Lodní doprava je klíčovou složkou pohybu zboží po planetě. Málokdo si dnes uvědomuje, že až téměř 80 až 90% současného světového obchodu se uskutečňuje prostřednictvím tohoto způsobu. Historicky jde přitom o nejstarší druh přepravy a plavba jako taková měla velký dopad na rozvoj všech civilizací. Dá se říci, že vždy měly velkou výhodu národy s přístupem k moři a tato výhoda samozřejmě přetrvává i do dnešních dnů. Je bez diskuze, že i v současné době jde o nejekologičtější druh přepravy na planetě. Plavidla mají totiž obrovskou výhodu a tou je kapacita. Jedna loď pobere obrovské množství čehokoli. A to takovou masu a objem, že tu máme lodě a pak dlouho nic. Často ale slýchávám, že lodě jsou spíše přežitek, zastaralý a naopak neekologický způsob přepravy. Faktem je, že se bez plavidel všeho druhu neobejdeme a jejich význam stoupá ruku v ruce s tím, jak se zvyšuje objem obchodovaného zboží. Zároveň však tato plavidla samozřejmě denně produkují velké množství emisí, které rozhodně nejsou zdravé. Velké stroje mají velkou spotřebu a jejich stopu umíme nově sledovat z vesmíru.

Většina lodí spaluje palivo a proměňuje ho na energii a jako vedlejší produkt vypouštějí spaliny obsahující oxidy síry, oxidy dusíku a samozřejmě oxid uhličitý, což způsobuje zhoršení kvality ovzduší. V posledních letech je tu velký tlak na emise produkované lodní dopravou a očekávají se i mezinárodní předpisy podobné automobilové normě Euro a již nyní se zkoušejí alternativní typy pohonů. Sledování míry znečisťování ovzduší není v tomto případě jednoduché. U vnitrozemské lodní dopravy to jde lepé, ale sledování hluboko na moři či oceánu byl léta doslova neřešitelný problém. Od ledna 2020 byl maximální obsah oxidu siřičitého v lodních palivech celosvětově snížen na 0,5% místo 3,5% ve snaze snížit znečištění ovzduší a chránit životní prostředí a očekává se také postupné snižování oxidu dusičitého z lodní dopravy.

Předpisy jsou jedna věc, ale kontrola dodržování je věc druhá a stále ne plně vyřešená. Oceány a moře  pokrývají rozsáhlé oblasti s omezenou nebo žádnou kapacitou pro provádění kontrol. Zde do hry vstupují družice, které budou hrát a již hrají klíčovou roli. Moderní automaty sledují Zemi a dokáží stopy znečistění najít,  jako například Copernicus Sentinel-5P, tak si o něm nejdříve pojďme něco říct.

Sentinel-5P

Copernicus Sentinel-5P (Precursor) je první misí programu Copernicus určené k monitorování naší atmosféry. Družice je výsledkem úzké spolupráce mezi ESA, Evropskou komisí, Nizozemskou kosmickou kanceláří, průmyslem, uživateli dat a vědci. Mise se skládá z družice nesoucí přístroj TROPOMI. Přístroj TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument) byl spolufinancován ESA a Nizozemskem. Družice byla navržena a postavena konsorciem 30 společností vedených firmou Airbus Defense and Space. Hlavním cílem mise Copernicus Sentinel-5P je provádět atmosférická měření s vysokým časoprostorovým rozlišením, která budou použita pro monitoring kvality ovzduší, ozónu a UV záření a slouží též k předpovídání klimatu. Družice byla úspěšně vypuštěna 13. října 2017 z kosmodromu Pleseck v Rusku na raketě Rokot a kdo byl někdy v Nizozemském Nordwijku na dni otevřených dveří ve středisku ESTEC, tak si mohl přístroj TROPOMI a jeho části (moduly) i prohlédnout, bývá tam totiž vystaven.

Konstrukční životnost byla stanovena na 7 let, které družice dosáhne již tento rok. Mise tak bude zcela jistě prodloužena. Sentinel-5P je postaven na platformě Astrobus L 250 vybavené komunikačními anténami v pásmu S a X , třemi skládacími solárními panely generujícími až 1500 wattů a hydrazinovými tryskami pro orientaci v prostoru a udržování přesné polohy. Automat operuje na sun synchronní oběžné dráze (824 km). Stavba samotné družice byla dokončena v květnu 2014 a následovala úspěšná integrace s jejím primárním přístrojem. A neopomenu ani údaj, který zajímá většinu a to je cena. Od návrhu po spuštění stál jediný přístroj družice TROPOMI 220 milionů EUR, což není zrovna málo, ale odměnou za to je nejsofistikovanější a nejpřesnější přístroj, který kdy prováděl měření z vesmíru pro účely výzkumu klimatu a znečištění ovzduší. Každý ať si zváží sám, zda je tato cena adekvátní.

Rozsah změny klimatu zůstává nejistý, ale jeho směr je jasný: svět se zahřívá a je to způsobeno i našimi činy. Pozorování Země má potenciál zlepšit naši prediktivní vizi. Spektrometr TROPOMI měří skleníkové plyny, jako je metan a to je silný skleníkový plyn, který zachycuje asi 30krát více tepla na jednotku hmotnosti než oxid uhličitý! Sentinel-5P ale měří například i aerosoly a mraky, které ovlivňují radiační bilanci Země. Mnoho výsledků z družice Sentinel-5P lze použít pro monitorování a pochopení změny klimatu jako celku. Dozvídáme se tedy mnohé o naší Zemi a hlavně to, jak jí naše činnost ve skutečnosti ovlivňuje. A u hlavního přístroje družice ještě chviličku zůstaneme.

Komplexní přístroj TROPOMI

Multispektrální zobrazovací spektrometr TROPOMI, je aparát snímající ultrafialové (UV, 270—495 nm), viditelné (VIS), blízké infračervené (NIR, 675—775 nm) a krátkovlnné infračervené (SWIR, 2305—2385 nm) vlnové délky světla pro monitorování: ozónu, metanu, formaldehydu, aerosolů, oxidu uhelnatého, NO2 a SO2 v atmosféře. Rozšiřuje poznatky již z jiných přístrojů družic, jako byl například spektrometr SCIAMACHY na automatu ENVISAT. TROPOMI mapuje každý den atmosféru s rozlišením 7 km × 3,5 km. V tomto rozlišení lze detekovat znečištění ovzduší nad městy, ale i vodní plochou. Zařízení bylo navrženo odborníky na optiku a mechaniku ve společnostech TNO a Dutch Space a bylo zkompletováno z velké části holandským průmyslem. Jak už bylo řečeno TROPOMI má čtyři detektory dohromady schopné detekovat vlnové délky v infračerveném, viditelném a ultrafialovém spektru světla. Porovnáním slunečního záření se světlem odraženým zpět od Země, je možné vypočítat, jak se v atmosféře vyvíjejí určité koncentrace plynů, jako je ozón, oxidy dusíku a metan.

Optomechanické srdce přístroje pak bylo vyvinuto společností TNO (modul UVN-OBM). Skládá se ze sdíleného dalekohledu, kalibrační jednotky a tří ze čtyř spektrometrů, které jsou na palubě. Právě toto zařízení se používá k vytvoření obrazu Země každou sekundu s rozlišením sedm krát sedm kilometrů. Díky přesnosti tohoto nástroje je znečištění ovzduší mapováno až na úroveň měst, zatímco jeho předchůdci pracovaly na úrovni provincií! Navíc dokáže od sebe dobře rozlišit různé zdroje znečištění, což znamená, že lze přijmout následná opatření. Tyto informace jsou důležité, protože umožňují nahlédnout do toho, jak čistý je vzduch na místní úrovni, což zase umožňuje vládním agenturám zjistit, zda jsou dodržovány ekologické předpisy a najít velké znečišťovatelé. Vědci s využitím dat z družice Sentinel-5P jsou nyní poprvé dokonce schopni detekovat oblaky oxidu dusičitého přímo z jednotlivých lodí z vesmíru.

Týmy odborníků však data z přístroje TROPOMI využívají i k dalším hledaní plynů ovlivňující klima.

Například Vědci z University of Leicester použili data generovaná univerzitou v Brémách z přístroje TROPOMI k pozorování koncentrací metanu souvisejících s klíčovými těžebními regiony v celém Polsku a demonstrovali, zda satelit dokáže zachytit emise z těžby uhlí. Nahromaděný metan z měřených oblasti odhalil, že největší koncentrace metanu se soustředily v Hornoslezské uhelné pánvi západně od Krakova významné těžařské oblasti, které dominuje shluk podpovrchových uhelných dolů.  Těžba uhlí významně přispívá ke globálním emisím metanu a je odpovědná za přibližně 33 % všech emisí metanu souvisejících s fosilními palivy (odpovídá letům 2008–2017). V podzemních uhelných dolech se obvykle používají rozsáhlé ventilační systémy, které zajišťují proudění čerstvého vzduchu do podzemí, který pomáhá ředit plyny, jako je metan, a také pomáhá regulovat teplotu pro bezpečné pracovní podmínky. Tento „odvětraný metan“ se však nakonec uvolňuje do atmosféry, čímž působí jako zdroj uprchlého metanu. Podle Evropské komise a Evropské agentury pro životní prostředí se nachází 10 největších uhelných dolů v Evropě vypouštějících metan v Polsku. Dohromady tyto doly uvolnily v roce 2020 kolem 282 300 tun metanu do atmosféry. Data ale odhalují  mnohem víc. Například vliv velkých požáru, městských skládek, průmyslové komplexy a nebo třeba výbuchy sopek. Díky tomu máme informace o doposud nejsilnějším výbuchu podmořské sopky vůbec. Jistě si vzpomenete, že šlo o sopku Hunga Tonga, jejíž erupce byla zaznamenána také z vesmíru a měření provedl i Sentinel-5P

Emise a lodě

Námořní doprava má přímý dopad na kvalitu ovzduší v mnoha pobřežních městech. Komerční lodě a plavidla spalují palivo a přeměňují ho na energii, jak už padlo v úvodu a jako vedlejší produkt vypouštějí několik typů škodlivých látek, což má vliv na zhoršení kvality ovzduší. Minulá studie odhadovala, že emise z lodní dopravy jsou celosvětově zodpovědné za přibližně 400 000 předčasných úmrtí na rakovinu plic a kardiovaskulární onemocnění a 14 milionů případů dětského astmatu každý rok. Z tohoto důvodu během posledního desetiletí probíhalo úsilí o vytvoření mezinárodních předpisů pro emise z lodní dopravy. Nutno však dodat, že uvedená čísla jsou pouhý odhad. Od ledna 2020 byl maximální obsah oxidu siřičitého v lodních palivech celosvětově snížen na 0,5 % (pokles ze 3,5 %) ve snaze snížit znečištění ovzduší a chránit zdraví a životní prostředí (ekvivalent normy Euro 4–6). Očekává se, že emise oxidu dusičitého z lodní dopravy budou v příštích letech také omezeny. To vše jsou samozřejmě dobré zprávy. Monitorování lodí, aby vyhověly těmto předpisům, je stále nevyřešeným problémem. Zde se hodí satelity, jako je Sentinel-5P.

Až donedávna bylo nutné satelitní měření shromažďovat a zprůměrovat měsíce nebo dokonce roky, aby bylo možné objevit lodní trasy, což omezovalo použití satelitních dat pro kontrolu a vymáhání předpisů. Bylo možné vidět pouze kombinovaný účinek všech lodí, a to pouze podél nejrušnějších lodních tras. V tomto článku z roku 2020 mezinárodní tým vědců z Královského nizozemského meteorologického institutu (KNMI), univerzity Wageningen, Ministerstva infrastruktury a vodního hospodářství, Aristotelovy univerzity v Soluni a Nanjing University of Information Science & Technology nyní objevili vzory v dříve ignorovaném „slunečním odlesku“ nad oceánem, které silně připomínají oblaky emisí lodí. Sluneční odlesk nastává, když se sluneční světlo odráží od hladiny oceánu pod stejným úhlem, v jakém jej pozoruje satelitní senzor. Jelikož jsou vodní plochy nepravidelné a nerovné, sluneční světlo se rozptyluje různými směry a zanechává v datech rozmazané pruhy světla. Satelitní algoritmy mají tendenci zaměňovat takto jasné povrchy za oblačnost, což je důvod, proč byl sluneční třpyt po dlouhou dobu ignorován a považován za obtíž při vyhodnocování dat měření. Je třeba si uvědomit, že odlišit od sebe v datech třeba mraky nad reflexním povrchem jako je třeba vodní hladina nebo sníh není vůbec snadné a až do nedávna to bylo také prakticky nemožné.

Ve studii zveřejněné v roce 2019 byli vědci schopni odlišit sníh a led od mraků měřením výšky daného mraku a porovnáním s nadmořskou výškou povrchu. Pokud se zjistilo, že výška oblačnosti je dost blízko povrchu, šlo ji považovat spíše za sněhovou nebo ledovou pokrývku než za oblačnost. Při použití stejné metody pro odlesky slunce nad oceány byl tým schopen snadno identifikovat a přiřadit emise z jednotlivých lodí v denních měřeních z družice Sentinel-5P. Postupem času se týmu spolehlivě podařilo dokázat, že po zohlednění dalších informací jako je poloha jednotlivých lodí a zohledněním účinku větru, měřené struktury téměř dokonale odpovídají stopám lodí. Přesto má tato metoda ještě své limity. Zatím jsou v měřeních vidět pouze největší lodě nebo několik lodí plujících za sebou, či blízko sebe. Nicméně získané výsledky mohou přispět k rozvoji nových přístrojů na dalších družicích v budoucnu tak, aby bylo možné detekovat i menší lodě. Tento posun je zásadní, protože podobné technologie umožní dobře odhalit lodě, které nebudou dodržovat z nejrůznějších důvodů emisní limity a půjde je i pokutovat apod. Znamená to však, že lodě jsou ekologická katastrofa? Odpověď není jednoduchá a budeme muset od kosmonautiky hodně odbočit, přesto bych byl rád, kdyby to tu zaznělo, tak snad mi to odpustíte.

Pokud se zmíní A, je třeba dodat B

Větší váhu mají taková data a měření, která můžeme zasadit do kontextu. Tvrdit dnes o nějakém druhu přepravy, že je ekologický je v podstatě protimluv. Většina dopravních prostředků na planetě totiž potřebuje ke svému provozu fosilní paliva a jejich spalování má vždy dopad na zdraví lidí a životní prostředí. To v první řadě. Můžeme tedy vždy vybrat jen nejekologičtější druh v porovnání s ostatními, a světe div se, nejlépe je na tom lodní doprava. Kamiony jsou škodlivé po všech stránkách a navíc neefektivní, železniční doprava má velkou hlukovou stopu a je závislá na omezeních spojených s kolejemi. Letadla pak vycházejí snad ve všech ohledech dopadů na ekologii nejhůře a navíc je třeba velké množství personálu na obsluhu. Přesto všechno má široká veřejnost pocit, že jsou lodě tichým zabijákem a mohou za to často nepřesná, zavádějící, či lživá tvrzení, jako například to, že 15 největších lodí světa vyprodukuje více emisí než všechna auta na Zemi dohromady. Zdrojem této informace byl článek, který kdysi vydal deník The Guardian a prakticky ihned se tato zpráva stala virální a šířila se raketovým tempem (promiňte mi ten výraz, ale neodpustil jsem si ho) po internetu i mimo něj. Je to však jen krásná ukázka toho, jak dnes fungují sociální sítě a moderní novinařina, kdy velká část čtenářů čte pouze nadpisy a poté si myslí, že znají celou pravdu. Zkratkovitá informace si pak žije svým životem.

Onen původní článek byl o emisích oxidu siřičitého, zatím co mnohá další média už psala pouze o emisích. Velké námořní lodě jezdí na mazut. Což je nejméně kvalitní palivo na světě a obsah síry v něm mnohonásobně přesahuje limity u běžných paliv jako je benzín nebo diesel. Co se tedy oxidu siřičitého týče, tak lodě skutečně produkují více této látky než všechna auta světa. Tato látka není určitě zdravá a má vliv, jak na přírodu, tak lidské zdraví. Je jedním z tvůrců tzv. kyselých dešťů a pokud je Vám více let, tak si jistě vzpomenete na lesy Krušných hor, které byly kdysi zdevastovány právě tímto druhem dešťů, ale nebylo to kvůli lodím, ale těžkému průmyslu v severní části ČR. Důvodem proč se tato paliva používají v lodní dopravě je jejich nízká cena. Přitom velké motory by již šlo nahradit a spalovat tak kvalitnější paliva, ale to by znamenalo i nárůst cen přepravy. Přesto je i tak v současnosti tlak na lodní společnosti enormní. Předpisy se i nadále zpřísňují a dochází i k modernizaci lodních pohonů. Hodně se sází třeba na LNG a používání odsiřeného paliva a vetší využívání dieselu. Vnitrozemská plavidla musí taktéž splňovat čím dál přísnější normy a do budoucna budou muset být vybavena jen předpisovými pohony. Na legislativě se pracuje. Moderní družice pak mohou hrát roli v kontrole dodržování norem tam, kde by to jinak bylo nemožné a právě Sentinel-5P ukazuje, že je to rozhodně možné. Tím dojde k proměnně celého odvětví.

Pokud tedy chceme zůstat objektivní a přitom zodpovědět otázku ekologičnosti, musíme brát v potaz objem přepravovaného zboží. V takovém případě lodní doprava v přepočtu na jednu tunu nákladu vychází jednoznačně nejlépe a je nejekologičtějším způsobem přepravy z hlediska emisí skleníkových plynů (oxid siřičitý není skleníkový plyn). A to i přesto, že většinou na dané trase urazí více kilometrů, jak je vidět například na obrázku, který pochází z kalkulačky společnosti DHL a byl zveřejněn na stránkách webu Ekonom. Když si k tomu všemu připočteme fakt, že se většina těchto plavidel se pohybuje mimo obydlené oblasti a mazut používají jen na otevřeném moři nebo oceánu a na jednu tunu nákladu potřebuje malé množství personálu, tak už se člověk tolik nediví. To platí i pro moderní říční lodě. Zavádějí se elektrické pohony a též LNG a podobně. I zde je cíl do roku 2030 v EU snížit emise plavidel až o 50 procent. Pokud se zamyslíme, tak nám vychází, že do budoucna bude hrát lodní doprava ještě důležitější roli než teď, protože pokud chce být jednou Evropa uhlíkově neutrální, jak prohlašuje, bude třeba více zboží přeložit na vodu. Jednoduše řečeno, lodě produkují škodliviny, ale kdybychom stejný objem přemístili jinam (což v mnoha případech ani nelze), byly bychom na tom mnohem hůře. Inovace a používání alternativ k běžně používaným pohonům však povede ke zdražování a dotkne se tak každého z nás. Pokud se navíc chceme bavit o škodlivosti a dopadu na životní prostředí, tak je třeba si uvědomit kdo za to může. To v druhé řadě. Objem přepravovaného zboží totiž není nic jiného než poptávka a sami si sáhněte do svědomí, zda skutečně potřebujete kdejakou plastovou blbost z Číny jen kvůli tomu, že je třeba o pár korun levnější.

Zdroje informací:
https://www.esa.int
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/abc445
https://en.wikipedia.org
https://iopscience.iop.org
https://www.esa.int
https://logistika.ekonom.cz
https://earth.sron.nl
https://www.eoportal.org

Zdroje obrázků:
https://gcaptain.com
https://www.eoportal.org
https://www.esa.int
https://www.eoportal.org
https://img.ihned.cz
Archiv autora