Koncept: Uhlíkový rozpočet

V souvislosti se snižováním emisí skleníkových plynů se často mluví o dosažení uhlíkové neutrality, tedy stavu, kdy lidstvo svou činností nepřidává do atmosféry další oxid uhličitý. Z hlediska výsledného globálního oteplení však důležitější než datum, kdy vypustíme poslední tunu CO₂, je tzv. uhlíkový rozpočet. V této grafice představujeme koncept uhlíkového rozpočtu a důležité vědecké a politické souvislosti.

Co je uhlíkový rozpočet?

Měření i klimatické modely ukazují, že globální oteplení je přibližně přímo úměrné celkovému množství CO₂, které bylo vypuštěno do atmosféry.^{1 2 3 4} Jinak řečeno: čím více emisí skleníkových plynů vypustíme, tím vyšší bude průměrná světová teplota. Když si tedy stanovíme určitou hranici oteplení, kterou nechceme překročit, dá se vypočítat, kolik CO₂ ještě můžeme jako lidstvo v budoucnu vypustit, abychom se pod danou hranicí udrželi. Mluvíme pak o zbývajícím uhlíkovém rozpočtu pro danou hranici. Konkrétně pro udržení oteplení pod hranicí 1,5 °C (oproti průměru z let 1850–1900) byl v roce 2020 zbývající uhlíkový rozpočet řádově 400 Gt CO₂ a pro udržení oteplení pod hranicí 2 °C je zbývající uhlíkový rozpočet řádově 1150 Gt CO₂⁵ (oba údaje jsou pro 67% pravděpodobnost nepřekročení dané teplotní hranice).

Označení rozpočet je přitom třeba brát jako metaforu: podobně jako rodinný rozpočet na dovolenou udává, kolik peněz je celkově možné utratit v průběhu dovolené, uhlíkový rozpočet říká, jaké množství CO₂ může ještě lidstvo vypustit, aby nedošlo k překročení určité hranice globálního oteplení.

Jak souvisí uhlíkový rozpočet s cílem dosažení uhlíkové neutrality?

Uhlíkový rozpočet a dosažení uhlíkové neutrality jsou dva různé způsoby, jak je možné přemýšlet o snižování emisí skleníkových plynů. Uhlíková neutralita označuje stav, kdy lidstvo svým působením nepřidává CO₂ do atmosféry. Cíl dosáhnout uhlíkové neutrality do určitého data je srozumitelný a dobře formulovaný, a proto řada států a firem svůj závazek staví právě na něm.⁶

Cíl uhlíkové neutrality zjednodušeně řečeno říká, kdy spálíme poslední tunu fosilních paliv – nijak už ale neřeší, kolik fosilních paliv do té doby spálíme. Naproti tomu uhlíkový rozpočet vychází ze stanoveného cíle oteplení a na jeho základě určuje, kolik fosilních paliv celkem ještě můžeme spálit – aniž by určoval, kdy přesně má dojít ke spálení poslední tuny.

Rozdíl mezi uhlíkovým rozpočtem a uhlíkovou neutralitou dobře ukazuje metafora kuřáka, který se snaží skončit s kouřením. Kdy vykouří svou poslední cigaretu (uhlíková neutralita) a celkový počet cigaret, který do té doby vykouří (uhlíkový rozpočet), jsou dvě velmi různé věci. Přitom je intuitivně jasné, že dopad na jeho zdraví bude odpovídat celkovému počtu cigaret, nikoli datu, kdy s kouřením přestane. Podrobněji tyto souvislosti ukazujeme v grafice Jak různé varianty snižování emisí ovlivní oteplení.

Jak uhlíkový rozpočet pomáhá uvažovat o potřebných opatřeních?

Představa celkového množství emisí, které můžeme jako lidstvo vypustit, abychom nepřekročili určitou hranici globálního oteplení, byla použita ke komunikaci naléhavosti klimatické změny i k formulování závazků snižování emisí:

• Zvláštní zpráva IPCC ke globálnímu oteplení o 1,5 °C z roku 2018 uvádí, že pro 67% pravděpodobnost nepřekročení hranice oteplení o 1,5 °C může lidstvo vypustit již pouze 420 Gt CO₂. V současnosti se vypouští přibližně 40 Gt CO₂ ročně, a tímto tempem by se uhlíkový rozpočet vyčerpal přibližně za deset let, tedy zhruba v roce 2028. Tyto úvahy pak vedly k zjednodušeným sdělením typu máme jen 10 let k záchraně planety! Emisní scénáře, které počítají s postupným snižováním emisí, vyznívají o něco mírněji: pro dosažení oteplení pod 1,5 °C je třeba snížit emise do roku 2030 na polovinu a uhlíkové neutrality dosáhnout do roku 2050.³

• Koncept zbývajícího uhlíkového rozpočtu používá pro formulaci svých závazků například Velká Británie⁷ nebo Praha.⁸

• Možnému využití konceptu zbývajícího uhlíkového rozpočtu jako vodítka pro stanovení potřebných opatření se věnují autoři článku Opportunities and challenges in using remaining carbon budgets to guide climate policy. Podrobně diskutují předpoklady celého přístupu, zdroje nejistot v určení uhlíkového rozpočtu i problematiku alokace uhlíkových rozpočtů pro jednotlivé státy.

Nejistoty při určování uhlíkového rozpočtu

Modelování budoucího vývoje globálního oteplení vychází z veličin, jejichž hodnoty známe pouze s určitou nejistotou. Proto se i uhlíkový rozpočet vztahuje k určité pravděpodobnosti, že daná hranice oteplení nebude překročena. Pokud například chceme mít alespoň 50% šanci, že nepřekročíme hranici oteplení 2 °C, můžeme vypustit již pouze 1400 Gt CO₂. Chceme-li si být jistí na 67 %, pak bychom neměli vypustit více než 1100 Gt CO₂. Čím vyšší chceme mít jistotu, tím méně oxidu uhličitého si můžeme dovolit vypustit. Podrobněji tyto souvislosti ukazujeme v grafice Závislost oteplení na budoucích emisích CO₂

Hlavní nejistotou při určování uhlíkového rozpočtu je citlivost klimatu, která vyjadřuje „o kolik stupňů Celsia se svět oteplí, když zdvojnásobíme koncentraci CO₂“. Při změně klimatu totiž nepůsobí nárůst globální teploty jen samotné skleníkové plyny, ale také přírodní zpětné vazby, které se v klimatu odehrávají. Příkladem může být zpětná vazba vodní páry: čím vyšší je teplota, tím více vody se vypaří z povrchu oceánů. Zároveň více vodní páry v atmosféře dále působí na zvyšování teploty, protože vodní pára silně pohlcuje tepelné záření. Jinak řečeno: zpětná vazba vodní páry zesiluje skleníkový efekt antropogenních skleníkových plynů. Podobně funguje zpětná vazba tání ledovců: vyšší teplota způsobuje, že ledovce tají, čímž se odkrývá povrch pod nimi. Ten pak pohlcuje více slunečního záření, což vede k dalšímu zvyšování teploty. Naopak existují i takzvané negativní zpětné vazby, které oteplování zpomalují, příkladem může být nízká oblačnost. Pokud změna klimatu (například kvůli vyššímu vypařování) vede v některé oblasti ke zvýšení oblačnosti, dojde současně v dané oblasti k ochlazení (kvůli vyššímu zastínění slunce).

Podobných zpětných vazeb existuje v klimatu velké množství a u všech zatím nemáme přesně zjištěnou jejich sílu. Proto existuje nejistota v tom, jak moc se Země oteplí při vypuštění určitého množství skleníkových plynů. Tato nejistota se pak odráží v nejistoté hodnotě citlivosti klimatu. Očekáváme, že při zdvojnásobení koncentrace CO₂ v atmosféře by se teplota planety měla zvýšit o 2,6–4,1 °C. Chceme-li mít větší jistotu, že určitá hranice oteplení nebude překročena, musíme počítat s možnou vyšší citlivostí klimatu. Vedle nejistoty v hodnotě citlivosti klimatu se do uhlíkového rozpočtu promítají například nejistoty v efektu dalších skleníkových plynů či aerosolů (oxidy síry a saze).

Podrobnější diskuzi jednotlivých předpokladů a zdrojů nejistot uhlíkového rozpočtu poskytuje článek Matthews, H. D., Tokarska, K. B., Nicholls, Z. R. J. et al. Opportunities and challenges in using remaining carbon budgets to guide climate policy.

Další kontexty pro úvahy o hranicích oteplení

Proč byl v rámci Pařížské dohody stanoven cíl nepřekročit oteplení o 1,5 °C, resp. 2 °C?

Plná citace Pařížské dohody zní: „Cílem této dohody je zlepšit globální reakci na hrozby změny klimatu mimo jiné pomocí udržení nárůstu průměrné globální teploty výrazně pod hranicí 2 °C oproti hodnotám před průmyslovou revolucí a úsilí o to, aby nárůst teploty nepřekročil hranici 1,5 °C oproti hodnotám před průmyslovou revolucí…“⁹

Vzhledem k tomu, že v současnosti už oteplení dosáhlo hodnoty přibližně 1,2 °C oproti předindustriálnímu období a emise dále rostou, je cíl udržet nárůst teploty pod 1,5 °C na hranici dosažitelnosti a cíl udržet nárůst teploty pod hranicí 2 °C se jeví jako velmi ambiciózní. Zároveň však oteplení okolo 2 °C již může překročit mnoho ekosystémových bodů zlomu, což bude mít na lidstvo velký negativní dopad. Podrobněji se srovnání dopadů oteplení o 1,5 °C, 2 °C a 3 °C věnuje zpráva IPCC SR15 a poznání o bodech zlomu shrnují naše grafiky.

Průměrné globální oteplení vs. lokální extrémy

V současnosti dosáhlo průměrné globální oteplení hodnoty 1,2 °C oproti teplotám v letech 1850–1900. Nicméně ne všechny části světa se oteplují stejně rychle. Obecně platí, že pevnina se otepluje rychleji než oceány a oblasti severní polokoule se oteplují rychleji než oblasti jižní polokoule. Česká republika se za posledních 60 let oteplila o více než 2 °C a například Špicberky se oteplily o více než 4 °C. Tyto hodnoty oteplení však stále porovnávají pouze změny průměrů ročních teplot. Pro člověka i pro ekosystémy je ale důležitější, že oteplení s sebou nese častější a větší extrémy: silnější vlny veder, častější sucha i intenzivnější povodně. Při globálním oteplení o 2 °C by frekvence i intenzita těchto extrémních jevů byla výrazně větší než dnes.

Další zdroje a poznámky

Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J. B. R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.