Co pozorujeme
Teplotou stratosféry označujeme teplotu vzduchu mezi tropopauzou a stratopauzou, přibližně od 10 do 50 kilometrů nad zemským povrchem. Zjišťuje se balóny a družicemi v několika výškách nebo jako průměr přes širší vrstvu. Výsledná hodnota vždy patří k určené části stratosféry, místu a době.
Stratosféra nezačíná všude ve stejné výšce. Tropopauza leží v průměru přibližně 6 kilometrů nad póly, kolem 9–12 kilometrů ve středních zeměpisných šířkách a až 18–20 kilometrů nad tropy. Horní hranice, stratopauza, leží přibližně ve výšce 50 kilometrů. Proto může hladina 100 hPa představovat dolní stratosféru v jedné oblasti a blízkost tropopauzy v jiné. NOAA: vrstvy atmosféry

Svislá osa obrázku také vysvětluje, proč se teplota stratosféry nevyjadřuje jedním teploměrem ani jediným číslem pro celou vrstvu. V dolní stratosféře bývá vzduch chladnější než ve vyšších částech a jeho teplota se během roku i mezi zeměpisnými oblastmi mění. Úplný údaj proto obsahuje výšku nebo tlakovou hladinu, zeměpisné pokrytí, časový průměr, jednotku a u odchylky také referenční období.
Toto vymezení používají práce založené na různých měřicích systémech. Free a kol. a Thorne a kol. sestavili teplotní záznamy na standardních tlakových hladinách z radiosond. Mears a Wentz popsali družicovou teplotu dolní stratosféry jako průměr široké vrstvy. Zou a Qian stejným způsobem spojili měření střední a horní stratosféry a Steiner a kol. později porovnali balóny, několik družicových přístrojů, lidary a rádiová zákrytová měření. Každá práce uvádí, kterou výšku nebo vrstvu její výsledek skutečně zastupuje. Free et al., 2005, Thorne et al., 2005, Mears & Wentz, 2009, Zou & Qian, 2016 a Steiner et al., 2020
Historie měření
První přímé teplotní profily vysoké atmosféry vznikly pomocí registračních přístrojů zavěšených pod bezpilotními balóny. Už v roce 1893 některé výstupy ukázaly, že teplota nad určitou výškou přestává klesat. Výsledek byl zpočátku považován za ohřev přístroje slunečním zářením. Léon Teisserenc de Bort proto shromáždil stovky dalších výstupů, mnoho z nich v noci.
Teisserenc de Bort oznámil 28. dubna 1902 Francouzské akademii věd existenci horní téměř izotermické oblasti. Richard Assmann zveřejnil o několik dní později obdobný výsledek z německých měření. Dobová zpráva uvádí 540 balónových výstupů z Trappes, z nichž 268 překročilo 11 kilometrů. Pozorovaná změna svislého průběhu teploty se stala základem rozdělení atmosféry na troposféru a stratosféru. Monthly Weather Review, 1902, Rochas, 2002 a Baldwin et al., 2019
Starší registrační balón po přistání teprve vydal papírový nebo fotografický záznam. Robert Bureau ve Francii v roce 1929 vypustil přístroj, který teplotu během letu vysílal rádiem, a zavedl označení radiosonda. Ve třicátých letech vznikly praktické konstrukce v Sovětském svazu, Finsku, Německu a Spojených státech. Pravidelné provozní sítě se rozšířily před druhou světovou válkou a během ní. NIST: vývoj radiosond a NOAA/NWS: historie měření

Z jednotlivých provozních letů vznikl dlouhý klimatický záznam až po výběru stanic a opravě změn přístrojů. Soubor Radiosonde Atmospheric Temperature Products for Assessing Climate, zkráceně RATPAC, začíná rokem 1958, kdy už síť dovoluje počítat velkoplošné průměry. Jeho autoři zvolili 85 pevninských stanic a 13 tlakových hladin. Rok 1958 proto neoznačuje první radiosondu, ale začátek konkrétního pravidelně zpracovávaného globálního produktu. Free et al., 2004 a Free et al., 2005
Družice TIROS-N, vypuštěná 13. října 1978, nesla mikrovlnný přístroj Microwave Sounding Unit (MSU) pro dolní stratosféru a infračervený Stratospheric Sounding Unit (SSU) pro střední a horní stratosféru. Následující družice NOAA vytvářely překrývající se měření až do roku 2005. Advanced Microwave Sounding Unit-A (AMSU-A) od roku 1998, Microwave Limb Sounder (MLS) od roku 2004 a později Advanced Technology Microwave Sounder (ATMS) umožnily pokračovat i po skončení původních MSU a SSU. Souvislé globální družicové záznamy proto začínají na konci roku 1978. NASA/NOAA: přehled družic a NCAR Climate Data Guide
Třetí způsob přibyl na začátku 21. století. Družice CHAMP začala v roce 2001 sledovat, jak se rádiový signál navigačních družic ohýbá při průchodu atmosférou. Z těchto zákrytových měření lze odvodit svislé profily teploty. Jejich globální klimatické zpracování začíná v roce 2002 a poskytuje další měření založené na odlišném fyzikálním principu. Hajj et al., 2004 a klimatický soubor centra CDAAC
Co se skutečně měří
Radiosonda: teplota během jednoho výstupu
Současná radiosonda je malá jednorázová měřicí souprava zavěšená pod balónem naplněným heliem nebo vodíkem. Teplotní čidlo je vystavené proudícímu vzduchu a poloha se sleduje pomocí družicové navigace. Přístroj průběžně vysílá údaje přijímači na zemi. Podle popisu americké služby NOAA/NWS může výstup trvat přes dvě hodiny a překročit 35 kilometrů. NOAA/NWS: radiosondové pozorování
Fungování samotného teplotního čidla vysvětluje odporová termometrie. Význam tlaku a jeho vztah k výšce rozebírá oddíl o tlaku v atmosféře.
Tlak se podle provedení sondy měří samostatným čidlem nebo odvozuje z výšky, teploty a vlhkosti. Obě varianty rozlišuje dokumentace GRUAN pro RS41. Cestu od odečtů čidel k hotovému profilu vysvětluje článek Radiosondáž.
Jediný let vytvoří svislý profil podél dráhy balónu. Balón při výstupu zároveň unáší vítr, takže nejvyšší část profilu může ležet stovky kilometrů od místa vypuštění. Pro mezinárodní výměnu se z podrobného profilu ukládají také hodnoty na standardních tlakových hladinách, například 100, 70, 50 a 30 hPa. Celosvětová síť má přibližně tisíc stanic a běžně dosahuje 30 kilometrů nebo výše. Horní stratosféru kolem 45–50 kilometrů tato provozní síť pokrývá jen omezeně. WMO Global Observing System
Sluneční záření může čidlo během dne ohřát a v řídkém vzduchu se jeho vliv zvětšuje. Výrobci a meteorologické služby proto používají stínění, malé rychle reagující snímače a korekce závislé na typu přístroje, výšce a osvětlení. Přesný postup se mezi generacemi radiosond měnil. Klimatické zpracování musí znát datum těchto změn, protože výměna čidla může v místním záznamu vytvořit skok. WMO 2024, svazek I, kapitola 12
Družice: teplota široké vrstvy
Mikrovlnné sondéry MSU, AMSU-A a ATMS měří záření molekulárního kyslíku v pásmu kolem 60 gigahertzů. Kyslík je v atmosféře dobře promíchaný a intenzita záření nese informaci o teplotě vzduchu. Přístroj nejprve zaznamená elektrický signál, který se kalibrací převede na jasovou teplotu. Ta vyjadřuje teplotu, jež by při stejné intenzitě vyzařovala ideální černá plocha.
Jeden kanál zachytí záření z mnoha výšek současně. Jeho váhová funkce ukazuje, odkud přichází největší část signálu. Kanál označovaný TLS, z anglického temperature lower stratosphere, je nejcitlivější přibližně v 17 kilometrech a zastupuje dolní stratosféru zhruba mezi 13 a 22 kilometry. Původní SSU měřil infračervené záření oxidu uhličitého ve třech ještě širších kanálech. Jejich maxima leží přibližně ve 30, 38 a 45 kilometrech. Mears & Wentz, 2009 a Zou & Qian, 2016
Proč různé kanály zachycují různé vrstvy, vysvětlují oddíly o mikrovlnném měření teploty atmosféry a infračerveném sondování.

TLS: dolní stratosféra, přibližně 13–22 km, maximum kolem 17 km.
SSU1: široká vrstva přibližně 20–40 km, maximum kolem 30 km.
SSU2: široká vrstva přibližně 25–45 km, maximum kolem 38 km.
SSU3: široká vrstva přibližně 35–55 km, maximum kolem 45 km.
Obrázek je klíčem ke čtení všech dalších hodnot. Teplota TLS není teplotou přesně v 17 kilometrech a SSU3 není teplotou přesně ve 45 kilometrech. Jde o průměry s největší citlivostí poblíž těchto výšek a s menším příspěvkem z okolí. Dva kanály se navíc částečně překrývají. Vzájemně porovnat lze pouze produkty se stejnou nebo přepočtenou váhovou funkcí.
Rádiový zákryt: teplotní profil z ohybu signálu
Navigační družice vysílá rádiový signál a druhá družice na nízké oběžné dráze jej sleduje při západu za zemský okraj. Atmosféra signál zpomalí a ohne. Z přesného času a fáze se nejprve vypočte úhel ohybu a index lomu, z nich tlak a nakonec svislý profil takzvané suché teploty. Ve stratosféře, kde je málo vodní páry, se tento výpočet používá přímo. Podrobný postup vysvětluje článek o rádiových zákrytech GNSS, včetně přepočtu skutečného družicového profilu. (Kursinski a kol. 1997)
Měření nepotřebuje klasickou teplotní kalibraci a funguje za oblačnosti. Jeden zákryt poskytne jemně rozlišený profil, zatímco měsíční klimatický produkt spojuje tisíce profilů z několika družic. Gleisner et al., 2020
Současný soubor COSMIC Data Analysis and Archive Center (CDAAC) začíná v březnu 2002, nabízí teplotu mezi 10 a 40 kilometry na výškovém kroku 200 metrů a ukládá ji v zeměpisné mřížce 5° × 10°. klimatický soubor CDAAC
Jak vzniká zveřejněný záznam
1. Jednotlivé profily projdou kontrolou
U radiosond se kontrolují souřadnice, čas, tlak, výška a fyzikálně možné změny mezi sousedními body. Archiv Integrated Global Radiosonde Archive (IGRA) zachovává podrobná měření i standardní tlakové hladiny a přidává značky kvality. U družicových dat začíná kontrola u radiance každého záběru. U rádiových zákrytů se vyřadí profily, které nesplní kontrolu přesnosti dráhy, signálu a odvozených veličin. Tyto archivy tvoří vstup pro měsíční klimatické produkty. Durre et al., 2018
2. Radiosondy se porovnají v čase
Stanice může během desítek let vystřídat několik typů radiosond, výpočetních postupů i časů vypouštění. Změna se hledá v doprovodných záznamech a porovnáním s okolními stanicemi. Lanzante, Klein a Seidel sestavili ručně posouzený soubor 87 stanic. Haimberger později vyvinul automatické postupy RAOBCORE a RICH, které využívají rozdíly vůči okolním pozorováním a meteorologickým analýzám. Výsledkem jsou alternativní opravené verze, nikoli jeden neomylný přepis minulosti. Lanzante et al., 2003, Haimberger, 2007 a Haimberger et al., 2012
Smysl porovnávání sousedních záznamů vysvětluje metoda homogenizace. Její podrobný příklad pracuje s měsíčními přízemními teplotami. Zde se obdobná otázka srovnatelnosti řeší pro jednotlivé výškové hladiny vlastními postupy uvedenými výše.
3. Z vybraných stanic se vytvoří velkoplošný průměr
RATPAC-A používá 85 dlouhých pevninských záznamů. Pro období 1958–1995 vychází z dříve opravených měsíčních hodnot. Od roku 1996 nejprve u jednotlivých stanic počítá změnu mezi stejným kalendářním měsícem ve dvou sousedních letech, například mezi lednem 1996 a lednem 1997. Teprve potom tyto změny spojuje do velkých zeměpisných oblastí a jejich postupným sčítáním obnoví dlouhodobý průběh. Postup omezuje vliv skoků a mezer, zároveň však přidává nejistotu tam, kde je stanic málo. Free et al., 2004 a NOAA RATPAC v2
4. Každá družice se nejprve kalibruje samostatně
Sondér během každého skenu sleduje Zemi i vnitřní teplý kalibrační terč a u mikrovlnných přístrojů také chladný vesmír. Z těchto referencí se elektrický signál převádí na radianci. Dále se opravuje závislost na úhlu pohledu, nelinearita přijímače a pomalá změna kalibrace. Výsledkem je mřížka teplot pro jeden přístroj a jeden kanál.
5. Překrývající se družice se spojí
Žádná jednotlivá družice neměřila od roku 1978 dodnes. Klimatický záznam vzniká ze šestnácti nebo více přístrojů, které se po určitou dobu překrývají. Během překryvu lze určit jejich rozdíl. Zpracování také koriguje posun místního času přeletu, protože dráha družice se postupně mění a stejnou oblast může po letech pozorovat v jinou denní dobu. Právě volba kalibrace, překryvů a korekce dráhy tvoří hlavní rozdíl mezi produkty NOAA, RSS a UAH. Zou & Wang, 2011, Mears et al., 2011 a dokumentace UAH/NOAA, 2017
6. Staré a nové kanály dostanou stejnou výškovou citlivost
Původní MSU, novější AMSU-A a dnešní ATMS nemají zcela stejné kanály. Pro dolní stratosféru se spojuje MSU kanál 4, AMSU-A kanál 9 a ATMS kanál 10. Ve střední a horní stratosféře se několik užších kanálů AMSU-A matematicky složí tak, aby napodobily široké váhové funkce SSU1, SSU2 a SSU3. Druhý nezávislý postup aplikuje tytéž funkce na podrobnější profily přístroje MLS. Obě pokračování původního SSU pak lze přímo porovnat. Zou & Qian, 2016 a Randel et al., 2016
7. Měsíční mapy se převedou na globální hodnotu
Družicové produkty nejprve skládají jednotlivé záběry do pravidelné zeměpisné mřížky. NOAA v5 používá buňky 2,5° × 2,5°. Měsíční globální průměr se počítá s vahou odpovídající ploše buněk, aby úzké buňky u pólů neměly stejný vliv jako větší buňky u rovníku. Od každého kalendářního měsíce se může odečíst jeho průměr v referenčním období. Výsledná křivka pak ukazuje odchylky, nikoli absolutní teplotu celé stratosféry.
8. Nejistota se posuzuje porovnáním více zpracování
U radiosond zahrnuje nejistota změny přístrojů, řídké prostorové pokrytí a volbu homogenizačního postupu. U družic zahrnuje kalibraci, spojení přístrojů, posun doby přeletu a odlišné váhové funkce. Mears a kol. vytvářejí mnoho přípustných variant korekcí, zatímco současné přehledy zároveň porovnávají výsledky RSS, NOAA a UAH. Shoda více zpracování stejného signálu zmenšuje nejistotu metody, ale nepředstavuje tři nezávislé soustavy družic. Mears et al., 2011 a Steiner et al., 2020
Zveřejňovaná data
Níže jsou hlavní veřejné produkty, z nichž lze převzít hodnoty nebo provést vlastní výpočet. Název vrstvy, verze a období musí zůstat u každého grafu, protože stejně pojmenované soubory se při nové kalibraci mohou změnit.
RATPAC v2
Radiosondová měření z 85 pevninských stanic od roku 1958. NOAA zveřejňuje měsíční hodnoty na 13 tlakových hladinách a průměry tří širších částí atmosféry. RATPAC-A je určen pro globální, polokoulové, tropické a mimotropické průměry. RATPAC-B obsahuje jednotlivé stanice. Část RATPAC-B po roce 1997 není homogenizovaná stejným způsobem jako starší údaje.
Remote Sensing Systems: TLS v4.0
Měsíční a mřížkové teploty dolní stratosféry od konce roku 1978. Remote Sensing Systems spojuje měření MSU a AMSU-A vlastním postupem kalibrace, korekce dráhy a výběru překryvů. Název organizace se v grafech zkracuje na RSS. Produkt zastupuje přibližně 13–22 kilometrů.
NOAA STAR: TLS v5.0
Produkt Center for Satellite Applications and Research, zkráceně STAR. Globální měsíční mřížka 2,5° × 2,5° začíná v prosinci 1978. Verze 5 spojuje tři generace přístrojů MSU, AMSU-A a ATMS na šestnácti polárních družicích. NOAA uvádí referenční období 2000–2019 a měsíční aktualizaci celého záznamu.
University of Alabama in Huntsville: TLS v6.1
Třetí pravidelně aktualizované zpracování společných mikrovlnných pozorování dolní stratosféry. University of Alabama in Huntsville, v grafech UAH, zveřejňuje globální a regionální měsíční hodnoty i mřížková data od prosince 1978. Odkaz na současná data vede přímo k TLS v6.1. Samostatný katalog NASA označuje verzi 6 a připojená metodika z roku 2017 popisuje v6.0.
Data TLS v6.1 · Záznam NASA pro verzi 6 · Metodika v6.0 (2017)
NOAA SSU+AMSU v3.0 a NCAR SSU+MLS
Dva způsoby pokračování měření střední a horní stratosféry po skončení SSU. NOAA napodobuje tři původní kanály kombinací měření AMSU-A a současná distribuce zahrnuje také měření ATMS. NCAR váží podrobné profily MLS stejnými funkcemi SSU. Produkty pokrývají přibližně 20–55 kilometrů a dovolují porovnat dvě nezávislé návaznosti po roce 2004. Ve veřejném adresáři NOAA jsou při kontrole 2. listopadu 2026 dostupná měsíční data od listopadu 1978 do května 2025.
CDAAC: rádiové zákrytové profily
Sloučené rádiové zákrytové profily od března 2002. Měsíční mřížka obsahuje suchou teplotu mezi 10 a 40 kilometry s výškovým krokem 200 metrů. Kratší období omezuje dlouhodobé srovnání, jemné svislé rozlišení však umožňuje ověřovat změny v dolní a střední stratosféře bez váhové funkce širokého mikrovlnného kanálu.
Srovnání družicových dat
Následující graf spojuje čtyři výškové oblasti do jednoho obrazu. Každá křivka zobrazuje globální měsíční odchylku po odečtení obvyklého ročního chodu. Dolní stopa patří TLS, tři vyšší stopy postupně SSU1, SSU2 a SSU3. Šedá přerušovaná čára je nula příslušné stopy a svislé měřítko od −1 do +1 °C se používá pro každou stopu zvlášť. Křivky jsou od sebe posunuté pouze proto, aby se nepřekrývaly.
U TLS představují tři červené odstíny zpracování UAH, NOAA a RSS. Vycházejí převážně ze stejných družicových radiancí, ale používají vlastní kalibraci a korekce. U SSU1 až SSU3 porovnává oranžová křivka pokračování pomocí AMSU-A a modrá pokračování pomocí MLS. Jejich podobnost po roce 2004 je důležitá, protože novější části vznikly z odlišných přístrojů a zpracovatelských postupů.

TLS, dolní stopa: asi 13–22 km, UAH, NOAA a RSS v červených odstínech.
SSU1: široká vrstva s maximem kolem 30 km.
SSU2: široká vrstva s maximem kolem 38 km.
SSU3, horní stopa: široká vrstva s maximem kolem 45 km.
Oranžová: návaznost původního SSU vytvořená z měření AMSU-A.
Modrá: návaznost původního SSU vytvořená z profilů MLS.
Graf dovoluje číst tři vlastnosti současně. Všechny čtyři stopy končí níže než na začátku. Pokles je větší ve střední a horní stratosféře než v TLS. Průběh také není rovná čára: obsahuje krátké vrcholy, víceleté vlnění i období s malou čistou změnou. Jediné číslo sklonu proto vždy potřebuje počáteční a koncový rok.
Pozorování
Globální družicová měření ukazují, že dolní, střední i horní stratosféra jsou dnes chladnější než na začátku souvislého pozorování na konci roku 1978. Velikost a časový průběh změny se s výškou liší. Největší pokles v globálním průměru vykazuje horní ze sledovaných vrstev.
Steiner a kol. porovnali nejnovější verze družicových produktů s radiosondami, lidary a rádiovými zákryty pro období 1979–2018. Z globálních dat NOAA/STAR vypočítali běžnou lineární regresí změnu −0,25 ± 0,16 K za desetiletí pro TLS, −0,56 ± 0,13 K pro SSU1, −0,62 ± 0,13 K pro SSU2 a −0,70 ± 0,14 K pro SSU3. Znaménko minus znamená pokles. Uvedené hodnoty ± jsou nejistoty sklonu, které autoři připojili ke konkrétnímu statistickému výpočtu. Steiner et al., 2020
Za 39 let tohoto období odpovídají uvedené sklony přibližně poklesu o 1 °C v TLS, 2,2 °C v SSU1, 2,4 °C v SSU2 a 2,7 °C v SSU3. Jde o změnu globálního průměru širokých vrstev mezi začátkem a koncem lineárního proložení. Teplota na jednotlivém místě nebo v jednotlivém měsíci se od tohoto průměru může lišit o několik stupňů a krátkodobě se může pohybovat opačným směrem.
Dolní stratosféra vykazuje dva výrazné teplé vrcholy na začátku osmdesátých a devadesátých let a následné prudké poklesy. Od poloviny devadesátých let se její globální křivka pohybuje převážně v užším pásmu a dlouhodobý sklon za kratší novější období je menší než sklon od roku 1979. Tento tvar se objevuje v RSS, NOAA i UAH a také v radiosondových zpracováních. Randel et al., 2009, Seidel et al., 2016 a Steiner et al., 2020
Ve střední a horní stratosféře pokračuje pokles i v novější části grafu. Dvě návaznosti původního SSU, oranžová SSU+AMSU a modrá SSU+MLS, mají po roce 2004 podobný průběh. Další nezávislé měření přidal přístroj Optical Spectrograph and InfraRed Imager System (OSIRIS). Dubé a kol. spojili jeho profily s SSU3 a pro období 1979–2021 dostali poblíž 45 kilometrů pokles přibližně 0,6 K za desetiletí. Samostatné profily OSIRIS, MLS a infračerveného přístroje Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry (SABER) se pro roky 2005–2021 rovněž shodly na poklesu v horní stratosféře. Randel et al., 2016 a Dubé et al., 2024
Rádiová zákrytová měření poskytují od roku 2002 podrobnější svislé profily. Jejich období je příliš krátké pro přímé zopakování celého výpočtu od roku 1979, ale ve společném období potvrzují pokles v dolní stratosféře a umožňují sledovat, jak se změna liší po kilometrových výškách. Výsledky několika zpracovatelských center se v globálním a šířkovém průměru navzájem blíží. Steiner et al., 2011 a Gleisner et al., 2022
Nejnovější uzavřený roční přehled v tomto článku končí rokem 2024. Zpráva State of the Climate uvádí, že globální průměr dolní, střední a horní stratosféry se během roku 2024 mírně zvýšil. Celé období 1979–2024 přesto zůstává ve všech těchto vrstvách klesající. Jeden teplejší rok tedy změnil poslední bod křivky, ale neobrátil mnohadesetiletý rozdíl mezi jejím začátkem a koncem. State of the Climate in 2024
Teplý vrchol po červnu 1991
Měsíční záznam UAH TLS v6.1 ukazuje po červnu 1991 rychlý vzestup teploty spodní stratosféry. V říjnu dosáhl globální průměr přibližně 1,44 °C nad průměrem let 1988–1990. Teplá odchylka potom slábla. Společný graf povrchu a stratosféry ukazuje, že oba výškové záznamy měly odlišný směr i načasování výkyvu. Změna vztažného období pouze posouvá nulu, nemění průběh křivky. (UAH TLS v6.1, vlastní přepočet)
Li a kolegové v roce 2026 zkoumali šest širokých výškových vrstev v družicovém záznamu 1986–2024. Po oddělení dlouhodobého vývoje, slunečního cyklu a hlavních přirozených výkyvů byl po Pinatubu patrný souběh oteplení stratosféry a ochlazení troposféry. Obě odchylky bylo možné odlišit od běžného kolísání, jehož velikost odhadovali z měření i modelových simulací. (Li a kol. 2026, obrázky 1–3)
Sluneční cyklus uvnitř dlouhodobé změny
Randel a kolegové v záznamu 1979–2015 oddělili složku teploty, která kolísá společně se sluneční aktivitou. Tato složka byla oteplující a její velikost rostla směrem do horní stratosféry. Nejzřetelněji se projevovala v tropických a přilehlých oblastech. Podobný výškový obraz vyšel při napojení původního SSU na přístroje MLS, SABER i AMSU. Napojení sdílejí starší měření, takže nejsou třemi zcela nezávislými záznamy. Dlouhodobý pokles a menší opakovaný sluneční výkyv jsou dvě oddělitelné složky téhož teplotního průběhu. (Randel a kol. 2016, oddíl 5d a obrázek 15)
Současná změna ve spodní atmosféře
Santer a kolegové porovnali pro roky 1979–2012 družicová zpracování RSS a UAH ve třech širokých výškových vrstvách, od spodní troposféry po dolní stratosféru. V obou zpracováních se nad oteplující se troposférou ochlazovala dolní stratosféra. Velikost změn se lišila také podle zeměpisné šířky. Jejich obrázek 2 proto ukazuje společně výšku i polohu od jihu k severu, místo jediného průměru za atmosféru. (Santer a kol. 2013, obr. 2h a 2i)
Jarní změna nad Antarktidou
Globální průměr skrývá výrazné rozdíly mezi ročními obdobími. Randel a Wu v roce 1999 zpracovali dlouhé teplotní řady osmi antarktických radiosondových stanic. Z denních údajů odstranili pravidelný roční chod a odchylky průměrovali po kalendářních měsících. Pro společné sezónní srovnání vyřadili stanici SANAE, jejíž zimní vývoj se neshodoval s ostatními. Následující tabulka shrnuje jejich porovnání let 1986–1995 s lety 1970–1979 v hladině 100 hPa, přibližně 16 km. (Randel a Wu 1999, oddíly 2–3 a obrázek 5)
| Měsíc | Roční doba na jižní polokouli | Rozdíl v průměru stanic |
|---|---|---|
| Březen | Konec léta a začátek podzimu | Přibližně −1 °C |
| Červenec | Zima | Výrazná společná změna nebyla rozlišena |
| Listopad | Jaro | Přibližně −6 °C |
Hodnoty jsou zaokrouhleným shrnutím výsledků studie, nikoli novým přepočtem jednotlivých sondáží. Největší ochlazení zasahovalo vrstvu přibližně 12–21 km, mezi stanicemi se jeho velikost lišila. Nad ní se na jaře objevovalo i oteplení. Družicový záznam MSU za roky 1979–1997 zachytil podobné jarní maximum ochlazování. Měří ovšem širší vrstvu, takže před porovnáním se sondami autoři přizpůsobili jejich výškové vážení. (Randel a Wu 1999, obrázky 5, 8 a 9)
Sondy umožňují porovnat teplotu také s ozonem. Přístroj pro ozon nasává vzduch do elektrochemického čidla, jehož proud se mění s množstvím tohoto plynu. Připojená radiosonda současně zaznamenává teplotu a další meteorologické veličiny. Vzniknou tak dva profily při témže výstupu. NOAA zveřejňuje postup i soubory jednotlivých profilů. Cestu teplotního údaje k výškovému profilu vysvětluje radiosondáž.
Solomon a kolegové později porovnali vývoj před rokem 2000 s obdobím 2000–2014. V ozonových profilech jižního pólu a stanice Syowa se v řadě měsíců dřívější úbytek obrátil v přírůstek. Odpovídající sezónní a výškový obrat teploty zachytila reanalýza MERRA pro oblast 75–90° j. š. Teplotní trendy před rokem 2000 počítali od roku 1979, starší ozonové sondáže měly nerovnoměrné pokrytí. Z novějšího období vynechali mimořádný rok 2002. Jde o porovnání časových trendů různých veličin, nikoli o tvrzení, že byl každý rok teplejší než předchozí. (Solomon a kol. 2017, oddíl 2 a obrázky 1 a 5)
Shrnutí pozorování
Globální teplota dolní, střední i horní stratosféry je nižší než na začátku souvislého pozorování na konci roku 1978. V letech 1979–2018 činil pokles podle výškové vrstvy přibližně 0,25 až 0,70 °C za desetiletí, což za 39 let odpovídá ochlazení zhruba o 1 °C v dolní a až o 2,7 °C v horní sledované vrstvě. Dolní stratosféra prodělala výrazné teplé vrcholy na začátku osmdesátých a devadesátých let a od poloviny devadesátých let se ochlazovala pomaleji. Ve střední a horní stratosféře pokračoval pokles také v novější části záznamu. Rok 2024 byl proti předchozímu roku mírně teplejší, celý průběh let 1979–2024 však zůstal ve všech sledovaných vrstvách klesající. Nad Antarktidou mělo ochlazení silný sezónní průběh: v listopadu byl vzduch kolem 16 km v letech 1986–1995 přibližně o 6 °C chladnější než v letech 1970–1979, zatímco v červenci se podobná společná změna neprojevila.
Prameny, data a licence
Randel a Wu 1999: antarktické radiosondy, družice a měsíční rozdíly v tabulce. Solomon a kol. 2017: navazující ozonové a teplotní trendy. NOAA: ozonové sondy a veřejný archiv zpřístupňuje jednotlivé výstupy.
Li a kol. 2026: výšková teplotní stopa velkých událostí. Veřejná data a kód studie umožňují kontrolu jejich zpracování.
Všechny odborné práce, metodické dokumenty a datové soubory použité v tomto článku lze otevřít bez předplatného. U studií vede záznam v databázi na DOI i na veřejný plný text a u dat a institucionálních dokumentů přímo na stránku vydavatele nebo do jeho repozitáře.
Historie a přímá měření
- The International Aeronautical Congress at Berlin, dobová zpráva z roku 1902 o balónových měřeních Teisserenca de Borta a Assmanna.
- Rochas, M. J. (2002): Le contexte scientifique de la surprenante découverte de la stratosphère.
- Baldwin, M. P. et al. (2019): 100 Years of Progress in Understanding the Stratosphere and Mesosphere.
- WMO: Guide to Instruments and Methods of Observation, kapitola o měření ve volné atmosféře.
- Durre, I. et al. (2018): Enhancing the Data Coverage in the Integrated Global Radiosonde Archive.
- Hajj, G. A. et al. (2004): CHAMP and SAC-C atmospheric occultation results and intercomparisons.
Metodické práce
- Lanzante, J. R. et al. (2003): Temporal Homogenization of Monthly Radiosonde Temperature Data.
- Free, M. et al. (2004): Using First Differences to Reduce Inhomogeneity in Radiosonde Temperature Datasets.
- Free, M. et al. (2005): Radiosonde Atmospheric Temperature Products for Assessing Climate.
- Thorne, P. W. et al. (2005): Revisiting radiosonde upper-air temperatures from 1958 to 2002.
- Haimberger, L. (2007): Homogenization of Radiosonde Temperature Time Series.
- Haimberger, L. et al. (2012): Homogenization of the Global Radiosonde Temperature Dataset through Combined Comparison with Reanalysis.
- Mears, C. A. & Wentz, F. J. (2009): Construction of the RSS Atmospheric Temperature Records from the MSU and AMSU Microwave Sounders.
- Mears, C. A. et al. (2011): Assessing uncertainty in estimates of atmospheric temperature changes from MSU and AMSU.
- Steiner, A. K. et al. (2011): GPS radio occultation for climate monitoring and change detection.
- Zou, C.-Z. & Qian, H. (2016): Stratospheric Temperature Climate Data Record from Merged SSU and AMSU-A Observations.
- NOAA/NASA (2017): Mean Layer Temperature – UAH: Climate Algorithm Theoretical Basis Document.
- Gleisner, H. et al. (2020): Evaluation of the 15-year ROM SAF monthly mean GPS radio occultation climate data record.
Práce vyhodnocující pozorování
- Santer a kol. 2013: společný výškový a zeměpisný obraz změn teploty za roky 1979–2012 a porovnání jeho příčin.
- Randel, W. J. et al. (2009): An update of observed stratospheric temperature trends.
- Randel, W. J. et al. (2016): Stratospheric Temperature Trends over 1979–2015 Derived from Combined SSU, MLS, and SABER Observations.
- Seidel, D. J. et al. (2016): Stratospheric temperature changes during the satellite era.
- Steiner, A. K. et al. (2020): Observed Temperature Changes in the Troposphere and Stratosphere from 1979 to 2018.
- Gleisner, H. et al. (2022): Monitoring global climate change using GNSS radio occultation.
- Dubé, K. et al. (2024): Upper-stratospheric temperature trends: new results from OSIRIS.
- Randel, W. J. et al. (2025): State of the Climate in 2024: Stratospheric Temperature.
Data ke stažení
- RATPAC v2: měsíční radiosondové hodnoty od roku 1958.
- RSS TLS v4.0: měsíční globální, regionální a mřížková data dolní stratosféry.
- NOAA STAR TLS v5.0: mřížková data MSU, AMSU-A a ATMS.
- UAH TLS v6.1: textové a mřížkové soubory dolní stratosféry. Samostatně je uveden také záznam verze 6 v NASA GHRC DAAC.
- NOAA SSU+AMSU v3.0: střední a horní stratosféra.
- CDAAC GNSS-RO: měsíční profily teploty, úhlu ohybu a indexu lomu od roku 2002.
- NCAR Climate Data Guide: aktuální rozcestník verzí, odborné pokyny a srovnávací grafy.
Obrázky a práva k použití
- Profil atmosféry: NOAA JetStream. Původní obrázek. Použit beze změny jako materiál NOAA ve veřejné doméně.
- Historická fotografie radiosondy: U.S. Army Air Forces / NOAA Photo Library. Použita beze změny jako materiál vlády USA ve veřejné doméně.
- Váhové funkce a srovnávací graf: William Randel, NSF NCAR Climate Data Guide. Zdroj, kredit a odborný kontext. Oba soubory jsou převzaty beze změny. Zdrojová stránka uvádí „Usage Restrictions: None“.
- NOAA uvádí, že její materiály lze bez zvláštního svolení použít, pokud u položky není uvedeno jinak. Požaduje uvedení zdroje a zakazuje dojem oficiálního schválení. Pravidla použití NOAA.