Názory, Životné prostredie

Vplyv vodnej pary na klímu (Komentár)

Od roku 1980 je konanie západného sveta čoraz viac ovplyvňované obavami z blížiacej sa klimatickej katastrofy, ktorú má údajne spôsobovať človekom vyvolané globálne zvyšovanie teploty. Za príčinu tohto nárastu teploty sa označuje zvyšovanie koncentrácie takzvaných skleníkových plynov. Patria medzi ne vodná para, metán a ďalšie plyny. Najmä oxid uhličitý (CO₂) bol a stále je považovaný za obzvlášť kritický faktor, ktorý má významne prispievať k otepľovaniu atmosféry Zeme. Rozsah tohto vplyvu je medzi vedcami dodnes predmetom sporov.

Skleníkový efekt a jeho vysvetlenie

Hlavným zdrojom energie pre Zem je Slnko. Slnko ožaruje Zem priemernou intenzitou 1 368 W na meter štvorcový (W/m²). Tento radiačný výkon však Zem nemá k dispozícii v plnom rozsahu.

Na jednej strane je znížený o časť, ktorú Zem odráža späť do vesmíru, bez toho, aby to malo vplyv na jej energetickú bilanciu. Táto schopnosť odrážať žiarenie, takzvané albedo, v súčasnosti predstavuje približne 30 %. K dispozícii tak zostáva asi 960 W/m², ktoré zo Slnka dopadajú na povrch Zeme.

Pri zohľadnení zakrivenia Zeme to znamená intenzitu ožarovania približne 240 W/m² na guľovitý povrch planéty. Z toho sa vypočíta radiačná teplota 255 Kelvinov (K). Kelvin je jednotka teploty používaná vo fyzike. Prepočítané na stupne Celzia to zodpovedá približne –18 °C.

Globálna priemerná teplota je však približne 288 K, teda +15 °C. Rozdiel 33 K, respektíve 33 °C, viedol k vytvoreniu „modelu skleníkového efektu“. Ten predpokladá spätné žiarenie skleníkových plynov, ktoré prispieva k dodatočnému ohrievaniu zemského povrchu. Skleníkové plyny sú v tomto modeli prirovnávané ku sklenenej streche skleníka, ktorá spomaľuje únik tepla.

Príčina a následok

Ak sa pozrieme na nárast globálnej priemernej teploty a koncentráciu CO₂ v atmosfére, ponúka sa predpoklad vzájomnej súvislosti. Podporujú ho merania z nedávnej minulosti od obdobia industrializácie aj rekonštrukcie teplôt z oveľa starších období.

Z takýchto údajov však nie je jasné a ani principiálne možné vyčítať, či je CO₂ príčinou nárastu teploty, alebo či a do akej miery sa na tom podieľajú iné faktory. V tomto prípade by totiž samotný rast koncentrácie CO₂ mohol byť dôsledkom otepľovania.

Dnes je väčšina svetovej populácie presvedčená, že CO₂ je hlavnou príčinou nárastu teploty. Predstava skleníkového efektu poskytuje zdanlivo vedecký základ pre túto domnienku – a následne pre cestu k dekarbonizácii vrátane výroby energie bez CO₂. Tento pohľad však úplne ignoruje vplyv termodynamiky atmosféry a zemskej príťažlivosti.

Pohľad do termodynamiky atmosféry

Vďaka zemskej príťažlivosti hustota vzduchu a atmosférický tlak s rastúcou nadmorskou výškou exponenciálne klesajú. Vo výške približne 5 500 metrov tlak vzduchu klesne na polovicu hodnoty tlaku na úrovni mora. Na pomyselnej sférickej vrstve v tejto výške sa preto nachádzajú hmotnostné stredy atmosféry, teda „ťažisko atmosféry“. Tento údaj je dôležitý pre nasledujúce výpočty. Celková hmotnosť atmosférického obalu Zeme predstavuje približne 5,14 biliardy ton.

Na úrovni mora sa vzduch skladá prevažne z dusíka (približne 78 percent), kyslíka (približne 20,9 percent), argónu (približne 0,9 percent), CO₂ (približne 0,04 percent) a vodnej pary. Obsah vodnej pary je v súčasnosti 0,4 percenta, čo je približne desaťnásobok koncentrácie CO₂.

Pretože tak vodná para ako aj oxid uhličitý absorbujú tepelné žiarenie, teda infračervené žiarenie, je nepochopiteľné, že sa vodnej pare pri hodnotení klímy pripisuje len malý význam.

Obsah vodnej pary určuje globálnu teplotu

Absolútne množstvo vodnej pary v atmosfére dnes predstavuje približne 13 biliónov ton. Podľa Clausius-Clapeyronovej rovnice môže atmosféra pri oteplení o jeden Kelvin prijať o 7 % viac vodnej pary.

Pri zvýšení globálnej priemernej teploty o 1,5 K, ku ktorému došlo od roku 1850, treba v predindustriálnom období počítať s množstvom vodnej pary približne 12 biliónov ton. K tomu treba pripočítať približne 0,2 bilióna ton kondenzovanej vody alebo kryštalizovaného ľadu.

Skondenzovaná vodná para slúži ako zásobáreň pre každoročné zrážky na celej planéte a neustále sa dopĺňa vyparovaním z povrchu Zeme a oceánov. Výsledkom je približne 1 meter zrážok na meter štvorcový ročne. Množstvo vodnej pary sa tak obnoví asi 40-krát za rok.

Uvoľňovanie kondenzačného tepla vodnej pary a tepla pri topení ľadu neustále dodáva atmosfére energiu. Už samotný tento efekt vedie ku globálnej priemernej teplote pred industrializáciou. Na vysvetlenie „skleníkového efektu“ preto nie je potrebné žiadne spätné žiarenie.

Spotreba energie, emisie a otepľovanie

Vodná para vzniká prirodzeným vyparovaním v prírode, tiež z technických procesov vrátane priamej chemickej reakcie pri spaľovaní ropy, plynu alebo biomasy, a rovnako aj z chladenia v elektrárňach a priemysle. Tým sú dodatočné emisie vodnej pary priamo spojené so spotrebou primárnej energie ľudstvom.

V roku 1950 ľudstvo spotrebovalo približne 30 000 terawatthodín (TWh) primárnej energie. Dovtedy spotreba rástla miernym tempom, no v polovici minulého storočia sa rast zrýchlil z približne 300 TWh ročne na takmer 1 900 TWh ročne. Spotreba primárnej energie v roku 2024 dosiahla približne 170 000 TWh, pričom uhlie, ropa a zemný plyn tvorili asi 85 percent všetkých energetických surovín.

Priemerne vznikajú približne 2 kilogramy vodnej pary na 1 kilowatthodinu (kWh) spotrebovanej primárnej energie. Keďže solárna, veterná a vodná energia nevyžadujú spaľovanie, v nasledujúcom výpočte sa nezohľadňujú. Posudzované množstvo energie pre rok 2024 tak klesá na približne 150 000 TWh. Z toho vychádza množstvo vodnej pary vypustenej do atmosféry na úrovni 0,3 bilióna ton.

Pri zohľadnení spomínaného 40-násobného obehu to vedie k zvýšeniu množstva vodnej pary trvalo prítomnej v atmosfére o 7,5 miliardy ton. Viac vodnej pary znamená viac kondenzácie a tým aj viac kondenzačného tepla. Zároveň neustála cirkulácia zabezpečuje, že emisie z predchádzajúceho roka už nehrajú významnú úlohu.

Merania NASA za posledné desaťročiach navyše ukázali, že podiel odrazeného slnečného žiarenia sa od roku 1850 znížil približne o 2 percentá. To znamená, že na Zem dopadá stále viac slnečnej energie. Aj to prispieva k rastu teploty planéty.

Otepľovanie takmer bez vplyvu CO₂

Samotná energetická bilancia atmosférického vodného cyklu spolu so znížením odrazenej časti slnečného žiarenia tak vedie k spomínanému otepleniu oproti predindustriálnemu obdobiu. Podľa vyššie vysvetlených fyzikálnych súvislostí dosahuje toto oteplenie 1,4 °C, čo zodpovedá takmer celému globálnemu nárastu teploty od roku 1850, ktorý predstavuje 1,5 °C. Oxid uhličitý pri tomto výpočte nehrá žiadnu úlohu.

Nárast teploty v posledných rokoch je teda možné takmer úplne vysvetliť pomocou termodynamiky a zmenenej intenzity slnečného žiarenia. Globálne otepľovanie je preto čiastočne priamym dôsledkom rastúcej spotreby energie. Výroba energie prostredníctvom spaľovania a vodné chladenie odpadového tepla totiž zvyšuje množstvo vodnej pary v atmosfére.

Hoci v posledných desaťročiach došlo k významnému pokroku v recyklácii tepla, výroba energie sa stala efektívnejšou a vzniká čoraz menej vodnej pary, tento vzťah možno potvrdiť aj na základe starších údajov. Priemerné teploty pri analogickom výpočte vychádzajú pre roky 1950, 1980 a 2000 – bez zohľadnenia albeda – na 15,3 °C, 15,7 °C a 15,8 °C.

Viac CO₂ podporuje výživu svetovej populácie

Súvislosť medzi spotrebou energie a otepľovaním je pri vodnej pare dokonca výraznejšia než pri CO₂, pretože vodnú paru produkujú aj zdroje energie bez CO₂ vrátane spaľovania vodíka a chladenia solárnych, veterných alebo jadrových elektrární.

Napriek tomu nárast koncentrácie CO₂ v atmosfére nie je bezvýznamný. Ukazuje, že zemská pevnina a oceány dokážu absorbovať CO₂ len obmedzenou rýchlosťou. Nárast CO₂ možno najlepšie použiť ako indikátor spotreby primárnej energie z fosílnych palív.

Väčšina rastlín dosahuje svoj optimálny rast až pri koncentrácii CO₂ vyššej ako 600 ppm. Je preto otázne, či je existencia ľudstva ohrozená rastúcou koncentráciou CO₂ na súčasných 428 ppm a viac. Z hľadiska výživy svetovej populácie by bola vyššia koncentrácia CO₂ dokonca žiaduca.

Ani pobyt v skleníku s ešte vyššou koncentráciou CO₂, zvyčajne 1 000 ppm, človeku neškodí. Takzvaná hodnota MAK, teda maximálna prípustná koncentrácia na pracovisku považovaná za bezpečnú, predstavuje 5 000 ppm, čo je viac ako desaťnásobok súčasnej koncentrácie v atmosfére.

Záver: Ak chceme obmedziť otepľovanie, musíme obmedziť emisie vodnej pary

Model skleníkových plynov je jednoduchý a každý sa domnieva, že mu rozumie. Z hypotézy, že koncentrácia CO₂ v atmosfére je hlavným faktorom rastu teploty, sa odvodzuje neexistujúca príčinná súvislosť. Z fyzikálneho hľadiska je tento model prinajmenšom neúplný, pretože ignoruje termodynamické procesy v atmosfére a zmeny, ktoré sa odohrávajú mimo zemského povrchu.

Požiadavka na dekarbonizáciu energetiky odvodená z modelu skleníkových plynov sa sústredí na hľadanie spôsobov výroby energie bez emisií CO₂, avšak zanedbáva hlavný faktor rastu teploty – vodnú paru. Zároveň zvýšenie koncentrácie CO₂ v atmosfére rádovo o niekoľko stoviek ppm nepredstavuje žiadne zdravotné riziko.

Súčasné prevládajúce modely teda vedú k neúplným vysvetleniam a závery z nich vyvodené spôsobujú politické, ekonomické, technické a sociálne deformácie. Dôsledkom je ničenie hodnôt v nepredstaviteľnom rozsahu.

Ak sa globálne oteplenie považuje za nebezpečné, z predchádzajúcich argumentov vyplýva potreba výrazne obmedziť dodatočné emisie vodnej pary spojené s výrobou energie. Samotný prechod na iné energetické zdroje na tento účel nestačí.

Dá sa to dosiahnuť pomocou jadrovej energie, pri ktorej nedochádza k spaľovaniu a tým ani k dodatočnému uvoľňovaniu vodnej pary, a tiež prostredníctvom inteligentných systémov kombinovanej výroby tepla a elektriny (KVET), ktoré dokážu maximálne využiť odpadové teplo.

Vďaka tomu je už dnes možné dosiahnuť účinnosť 85 percent a viac, čo umožňuje pokračujúcu prevádzku konvenčných systémov výroby energie. Fotovoltaické a veterné elektrárne fungujú tiež bez spaľovania, no pre svoju závislosť od počasia a nedostatok možností skladovania energie nie sú vhodné na spoľahlivé zásobovanie priemyselnej spoločnosti energiou.

Názory vyjadrené v tomto článku sú názormi autora a nemusia nutne odrážať stanovisko The Epoch Times.

Dr. Jürgen Langeheine je doktor fyziky. Profesionálne sa zaoberal fyzikou pevných látok, fyzikou a chémiou rozhraní a procesným inžinierstvom v rôznych spoločnostiach. Ako vedúci vývoja a výroby, neskôr ako predseda vedenia bývalej skupiny BASF MAGNETICS, neskôr EMTEC Magnetics GmbH, viedol prevádzky v Ludwigshafene, Willstätte a Mníchove, dve výrobné pobočky vo Francúzsku a ďalšie pobočky v zámorí s ročným obratom vyše pol miliardy eur.

Komentár bol preložený z nemeckej edície Epoch Times.

Trénujte si mozog s našimi hrami! Sudoku, šachové úlohy, hľadanie rozdielov, solitaire HRAŤ ▶ ZDIEĽAŤ ČLÁNOK