Rekonstrukce množství oxidu uhličitého v atmosféře  
V souvislosti s pozorovaným rychlým nárůstem oxidu uhličitého v atmosféře v současné době je zajímavé zjistit, zda k podobným změnám, i když třeba z jiných důvodů než nyní, nedocházelo už v minulosti. Využít se k tomu dá například led i rostliny.


 

Zvětšit obrázek
Tým vrtných projektů evropského programu EPICA v Antarktidě. (Kredit: EPICA)

Jako nejužitečnější cesta k nahlédnutí do historie změn množství oxidu uhličitého v atmosféře během minulých staletí i tisíciletí se ukázalo být studium složení bublinek plynů v starých vrstvách ledu a určováni počtu průduchů u fosilizovaných pozůstatků dávných rostlin. Podívejme se na možnosti obou metod a srovnejme jejich silnější i slabší stránky a zvláště přesnost získaných údajů.

 

Oxid uhličitý v bublinkách zamrzlých v ledu

Ledová vrtná jádra, hlavně ta antarktická, se pro určování koncentrace oxidu uhličitého z bublinek vzduchu v ledu z dávných dob využívají již dávno, o čemž svědčí i řada zveřejněných odborných prací. V principu jde o metodu přímou. Vzduch z minulosti zakonzervovaný v bublinkách v ledu dostaneme do současné laboratoře a koncentraci oxidu uhličitého v něm můžeme měřit pomocí moderních velice přesných metod (většinou se udává v miliontinách – ppm). Její obrovskou výhodou je to, že dostáváme průřez reprezentující podobné podmínky v dlouhé historii. Staré ledovce jsou ve většině případů velmi vzdálené od všech lokálních zdrojů oxidu uhličitého a můžeme tak z nich získat informaci právě o globální hodnotě koncentrace tohoto plynu. Jestliže dnes víme, že podíl tohoto plynu v atmosféře s narůstající zeměpisnou šířkou klesá, můžeme to do interpretace dat získaných z antarktických ledovců zapracovat. Navíc se tím nemění určení průběhu změn koncentrace CO2, ale hodnoty se pouze o konstantu posouvají.


Po odebrání vzorku ledu se z něj ve vakuové komoře extrahují bubliny vzduchu a zkoumá se jejich složení. Mezi jinými také přesná koncentrace oxidu uhličitého. Kromě ní se také analyzuje množství metanu, poměr dvou izotopů kyslíku, ze kterého se dá určit teplota a další komponenty dávné  atmosféry.


Naštěstí, na obou polokoulích Země máme ledovce, které se vytvářely po velmi dlouhou dobu. Na severu je to grónský ledovec a na jihu pak ledovce v Antarktidě. V obou místech dosahují tloušťky i několika kilometrů. Ty antarktické jsou opravdu unikátní, protože pokrývají celý kontinent a poskytují široké možnosti zkoumání zakonzervovaných vzorků atmosféry z velmi dlouhého časového intervalu. K jejich studiu je potřeba získat led  z vrtů hlubokých i přes tři kilometry.


Zvětšit obrázek
Výsledky získané z vrtu u stanice Vostok Čas v tisících let.

První takový vrt a jeden z nejhlubších je v blízkosti stanice Vostok v centrální části Antarktidy. Studium ledu z něj umožnilo určit nejdříve koncentraci oxidu uhličitého pro období až 150 000 let do minulosti a s využitím větší části tloušťky ledovce v tomto místě se dalo zkoumat složení atmosféry až 500 000 let do minulosti (viz obrázek). Toto místo je nejstudenějším na světě. Sníh zde přibývá velmi pomalu, takže vrstvičky odpovídající rokům jsou velmi tenké. Proto lze z tohoto vrtu získat i data z velmi vzdálené minulosti ale s malým časovým rozlišením.


Další vrty, které jsou v místech Antarktidy s jinými podmínkami, umožňují dostat lepší časové rozlišení, ale zase neumožňují pohled do tak hluboké minulosti. Tři takové známé vrty jsou v místě Law Dome v blízkosti australské antarktické stanici Casey, jejich hloubka je 234, 243 a 1200 m. Výsledky analýzy ledu z těchto vrtů jsou velmi známé (viz obrázek). Dalším takových projektem je například stanice Mc Murdo, v jejíž blízkosti byl proveden vrt na místě Taylor Dome. Ten sice umožňuje nahlédnout jen 700 let do minulosti, ale velice pěkně jsou zde vidět sezónní změny. Datování potvrzují i vrstvy prachu způsobené známými výbuchy sopek. Analýzy za zmíněných vrtů pro období, které je pokryto moderními měřeními, poskytují dobře navzájem korelující výsledky.  I mezi údaji získanými z různých vrtů panuje poměrně dobrá shoda v mezích deklarovaných nejistot měření.

 

Zvětšit obrázek
Klasické výsledky analýzy koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře z vrtů na ledovci Law Dome

Vrty, které se uskutečnily v Grónsku umožňují porovnat situaci na severní polokouli a polokouli jižní. Obecné trendy jsou v dobrém souhlasu. Objevují se však v některých případech i rozdíly do 20 ppm, které jsou větší než neurčitost jednotlivých měření (ta je okolo 3 ppm). Je otázka, zda jde o reálné rozdíly nebo vlivy, které zvětšují neurčitost měření a budou popsány v další části. Známým projektem vrtání v Grónsku je například evropský GRIP (Greenland Icecore Project) v oblasti Summit v centrální části tohoto ostrova.

 

Zvětšit obrázek
Projekt EPICA uskutečňuje dva vrty v Antarktidě

Evropa má kromě Grónských projektů významnou účast i na vrtání v Antarktidě. Jedná se o vrty projektu EPICA (European Project for Ice Coring in Antartica), z nichž dva se uskutečňují ve dvou oblastech Antarktidy. První z nich se dostal až do hloubky 3270 m s cílem využít celou tloušťku ledovce a umožnit tak studovat co nejhlubší historii vývoje klimatu. Tak bylo možné studovat koncentraci CO2 až 800 000 let do minulosti (viz obrázek). Druhý vrt je kratší, ale zase umožňuje díky velmi dobrému časovému rozlišení studovat detailně stav klimatu a srovnáním s podobným vrtem v Grónsku zjišťovat interakci mezi jižní a severní polokoulí Země. Výsledky byly publikovány například v článku v časopisu Nature.  Je třeba znovu zdůraznit velice dobrou shodu mezi daty získanými z různých vrtů, které proběhly v různých oblastech s velmi rozdílnými podmínkami.

 

Zvětšit obrázek
Výsledky měření koncentrace oxidu uhličitého získaná z bublin vzduchu v ledu u vrtu u stanice Vostok (tmavě modrá) a Epica Dome (světle modrá). Červeně je ukázána teplota určená z poměru různých izotopů kyslíku (zdroj wikipedie).

Možné zdroje nejistot u této metody

Přesnost měření množství oxidu uhličitého je velmi vysoká, neurčitost je pouze zhruba 3 ppm. Další nepřesnosti mohou vnášet procesy, které nastávají při zachycování vzduchu ve sněhu, při jeho přeměně ve firn a posléze v led, který je vystavován stále většímu tlaku. I když se předpokládá minimální migrace a malé ovlivnění reakcemi oxidu uhličitého během uložení v ledu, jsou možnosti těchto procesů a jejich vlivu na přesnost určení koncentrace oxidu uhličitého často diskutovány a zkoumány. Dělala se řada studií v této oblasti a zdá se, že konečná přesnost určení koncentrace oxidu uhličitého není horší než 10 ppm. Objevují se i úvahy, že migrace vzduchu uvnitř ledu by mohla vést k vyhlazování rychlých fluktuací. Všechny tyto jevy by asi měly být velmi silně závislé na konkrétních podmínkách v daném místě. Jak už jsem naznačil, je poměrně velmi dobrá shoda mezi výsledky vrtů z ledovců, které vznikaly za velmi různých podmínek. I to svědčí o tom, že nejspíše bude vliv zmíněných procesů na neurčitost měření malý.

 

Určení množství oxidu uhličitého z počtu průduchů rostlin

Zvětšit obrázek
Rozdíl mezi měřeními využívajícími vrty v Gronsku a Antarktidě (zdroj M. Anklin et al: Tellus 47B(1995)461-470)

Využití historických nálezů rostlinných pozůstatků k určení množství oxidu uhličitého v minulosti je poměrně novou metodou. Proto se jí budu věnovat podrobněji. Je založena na změnách počtu průduchů v listech, které změny obsahu tohoto plynu v atmosféře vyvolávají. Jedná se z principu o nepřímou metodu, která je silně závislá na intenzitě korelace mezi obsahem oxidu uhličitého v atmosféře a hustotou průduchů u listů rostlin a přesnosti jejího určení. Hustota průduchů je silně závislá na druhu rostliny, takže pro určování závislosti mezi množstvím oxidu uhličitého a hustotou průduchů musíme využít stejný druh rostliny nebo alespoň dostatečně blízký k tomu, pomocí kterého chceme určovat historický obsah oxidu uhličitého. Můžeme tak využít pouze druhy rostliny, které se dochovaly až do dneška.

 

Kalibraci závislosti mezi množstvím oxidu uhličitého a hustotou průduchů můžeme totiž určovat pouze s využitím rostlin, které rostly v době, u které přesné hodnoty množství oxidu uhličitého známe. Spolehlivá měření obsahu oxidu uhličitého v atmosféře však máme až z posledních necelých šedesáti let. Jak se taková měření pomocí absorpce infračerveného světla provádějí, bylo na Oslovi popisováno (zde na pozemských observatořích a zde z vesmíru). Dříve se měřil obsah oxidu uhličitého v atmosféře pomocí chemických metod, tato měření však mají daleko menší přesnost a je s nimi spojena řada problémů (zde). Při jejich využívání je třeba velice pečlivě analyzovat způsob provedení měření a jejich přesnost. Možností využití rostlinných pozůstatků i starších než dvě stě let pro kalibraci mezi počtem průduchů a množstvím oxidu uhličitého je využití znalostí o koncentraci oxidu uhličitého z bublinek v ledu. V tomto případě však ztrácíme možnost nezávislého testování historického obsahu oxidu uhličitého pomocí těchto dvou metod.


Je také jasné, že hustota průduchů se bude lišit i u jednotlivých rostlin daného druhu. Velikost rozptylu této veličiny pak určuje přesnost, s jakou lze pomocí hustoty průduchů určit množství oxidu uhličitého v atmosféře. Často může být problém získat dostatečný počet kusů rostlin, aby se dala určovat přesnější průměrná hodnota. Neurčitost měření i pro kalibraci je dána i tím, že rostlina je v daném místě a obsah oxidu uhličitého v něm je ovlivněn třeba existencí hustého lesa či jinými lokálními vlivy.


Kalibrace závislosti množství průduchů rostlin na koncentraci oxidu uhličitého

Zvětšit obrázek
Kalibrační křivka pro vztah mezi stomatálním indexem (SI) a koncentrací oxidu uhličitého v atmosféře. Pro určování koncentrace oxidu uhličitého byly využity měření z Mauna Loa a pro nižší koncentrace pak určování pomocí bublinek v historickém ledu z antarktického ledovce. Vzorky ze stromů (bříza pýřitá – betula pubescens, bříza bělokorá – betula pendula) byly získány z herbářů i živých exemplářů. (Původní zdroj: F. Wagner et al: PNAS 99(2002)12011-12014 v úpravě pro F. Wagnera et al: Quaternary Science Reviews 23(2004)1947-1954)

Právě určení vztahu mezi hustotou průduchu u rostlin a koncentrací oxidu uhličitého v atmosféře je kritické pro přesnost dat získaných touto metodou. Pro kalibraci se využívají zbytky rostlin daného druhu z herbářů, které rostly v některém roce z šedesátiletého období, kdy se přesně měří globální hodnoty koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře. Určování hustoty průduchů se liší podle toho, jestli se jedná o rostlinu s listy nebo jehličím. Například pro jehličí se zjišťuje počet průduchů na milimetr jehličky. U listu lze určovat počet průduchů  na čtverečný milimetr. Případně se použije veličina odvozená z těch předchozích – „index průduchů“ (často označovaná jako stomatální index – SI). Jedná se o podíl počtu průduchů a součtu počtu průduchů a epidermálních buněk. Tato veličina se udává v procentech. Rostliny rostou v různých nadmořských výškách a to ovlivňuje i vliv koncentrace oxidu uhličitého na počet průduchů. Proto se někdy započítává vliv nadmořské výšky a místo koncentrace oxidu uhličitého vyjádřené v miliontinách (ppm), případně objemových miliontinách (ppmv) se používá parciální tlak oxidu uhličitého vyjádřený v Pascalech. Ten dostaneme vynásobením koncentrace oxidu uhličitého atmosférickým tlakem v dané výšce v Pascalech. Protože atmosférický tlak je zhruba sto tisíc Pascalů, je parciální tlak zhruba desetkrát menší než koncentrace oxidu uhličitého vyjádřená v jednotkách ppm.


Existuje několik prací v recenzovaných časopisech, z autorů zmiňme alespoň Lenny L.R. Kouwenbergovou, Emmy Lammertsmanovou a Friederika Wagnera, které se problematikou určování historické koncentrace oxidu uhličitého z hustoty průduchů u rostlin zabývají (zde , zde , zde  a zde). Uveďme si dva příklady kalibrací. Jedním z nich je kalibrace provedená pro dva druhy bříz (bříza pýřitá a bříza bělokrká). Reakce obou bříz na změny koncentrace oxidu uhličitého je velmi podobná. Druhým pak je kalibrace provedená pro jedlovec západoamerický (Tsuga heterophylla). V obou případech byly pro kalibraci využity vzorky z herbářů i živé rostliny a pro určení koncentrace oxidu uhličitého byly využity jednak data z měření v Mauna Loa a pro kalibraci v oblasti nižších koncentrací, které byly před začátkem moderních měření v Mauna Loa, pak údaje z bublinek v historickém ledu z antarktického ledovce. Je tedy jasné, že lze těžko popírat pomocí hodnot koncentrace oxidu uhličitého získaných s využitím průduchů v rostlinách hodnoty získané pomocí bublinek v historickém ledu. Kalibrace pro určování koncentrace oxidu uhličitého z hustoty průduchů u rostlin jsou většinou do značné míry založeny na určování koncentrace oxidu uhličitého v historickém ledu a předpokládají správnost a spolehlivost této metody. Dokumentují to i myšlenky v článku F. Wagnera a jeho kolegů v časopise Quaternary Science Reviews 23(2004)1947-1954. Ti zdůrazňují, že nejkritičtějším místem metody využívající hustotu průduchů pro určování koncentrace oxidu uhličitého je v přesnosti kalibrace závislosti mezi těmito dvěma veličinami. Kalibrace je umožněna jen díky tomu, že se v industriální éře koncentrace oxidu uhličitého relativně rychle a rovnoměrně zvyšovala. Máme tak v tomto období širokou škálu hodnot koncentrace oxidu uhličitého. V článku se přímo píše:

An unique opportunity to study the leaf morphological adaptation of plants to changing ambient CO2 is provided by the well-documented continuous CO2 increase from pre-industrial values of approximately 280 to 375 ppmv present day level. Analysis of herbarium specimens of known age allows us to tie up known historical CO2 and corresponding stomatal frequencies.

 

A právě pro kalibraci v oblasti hodnot množství oxidu uhličitého pod 320 ppm bylo nutné využít data získaná pomocí bublinek v historickém ledu. Důvodem je, že přesná měření koncentrace oxidu uhličitého byla zahájena až v šedesátých letech a to se již koncentrace oxidu uhličitého blížila hodnotě 320 ppm. Kalibrace vztahu mezi hustotou průduchů a množstvím oxidu uhličitého tak jsou založeny na předpokladu, že hodnoty z Mauna Loa a ledovcových vrtů jsou správně a v posledních dvě stě letech dochází ke kontinuálnímu relativně rychlému růstu množství oxidu uhličitého v atmosféře bez výraznějších pozorovatelných fluktuací. Sezónní změny v průběhu roku, které se pozorují na Mauna Loa nebo dalších moderních laboratořích mají amplitudu do 5 ppm a to je pod přesností metod využívajících ledovcové vrty nebo hustotu průduchů u rostlin. Je pak docela absurdní, jestliže jsou v některých případech interpretovány časové fluktuace pozorované u množství oxidu uhličitého v minulosti získané pomocí hustoty rostlinných průduchů jako podpora reálnosti existence takových fluktuací v minulém a předminulém století, jak se snažil dovozovat E-G. Beck na základě starých chemických měření oxidu uhličitého (podrobný popis, proč je jeho interpretace chemických měření mylná je zde). Právě naopak to, že kalibraci metody využívající rostlinné průduchy lze provést i pomocí rostlin z první poloviny minulého století a předminulého století a za předpokladu nízkých hodnot koncentrace oxidu uhličitého v té době měřených z historického ledu, je dalším potvrzením, že se E-G. Beck mýlil.

 

Zvětšit obrázek
Kalibrační křivka pro vztah mezi počtem průduchů na jeden milimetr jehličky a parciálním tlakem oxidu uhličitého v atmosféře. Tím se zajistí oprava na nadmořskou výšku, ve které rostlina rostla. Získá se tak, že se vynásobí koncentrace oxidu uhličitého atmosférickým tlakem v Pascalech. Pokud chcete přibližně hodnoty koncentrace oxidu uhličitého v ppm, stačí hodnoty jeho parciálního tlaku vynásobit deseti. Pro určování koncentrace oxidu uhličitého byly využity měření z Mauna Loa a pro nižší koncentrace pak určování pomocí bublinek v historickém ledu z antarktického ledovce. Vzorky ze stromů (jedlovec západoamerický - Tsuga heterophylla) byly získány z herbářů i živých exemplářů. (Původní zdroj: L. Kouwenberg et al: Geology 33(2005)33-36 v úpravě pro F. Wagnera et al: Quaternary Science Reviews 23(2004)1947-1954)

Z obrázků, které jsou převzaty z citovaných prací je vidět, že kalibrace korelace hustoty průduchů rostlin a oxidu uhličitého má značně limitovanou přesnost. Je pozorovatelný značný rozptyl hodnot u různých kalibračních bodů. Stejné hodnoty množství průduchů jsou pro koncentrace oxidu uhličitého, které se běžně liší o 30 ppm a někdy i přes 40 ppm. Jak už bylo zmíněno, tak hustota průduchů může být různá u jedinců stejného druhu ve stejných podmínkách a závisí i na dalších faktorech a místních podmínkách. Zároveň jsou soubory vhodných rostlinných pozůstatků omezené. To vše je spolu s nepřesnostmi spojenými s měřením hustoty průduchů příčinami fluktuací, které v kalibračních křivkách pozorujeme. Tyto fluktuace způsobují, že korelace mezi počtem průduchů a koncentrací oxidu uhličitého v atmosféře je omezená.


Výsledky využití metody průduchů

Jak už bylo zmíněno, existuje několik prací, které ukazují výsledky určování oxidu uhličitého z počtu průduchů u historických pozůstatků rostlin. Problémem je, že možnosti této metody jsou silně závislé na tom, jestli a kde se vytvořily vhodné podmínky pro zachování rostlinných pozůstatků až do našich časů. Vede to k tomu, že většinou nejde v jedné lokalitě pokrýt velmi dlouhý časový interval. Měření pak pochází z různých lokalit, u kterých se podmínky pro život rostlin lišily. Obecně lze říci, že se v nich projevují větší fluktuace než u výsledků určování koncentrací oxidu uhličitého pomocí bublinek vzduchu v historickém ledu. Zároveň vyhlazená data získaná pomocí metody průduchů většinou souhlasí s měřeními s využitím metody bublinek v ledu a i základní pozorovaná minima a maxima si docela odpovídají.


Je jasné, že přesnost určení podmínek v místě, kde se rostlina vyvíjela, počet měřitelných exemplářů bude s postupem do minulosti spíše menší. Je tak nepravděpodobné, že by fluktuace dané neurčitostí vztahu mezi globální koncentrací oxidu a počtem průduchů u jednotlivé rostliny ve specifickém místě byly menší než ty pozorované u hodnot použitých pro kalibraci. Takže přesnost jednotlivých bodů na časové křivce bude omezená a právě zmíněné nepřesnosti budou z největší pravděpodobností příčinou rychlých fluktuací. Jako doklad může sloužit měření Lenny L.R. Kouwenbergové a kolegů, které je na obrázku. V něm jsou zobrazeny výsledky získané analýzou hustoty průduchů u jedlovce západoamerického. Jednak je černými body spojenými černou čarou ukázán výsledek analýz jednotlivých vzorků, ve kterých byl měřen počet průduchů vždy u tří až pěti jehliček. Šedým koridorem je pak zobrazena nejistota těchto měření (jedna standardní odchylka). Bílou čarou je ukázán vyhlazený průběh těchto dat získaný pomocí klouzavého průměru přes tři měření. Čtverci a kosočtverci jsou zobrazeny výsledky dvou řad získaných pomocí bublinek v ledu. Z obrázku je vidět, že data získaná pomocí hustoty průduchů jedlovce silně fluktuují v čase kolem hodnot získaných z bublinek v ledu mezi hodnotami zhruba od 230 ppm až po hodnotu zhruba 350 ppm ( koncem dvacátého století roste až k hodnotě 380 ppm). Na druhé straně jsou však hodnoty určené z bublinek v ledu vždy v šedém koridoru neurčitostí měření metodou určení počtu průduchů. Výjimkou jsou jen tři měření, ta jsou však jen kousek za hranicí jedné standardní odchylky a plně spadají do koridoru dvou standardních odchylek. Ze statistického hlediska jsou tak měření získaná pomocí metody průduchů a metodou bublinek v ledu v plné shodě a pozorované rychlé fluktuace hodnot v čase u metody průduchů jsou čistě dány nepřesností metody vznikající v daném konkrétní analýze. Je to stejný případ jako vznik fluktuací pozorovaných E-G. Beckem u starých chemických měření oxidu uhličitého.

 

Zvětšit obrázek
Koncentrace oxidu uhličitého získaná pomocí zkoumání průduchu u historických exemplářů jedlovce západoamerického. Černé body spojené černou čarou jsou hodnoty získané jako průměr proměření tří až pěti jehliček jednoho vzorku. Šedá plocha ukazuje nejistotu měření (jedna standardní odchylka). Bílá linie je klouzavý průměr přes tři černé body. Bílé čtverečky ukazují výsledek měření bublinek v historickém ledu získaný vrtem Law Dome a publikovaný v práci (Etheridge et al., 1996) a bílé kosočtverečky vrtem Taylor Dome (Indermuhle et al 1999). (Zdroj L. Kouwenberg et al: Geology 33(2005)33-36)

Tomu by nasvědčovalo i to, že i pro období minulého století pozorují autoři většinou velké fluktuace, které přesná měření neukazují a shoda s přesnými měřeními se dosáhne pouze při použití klouzavých průměrů přes delší časový úsek. Stejně tak klouzavé průměry, které nepřesnosti dané metodou zhladí, vedou k podobné křivce, jaká je z měření metodou bublinek v ledu. Je to dáno tím, že se zvětšuje soubor analyzovaných vzorků a snižuje nepřesnost. Na druhé straně se tak snižuje časové rozlišení metody.


Určování obsahu oxidu uhličitého pomocí počtu průduchů je zajímavá a užitečná metoda, která má stejně jako i metoda využívající bublinky v ledu svou přesnost a limity. Obě metody se mohou vzájemně doplňovat. Zatím je její přesnost v rozsahu několika desítek ppm. Pokud se v budoucnu podaří získat daleko větší statistický soubor jedinců zkoumaných druhů rostlin jak pro potřeby kalibrace tak i pro samotné určování historie koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře, mohla by se přesnost i významně zlepšit. Pomohlo by zkoumání více druhů rostlin, které by mohlo přispět k lepšímu pochopení vztahu mezi koncentrací oxidu uhličitého v atmosféře a počtem průduchů u rostlin. Další z možností zlepšení kalibrace pro tuto metodu by bylo pěstování vybraných druhů rostlin ve sklenících s umělou atmosférou a přesně danou koncentrací oxidu uhličitého. Tím by se dalo vyhnout využití měření oxidu uhličitého pomocí bublinek v ledu při kalibraci metody průduchů a obě tyto metody použít nezávisle. Důležitost využívání metody průduchů by se tak významně posílila.


Zatím má metoda průduchů významně menší přesnost než metoda využívající bublinky v ledu. V jednom ohledu je však tato metoda nepřekonatelná a unikátní už teď. Umožňuje náhlédnout do mnohem vzdálenější minulosti, ze které se žádný led nezachoval. A získat informace o historii před milióny i mnoha milióny let. Naráží se sice na problémy s nalezením druhů rostlin, které na zemi existují v nezměněné podobě dostatečně dlouho (například stromy ginkgo) a řadou jevů, které zhoršují přesnost metody, ale už nynější výsledky vypadají slibně.


Závěr

Zvětšit obrázek
Jedlovec západoamerický (zdroj Wikipedie)

V předchozím textu byly popsány dvě metody určování historického vývoje oxidu uhličitého v atmosféře. Využití bublinek vzduchu v ledu z ledovcových vrtů je v principu přímou metodou s velmi vysokou přesností měření okolo 3 ppm. Pochopitelně je její přesnost ovlivněna také změnami, které ve složení vzduchu v průběhu jeho zachycení ve sněhu a při postupné přeměně v led nastávají. To vede ke zhoršení přesnosti, která je však nejspíše lepší než 10 ppm.  Zhoršuje se i přesnost určení časové datace zkoumaného historického vzduchu. Je možné, že hlavně pro velmi staré vzorky mohlo dojít k míchání mladších a starších vzduchových vrstev. To by mohlo vést k vyhlazení krátkodobějších fluktuací. Tyto možné zdroje nepřesností bude třeba i v budoucnu podrobně zkoumat.


Využití počtu průduchů u rostlin je již z principu nepřímou metodou. Začala se využívat relativně nedávno. Je silně závislá na přesnosti určení závislosti množství průduchů na koncentraci oxidu uhličitého. Kalibrace této závislosti se v současnosti provádí z velké části právě využitím dat o koncentraci oxidu uhličitého získaných metodou zkoumání bublinek v ledu. Metoda průduchů je tak přímo navázaná na metodu bublinek v ledu a velice problematické je vyvracení pomocí výsledků získaných metodou průduchů dat získaných pomocí bublinek v ledu, jak se o to snaží Vítězslav Kremlik. To bude možné v případě, kdy se podaří provést kalibraci zmíněné závislosti nezávisle na datech z historického ledu. To by se například mohlo uskutečnit pěstováním rostlin ve sklenících s různým obsahem oxidu uhličitého. To však bude značně náročné a dokončení takových kalibrací zabere dost času. V současné době i díky nejistotám v kalibraci není přesnost významně lepší než 30 ppm. Další zlepšení přesnosti metody průduchů by mohlo přinést získání většího statistického souboru vzorků rostlin z různých časových období a to pro větší počet druhů. Srovnání, analýza a důkladné pochopení změny hustoty průduchů se změnou koncentrace oxidu uhličitého pomocí velkého souboru vzorků by mohlo v budoucnu přinést radikálnější zlepšení přesnosti a využití potenciálu této metody pro určení krátkodobějších fluktuací koncentrace oxidu uhličitého a kontrolu dat získaných z ledovcových vrtů.

 

Výsledky určování koncentrace oxidu uhličitého metodou průduchů v případě použití klouzavých průměrů, které vyhladí krátkodobé fluktuace dobře souhlasí s hodnotami určenými z vrtů do ledovce. I v případě fluktuací není jejich hodnota od hodnoty určené pomocí metody bublinek v ledu vzdálena více než deklarovaná nejistota měření. S největší pravděpodobností tak jsou fluktuace důsledkem právě neurčitosti metody průduchů. Náznakem by mohlo být i to, že za posledních dvě stě let, kdy trvá industriální éra a máme měření, která se považují za spolehlivá a využívají se i ke kalibraci metody průduchů, se žádné krátkodobé fluktuace nepozorují. Zjišťuje se kontinuální relativně rychlý nárůst koncentrace oxidu uhličitého. Takový, že v době průmyslové éry stoupla koncentrace oxidu uhličitého o více než 100 ppm.

 

Zvětšit obrázek
Bublinky vzduchu v historickém ledu (zdroj EPICA).

Dá se očekávat, že se obě metody budou postupně zpřesňovat a zjistí se všechny zdroje případných neurčitostí v určovaných hodnotách. Budou se provádět nové vrty v ledovcích a hledat další fosilní pozůstatky vhodných rostlin. Obě metody by tak v budoucnu mohly přinést další podrobnější, spolehlivější a nezávislé informace o vývoji koncentrace oxidu uhličitého v relativně nedávné i velmi vzdálené minulosti. Tato data jsou velmi důležitá nejen pro poznání minulosti, pochopení vývoje klimatu, ale také pro testování klimatických modelů.

 

 

Autor: Vladimír Wagner
Datum: 06.09.2011 13:14
Tisk článku

Třídní klima a školní klima - Robert Čapek
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 339 Kč
cena: 318 Kč
Třídní klima a školní klima
Robert Čapek
Související články:

Umělé mraky globální oteplení poněkud zchladily     Autor: Josef Pazdera (31.05.2016)
Klimatologům vadí, že polární mořský led odmítá roztát     Autor: Vítězslav Kremlík (29.04.2016)
Globální oteplování znamená více deště pro nejsušší oblasti světa     Autor: Josef Pazdera (09.03.2016)
Co říkají satelity o osmnáctileté pauze v oteplování     Autor: Vítězslav Kremlík (06.03.2016)
Vědci se postavili proti popírání existence pauzy v oteplování     Autor: Vítězslav Kremlík (26.02.2016)



Diskuze:

Reakce na Wagnerovo "Doplneni me odpovedi&quo

Vitezslav Kremlik,2011-09-14 20:13:09

Pan Wagner zcela ingoruje, co pisu v http://www.klimaskeptik.cz/news/pruduchy-rostlin-vs-co2-jen-nahodne-chyby-mereni-/ a opakuje veci, ktere jsem tam uz vysvetlil. To uz by se diskuse tocila v kruhu.

Odpovědět

Diskuse

Vitezslav Kremlik,2011-09-14 11:19:07

K tomuto clanku jsme ja a pan Wagner diskutovali nikoli zde, nybrz e-mailem. Co z toho pro mne vyplynulo jsem shrnul zde http://www.klimaskeptik.cz/news/pruduchy-rostlin-vs-co2-jen-nahodne-chyby-mereni-/

Odpovědět


Doplnění mé odpovědi

Vladimír Wagner,2011-09-14 17:00:43

Dovolil bych si doplnit svoji odpověď na odkazované shrnutí z pohledu pana Kremlika:
Tak to už je hodně manipulativní. Průduchová metoda má neurčitost desítky ppm, led pouze jednotky ppm (přesnost řádově lepší). V čase máte u průduchů vzdálenost mezi měřeními ne menší než 20 let (spíše hůře), u ledu pouze deset let i méně. Jednotlivé křivky získané z ledu z různých míst (dokonce i na jiných polokoulích) sobě velice dobře odpovídají v mezích deklarované přesnosti.
Teď k Vašemu srovnání. Podívejme se na zeleně označené první místo. Pro rok zhruba 1000 je u jedlovce hodnota 320 ppm u dubu 295 ppm (připočteme normovanou hodnotu označenou v grafu jako nulová hladina), rok zhruba 1025 je z jedlovce 260 ppm a z dubu 310 ppm. Tam je Váš zelený bod u dubu. U dubu je maximum, ale u jedlovce naopak minimum, tedy žádná shoda. Pro rok zhruba 1060 je z jedlovce 320 ppm a z dubu 290 ppm. Tam je Váš zelený bod u jedlovce. Jedlovec je tady v maximu, ale dub je dole. Prostě žádná shoda. U těch dalších bodů lze snad nějakou podobu při dobré vůli vidět v tom, že jde o části křivek, které jsou u obou grafů buď spíše dole nebo spíše nahoře. Ale jestliže vezmu Váš červený bod, tak u jedlovce je 230 ppm a u dubu 280 ppm, modrý bod pak u jedlovce 350 ppm a u dubu 315 ppm. I průběhy křivek u jedlovce i dubu jsou velmi rozdílné a zase reflektují náhodné fluktuace dané nepřesností měření. Nemůžete metodě přisuzovat větší přesnost než deklarují autoři měření a než je jasně vidět třeba z přesnosti určení kalibrační křivky (fluktuací bodů v ní). Prosím Vás, alespoň trochu se podívejte na základy statistického zpracování dat a teorie chyb. Ale každý může sám posoudit, jestli jde o reálné shody nebo spíše „přání otcem myšlenky“.
Jinak je jasné, že přesnější indikátor nezaznamená náhodné fluktuace dané nepřesnostmi zaznamenávané méně přesným indikátorem.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni