Profesor Jiří Mikyška z katedry matematiky získal Cenu předsedy Grantové agentury ČR za výzkum, který pomáhá lépe porozumět tání arktického permafrostu – jedné z největších hrozeb spojených s klimatickou změnou. Při rozmrzání dříve věčně zmrzlé půdy se totiž do atmosféry uvolňuje metan, skleníkový plyn mnohonásobně silnější než oxid uhličitý. Projekt spojil laboratorní experimenty s matematickým modelováním a nabídl klimatologům nástroje, díky nimž mohou přesněji odhadovat budoucí vývoj.
Prestižní ocenění, které se uděluje od roku 2003, každoročně získá pouze pět vědců a vědkyň napříč technickými, přírodními i humanitními obory. Jubilejní ročník navíc uzavřel symbolickou stovku oceněných, mezi něž se nově zařadil prof. Ing. Jiří Mikyška, Ph.D. K oceněnému projektu ho přivedla otázka, která je stále aktuálnější – co se děje s půdou, když taje permafrost? Tání totiž neznamená jen uvolňování vody, ale i plynů, jako je metan. A ten má na oteplování planety až osmdesátkrát silnější účinek než oxid uhličitý.
„Metanu je v atmosféře méně, ale dokáže absorbovat více energie. Na jednotku hmotnosti je proto jeho vliv na globální oteplení podstatně silnější,“ vysvětluje Mikyška.
Se svým týmem proto zkoumal proudění, transport látek a tepla a změny struktury zeminy v porézním prostředí. V laboratoři sledovali například, jak se chová písek nasycený vodou při zamrzání. Led se totiž při tuhnutí rozpíná a dokáže posouvat jednotlivá zrna písku. Věnovali se i uvolňování plynů při změně teploty a tlaku, kdy dochází k takzvanému vícefázovému proudění – kapalina a plyn proudí současně a vzájemně se ovlivňují. Výzkum stojí na propojení experimentů a matematického modelování. Data z měření umožnila modely kalibrovat, zatímco simulace nabídly zkoumání scénářů, které by v laboratoři byly nemožné, či dokonce nebezpečné.
„Uměle vypouštět skleníkové plyny, abychom viděli, co se stane při oteplení o deset stupňů, určitě nechceme. Na počítači to ale nasimulovat můžeme, a to i bez katastrofických následků,“ dodává Mikyška.
Díky vyvinutým modelům lze zjistit, které procesy v půdě hrají v konkrétních situacích klíčovou roli a které jsou méně významné. To je zásadní pro klimatology, kteří vytvářejí velké modely či potřebují co nejpřesněji předpovědět, jak rychle a v jakém množství se metan z permafrostu do atmosféry uvolní.
Profesor Mikyška na Jaderce kromě výzkumu vyučuje a vede studenty. K problematice transportu látek v porézním prostředí se dostal už při studiích a dále ji rozvíjel při svém působení v zahraničí. Jeho práce přitom nekončí u permafrostu. Aktuálně se věnuje projektu GA ČR zaměřenému na využívání geotermální energie a do budoucna plánuje výzkum v oblasti ukládání vodíku v podzemí.
Výzkum vznikl díky spolupráci několika pracovišť ČVUT i zahraničních institucí. Experimentální měření probíhala například v Řeži u Prahy a v německém Jülichu, na vývoji matematických modelů se podílely i přední americké instituce, jako Colorado School of Mines v Coloradu či Reservoir Engineering Research Institute v Kalifornii.
Rozhovor s prof. Jiřím Mikyškou zveřejníme už brzy!
Foto: David Březina, FJFI ČVUT