Autor
Jan Pokorný
Lesy působí na klima rozličnými procesy, které v kontinentálním měřítku ovlivňují toky sluneční energie, oběh vody (hydrologický cyklus) a ovlivňují též složení atmosféry.
Značná pozornost výzkumu, médií, tisku a politiků je věnována vlivu lesa na skleníkový efekt atmosféry. Lesy ve své biomase váží uhlík. Stromy stejně jako všechny zelené autotrofní organismy vytvářejí svoji biomasu fotosyntézou: přijímají oxid uhličitý a redukují ho vodíkem, který získávají fotolytickým štěpením vody, a do atmosféry uvolňují kyslík. Zdůrazňuje se tedy schopnost lesa zmirňovat klimatickou změnu snižováním koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře. Zalesňování vede ke snižování obsahu oxidu uhličitého v atmosféře nebo alespoň snižuje nárůst koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře, protože oxid uhličitý se váže do dřeva (biomasy) rostoucích stromů. Tento zúžený pohled na funkci lesa v utváření klimatu vede ovšem k absurdním závěrům, které jsou publikovány v uznávaných mezinárodních vědeckých časopisech a šířeny i reprezentanty Mezivládního panelu pro klimatickou změnu (Intergovernmental Panel on Climate Change): nízké albedo (tmavý povrch) boreálního lesa údajně absorbuje velké množství sluneční energie a ohřívá planetu. Vypalování boreálního lesa by podle těchto autorů (např. [3]) nemělo vést ke zvýšení globální teploty, protože navýšení skleníkového efektu (působené kysličníkem uhličitým uvolněným ze spáleného dřeva) je kompenzováno zvýšeným albeda krajiny (zvýšeným odrazem přicházejícího slunečního záření). Někteří [1] jdou ještě dále a tvrdí, že odlesnění v globálním měřítku vede k celkovému ochlazení klimatu, protože oteplení způsobené uvolněným skleníkovým plynem oxidem uhličitým je nižší, nežli ochlazení způsobené zvýšením albeda (zvýšeným odrazem slunečního záření). Tento zúžený pohled na funkci lesa je velice nebezpečný, je to téměř doslova hra s ohněm. Ukážeme, že les má zásadní význam v oběhu vody mezi kontinenty a oceány a že vyrovnává teplotní rozdíly.
V dolních patrech lesa je v letním slunném dnu nižší teplota než v korunách. Chladnější vzduch zůstává v porostu a les neztrácí vodu.
Každý se může přesvědčit o chladícím efektu lesa v letních dnech, stačí přejít ze zemědělské krajiny do stínu lesa. Odlesnění na regionální úrovni vede k výrazně vyšším teplotám v krajině za jasného dne, kdy přichází vysoké množství sluneční energie. Od 80. let minulého století lze exaktně hodnotit změny teplot po odlesnění s využitím družicových snímků. Například družice Landsat snímá teploty krajiny pravidelně po 16 dnech. S využitím satelitních snímků Landsatu jsme vyhodnotili změny teploty způsobené vykácením lesa na rozsáhlé ploše v období 1986–2009 [6, 8]. Odlesnění 2000 km2 v Mau Forest v Keni vedlo ke zvýšení teplot v krajině až o 20 oC, vedlo k vysokým rozdílům teplot a k rozkolísanému průtoku vody v řekách – po několika letech sucha a nízkého průtoku vody přišlo období přívalových dešťů a nadměrného průtoku vody. Hydroelektrárna dokončená na řece Sondu Miriu v prvních letech po dostavění (2008) nemohla být uvedena do provozu pro nedostatek vody a po roce 2010 přišly naopak silné deště a povodně a s nimi spojená eroze.
Na úlohu lesa v hydrologickém cyklu jsou dlouhodobě rozdílné názory. Voda vydávaná (transpirovaná) rostlinou je považovaná často za vodu ztracenou. V tomto pojetí je transpirace považována za „nezbytné zlo“. Je pravdou, že ze zalesněných povodí odtéká menší podíl dešťových srážek nežli z povodí zatravněného nebo částečně odvodněného. To bylo prokázáno opakovaně pokusy srovnávajícími zalesněná a odlesněná povodí. Z tohoto pohledu, logicky, správce přehrady, která zásobuje obyvatele pitnou vodou, dává přednost odlesněnému povodí, protože do přehrady doteče vyšší podíl dešťových srážek. Opakovaně se publikují práce o negativním efektu rychle rostoucích dřevin na vodní zdroje, na odtok vody z povodí. Na druhé straně, z historie dávné i nedávné je známo, že velkoplošná odlesnění vedla ke změně dešťových srážek a k regionálnímu nedostatku vody [10, 4]. Odlesněná a odvodněná krajina se ve dne přehřívá, v noci rychle chladne a vytváří se nad ní vysoký tlak, který zabraňuje přístupu vlhkého vzduchu. U nás jsme tento jev zažili v srpnu 2015.
Naopak návrat vody do krajiny a obnova trvalé vegetace a stromového patra vedou ke snížení lokálních klimatických extrémů, ke zvýšení dešťových srážek a zlepšení úrodnosti v regionu. Jedním z takových příkladů úspěšné obnovy celého regionu je Rajastan v Indii. Zadržováním dešťové vody a podporou rozvoje trvalé vegetace se podařilo za dobu kratší než deset let zvýšit hladinu vody ve studních, obnovit úrodnost a postupně se zvyšují i dešťové srážky, protože přibývá drobných srážek. Lidé se do regionu vracejí, protože se tam uživí [2, 5]. Vůdčí osobnost tohoto projektu Rajendra Singh obdržel v roce 2015 Stockholmskou „vodní cenu“.
Obydlená krajina s udržovaným horským lesem je charakteristická odpolední oblačností a drobnými dešťovými srážkami
Horský jehličnatý les (Východní Tyrolsko) utváří klima pro prameniště a další mokřady v nichž se tvoří půda bohatá na organické látky.
Vodní hospodáři a vodní politika se zabývají převážně vodou v potocích, řekách, jezerech, rybnících a jejím využitím. Nadměrné využívání vody zejména v zemědělství a průmyslu způsobilo nedostatek vody v tocích a vzbudilo zájem o podzemní vody, ty jsou ovšem vyčerpatelné. Zásadní význam má pochopení funkce oběhu vody v krajině. Při plném slunečním svitu přichází na metr čtverečný až 1000W, pokud se spotřebovává na výpar vody (evapotranspiraci) 250 Wm-2, vypařuje se z metru čtverečního 100 mg za sekundu, tedy 100 litrů za sekundu z 1 km2. Vypařuje se tedy násobně vyšší množství vody ve srovnání s množstvím vody, která proudí v tekutém stavu v tocích. Zemědělské plodiny vypařují podobné množství vody, někdy i vyšší, nežli vypaří les. Zemědělské plodiny však vodu brzy ztratí, protože se nevrací zpět. V jakém případě se vypařená voda vrací zpět a kdy vodní pára z krajiny mizí? Důležité je rozložení teplot ve vertikálním profilu: vyvinutý les má nižší teplotu u země a vyšší teplotu v korunách stromů, zatímco plodiny zbavené plevelů mají vyšší teplotu u země a nižší teplotu na povrchu porostu. Z vyhřáté půdy plodin stoupá teplý vzduch a unáší vodní páru vzhůru, zatímco v lese vzduch neproudí vzhůru, protože u země má nižší teplotu nežli v korunách. Vodní pára vypařovaná korunami zůstává blízko korun stromů a ty vypařují vodu do vzduchu o poměrně vysoké vlhkosti, transpirace není proto vysoká. V noci se potom vodní pára sráží na povrchu jehlic, vrací se částečně zpět, klesá tlak vzduchu, horizontálně se vzduch nasává z okolí a s ním se nasává i vzdušná vlhkost. Pro rozsáhlé lesní komplexy tento jev popsali [7] jako biotickou pumpu, zajišťující transport vody z oceánů na pevninu [11, 9].
Porovnání teplot různých druhů povrchu během dne. Porovnání teplot různého krajinného pokryvu ve slunném letním dni. Snímek pořízený termovizní kamerou nesenou vzducholodí (archiv ENKI, o.p.s.)
Stromy a les zásadním způsobem tlumí rozdíly teplot v krajině. Vyrovnávají rozdíly teplot mezi dnem a nocí i mezi místy, tedy v prostoru a čase. Velké solitérní stromy v letním jasném dnu chladí intenzitou několika desítek kW. Zdravý les o rozloze 1 km2 chladí intenzitou několika stovek MW. Pokud strom odstraníme, les vykácíme nebo necháme stromy uschnout, sluneční energie se nespotřebovává na výpar vody, ale mění se na zjevné teplo, teplota povrchu stoupá i o 20 oC a horký vzduch vynáší vodní páru vzhůru. Teplý vzduch přicházející z nížiny ze zemědělských polí obsahuje vodní páru, která se však nesráží na teplém odlesněném povrchu a odchází z krajiny. Odlesnění kopců a hor, stejně tak jako uschnutí dospělého lesa, přispívá tedy k dlouhodobému vysušování krajiny.
V horkých srpnových dnech 2015 udržoval les na Šumavě teplotu kolem 20 °C a příjemně chladil povrch těla osob měřících transpirační proud smrků.
Následuje překlad prohlášení o funkci lesa v klimatu a vodním režimu, které bylo prezentováno na nedávné Konferenci o klimatu v Paříži a v původní anglické verzi je uveřejněno na stránkách WeForest. Práce na textu byla zahájena v červnu 2015 na workshopu v Lovani (Belgie) a je dílem 30 vědeckých pracovníků z několika kontinentů. Jan Pokorný se podílel též na tomto textu. Stejný tým dokončuje též podrobný vědecký článek na toto téma s konkrétními výsledky a citacemi.
—
doc. RNDr. Jan Pokorný, CSc.
ENKI, o.p.s.
Dukelská 145 379 01 Třeboň
pokorny()enki.cz
www.enki.cz
—
Literatura
[1] Bala, G.; Caldeira, K.; Wickett, M.; Phillips, T. J.; Lobell, D. B.; Delire, C.; Mirin, A. (2007): Combined climate and carbon-cycle effects of large-scale deforestation, PNAS, Vol. 104, No. 16, pp.6550–6555.[2] Bhattacharya S (2015): Traditional water harvesting structures and sustainable water management in India: a socio-hydrological review. Int. Lett Nat Sci 37: 30–38.
[3] Bonan, G.B. (2008): Forests and climate change: forcings, feedbacks, and the climate benefits of forests, Science, Vol. 320, pp.1444–1449.
[4] Diamond, J., 2008: Kolaps, proč společnosti přežívají či zanikají. Academia, Praha.
[5] Gupta, S. (2011) Demystifying ‚tradition‘: The politics of rainwater harvesting in rural Rajasthan, India. Water Alternatives 4(3): 347–364.
[6] Hesslerová, P., Pokorný, J. 2010, Forest clearing, water loss and land surface heating as development costs. Int. J. Water, Vol 5, No 4, 401–418.
[7] Makarieva, A. M.; Gorshkov, V. G.; Li, B-L. (2009): Precipitation on land versus distance from the ocean: evidence for a forest pump of atmospheric moisture, Ecological Complexity, Vol. 6, No. 3, pp.302–307.
[8] Pokorný, J.; Hesslerová, P., 2011: Odlesňování a klima, Klimatické změny v Mau Forest v západní Keni. Vesmír 90, pp 573–577.
[9] Pokorný, J.; Hesslerová, P., 2011: Funkce lesa v oběhu vody a regionálním klimatu, Vodní hospodářství 8, pp. 325–327.
[10] Ponting, C., 1991: A Green History of the World. The Environment and the Collapse of Great Civilizations, Penguin Books, 1991, 412 s.
[11] Sheil, D.; Murdiyarso, D. (2009): How forests attract rain: an examination of a new hypothesis ,Bioscience, Vol. 59, No. 4, pp.341–347.
