Jak jsme si „ochladili“ Zemi, ale dusili se smogem

Ukázalo se, že jedna z nejškodlivějších látek, kterou jsme masivně vypouštěli, planetu ochlazovala a maskovala skutečnou sílu globálního oteplování. Tímto skrytým klimatickým hrdinou a padouchem zároveň je síra a z ní vzniklé sulfátové aerosoly.

Co je to aerosol

Než se ponoříme do historie odsíření, je nutné si vysvětlit klíčový pojem: aerosol. V populárním pojetí si často představíme sprej. V meteorologii a klimatologii je aerosol definován jako směs drobných pevných nebo kapalných částic rozptýlených v plynu, v našem případě ve vzduchu. Tyto částice jsou mikroskopické, s průměrem od zlomků nanometrů až po stovky mikrometrů, a jsou tak malé, že se vznášejí i ve vyšších vrstvách atmosféry.

Zatímco oxid uhličitý CO2 funguje jako skleníkový plyn, který propouští sluneční záření dovnitř, ale brání tepelnému záření v úniku z atmosféry (otepluje Zemi), aerosoly, nejen ty vzniklé ze síry, fungují přesně naopak. Jakmile se dostanou do atmosféry, odrážejí přicházející sluneční světlo zpět do vesmíru, ještě než dopadne na zemský povrch. Tím snižují množství energie - tepla, kterou Země absorbuje.

Aerosoly fungují jako kondenzační jádra. Každá dešťová kapka či sněhová vločka potřebuje ke svému vzniku miniaturní částečku, na které by zkondenzovala vodní pára. Pokud je v atmosféře velké množství těchto aerosolů (které z velké části vznikaly z našich emisí síry), vytvoří se více kapiček, ale jsou menší. Mraky složené z menších, ale četnějších kapiček, jsou hustší a odrážejí více slunečního světla. Stejným způsobem fungují i jiné částečky, které se dostanou do atmosféry, třeba prach nebo i písek ze Sahary.

Chemická alchymie v atmosféře

Hlavním viníkem a zároveň „chladivem“ jsou oxidy síry, které se do atmosféry dostávají především spalováním fosilních paliv, zejména uhlí a těžkých topných olejů, které přirozeně obsahují síru.

Přirozeně se síra dostává do ovzduší zejména při erupcích sopek. Jejich globální vliv je ale v současnosti oproti fosilním palivům spalovaným člověkem zanedbatelný. Lokálně působí v tomto směru problémy i požáry.

Proces je následující:

1. Emise: Při spalování se síra oxiduje, čímž vzniká primární znečišťující látka, oxid siřičitý. Je to bezbarvý, štiplavý plyn, který je přímo škodlivý pro lidské zdraví a dýchací cesty.

2. Oxidace: V atmosféře se SO2 dál oxiduje na oxid sírový SO3. 3. Kyselina sírová: SO3 je vysoce reaktivní a s atmosférickou vlhkostí (vodní párou) tvoří kyselinu sýrovou H2SO4. Právě tahle látka je hlavním viníkem kyselých dešťů, které zničily i naše lesy.

4. Sloučeniny síry ve vzduchu vytvářejí sulfátové aerosoly (neboli sulfáty), které jsou oním chladicím štítem.

Až do konce 20. století byla koncentrace sulfátů tak vysoká, že jejich ochlazující účinek částečně maskoval oteplování. Bylo to nevědomé „špinavé řešení“ klimatické krize, které však přinášelo cenu v podobě masivního poškození životního prostředí a zdraví.

Dvojí vliv fosilních paliv

Zatímco tedy část látek, vznikajících spalováním fosilních paliv naší planetu otepluje, další část toto oteplení kompenzuje ochlazov8ním. Důležité je si uvědomit zásadní věc. Zatímco ty ochlazující látky v atmosféře zůstávají dny. Ty oteplující tam zůstávají minimálně stovky let. Fosilní paliva tak desetiletí maskovala svůj opravdový vliv na globální oteplování.

Když zdraví vítězí nad chladem

Koncem 20. století dosáhly dopady oxidů síry v Evropě a Severní Americe neúnosné úrovně. Kyselé deště zničily rozsáhlé plochy lesů i Česku, Polsku a Německu, a velká průmyslová města trpěla častými a smrtícími epizodami redukčního smogu (tzv. londýnský smog), který je směsí sazí a SO2.

V reakci na to se po roce 1990 v Evropě a Severní Americe zavedla přísná legislativa vyžadující odsíření velkých elektráren a průmyslových provozů i dopravy. V České republice k tomuto kroku došlo zejména v 90. letech, kdy byly masivně instalovány technologie pro odstraňování SO2 ze spalin (např. pomocí vápence).

Tento krok byl nepochybně správný a zachránil regionální ekosystémy. Ovšem z klimatického hlediska nastal zvrat. Obrovské snížení SO2 vedlo ke zmírnění kyselých dešťů a zlepšení dýchatelnosti. Jakmile zmizel onen „neviditelný deštník“ sulfátových aerosolů, přestal být maskován plný oteplující vliv skleníkových plynů, které mezitím dál nekontrolovatelně narůstaly. Globální oteplování se od začátku 21. století začalo projevovat intenzivněji a rychleji, než by tomu bylo, kdyby znečištění SO2 pokračovalo.

Tento jev byl jasně patrný – ačkoliv globální emise CO2 stabilně rostly, regiony, kde došlo k odsíření, zaznamenaly zřetelný nárůst lokálních teplot.

Čínský příspěvek k teplení Tichého oceánu

Jedním z nejpřesvědčivějších důkazů o chladicím účinku sulfátů přinesla Čína. Během éry jejího dramatického průmyslového růstu na přelomu tisíciletí byla Čína největším znečišťovatelem na světě. Teprve po roce 2006 začala zavádět rozsáhlé programy na odsíření, které velmi účinné a rychle snížily emise oxidů síry o desítky procent.

Zatímco obyvatelé Číny si konečně dýchají o něco čistší vzduch, klimatologové zaznamenali alarmující souvislost.

Zásadní snížení emisí sulfátových aerosolů nad Asií vedlo k mnohem většímu průniku slunečního záření na zemský povrch a do vod Tichého oceánu. Modelové studie ukázaly, že tento regionální pokles aerosolů přispěl k urychlení oteplování povrchové vrstvy Tichého oceánu. Aerosoly, které dříve vytvářely reflexní vrstvu nad regionem, zmizely a umožnily oceánu absorbovat více tepla. Tento příklad demonstroval, že sulfátové aerosoly mají silný, i když krátkodobý a lokálně intenzivní, vliv na radiační bilanci Země, a jejich odstranění má okamžitý oteplující účinek. Blíže o tom píšeme tady

Lodní doprava: Nejnovější a nejrychlejší klimatický šok

Nejnovější ukázkou tohoto paradoxu je mezinárodní námořní doprava. Až donedávna používaly zaoceánské lodě tzv. těžké topné oleje (HFO), které byly extrémně bohaté na síru (až 3,5 hmotnostních procent). Přes oceány se tak táhly neviditelné, ale husté sulfátové aerosoly, které chladily obrovské vodní plochy.

Tato situace se razantně změnila 1. ledna 2020, kdy vstoupilo v platnost nařízení Mezinárodní námořní organizace (IMO), známé jako IMO 2020. Toto nařízení snížilo maximální povolený obsah síry v lodních palivech pro otevřená moře z 3,5 % na pouhých 0,5 %. Cílem bylo radikálně snížit znečištění ovzduší a chránit zdraví lidí žijících v pobřežních oblastech.

Podle některých odhadů by snížení lodních emisí síry mohlo vést k dodatečnému oteplení planety o desetiny stupně Celsia během pouhých několika let, protože došlo k odstranění posledního velkého antropogenního (lidmi způsobeného) zdroje aerosolového chlazení.

Volba mezi smogem a horkem

Příběh oxidů síry a sulfátových aerosolů je poučným a nepříjemným paradoxem. Dokazuje, že boj proti znečištění ovzduší, i když je morálně i zdravotně správný a nevyhnutelný, má bez současného drastického snížení emisí skleníkových plynů nečekané vedlejší účinky.

Když jsme čistili vzduch od jedovatého smogu a kyselých dešťů, nechtěně jsme strhli ochranný štít, který nám poskytovala naše vlastní špína. Oxidy síry a sulfáty v atmosféře sice způsobovaly ekologické katastrofy na regionální úrovni, ale globálně zpomalovaly nárůst teplot.

Dnes, když se svět postupně zbavuje tohoto špinavého ochlazování, vystupuje v plné síle hrozba globálního oteplování způsobená skleníkovými plyny, které jsme vypouštěli souběžně a bez zábran. Které zůstávají v atmosféře mnohem déle než oxidy síry.