Daniel Hueholt zkoumá dopady klimatických intervencí – cílených zásahů člověka do klimatického systému, jejichž cílem je zmírnit globální oteplování Země. Ve svém výzkumu propojuje výstupy klimatických modelů, ekologické dopadové modely, historická pozorování a datově orientované metody včetně strojového učení. Výzkumník z americké Colorado College v květnu přijel do Prahy na Matfyz, kde představil svůj výzkum a vedl několik odborných workshopů.
Jak jste si užil pobyt v Praze?
Bylo to skvělé! Kolegové z Katedry fyziky atmosféry byli velice milí a Praha je nádherné město. Mezi moje oblíbená místa patřil Vyšehrad, průhonický zámek a park a taky Nový Svět – netušil jsem, že tam bydlel Tycho de Brahe! Překvapila mě i skvěle fungující městská hromadná doprava. Po dvou týdnech, které jsem tu strávil, mám ale pořád pocit, že jsem Prahu sotva „ochutnal“.
Jak se vám spolupracuje s vědci z Matfyzu? A jak vůbec tato spolupráce začala?
Vloni jsem na Katedře atmosférických věd Colorado State University potkal docentku Evu Holtanovou. Eva u nás trávila výzkumný pobyt v rámci Fulbrightova stipendia a já jsem v té době na univerzitě ještě studoval jako doktorand. Zjistili jsme, že naše výzkumná témata se do značné míry protínají – mezi oblasti mého zájmu patří klimatologie, ekosystémové změny a data science.
Velmi mě potěšilo, když jsem dostal pozvánku, abych následující rok přijel do Prahy na Matfyz představit svůj výzkum a vést několik workshopů zaměřených na metody data science, mj. neuronové sítě, které mnoho kolegů z Matfyzu bude využívat ve svých výzkumech. Jedna z nejlepších věcí na vědě je spolupráce. Těším se, kam mě spolupráce s českými vědci zavede.
Jedním z vašich společných témat jsou tzv. klimatické intervence. O co přesně jde?
Jako klimatické intervence se označuje studium potenciálních metod zásahů do zemského klimatického systému s cílem snížit rizika, která přináší klimatická změna. Jde o širokou škálu přístupů, počínaje těmi, které by odstraňovaly skleníkové plyny z atmosféry, až po ty, které by čistě hypoteticky přímo ochlazovaly planetu. Klimatické intervence nemají nahradit redukci emisí skleníkových plynů, jde o doplněk, který může pomoci snížit rizika spojená se změnou klimatu, zatímco dekarbonizace bude dál pokračovat.
Téma cíleného ovlivňování klimatu člověkem už není jenom doménou sci-fi filmů a knih. Kdy se z geoinženýrství stal seriózní výzkumný problém? Co zájem o tuto oblast podnítilo?
Výzkum v oblasti klimatických intervencí sahá až do poloviny 20. století – o vstřikování aerosolu do stratosféry vědci poprvé diskutovali už v roce 1977. V posledních letech se kvůli pomalému snižování emisí a zesilujícím dopadům klimatické změny téma znovu oživilo. Vedoucí výzkumné organizace, jako je Národní akademie věd, inženýrství a medicíny Spojených států, UNEP (United Nations Environment Programme) nebo WCRP (World Climate Research Programme) vyzvaly k dalším výzkumům v této oblasti. Zdůrazňují, že je potřeba zkoumat základní otázky spojené s fyzikálním procesy a širšími dopady klimatických intervencí na společnost, abychom do budoucna měli dostatek podkladů pro veřejnou diskusi.
Mezi nejvíce diskutované postupy patří zmíněné vstřikování aerosolu do stratosféry, tzv. metoda SAI, která je inspirovaná sopečnými erupcemi. Jak by měla fungovat?
Stratospheric aerosol injection (SAI) je hypotetická metoda, která spočívá ve vstřikování reflexních částic do horních vrstev atmosféry (vyšších vrstev, než kde létá většina letadel), kde by tyto částice snižovaly teplotu na zemském povrchu odrážením velmi malé části dopadajícího slunečního záření. Takové procesy probíhají přirozeně po sopečných erupcích: například v roce 1991, kdy došlo k výbuchu sopky Mount Pinatubo, se zhruba na dva roky snížila globální průměrná teplota. Metoda SAI by tyto přírodní procesy napodobovala po delší dobu a zároveň by dál pokračovalo snižování emisí skleníkových plynů.
Jakým způsobem se metody, jako je SAI, testují? Je reálné, že by se jednou mohly používat v praxi?
SAI se momentálně testuje výhradně pomocí počítačových simulací. Používáme k tomu tytéž modely, které slouží pro tvorbu projekcí budoucích klimatických změn. Navíc využíváme i pozorování přírodních procesů, jako jsou sopky, abychom otestovali, jestli modely odpovídají skutečnosti. V reálném světě se metoda zatím netestuje. Technicky je možné ji nasadit s leteckými technologiemi blízké budoucnosti. Musíme však zjistit, jaké by byly dopady na klima, v čem by spočívaly konkrétní přínosy a taky určit, kdo by nesl odpovědnost za možná rizika.
Video představující problematiku klimatických intervencí. Další videa D. Hueholta a jeho kolegů jsou dostupná zde. (Ilustrace: Heartwood Visuals)
Mohou klimatické intervence fungovat jako účinná obrana proti náhlým změnám klimatu?
O SAI se někdy mluví jako o „nouzové reakci“ na změnu klimatu, protože aerosoly mají chladivý vliv téměř okamžitě po vstupu do atmosféry. Dopady této metody však závisí na charakteristikách intervenčního scénáře, včetně místa, kde by byly aerosoly vypouštěny a v jakém množství. Předchozí výzkum například ukazuje, že rozsáhlý intervenční scénář, který rychle snižuje globální teplotu, by zároveň mohl být rizikem pro ekosystémy, které na rychlou změnu teploty nejsou přizpůsobeny. Mírnější intervence, která stabilizuje globální teplotu a je pečlivě naplánovaná tak, aby udržovala globální vzorce atmosférické cirkulace, může mít vedlejších účinků méně.
Mezi další rizika ale patří taky sociální otázky, které jsou nad rámec fyzikálního výzkumu. Například jak udržet intervenci v dlouhodobém horizontu nebo jak může přirozená variabilita klimatického systému ovlivňovat to, jestli budou efekty SAI vnímány pozitivně anebo spíše v negativním světle. Kdo by například rozhodoval o tom, jestli jsou intervence účinné? Na tyto otázky nemůže dát odpovědi jenom fyzikální věda, ale transparentní výzkum, na kterém se budou podílet odborníci z různých oborů z celého světa.
Co vás přivedlo ke klimatologii? Čím si vás tento obor získal?
Počasí patřilo mezi moje zájmy už od dětství, moji rodiče dokonce tvrdí, že jsem se naučil chodit během řádění hurikánu. Jeden z důvodů, proč jsem si tuhle oblast oblíbil, je interdisciplinarita. Studium atmosféry vyžaduje znalosti z mnoha různých oblastí, jako je matematika, počítačová věda, fyzika a chemie. Klimatologie, obzvláště problematika klimatických intervencí, toho zahrnuje ještě daleko víc, včetně sociálních věd. Tato nedílná interdisciplinární povaha, vyžadující širší spolupráci, dělá podle mě z klimatologie vysoce přitažlivou vědu.
Na čem konkrétně budete spolupracovat s českými vědci?
Jeden konkrétní projekt, na kterém pracujeme, se týká studia rychlosti, s jakou se různé klimatické zóny určené teplotními a srážkovými podmínkami mění v důsledku klimatické změny. Chceme mimo jiné otestovat, zda jsou v současném měnícím se klimatu stále užitečné tradiční klasifikace hlavních klimatických zón, anebo jestli potřebujeme nové přístupy, které nám v budoucnu pomohou při plánování a rozhodování.
Mohlo by vás také zajímat:
Čas
plyne v laboratoři rychleji, než bychom si přáli
Od flétny k ledovým měsícům
Seismolog
Plicka: Řecko je náš druhý domov