Ladislav Metelka: Sucho – nepochopení paradoxu vlhkosti vzduchu vede k chybným závěrům

Meteorologie a klimatologie jsou plné docela jasných procesů a závislostí, najdeme tam ale i takové, které nejsou na první dobrou zrovna intuitivní. Jedním z nich je tzv. paradox vlhkosti. V poslední době se hodně mluví o suchu, o vysušování krajiny. Voda chybí skoro všude. V půdě, v řekách, jezerech, přehradách, to vidíme všichni. Chybí ale také ve vzduchu?

Zdánlivě logická odpověď by byla – když chybí všude, proč by nechyběla i ve vzduchu? Vždyť dokonce i relativní vlhkost vzduchu klesá, což je spolehlivě naměřeno. Na níže uvedeném grafu je vývoj průměrné relativní vlhkosti vzduchu ze dvou dost odlišných stanic ČHMÚ: Třeboň-Lužnice a Doksany. První z nich je v krajině, kde je spousta rybníků a vodních ploch, druhá v suchém Polabí. Klesající trend relativní vlhkosti je zde jasně vidět.

Ano, relativní vlhkost vzduchu klesá. Ale ono to není tak jednoduché. Relativní vlhkost totiž není měřítkem množství vodní páry v něm. Je to jen charakteristika míry nasycení vzduchu vodní parou, tedy podíl skutečného množství vodní páry ve vzduchu k maximálnímu možnému při dané teplotě a tlaku.

Korektní a logickou charakteristikou množství vodní páry ve vzduchu je tzv. specifická vlhkost vzduchu, tedy množství vodní páry, obsažené v 1 kg vzduchu. A množství vodní páry, které je vzduch schopen pojmout (tedy maximální hodnota specifické vlhkosti) se výrazně mění s teplotou vzduchu. Podle termodynamických zákonů (konkrétně Clausius-Clapeyronovy rovnice) roste schopnost vzduchu pojmout vodní páru při oteplení o 1°C asi o 7 %. Chladný vzduch je tedy schopen pojmout jen relativně málo vodní páry, při rostoucí teplotě vzduchu tato jeho schopnost ale rychle roste, jak ukazuje tabulka:

Pro zajímavost – při maximální dosud u nás zaznamenané teplotě 41,9°C je vzduch schopen pojmout až kolem 52 g vodní páry v 1 kg vzduchu.

Mějme jakýsi rovnovážný stav, kdy je na počátku vlhkost zemského povrchu v rovnováze se schopností vzduchu pojmout vodní páru. Výpar z povrchu je v této situaci minimální. Stačí ale malé oteplení, schopnost vzduchu pojmout vodní páru výrazně naroste a vzduch tedy začne tuto vodní páru z povrchu intenzivně vypařovat. Dokud tedy je co odpařovat. Ve výsledku se povrch půdy tím výparem vysušuje, pára se ve větším množství dostává do vzduchu a zvyšuje jeho specifickou vlhkost. A to je přesně to, co pozorujeme. Zatímco tedy povrch půdy vysychá, obsah vodní páry ve vzduchu roste.

Na níže uvedeném grafu je vývoj průměrné specifické vlhkosti vzduchu z výše uvedených dvou stanic:

Je vidět, že i přes pokles relativních vlhkostí vzduchu je na obou stanicích vidět růst specifické vlhkosti. Zajímavé ale je, že v „suchých“ Doksanech roste specifická vlhkost vzduchu rychleji než v rybníky obklopené Třeboni. Navíc tohle se neděje jen v přízemní vrstvě vzduchu. Následující graf ukazuje vývoj průměrné roční specifické vlhkosti vzduchu na základě měření radiosondážní stanice v Praze-Libuši ve standardních tlakových hladinách 925 hPa (odpovídá výšce cca 750 m n.m.), 850 hPa (cca 1500 m n.m.) a 700 hPa (cca 3000 m n.m.).

Takže nárůst specifické vlhkosti se týká nejen přízemních vrstev, ale přinejmenším celé spodní troposféry.

A kde je ten paradox? Pokud roste teplota vzduchu, může i při poklesu jeho relativní vlhkosti specifická vlhkost (a tedy i obsah vodní páry v něm) růst. Můžete se snadno přesvědčit třeba na kalkulátoru vlhkostních charakteristik. Např. při tlaku vzduchu 1000 hPa, teplotě vzduchu 20 °C a relativní vlhkosti 55 % je specifická vlhkost 8,03 g.kg-1, při teplotě 30°C a relativní vlhkosti 45 % je specifická vlhkost ale už téměř 12 g.kg-1. Relativní vlhkost klesla, specifická ale stoupla.

Kdo si tohle neuvědomí, snadno se nechá poklesem relativní vlhkosti vzduchu zmást až k tvrzení, že i obsah vodní páry ve vzduchu klesá. To je ovšem zásadní chyba. Na tvrzení o úbytku množství vodní páry ve vzduchu jsou ale založeny některé teorie, pokoušející se vysvětlit oteplování vysušováním krajiny. Podle nich s vysušováním krajiny klesá výpar a tedy i obsah vodní páry ve vzduchu, klesá i přeměna energie na latentní teplo (jinak řečeno – méně energie se spotřebuje na výpar, když není co vypařovat) a více zbyde na tzv. zjevné teplo, které cítíme jako vyšší teplotu vzduchu. Ve skutečnosti však obsah vodní páry ve vzduchu neklesá, ale roste.

To ukazuje na jednu důležitou věc: příčinou oteplení není vysušování krajiny. Kdyby bylo, musela by při vysoušení krajiny a snížení výparu z povrchu do atmosféry specifická vlhkost vzduchu klesat. Ale ona roste. Kde se ale i při tom nižším výparu (a tedy nižší „dodávce“ vodní páry do atmosféry) bere ta vodní pára, která prokazatelně zvyšuje specifickou vlhkost vzduchu? Tady něco opravdu hodně nesedí.

Vysvětlení je prosté: vysušování krajiny není příčinou růstu teploty. Naopak, růst teploty je příčinou vysušování povrchu. Zvýšení teploty, ať už z jakýchkoli důvodů, vede k výraznému nárůstu schopnosti vzduchu pojmout vodní páru. Výpar z povrchu stoupne, vodní pára intenzivněji odchází do atmosféry a zvyšuje její specifickou vlhkost. Rychlejší a intenzivnější výpar ale také znamená, že se povrch dříve a více vysuší. Větší procento vody, která u nás vypadla ve formě srážek, tak rychle odchází výparem do atmosféry a menší část pak zbývá na povrchový odtok nebo vsakování vody do půdy. Půda se vysušuje, povrchový odtok klesá, ale specifická vlhkost vzduchu roste. To je v souladu s termodynamikou i výsledky měření.

Prokazatelné zvyšování specifické vlhkosti vzduchu tak jasně dokazuje, že oteplování není důsledkem vysušování krajiny, ale naopak, vysušování krajiny je důsledkem nárůstu teploty vzduchu. Vysvětlení prosté, jednoduché, konzistentní.

---

reklama

---