Voda, půda, plodiny - nová teorie o změně klimatu?

Změna klimatu je pečlivě studovaným a medializovaným tématem, jehož prvním dopadům čelíme již dnes - sezónní výkyvy a extrémní prodloužené klimatické výkyvy. Výzkumy provedené IPCC (Mezinárodní panel o klimatických změnách) poukazují na spojitost mezi změnou klimatu a zvýšeným výskytem plynu vyvolávajícím skleníkový efekt a kladou důraz na snížení koncentrace atmosférického oxidu uhličitého.

V roce 2007 byl skupinou slovenských vědců publikován soubor rešerší odhalující vztah mezi vodním oběhem a narušením klimatu: Voda pre ozdravenie klímy - Nová vodná paradigma (M. Kravík, J. Pokorný, J. Kohutiar, M. Ková , E. Tóth). Tato teorie, aniž by odporovala studii, která se stala oficiální “uhlíková studie”, nabízí zajímavou doplňující a jednoznačně prokazatelnou teorii.

Kam se poděla voda?

Je všudypřítomná, nezbytná pro život, ať už živočišný nebo rostlinný: 60 % našeho organismu se skládá z vody a ten rostlinný jí obsahuje 80 až 90 %. Na planetě Zemi voda plní roli transportéra, ať už atmosférického (podílí se na rozkladu plynů a atmosférických částic a navrací se do půdy prostřednictvím srážek) nebo vodního (transport sedimentu, migrace v oceánech atd.). Voda je také příznačným transportérem a rozdělovačem energie. Skrze oceán (například Golfský proud - teplý proud, který ve Francii způsobuje mírné klima, i přestože leží ve stejné zeměpisné šířce jako jih Kanady) a skrze atmosféru funguje jako opravdová klimatizace.  

Moře a oceány představují 97,25 % pozemní vody, tedy její většinu. Tato ohromná masa slané vody, kromě toho, že poskytuje příbytek hojné fauně a flóře, hraje zásadní roli “živého nárazníku”, který reguluje pozemní teplotu: půda se v porovnání s atmosférou otepluje a ochlazuje velmi pomalu, kdežto teplota atmosféry se mění rychle při střídání dne a noci i ročních období. Díky tomu se vyhýbáme např. jevu, který probíhá na Měsíci, kdy se střídají denní teploty o 100 °C s nočními o -150 °C. Oceány tedy v globálním měřítku fungují jako skvělý tlumič. Zbývajících 2,75 % sladké vody je rozděleno následovně: 75 % zásob sladké vody v podobě ledu na pólech, ledovcích a ledových krách, většina ze zbývajících zásob je zadržována v podzemních vodách (24,5 %). Zbývající sladká voda 0,57 % se vyskytuje v podobě jezer, řek, v půdě a atmosféře. Pro zjednodušení, 60 % kapalných zásob vody se vyskytuje v jezerech, 30 % v půdě, 6 % v atmosféře v podobě páry, deště, sněhu nebo ledu a pouhých 0,83 % ve vodních tocích (řekách, potocích a říčkách). Tato informace je důležitá, a to z důvodu, abychom si uvědomili, že u vznikajících pozemků, je v průměru, 38 krát více vody obsažené v půdě než ve vodních tocích a 8 krát víc v atmosféře než ve vodních tocích. Tato informace je pro nás zásadní v okamžiku, kdy dojde na otázku regulace klimatu na regionální úrovni, stejně tak pokud jde o teplotu i srážky.   

Voda, klima a mikroklima

Věnujme naši pozornost nyní vodě v roli přenašeče energie. Jednou ze zvláštních vlastností této molekuly je její schopnost snadno přecházet z jednoho skupenství na jiné (led-kapalina-pára), na jejímž základě jí dodáváme nebo ubíráme energii: zahříváme-li kus ledu, rozpustí se, před přeměnou na páru zkapalní. Při opačné přeměně z páry na kapalinu a následně na pevné skupenství, led, dochází k uvolnění energie.

Voda se vyznačuje zvláštností, že k vlastnímu ohřevu vyžaduje mnoho energie, což z ní dělá nositele značného množství teploty (objem vzduchu nasyceného vodou obsahuje třikrát větší množství energie v porovnání se suchým vzduchem, což vysvětluje fakt, že vlhký vzduch je hůře snesitelný než suchý vzduch, ať už je teplo nebo zima). Tato vlastnost rychle měnit podobu výskytu umožňuje přenášet velké množství energie na dlouhé vzdálenosti, horizontálně i vertikálně. Považujeme-li led málo mobilní skupenství, pak voda v kapalném skupenství je více mobilní a pára nejvíce. Ohřev vody slunečním zářením jí dodává tepelnou energii a dále vede k jejímu vypařování. Energie uložená v páře bude zpět uvolněna během kondenzace, například během deště. Nadto přeměna z kapalného stavu do plynného také vyžaduje dostatek energie, což můžeme snadno pocítit při vycházení z bazénu, když fouká vítr: vypařování vody nás “okrádá” o teplo. Stejným způsobem funguje i pocení: je to prostředek pro ochlazování lidského těla a my můžeme pozorovat, že planeta Země používá stejný prostředek pro vlastní ochlazení - transpiraci vegetace.

Schopnost vody absorbovat sluneční energii umožňuje přirozené ochlazení atmosféry. Představme si jeden den bez mraků se suchým vzduchem: sluneční záření v první řadě vede k vypařování vody, což ochlazuje atmosféru. V druhé řadě se začnou tvořit mraky a budou zachycovat jednu část slunečního záření a snižovat i množství energie, které dopadá přímo na zemi: sluneční energie je buď rozptýlena v podobě citelné teploty, nebo spotřebována při vypařování. Ve vlhkém prostředí se klima přirozeně samoreguluje: v blízkosti moře (mírné bretaňské klima), prostřednictvím vodní hladiny nebo vegetace, která vypařuje vodu z půdy (les například). Naopak, suché prostředí se oteplí mnohem rychleji a zchládne rovněž velmi rychle. Zatímco oceány brzdí změny klimatu v globálním měřítku, atmosferická voda zmírňuje proměnu klimatu lokálně. Tato regulace závisí především na vodě přítomné v půdě a její schopnosti vypařovat se.

Sluneční energie, která dorazí k půdě je dále přenášena buď ve formě tepla, nebo rozptýlena vypařováním a navrátí se prostřednictvím kondenzace (deště). Suchá oblast bez vody nemůže teplotu odbourávat, a tak během dne v této oblasti teplota rychle stoupá. K opačnému procesu dochází v noci, kdy bez přítomnosti vlhkosti teplota zase rychle klesá: jedná se o skleníkový efekt a kondenzaci vody (rosa a déšť). To je důvod, proč je vhodné si na Saharu vzít teplou peřinu.

Déšť nepřichází od moře

Ano, vypařování vody nespotřebovává pouze sluneční energii, ale ovlivňuje vznik páry, která se může vysrážet a tvořit mraky a navracet se do půdy ve formě srážek a uzavírat tak vodní cyklus. Rozlišujeme dva vodní cykly: velký, který je charakteristický pro výměnu vody mezi oceány a kontinentem. Probíhá následovně: vypařování vody z oceánů, vznik mraků a jejich pohyb pod působením větru, návrat do půdy ve formě deště, přetrvávání na horách v podobě sněhu, návrat do oceánů skrze řeky atd. Hlavní charakteristikou velkého vodního cyklu je horizontální dynamika, tzn. že vlhkost před opětovným dopadem na zem může překročit velké vzdálenosi: to je cyklus globální rovnováhy na kontinentální úrovni.

Ve vyváženém systému malý vodní oběh zmírňuje výkyvy velkého vodního oběhu. Děje se tak díky zpomalování vody protékající územím, zároveň malý cyklus zabraňuje srážkovým a teplotním výkyvům.

Malý vodní cyklus je pozorován stejně, ale tentokrát na lokální úrovni. Dodržuje stejné schéma od vypařování po déšť: voda se vypařuje prostřednictvím vegetace, vytváří lokální vlhkost, která se kondenzuje, vznikají mraky atd. Okamžik, který je pro nás zajímavý je, když 50 až 65 % deště dopadajícího na jedno místo, vychází z lokálního vypařování, zbytek je výsledkem velkého vodního cyklu. To znamená, že čím intenzívnější je lokální vypařování, tím vydatnější jsou i lokální deště.

V nerovnovážném systému lokální vypařování ke zmírnění hrubých výkyvů velkého cyklu nestačí: půda se nejenom vysušuje, ale vzniká riziko, že bude působením eroze částečně odnášena. Podobné situace jednoznačně vykresluje výskyt letních bouřek: nadměrně vysoké teploty vedou k silným dešťům, v extrémních případech až ke krupobití.

Je potřeba udržovat rovnováhu mezi vstupy a výstupy, aby oba cykly mohly být trvalé povahy: pokud zrychlíme a upřednostníme odvodňování a odtékání vody do oceánů na úkor jejího vsakování a vypařování, znevýhodníme malé cykly ve prospěch těch velkých. Vysušení půdy na lokální úrovni podpoří oteplení atmosféry, což znamená, že vypařená voda vystoupá výše a “odejde” dál, urychlí vysušení oblasti a její přeměnu na “teplá místa”. Města, pouště, zemědělské oblasti zbavené vegetace v létě, jsou dokonalými příklady teplých míst. Místo pravidlených deštíků, které vznikají z malého cyklu, budou přicházet vydatné až nadměrné a nepravidelné deště, které se tvoří na základě velkého cyklu.

Abychom podpořili výskyt dešťů, je třeba přimět rostliny k růstu

Lesní a travní porost se stará o podporu vsakování a vypařování vody. Ve skutečnosti, pokud se množství vypařené vody zvětšuje společně se stoupající teplotou a sílícím větrem, přibývá rovněž s povrchem výměny: pokud chceme nechat uschnout vlhké plátno, je lepší ho vypnout venku na šňůře během slunečného a větrného dne, než ho nechat smluchlané v pračce. Vegetace a zvláště stromy účinkují jako extrémně výkonné klimatizátory, a to díky jejich povrchové výměněně kořenů a listů, které z půdy extrahují vodu a vypařují ji skrze listy.

Například, 12 m vysoký kaštan o externím povrchu 340 m2 disponuje povrchem listové výměny o 10 ha a povrchem kořenové výměny o 44 ha. Odhadujeme, že listnatý strom o průměru 10 m vypaří 400 l vody za den a ekvivalent chladivé hmoty 10 domácích klimatizací. Co se plodin týče, předpokládáme, že jedna louka pokrývající stejnou rozlohu jako jeden strom je 2x méně výkonná, ale stejně efektivní jako vodní plocha o stejné rozloze. Strom starší 10 let je schopný vypařit kolem 8 mm vody za den, kultura pšenice mezi 1 a 3 mm vody za den a plodina kukuřice nebo travnatý letní pokryv 4 až 6 mm.

Vysoušíme půdu

Pokud kontrola klimatu probíhá skrze místní správu vody, naše civilizace si nesmírně ubližuje tím, že urychluje vysoušení a současně snižuje vypařování vody. Proces vytváří “teplá místa” a spojuje je mezi sebou, což má dopad na lokální klima a následně i na globální:

• Faktory urychlující vysoušení a povrchové odtékání vody: nepropustnost povrchu v městských částech a po délce silniční sítě, kanalizace, drenáží a příkopů, vytrhání stromů a živých plotů v příměstských částech. Z pohledu zemědělství: rozvrstvení půd a jejich utužení, nepropustnost dna vodních toků zapříčiněné sedimenty uvolněnými erozí.
• Faktrory snižující evapotranspiraci: ještě jednou nepropustnost povrchu, mýcení lesů, absence aktivní vegetace meziplodin v obdělávaných oblastech (více aktivní evaporace od začátku června u obilovin, od srpna u jarních plodin).

A jaká je pozice trvale udržitelného zemědělství v tom všem? Podle autorů syntézy, řešením klimatické krize není globálně platné řešení, ale znásobení lokálních iniciativ, které bojují proti vzniku “teplých míst” znásobením “vodních míst”: les, zelená města, vodní zásoby, zpomalení odtoku vody, atd. Z tohoto úhlu pohledu jsou techniky dlouhodobě udržitelného zemědělství vhodné a velmi ucelené. Na jedné straně, udržováním vertikálního uspořádání půdy je usnadněn vertikální pohyb vody v zimě (vsakování a zadržování v půdě), stejně jako v létě (kapilární a kořenové vzlínání vody). Na straně druhé, udržování permanentního pokryvu půdy umožňuje fyzicky ustálit teplotu půdy jejím zastíněním a ovlivnit albedo efekt (odrážení světelného záření do výšky). Nicméně, pokud přijmeme teorii rostlinných klimatizátorů, převažujícím faktorem je zvýšení aktivní vegetace, a to především díky rostlinnému pokryvu, který je zapojený jako meziplodina nebo podsev.

Dnes je jen těžko uvěřitelné, že velká část Blízkého Východu byla v roce 300 př. n. l. pokryta rozlehlými cedrovými lesy. Byly zdevastovány do takové míry, že ve 2. století př. n. l. musel císař Hadrián vydat zákaz porážení stromů. (úryvek z knihy Voda jako nástroj pro obnovu klimatu - nové vodní paradigma)

Závěr: demokracie, uhlík a voda

Tato teorie o zemském vypařování, pokud nezpochybní teorii o uhlíku, která je k dnešku univerzálně přijímána, umožňuje znovu položit otázku o původu klimatického a přiznat si, že příčiny oteplování jsou možná více komplexní, než si aktuálně připouštíme. Zadruhé, řídíme-li se uhlíkovou teorií, řešení oteplování klimatu přísluší pouze státům a velkým firmám, a lidský jedinec je zcela opomíjený a bezmocný a do celé situace vstupuje pouze jako “pomocná proměnná” do rovnice. Naopak “teorie vypařování” uvádí řešení jako výsledek působení člověka v lokálním měřítku. Zemědělec, z důvodu značné rozlohy půd, na kterých hospodaří (40 % území západních zemí) je považován za rozhodující hybnou sílu trvale udržitelného zemědělství a agrolesnictví.

Pokud bude tato hypotéza uvedena do středu zájmu, nebude již potřeba vědeckých rozepří, aby byla rozpoznána dynamika zásobování/uvolňování zásob organické hmoty: co je důležité, je vytvořené množství biomasy na ha a její trvanlivost během roku (což je platné pro problematiku uhlíku, kde je dynamika důležitější než jeho zásoba, ale to už je jiné téma…). Pokud chceme zajít o něco dál než zemědělství a agronomie, pro státy a velké společnosti je bezpochyby lepší zvolit globální “demokratické” řešení založené na abstraktním množství uhlíku spíše než na lokálních nezávislých a skutečně zavedených iniciativách obyvatel a podnikatelů, které místně odpovídají na jejich problémy, a to bez ohledu na globální tendenci. Budeme-li parafrázovat, možná zítra budeme citovat následníka Galilea Galilee, který by mohl říct: “A přece dýchá.”

Matthieu ARCHAMBEAU