Teplota

*V dnešní době si teplotu vzduchu můžeme snadno ověřit na telefonu nebo vyjít ven a teprve pak se rozhodnout, zda opravdu potřebujeme tričko, svetr, huňatou bundu, pláštěnku, dva páry ponožek, čepici a rukavice. [Uf, už se potím!] Ale teplota vzduchu ovlivňuje mnohem víc než to, co máme na sobě. Globální teplotní vzorce již dlouho ovlivňují kultury a rozhodování společenství a krajinu rostlin a zvířat. Tisíce let pozorování atmosféry a vědeckých poznatků vedly až ke všemu, co víme o teplotách v daném regionu, a dokonce i k tomu, jak o daném místě přemýšlíme. Například pokud nevíme nic jiného o rozlehlé oblasti, kterou jsme dlouho nazývali Sibiř, víme, že je tam zima. Opravdu studená. Ale je toho víc, stejně jako toho bylo víc o pěstování banánů nebo o geoekosféře Islandu.  (Pokud jste si toho ještě nevšimli, v průběhu tohoto seriálu se budeme hodně nořit do hloubky, abychom, co já vím, "šli do banánů"). A dnes budeme mluvit o ledu a sněhu a oblastech, jako je Sibiř, kde teploty klesají hluboko pod nulu - ale obecněji o tom, jak věda a zákonitosti teplot vzduchu ovlivňují geografický prostor, místo a interakci člověka se Zemí. Jmenuji se Alizé Carrère a hovořím s vámi v pořadu Crash Course Geography.*

Jedním z našich základních cílů jako geografů je odpovědět na otázku "proč se to děje tady a ne tam?". Takže i když bychom se mohli podívat na přesný údaj o teplotě, zaměřili bychom se na jediný datový bod a unikly by nám širší souvislosti, které vyprávějí příběh Země. Třeba Sibiř může tvrdit, že tam, kde lidé skutečně žijí, je nejnižší teplota, jaká kdy byla zaznamenána, ale to samo o sobě nám neřekne, proč je tak trvale fascinující jako nehostinné, zapovězené a vyhnanecké místo. Ve skutečnosti žijí lidé na Sibiři už 40 000 let. Byla domovem mnoha kočovných skupin, je považována za rodiště Turků a ve 13. století byla součástí Mongolské říše, než se v 16. století pomalu dostala pod kontrolu Ruska. Všechna tato stanoviště a různé národy přežily navzdory teplotám na Sibiři i díky nim. Ano, je tam opravdu zima. Ale toto jednoduché tvrzení o zemské atmosféře a teplotě vzduchu můžeme rozvést pomocí zeměpisu, který zkoumá vzájemné působení prostoru, místa a člověka a životního prostředí.  Ve skutečnosti můžeme získat docela dobrou představu o příběhu Sibiře a vzorcích teploty vzduchu pomocí pouhých čtyř otázek. Za prvé: jaká je zeměpisná šířka tohoto místa? Jako geografové chceme zjistit, jak teplota hraje roli v širším vzorci globálních povětrnostních systémů, biogeografie, a jak brzy uvidíme, i klimatických pásem a globálního rozšíření rostlin a kulturních znaků.

A mnoho vzorců teploty vzduchu je vázáno na zeměpisnou šířku.  V epizodě o pohybech Země jsme viděli, jak zeměpisná šířka souvisí s tím, kolik slunečního záření dopadá na jednotlivá místa.  Během dne krátké vlny z horkého Slunce procházejí atmosférou, absorbují se do země a ohřívají povrch. V noci, když už místo nepřijímá sluneční záření, chladnější Země stále vyzařuje dlouhovlnnou energii. Teplota vzduchu tak klesá.  Mezi cykly našeho slunečního záření a teploty vzduchu je vlastně časová prodleva, protože Zemi chvíli trvá, než se ohřeje. Proto nejteplejší část dne obvykle nastává chvíli po 14. hodině.  A tento jev se napodobuje ve větším měřítku během celého roku, jak se Země otáčí a zeměpisná šířka, kde je Slunce přímo nad hlavou, se posouvá na sever a na jih mezi obratníky Kozoroha a Raka. Získáváme tak denní a roční cyklus teploty vzduchu.  Tyto cykly můžeme sledovat a mapovat vzduch, což je docela ohromující, když se nad tím zamyslíte. Vzduch kolem nás nevidíme, ale můžeme ho mapovat!]  Tyto dvě izopletové mapy, tedy mapy, které zobrazují spojité rozložení dat, ukazují průměrné teploty vzduchu na celém světě v lednu a červenci pomocí izoterm, tedy čar spojujících místa se stejnou teplotou. V průběhu roku, jak se mění zeměpisná šířka, kde je Slunce přímo nad hlavou, se izotermy mění. Nezapomeňte, že s postupem od rovníku k pólům ubývá slunečního záření.  Izotermy také ukazují, jak se teplota vzduchu mění v jednotlivých ročních obdobích. Na rovníku není mezi ročními obdobími téměř žádný rozdíl.

Ale na pólech se teploty liší o hodně.  V podstatě můžeme použít pravidlo "vyšší zeměpisná šířka = nižší teploty" a ponořit se hlouběji, abychom dané místo lépe pochopili.  Mapy, jako jsou tyto, jsou jedním ze způsobů, jak můžeme rozšířit teplotní vzorce zeměpisných šířek. Dokonce i pro rozsáhlou zeměpisnou oblast, která tvoří tři čtvrtiny celkového území Ruska, jako je Sibiř. Je velká. Mluvíme o velikosti "má 8 časových pásem".  Sibiř se rozprostírá mezi 50 a 70 stupni severní šířky, což znamená, že zasahuje až k polárnímu kruhu. Na naší lednové mapě přináší zima v Arktidě a subarktidě klesající teploty.  Například mrazivá izoterma -50 stupňů Celsia protíná severovýchodní Sibiř. Necelých 1400 obyvatel města Verchojansk na polárním kruhu se potýká s průměrnými minimálními teplotami až -57 stupňů Celsia. Ano, v některých částech Sibiře je skutečně "velmi chladno". Extrémní chlad ve vysokých zeměpisných šířkách znamená, že i když je zde spousta půdy, kterou lze obdělávat, krátké vegetační období a bahno vytvořené táním sněhu a ledu ztěžují zemědělství. Problémem je i budování silnic. Sibiř tak zůstává z velké části neobydlená s výjimkou malých roztroušených dřevařských a hornických osad.

Druhou otázkou, kterou si můžeme položit, je: jak daleko je toto místo od oceánu nebo moře?  Na mapách izoterm dochází k největšímu rozdílu teplot od východu na západ v místech, kde izotermy opouštějí velké pevniny a překračují oceány.  Sledujme izotermu o teplotě 15 stupňů Celsia. V lednu leží nad střední Floridou. V červenci se přesune dále na sever, kde pak udělá smyčku do severozápadní Kanady. Izotermy nad oceány se však posouvají mnohem méně.  Pevnina má nízké měrné teplo, neboli kolik tepla je potřeba ke zvýšení teploty o 1 stupeň Celsia. Naproti tomu voda má vysoké měrné teplo, takže oceány potřebují více tepla, aby se teplota zvýšila o 1 stupeň.  Voda může také ukládat teplo tím, že ho přesouvá dolů a mísí se s hlubšími, chladnějšími vodami prostřednictvím konvekce. Skutečně důležitým faktorem pro teplotu vzduchu je tedy rozložení oceánů. Místa vzdálená od oceánů mají tendenci mít větší teplotní kontrast mezi zimou a létem. Tento stav se nazývá kontinentální efekt nebo kontinentálnost.  Sibiř má rozsáhlé pobřeží a nachází se v rozsáhlém vnitrozemí asijské pevniny. To znamená, že má vnitrozemské oblasti s velkými sezónními teplotními výkyvy a oblasti na pobřeží, kde oceán udržuje stabilnější teplotu.

Vysoká zeměpisná šířka a poloha Jakutska ve vnitrozemí jižně od polárního kruhu znamená, že roční teplota zde skáče od -45 do 20 stupňů Celsia.  Takže v jednu chvíli může být hluboko pod nulou a vy popíjíte horký medový čaj. Ale o několik měsíců později už je dost teplo na to, abyste si mohli dát ledový kvas (což je podle síly internetu něco jako osvěžující limonáda, i když jsem ji nikdy nezkoušel. Ještě mě čeká návštěva Sibiře, takže jestli jste to ochutnali, řekněte mi, co si o tom myslíte!").  Podnebí Sibiře výrazně ovlivňuje jak kontinentálnost, tak oceán. Ruský Dálný východ má charakteristickou podoblast s delšími vegetačními obdobími a mírnějším podnebím, protože leží blízko Tichého oceánu.  Při postupu na jihozápad se vlhčí klima východní Asie setkává s kontinentálním klimatem sibiřského vnitrozemí a vytváří tak zónu ekologického míšení - jehličnaté lesy se mísí s asijskými tvrdými dřevinami a sobi se mísí se sibiřskými tygry a levharty. Na "mrazivé" Sibiři je ve skutečnosti velká krajinná a klimatická rozmanitost.

Naše třetí otázka týkající se teploty zní: jaká je nadmořská výška tohoto místa?  Ve vysoké nadmořské výšce, neboli jak vysoko se bod na zemském povrchu nachází vzhledem k hladině moře, je méně vzduchu, který pohlcuje sluneční energii, a pociťujeme pokles teploty.   Ze stejného důvodu "méně vzduchu" pociťujeme pokles teploty také ve velké nadmořské výšce, která se vztahuje k výšce objektu, například letadla, nad zemským povrchem. V podstatě platí, že ve výškách je vždy chladněji než v nížinách. Hora Mount Kenya je vysoká asi 5200 metrů a nachází se na rovníku, přesto je stále dostatečně chladná na to, aby se na ní nacházely ledovce.  Izotermy v okolí Skalistých hor klesají dolů v létě i v zimě. Ještě výraznější je tento efekt v pohoří And v Jižní Americe.  Mnohá pohoří na Sibiři, jako je Altaj na jihu nebo Verchojanské pohoří na východě, budou chladnější než okolní nížiny.

Znamenají také změny v ekosystémech kvůli rozdílným teplotám a vlhkosti, které hory poskytují. Stejně jako v mnoha těchto vyšších polohách a vysokých zeměpisných šířkách přichází s nízkými teplotami sníh a led. Ty dále ovlivňují teplotu v jakési smyčce zpětné vazby.  Vysoké albedo neboli odraz slunečního záření sněhu udržuje nízké zimní teploty tím, že odráží velkou část zimního slunečního záření zpět do vesmíru. Kromě zeměpisné šířky, kontinentality a nadmořské výšky může teplotu ovlivňovat i typ povrchu.   Tato myšlenka nás přivádí k naší čtvrté a poslední otázce: je dané místo městskou oblastí, nebo venkovskou oblastí? Města po celém světě se skutečně snaží zvýšit své albedo pomocí "zelených" střech pokrytých rostlinami, většího počtu stromů a bíle natřených povrchů. Tmavší, uzavřené povrchy městského prostředí, které vytvořil člověk, pohlcují velké množství sluneční energie, aniž by zároveň absorbovaly vlhkost. Nakonec tak vznikají městské tepelné ostrovy, kde je teplota vzduchu o několik stupňů vyšší než na blízkých předměstích a na venkově. Řešení městských tepelných ostrovů však není jen o tom.

V současném Phoenixu v Arizoně se ve skutečnosti nacházíme uprostřed Sonorské pouště, která může být docela horká.  Město alias městský tepelný ostrov v poušti? Ještě větší horko. Přesto je Phoenix jednou z nejrychleji rostoucích metropolitních oblastí v USA. Jak se město rozrůstá do okolní pouště, přibývá zpevněných a uzavřených ploch, což z něj činí také nejrychleji se oteplující město v USA.  Teploty přesahující 37 stupňů Celsia jsou v létě běžné a stejně jako v jiných částech světa jsou úmrtí v důsledku horka problémem veřejného zdraví.  A vzhledem k tomu, že změna klimatu zvyšuje teplo v nižších vrstvách atmosféry, předpokládá se, že léta budou jen horká a delší.   Navíc vliv městského horka není rovnoměrně rozložen kvůli využití půdy, například rozmístění dálnic, parkovišť a parků. Měření teplot na různých městských prostranstvích může odhalit rozdíl 10 stupňů mezi čtvrtěmi vzdálenými od sebe méně než dva kilometry.  Například bohatší čtvrti jsou obvykle dobře zastíněné stromy, zatímco čtvrti s nízkými příjmy jsou teplem zasaženy nejvíce, což znamená, že tyto komunity trpí neúměrným ohrožením zdraví v důsledku extrémního horka. Phoenix zavedl program, který považuje připravenost na horko za rovnocennou s připraveností na katastrofy způsobené změnou klimatu.  Plány zahrnují návrat k tradičním stavebním materiálům, jako je například adobe, přeprojektování nízkopříjmových čtvrtí s nouzovými chladicími věžemi, zvýšení počtu stromů ve městě a orientaci nových budov tak, aby stínily chodníky a dvory, spolu s upozorňováním obyvatel pomocí textových zpráv na blížící se vlnu veder.  Celoměstská opatření však mohou udělat jen tolik a boj proti městským tepelným ostrovům souvisí s tím, kde a jakým způsobem jsou prostředky poskytovány komunitám, které je nejvíce potřebují.

Studium teploty vzduchu také znamená, že si musíme klást otázky týkající se spravedlnosti - jak teplota ovlivňuje lidi, kteří žijí na určitém místě, a kdo má přístup k veřejným službám a zařízením, aby zůstal zdravý a mohl žít?  Viděli jsme, jak se zeměpisná šířka, blízkost oceánu a nadmořská výška spojují, aby Sibiř byla tak chladná, že zde roste jen velmi málo rostlin a žije zde málo lidí. V minulosti podnítilo ruskou expanzi do rozlehlé sibiřské divočiny hledání cenných kožešin a nerostů - které stále pokračuje.  Dnes se díky tání mořského ledu v Severním ledovém oceánu, které je způsobeno vyššími teplotami, otevřely lodní cesty, které přinesou do severní Sibiře větší obchod a růst.  Má však také nepříznivý vliv na domorodé pastevce sobů v ruské Arktidě. Zpoždění v zamrzání mořského ledu narušuje sezónní migrační trasy a ničí způsob života a hospodářství.  Životní prostředí vytváří příležitosti a výzvy, na které lidé reagují. Interakce člověka a životního prostředí je však obousměrná. Těmito otázkami se budeme zabývat i nadále, protože zkoumáme širší zákonitosti globálního klimatu a jejich dopad na lidské i nelidské životy.