copyright pro českou verzi schématu Kevina E. Trenbertha má spolu s autorem i Jan Hollan. Platí pro ni licence CC BY-ND – tj. schéma nesmí být upravováno a musí být být uveden zdroj a autoři. Jde o aktualizovanou verzi schématu autorů Trenberth and Fassulo, ta byla z roku 2011. Aktuální verze GheatMap2020 je v originále obsažena v práci ‘Understanding Climate Change through Earth’s Energy Flows’ publikované v Journal of the Royal Society of New Zealand, 50, no. 2 (2 April 2020): 331–47, https://doi.org/10.1080/03036758.2020.1741404. Google Scholar najde i její pdf verzi, odkud ji J. Hollan přebral pro počeštění. Předchozí verzi z r. 2011, která nebyla publikována vektorově, dostal pro týž účel od Dr. Trenbertha.
8.1.1 Ke žlutým šipkám v levé části schématu
Téměř čtvrtina slunečního záření přicházejícího k Zemi je pohlcena ovzduším a téměř polovina povrchem. Světelnou část slunečního záření bezoblačné ovzduší téměř celou propouští. Země včetně atmosféry si ze slunce tehdy brala v průměru kolem 239,4 wattů na metr čtvereční, zbytek krátkovlnného záření uniká odrazem, hlavně od oblaků.
8.1.2 K šipkám uprostřed a v pravé části schématu
Z povrchu nahoru:
Povrch planety ale též vyzařuje, díky své teplotě. Úhrn tohoto sálání směrem vzhůru činí více než dvojnásobek příkonu získaného zeslunce. Valná většina takového záření dodává teplo do ovzduší, hlavně do jeho přízemních vrstev. Ovzduší se ohřívá i skupenským teplem vodní páry, když kondenzuje a vytváří oblačnost. Vzduch se otepluje i kontaktem s osluněnými předměty (třeba s listovím stromů) a stoupá pak vzhůru. Dohromady tvoří tepelné toky z povrchu do výšky trojnásobek příkonu, který povrch získává ze slunce! Jak je to možné?
Z ovzduší dolů:
Hlavní tepelný příkon na povrch není ten sluneční, ale jde o sálání atmosféry. Ovzduší funguje jako výborná tepelná izolace. Dlouhovlnné záření zemského povrchu pohlcuje díky molekulám skleníkových plynů a také díky oblačnosti (ta je pro takové záření „černá“). A pak samo vyzařuje v závislosti na své teplotě a obsahu skleníkových plynů a oblačnosti. Na zem přichází sálání vrstev blízkých povrchu, které jsou ještě dosti teplé. To, že ovzduší sálá na zem, označujeme za skleníkový jev. Jak vidíte, je náramně silný – povrchu poskytuje alespoň dvakrát více tepla než slunce.
Do vesmíru:
Ze Země pryč uniká naopak dlouhovlnné záření většinou až z velkých výšek, kde je teplota velmi nízká. Před dvěma staletími bylo sálání Země do vesmíru v rovnováze s pohlcovaným zářením slunečním. Nyní se ale oblasti, odkud sálání unikne ven, posouvají výše, vlivem rostoucího obsahu skleníkových plynů. Vyšší oblasti jsou chladnější a sálají tedy méně. Jen malá část zářivého toku do vesmíru pochází přímo z povrchu (hlavně v oboru 8 µm až 14 µm, ovšem jen když v cestě není oblačnost).
8.1.3 K bilanci toků záření
Země proto do vesmíru vracela v tom minulém dvacetiletí o necelý jeden watt na metr čtvereční méně, než získávala ze slunce. Velikost tohoto rozdílu víme hlavně díky měření teplot sondami ARGO, které se potápějí do hloubek 2 km, některé novější až do 6 km. Mechanismus ohřívání oceánu a pevnin býval jen ten, že oblasti, odkud sálání atmosféry dopadne až na zem, se posouvají naopak dolů, kde je vzduch teplejší a sálá proto více. Lze si to představit také tak, že tepelná izolace Země proti chladnému vesmíru ztloustla a dále sílí.
To, že nedochází k okamžitému nárůstu teploty na Zemi a k vyrovnání bilance toků záření mezi Zemi a vesmírem, je dáno schopností Země energii akumulovat a tím růst teplot potlačovat, hlavně ukládáním tepla do vod oceánů.
8.2 Jak nepříznivá bilance narostla
Od roku 2020, tedy po období, jehož bilance je znázorněná na schématu, ale Nerovnováha zemské energetiky, čili Earth Energy Imbalance (EEI) roste. Zčásti vinou nárůstu emisí skleníkových plynů a jejich koncentrací v ovzduší, ale hlavně tím, že naše planeta ztmavla. Ubylo některé nízké oblačnosti, a také oxidů síry nad oceánem vinou odsíření paliv v námořní dopravě. To dokládá měření z vesmíru, kalibrované ponornými sondami ARGO, viz práci „Global Warming Has Accelerated…“ 6. Z oné čerstvě publikované práce to ilustruje následující obrázek:
Obrázek 7: První dva grafy ukazují odchylky oproti prvnímu patnáctiletí našeho tisíciletí. V horním grafu je vidět, že pohlceného slunečního záření přibylo, v maximu v roce 2024 snad až o 2 W.m-2. Zvýšilo se ale i sálání Země do vesmíru (prostřední graf), neb se ohřála, v maximu snad až o 1 W.m-2.
Dolní graf: Rozdíl těch dvou hodnot vedl k tomu, že nerovnováha energetického rozpočtu Země (která činila v prvním patnáctiletí 0,6 W.m-2, kalibrováno právě flotilou ARGO) vzrostl právě o něj. V letech 2020 až 2023 sw tak EEI blížila už půldruhému wattu na metr čtvereční Převzato z Hansen et al. 2025 kde je to jako Fig. 26.
9. Skleníkový jev v průběhu dne, týdnů, sezón a roků
Skleníkový jev čili sálání ovzduší na zem se v dnešní době průběžně měří na mnoha stanicích po celém světě. U nás jsou to ty, které zkoumají energetickou bilanci ekosystémů. Příkladem je záznam ze dvou týdnů v srpnu 2019 ze stanice na Bílém kříži. Sálání na porost (skleníkový jev) je vyznačeno modrou křivkou:
Obrázek 8: Měření z ekosystémové stanice Bílý Kříž, kde jsou přístroje nad smrkovým porostem na věži ve výšce 36 m.
Černě je v grafu vyznačeno dlouhovlnné (lw) záření směrem vzhůru (kolem 400 W/m2), to se mění dle teploty vegetace a terénu. Modře je sálání z oblohy na vegetaci (mezi 300 W/m2 a 400 W/m2) – to je onen skleníkový jev.
Červeně jsou vyznačeny velké proměny krátkovlnného (sw) záření z oblohy, což je přímé i rozptýlené sluneční záření; to v noci „není“ (i při úplňku je to jen miliwatt na metr čtvereční). Zeleně je znázorněno krátkovlnné záření vracené porostem do nebe.
„Zubatost“ modré i červené křivky je dána chodem oblačnosti. Mraky zvyšují množství dlouhovlnného záření z nebe na zem. (Graf užívaný v různých publikacích vyrobil z dat stanice Jan Hollan.)
Samozřejmá je i proměnlivost dlouhovlnného sálání na zem během ročních dob. Příklad ze čtyř švýcarských stanic je níže 7:
Obrázek 9: Sálání oblohy na zem na čtyřech švýcarských stanicích: Locarno, Payerne, Davos a Jungfraujoch, jde o Fig 1. z práce Nyeki et al., 2019: Surface radiation and cloud radiative effect.
Svislá osa udává ozářenost ve wattech na metr čtvereční, vodorovná letopočet. Body křivek jsou průměry pro každý měsíc. Červeně jen pro chvíle bezoblačné oblohy, modře pro všechna měření. Je zřejmé, že oblačnost k sálání na zem velmi přispívá zejména na vrcholu Jungfraujoch, kde má vzduch velmi nízký obsah vodní páry.
Je dobře vidět sezónní cyklus, stanice Locarno a Payern jsou přitom srovnatelné s nížinnými oblastmi Česka.
Přímky položené daty lineární regresí mají všechny statisticky významný stoupající trend, až na případ Payern zahrnující i oblačnou oblohu. Dole pod křivkami je udáno, kolik wattů na metr čtvereční přibylo za jedno desetiletí. V hranatých závorkách je uveden interval, v němž hodnota leží s pravděpodobností 90 %.
Za období celých 20 let lze mluvit o dvojnásobném nárůstu, sálání z bezoblačné oblohy se zvýšilo alespoň o 5 W/m2 v nížinách, ale dvakrát více ve výšce 3,6 km. Důvod je nesporný: skleníkový jev zesílil vlivem nárůstu teploty a obsahu páry.
Jak je vidět, ve švýcarském podhůří je průměr sálání ovzduší na povrch třetina kilowattu na metr čtvereční. Takový údaj platí i pro průměr přes celou zeměkouli. Jde o veliký tok energie, který na rozdíl od toho slunečního nemá veliké proměny během cyklu den-noc. To si ukážeme i na podrobnějších grafech z ekosystémové stanice Lanžhot:
Obrázek 10: Sálání oblohy (modře) a sálání sluneční (fialově) na na lesní porost kolem ekosystémové stanice CzechGlobu u obce Lanžhot v průběhu dvou roků. Body vyznačují půlhodinové průměry.
Sluneční příkon dosáhl výjimečně i hodnoty 1000 kW.m-2, nejčastější hodnota byla ovšem noční úroveň 0 kW.m-2.
Sálání z ovzduší, čili skleníkový jev, se pohybovalo kolem ročního průměru 325 kW.m-2 , v letních měsících nad ním, v zimních pod ním. Rozdíl mezi denním maximem a nočním minimem byl téměř vždy menší než 100 kW.m-2, jen v zimních měsících někdy větší. Tehdy totiž velmi záleží na přítomnosti oblačnosti, za jasného počasí a při velmi malém obsahu vodní páry je tehdy skleníkový jev o dost slabší a krajina může přes noc velice zmrznout.
Data k obrázku jsou z ICOS data portal: volbou stanice „(CZ-Lnz) Lanzhot“ a výběrem ETC L2 Fluxnet (half-hourly) from Lanzhot (preview, pro data je nutný login, např. přes MUNI).
Další příklady z téže stanice, z dřívějšího období:
Obrázek 11: Ekosystémová stanice CzechGlobe, Lanžhot, lužní les, 2019. Podíl zemským povrchem pohlcované energie vyzařované atmosférou – skleníkový efekt je vyznačen červeně (stupnici má na levém okraji), podíl pohlcovaného dopadajícího slunečního záření je znázorněn žlutě (stupnici má vpravo).
Podíl energie vyzařované atmosférou a absorbované zemským povrchem v daném roce v dané lokalitě činil 69 % z celkové energie absorbované zemským povrchem, což je více než dvojnásobek absorbovaného dopadajícího slunečního záření.
(Měřící přístroj CNR4 Net Radiometer – Kipp & Zonen, měřící interval 20 sekund. Z jeho dat graf vytvořil Dalibor Janouš.)
Nakonec příklady dvou letních dní, jednoho jasného, druhého zataženého, z týchž dat ze stanice Lanžhot:
Obrázek 12: Nahoře příklad jasného letního dne na stanici Lanžhot (29. 6. 2019), vyzařování atmosféry se na ohřívání zemského povrchu podílelo 49 %.
Dole příklad dne zataženého (28. 5. 2019), vyzařování atmosféry se na ohřívání zemského povrchu podílelo 90 %.
10. Odkazy
Hansen, James E., Pushker Kharecha, Makiko Sato, George Tselioudis, Joseph Kelly, Susanne E. Bauer, Reto Ruedy, et al. ‘Global Warming Has Accelerated: Are the United Nations and the Public Well-Informed?’ Environment: Science and Policy for Sustainable Development 67, no. 1 (2 January 2025): 6–44. https://doi.org/10.1080/00139157.2025.2434494 .
Merchant, Christopher J, Richard P Allan, and Owen Embury. ‘Quantifying the Acceleration of Multidecadal Global Sea Surface Warming Driven by Earth’s Energy Imbalance’. Environmental Research Letters 20, no. 2 (January 2025): 024037. https://doi.org/10.1088/1748-9326/adaa8a .
Nyeki, Stephan, Stefan Wacker, Christine Aebi, Julian Gröbner, Giovanni Martucci, and Laurent Vuilleumier. ‘Trends in Surface Radiation and Cloud Radiative Effect at Four Swiss Sites for the 1996–2015 Period’. Atmospheric Chemistry and Physics 19, no. 20 (25 October 2019): 13227–41. https://doi.org/10.5194/acp-19-13227-2019 .
Trenberth, Kevin E. ‘Understanding Climate Change through Earth’s Energy Flows’. Journal of the Royal Society of New Zealand 50, no. 2 (2 April 2020): 331–47. https://doi.org/10.1080/03036758.2020.1741404 .
Vuilleumier, Laurent, Stephan Nyeki, Julian Gröbner, Christine Aebi, and Martine Collaud Coen. ‘Thermal Infrared Radiation Trends in Switzerland’. AIP Conference Proceedings 2988, no. 1 (18 January 2024): 060003. https://doi.org/10.1063/5.0183492 .
Wild, Martin, Doris Folini, Maria Z. Hakuba, Christoph Schär, Sonia I. Seneviratne, Seiji Kato, David Rutan, Christof Ammann, Eric F. Wood, and Gert König-Langlo. ‘The Energy Balance over Land and Oceans: An Assessment Based on Direct Observations and CMIP5 Climate Models’. Climate Dynamics 44, no. 11 (1 June 2015): 3393–3429. https://doi.org/10.1007/s00382-014-2430-z .
Xu, Jiawen, Xiaotong Zhang, Weiyu Zhang, Ning Hou, Chunjie Feng, Shuyue Yang, Kun Jia, et al. ‘Assessment of Surface Downward Longwave Radiation in CMIP6 with Comparison to Observations and CMIP5’. Atmospheric Research 270 (1 June 2022): 106056. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106056 .
Zhang, Xiaotong, Shunlin Liang, Guoxin Wang, Yunjun Yao, Bo Jiang, and Jie Cheng. ‘Evaluation of the Reanalysis Surface Incident Shortwave Radiation Products from NCEP, ECMWF, GSFC, and JMA Using Satellite and Surface Observations’. Remote Sensing 8, no. 3 (March 2016): 225. https://doi.org/10.3390/rs8030225 .
1Jiawen Xu et al., ‘Assessment of Surface Downward Longwave Radiation in CMIP6 with Comparison to Observations and CMIP5’, Atmospheric Research 270 (1 June 2022): 106056, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106056 .
2Laurent Vuilleumier et al., ‘Thermal Infrared Radiation Trends in Switzerland’, AIP Conference Proceedings 2988, no. 1 (18 January 2024): 060003, https://doi.org/10.1063/5.0183492 .
3Xiaotong Zhang et al., ‘Evaluation of the Reanalysis Surface Incident Shortwave Radiation Products from NCEP, ECMWF, GSFC, and JMA Using Satellite and Surface Observations’, Remote Sensing 8, no. 3 (March 2016): 225, https://doi.org/10.3390/rs8030225 .
4Martin Wild et al., ‘The Energy Balance over Land and Oceans: An Assessment Based on Direct Observations and CMIP5 Climate Models’, Climate Dynamics 44, no. 11 (1 June 2015): 3393–3429, https://doi.org/10.1007/s00382-014-2430-z .
5Christopher J Merchant, Richard P Allan, and Owen Embury, ‘Quantifying the Acceleration of Multidecadal Global Sea Surface Warming Driven by Earth’s Energy Imbalance’, Environmental Research Letters 20, no. 2 (January 2025): 024037, https://doi.org/10.1088/1748-9326/adaa8a .
6James E. Hansen et al., ‘Global Warming Has Accelerated: Are the United Nations and the Public Well-Informed?’, Environment: Science and Policy for Sustainable Development 67, no. 1 (2 January 2025): 6–44, https://doi.org/10.1080/00139157.2025.2434494 .
7Stephan Nyeki et al., ‘Trends in Surface Radiation and Cloud Radiative Effect at Four Swiss Sites for the 1996–2015 Period’, Atmospheric Chemistry and Physics 19, no. 20 (25 October 2019): 13227–41, https://doi.org/10.5194/acp-19-13227-2019 .