BARTHOLY JUDIT
AZ ÉGHAJLAT VÁLTOZÁSA -
BIZONYOSSÁGOK ÉS BIZONYTALANSÁGOK
Nemcsak a Föld lakóinak száma nő robbanásszerűen, hanem
az egy főre jutó felhasznált energia s a légkörbe juttatott szennyező anyagok
mennyisége is. Vajon visszavezethető-e az elmúlt másfél évszázadban zajló
kismértékű globális léptékű melegedés az ember mind intenzívebb földi
jelenlétére? Okolható-e az egyre növekvő szennyezőanyag-kibocsátás s az így
erősödő üvegházhatás az éghajlat változásáért? A szélsőséges időjárási
események gyakorisága növekszik, vagy csak gyorsabb és szenzációéhesebb a
hírközlés globalizálódó világunkban? Lehetséges-e az éghajlat modellezése,
előrejelzése? Az előadás bemutat néhány lehetséges globális és regionális
éghajlati forgatókönyvet a 21. századra, és áttekinti egy gyors lefolyású
éghajlatváltozás esélyét, okait, valamint az előrejelzés bizonytalanságait.
Évtizedeken át sok vita folyt arról,
hogy emelkedik-e a légkör felszín közeli hőmérséklete vagy sem. Ha igen, van-e
ehhez köze az ember fokozott jelenlétének, a népesség nagyarányú növekedésének,
az egyre fokozódó iparosodásnak, s annak, hogy a légkörbe egyre nagyobb
mennyiségben jutnak légszennyező anyagok? Az 1. ábrát szemlélve nehéz vitatni
az elmúlt 140 év hőmérsékleti anomáliáiban fellelhető emelkedő trendet. Az
ábrán az 1961-90 közötti harmincéves időszak átlagától vett eltéréseket
mutatjuk be. A közel másfél évszázados időszak alatt a hőmérsékleti görbe csak
az elmúlt évtizedekben emelkedett az átlagérték fölé, ami arra utal, hogy nem
egyszerű klímaingadozásról vagy természetes változékonyságról van szó. A
szárazföldi és óceáni mérések alapján a Föld felszín közeli léghőmérséklete
0,6-0,8°C-kal emelkedett az elmúlt másfél évszázadban.
Ez a melegedés sem időben, sem térben
nem volt egyenletes a Földön. A 2. és 3. ábrán egy-egy térképet láthatunk,
melyek a teljes 20. századra (2. ábra), illetve annak utolsó negyedére (3.
ábra) mutatják a hőmérsékleti trendeket. A rácspontokra helyezett piros,
illetve kék színű, különböző méretű körök rendre a melegedő, illetve a hűlő
évtizedes trendeket jelzik. A 20. században Grönland és a Himalája térségét
kivéve mindenütt kis mértékű emelkedő trend érvényesült. Szembetűnő az 1976-2000-es
időszakban a melegedő tendencia fokozódása. Mindkét bemutatott illusztráció a
globális melegedés intenzívebbé válását jelzi az utolsó két-három évtizedben.
Ezekkel a változásokkal összhangban
vannak azok a megfigyelések, melyek szerint a magashegyi gleccserek
visszahúzódnak (4. ábra). A tavaszi hóolvadás időpontja, valamint a folyók és
tavak jegének megolvadása világszerte néhány nappal korábbra tevődött. Amerikai
és orosz tengeralattjárók megfigyelései alapján az 1970-es évek óta az
Északi-sark központi régiójában jelentős mértékben elvékonyodott a jégtakaró.
Műholdas mérések szerint a teljes északi-sarki régióban a jégtakaró kiterjedése
nyáron 10-15%-kal lecsökkent. A globális kontinentális jégtakaró 10%-kal
csökkent az elmúlt néhány évtizedben.
A légköri cirkuláció áramlásainál is
megfigyelhetők változások: a Csendes-óceán vidékén gyengült, esetenként
időszakosan széthullott a passzát szélrendszer, valamint mindkét féltekén a
60-70° földrajzi szélességek közelében a téli nyugatias áramlás uralkodóvá
vált, megerősödött.
Megfigyelések szerint a mérsékelt övben
a vegetációs időszak megnövekedett, a növények virágzása korábbra tolódott, a
költöző madarak korábban érkeznek. Számos növényfaj, valamint rovarok, madarak
és halak élőhelye magasabb földrajzi szélességekre tolódott el.
Ezek a tények meggyőzőek: úgy tűnik,
megindult valamilyen változás. Jó lenne tehát tudni, hogy történtek-e már ehhez
mérhető változások korábban is? Ha igen, mi következett utánuk? Vajon van okunk
megijedni?
II.
KLÍMAVÁLTOZÁSOK A MÚLTBAN
Politikusok és környezetvédők általában klímaváltozás
alatt az antropogén eredetű globális melegedést értik - míg mi, meteorológusok,
a természetes és antropogén eredetű éghajlatváltozások együttesét. Az éghajlat
a földtörténeti korok során, majd - közeledve a jelenhez - az emberiség
története során is mind térben, mind időben állandóan változott.
Az elmúlt egy-két évszázad változásairól a meteorológiai
mérőhálózatok segítségével pontos információink vannak, de hogyan tudunk
következtetni az ezt megelőző időszakok éghajlatára? Számos lehetőség van a
rendszeres műszeres méréseket megelőző időszakot jellemző ún. proxy adatsorok
összeállítására. Az elmúlt néhány évszázad éghajlatára történeti
feljegyzésekből, fák évgyűrűiből következtethetünk. A távolabbi, történelem
előtti időszakokról üledékes rétegelemzéssel, koralltelepek szerkezetének
tanulmányozásával, vagy jégtakaróból vett furatminták vizsgálatával
tájékozódhatunk. Fúrt jégmintákat általában magashegységi gleccserekből és a
sarkvidéki területek vastag jégrétegeiből vesznek. Az 5. ábrán az Antarktisz
jegére épült Dome C kutatóállomást láthatjuk. A furatelemzés során az elmúlt
idők légköri összetételére a lehullott hópelyhek közé szorult légbuborékok
analízisével következtetünk. Az oxigén izotópok koncentráció-arányából
rekonstruálhatók az elmúlt idők hőmérsékleti viszonyai. Egyedül ezek a direkt
források állnak rendelkezésünkre, s egyben ezek kínálják a legjobb idősorokat a
légkör összetételéről és az éghajlati paraméterekről. A jégminták még az
áramlási viszonyokról is rendelkeznek információkkal az ide fújt por-, tengeri
só-, pollen- és vulkanikus hamurészecskék révén. A leghosszabb éghajlati minták
az Antarktiszt borító, több kilométer vastagságú jégpáncélból kerülnek ki. Az
eddigi rekord hosszúságú jégfuratminta hossza több mint 3000 méter (6. ábra),
2004 elején kezdték meg európai klimatológusok és geofizikusok részletes
elemzését. Becslések szerint e minta alapján az elmúlt 740 000 év éghajlatáról
kapunk majd sok-sok új információt.
Példaként nézzük egy régebbi, de már feldolgozott furat
alapján az elmúlt 425 ezer év hőmérsékletének és szén-dioxid koncentrációjának
történetét a Déli-sark közelében lévő Vosztok állomás jégmintája alapján. A
pleisztocén kori eljegesedések során a meleg és hideg fázis közötti hőingás a
sarkok közelében nagyobb volt, mint a közepes földrajzi szélességeken. Az
animációból látható, hogy a meleg csúcsok egymástól megközelítőleg 100 ezer
évnyire voltak, s a periódusok hőmérsékleti ingása a Déli-sark térségében elérte
a 10°C-ot. A Vosztok állomás nevezetes jégfuratmintájának fontos új
információja volt, hogy a glaciálisok/interglaciálisok során teljesen együtt
változott a hőmérséklet, a szén-dioxid- és a metánkoncentráció. Jelenlegi
ismereteink szerint az eljegesedési ciklusok a Földpálya-elemek periodikus
változásainak következtében alakulnak ki, mivel azok befolyásolják a
Földfelszínre érkező napsugárzás évszakos eloszlását. Érdekes megfigyelni, hogy
míg a besugárzás csökkenése és növekedése értelemszerűen fokozatosan történik,
addig az erre adott légköri válasz (a melegedési és hűlési folyamat) nem
szimmetrikus: a hűlés 80-90 ezer évig tart, s a melegedés ennek gyakran még egy
tizedéig sem. A múltban is volt már példa hihetetlenül gyors melegedésre, s
ezek mind pontosabb tanulmányozása talán segíthet megérteni a jelenkori
éghajlatváltozások fizikai hátterét.
A legutolsó eljegesedés idején a kontinensek közel
egyharmadát gleccserek fedték, melyek lenyúltak egészen New York-ig. Ez az
óriási tömegű jég lecsökkentette az óceánok vízmennyiségét, s így a vízszint
több mint 100 méterrel alacsonyabb volt a jelenleginél. Ennek eredményeképpen
egy szárazföldi híd kötötte össze Szibériát Alaszkával lehetővé téve a
kontinensek közötti közlekedést.
A múltban az eljegesedési időszakok idején a jelenleginél
akár 6-8°C-kal hidegebb klíma uralkodott. Az elmúlt 425 ezer évben a mainál
jelentősen melegebb éghajlati viszonyok nem fordultak elő.
III. A KLÍMAVÁLTOZÁSOK
TERMÉSZETES ÉS ANTROPOGÉN OKAI
Az éghajlat változásának természetes, illetve az emberi
tevékenységből adódó okai is vannak. Mint látni fogjuk, az antropogén eredetű
változás esélye nagymértékben növekedett az elmúlt évtizedekben. Vegyük sorra
az éghajlat megváltozása irányába ható legfontosabb tényezőket.
1. A szén-dioxid és egyéb üvegházhatású gázok
koncentrációjának változása
Számos természetes és antropogén eredetű gáz hozzájárul
az üvegházhatáshoz, mely melegíti a Föld felszín közeli légrétegeit. Ezek közül
a gázok közül a legjelentősebbek a vízgőz, a szén-dioxid, a metán, a
dinitrogén-oxid, az ózon és a halogénezett szénhidrogének (freonok) (7. ábra). Ha a
földi légkörnek nem lenne természetes üvegházhatása, akkor a felszín közeli
léghőmérséklet 33°C-kal lenne alacsonyabb. A legnagyobb hozzájárulása a
természetes üvegházhatáshoz a vízgőznek (20,6°C) és a szén-dioxidnak (7,2°C)
van. Az antropogén eredetű globális melegedésben a legjelentősebb szerep a
szén-dioxidnak jut, amely a teljes hatás mintegy 55%-áért felelős (8. ábra).
2. Az emberi tevékenység és az üvegházgázok
Változott-e kimutatható mértékben az üvegházhatású gázok
légköri koncentrációja az elmúlt két évszázad során? A válasz egyértelmű igen,
a 9. ábrán a szén-dioxid, a metán, a dinitrogén-oxid és a freonok
koncentrációváltozásait kísérhetjük figyelemmel az elmúlt kétszáz évben.
Mindegyiknél jelentős mértékű, a 20. század második felében pedig gyorsuló
növekedést láthatunk. Szembetűnő, hogy freonok természetes állapotban nem
voltak jelen a légkörben, kimutatható mennyiségben csak az 1950-es években jelentek
meg az ipari tevékenység következtében.
Mik az antropogén eredetű metán- és szén-dioxid
kibocsátás forrásai? A 10. ábra mutatja, hogy az antropogén eredetű szén-dioxid
kibocsátás közel fele (46%) az erőművek és finomítók révén jut a légkörbe. Az
erdők irtása (23%), a cementgyártás (12%), a gázgyártás (9%) szintén jelentős
mértékben hozzájárul a légköri szén-dioxid megnövekedett mennyiségéhez. A
metánemisszió komponensei között az ipari forrásokon (bányászat, 25%) túl
jelentős szerephez jut a mezőgazdaság (11. ábra). Míg az állattenyésztés
28%-kal, addig a rizstermesztés és a szántóföldek feltörése 15%, illetve 7%-kal
növeli a légköri metánkoncentrációt.
3. Az óceán cirkulációja
Az óceánok közvetlen hatása az éghajlatra abból
származik, hogy a légköri cirkuláció és az óceán áramlásai hőt szállítanak a
trópusi zónából a sarkok felé. Ezeket az áramlási rendszereket nagyon sok
folyamat befolyásolja és módosítja regionális és globális skálán. Az
óceán-légkör kölcsönhatás olyan jelenségeket is létrehozhat, mint például az El
Nino, mely 2-6 évente újra és újra megjelenik a Csendes-óceán trópusi
területein.
Az óceánok az üvegházgázokra is hatást gyakorolnak,
fontos szerepük van a légköri szén-dioxid-koncentráció kialakításában. A
légköri szén-dioxid és az óceán felszíni vizeiben oldott szén-dioxid között
hosszabb időszakot tekintve egyensúly van. Az óceánban lejátszódó cirkulációs,
kémiai s biológiai folyamatok az egyensúly kismértékű eltolódása révén a
szén-dioxid légköri mennyiségének módosításával az éghajlat lassú változását
eredményezhetik.
4. Vulkáni tevékenység
Vulkánkitörések alkalmával több ezer km3
mennyiségű anyag lökődik fel a légkörbe, melynek nagy része néhány napon belül
leülepszik, vagy esőzések révén kimosódik a légkörből. A kis átmérőjű részecskék
(szulfát-aeroszolok) nagyobb, robbanás erejű vulkánkitörések alkalmával
feljutnak az alsó sztratoszférába, akár 30 km-es magasságba is. Ezen a szinten
már szinte egyáltalán nincs felhő- és csapadékképződés, így akár 1-2 évig is
eltarthat, mire ezek a részecskék kikerülnek a légkörből. A vulkánkitörésekből
származó részecskéken szóródnak a Napból érkező sugarak, s így megnövelvén a
planetáris albedót hűtő hatást fejtenek ki. Például az El Chicon és a Pinatubo
vulkánok a kitörések évében (1982, ill. 1991) 0,5-0,7°C-kal csökkentették a
globálisan átlagolt felszínhőmérsékletet.
5. A Nap sugárzásának és a Föld orbitális paramétereinek
megváltozása
Minthogy a földi energiakészlet forrása a Nap, így annak
sugárzásváltozásai lényeges hatással bírnak a földi éghajlatra. Bizonyos
kutatók úgy vélekednek, hogy a 20. század első felének melegedése részben
magyarázható a Nap sugárzási energiájának időszakos növekedésével. A műszeres
mérések megkezdése előtti időszakról nagyon nehéz pontos adatokkal szolgálni a Nap
sugárzási energiájáról, mégis kutatási eredmények alapján úgy tűnik, hogy az
utolsó egymillió évben a Nap kisugárzott energiája csak nagyon kis mértékben
változott.
A Föld pályaparamétereinek kicsi és lassú változása is
vezethet klimatológiailag fontos évszakeltolódásokhoz az évezredek során.
Éghajlati visszacsatolások erősíthetik ezeket a kis változásokat, s akár
jégkorszakokat is eredményezhetnek. Ilyen paraméterek például a Nap körüli
ellipszispálya lapultsága, a Föld forgástengelyének dőlésszöge, a forgási
szögsebesség módosulása.
6. A földhasználat megváltozása
Az emberek a Föld felszínét is átalakítják: erdőből
például megművelt szántóföld lesz (mely éves ciklussal jelentős felszíni
változásokat mutat); vagy természetes felszínből betonnal, aszfalttal, tetőkkel
lefedett városi környezet (12. ábra). Ezek a változások módosítják a
lokális/regionális éghajlatot például a városi hősziget-jelenség kialakulása
révén.
7. Önerősítő és öngyengítő visszacsatolások
A globális melegedés folyamatához számos visszacsatolási
mechanizmus kapcsolható, melyek közül a három legfontosabb a hó-jég-albedó, a
vízgőz és a felhő típusú visszacsatolási mechanizmusok. Közülük talán a
legismertebb az önerősítő (pozitív) hó-jég-albedó visszacsatolási mechanizmus.
Itt a globális melegedés következtében változik a Föld planetáris albedója. A
hó és a jég mennyisége csökken a Földön, így bolygónk a világűr felé kevésbé
reflektív, azaz kevesebb energiát ver vissza, viszont ennek következtében a
légkör több sugárzási energiát képes elnyelni, s így melegebb lesz a légkör,
amely a hó és jég mennyiségének további csökkenését eredményezi. Ez a
körfolyamat a kiinduló melegedő hatást felerősíti, ezért hívjuk önerősítő
visszacsatolási mechanizmusnak.
Kis részecskék (ún. aeroszolok) légkörbe juttatása
melegítő és hűtő hatással egyaránt járhat: a világos színű szulfát-aeroszolok a
sugárzás nagyobb mértékű szórása miatt hűtő hatásúak, míg a sötét koromszemcsék
a napsugárzás nagyobb mértékű elnyelése miatt melegítő hatásúak.
Összefoglalóan elmondhatjuk, hogy az alsó légkörben az
elmúlt 250 évben bekövetkezett sugárzási viszonyok megváltozásáért számos
folyamat felelős, melyeket a 13. ábrán mutatunk be. A legnagyobb hatású, s
egyértelműen a globális melegedés irányába mutat ezen összetevők közül az
üvegházhatás, pontosabban az üvegházgázok antropogén eredetű
koncentrációváltozása. További légkört "melegítő" komponensek: a
troposzférikus ózonkoncentráció emelkedése, a fosszilis tüzelőanyagok
égetéséből származó aeroszolok mennyiségének növekedése, a repülőgépekből a
légkörbe kerülő égéstermékek hatása, valamint a Nap sugárzásának változásai. A
sugárzási kényszer megváltozásához sokkal kisebb mértékben járulnak hozzá a
légkört "hűtő" folyamatok: a sztratoszférikus ózonkoncentráció csökkenése,
a szulfát-aeroszolok és a szerves anyagok égetéséből származó aeroszolok
mennyiségének növekedése, valamint a földhasználatban bekövetkezett változások.
IV. JÖVŐKÉP: AZ ÉGHAJLAT
MODELLEZÉSE ÉS A MODELLEZÉS BIZONYTALANSÁGAI
Az eddigiek során láttuk, hogy az elmúlt két évszázadban
az üvegházgázok légköri koncentrációja jelentős mértékben növekedett. Ez
értelemszerűen együtt jár a légköri sugárzási viszonyok megváltozásával és az
üvegházhatás fokozódásával. E folyamatok sokrétű visszacsatolási mechanizmusokat
indítanak el, melyek nehezen modellezhető, nehezen prognosztizálható
folyamatláncolatokat vonnak maguk után.
Léteznek-e olyan eszközök, melyekkel e korlátok ellenére
megbecsülhetjük 20-50-100 évre előre az éghajlat alakulását? Megmondhatjuk-e
egyáltalán, hogy a jövőben tovább melegszik-e éghajlatunk? S ha igen, milyen
mértékben?
Az éghajlati rendszer elemei a légkör, az óceán, a
talajfelszín, a krioszféra (a tengeri és a szárazföldi jég és hó összessége),
valamint a bioszféra (14. ábra). A klímamodellek nem kevesebbre vállalkoznak,
mint az éghajlati rendszer folyamatainak, kölcsönhatásainak leírására. Az
éghajlati modellek jelentik az egyedüli eszközt, mellyel a jövő klímájára
vonatkozó becsléseket készíthetünk. Ezek a földi légkört mint fizikai rendszert
matematikai formulákkal írják le. Szimulálják a légkör és az óceánok mozgásait,
becslést adnak a hőmérséklet, sűrűség, légnyomás várható alakulására. Leírják a
hidrológiai ciklus elemeit, a sarki jégsapkák, gleccserek terjeszkedését,
olvadását. Közelítik a felhő- és csapadékképződési folyamatokat.
A modellek lehetőséget adnak a természetes és antropogén
okok hatására bekövetkező globális hőmérsékletváltozások külön-külön és
együttes szimulálására. A 15-17. ábrasor az 1860-2000-es időszakra vonatkozóan
mutatja e három modellezés eredményeinek (szürke görbék) a mérési adatokkal
(piros görbék) való összehasonlítását. Az ábrákról leolvasható, hogy a
modellbecslések nem kielégítő pontosságúak abban az esetben, ha csak a
természetes (15. ábra) okokat (a Nap sugárzásának változása, vulkáni
tevékenység), vagy csak az antropogén (16. ábra) okokat (üvegházgázok és
szulfát-aeroszolok légköri koncentrációjának változása) vesszük figyelembe.
Lényegesen jobb egyezést mutat a mérési idősorokkal a két tényező együttes hatását
leíró modellezés (17. ábra), mely igazolja azt a feltevést, hogy a természetes
és antropogén hatások egyike sem elhanyagolható a jövőt szimuláló
klímamodellekben.
Miért beszélünk éghajlati forgatókönyvekről előrejelzések
helyett? Ahhoz, hogy a modellek bemenő paramétereiként megadhassuk 50-100 évre
előre az üvegházgázok emissziójának, illetve koncentrációjának értékeit,
ismernünk kellene a gazdasági és társadalmi folyamatok jövőbeni alakulását
(mint például a népesség változása, a globalizációs folyamat térhódítása és
sebessége, a megújuló energiahordozók, illetve a környezetkímélő technológiák
elterjedése, a globális és regionális gazdaságpolitika iránya, a
nemzetgazdaságok regionális fejlődési
tendenciái, területi és elemenkénti emisszió-értékek stb.). Ám ilyen nagy
időtávra előre ezeket a folyamatokat nem ismerhetjük. Ezért csak éghajlati
forgatókönyvekben, ún. klímaszcenáriókban gondolkodhatunk, azaz "ha…,
akkor…" jellegű folyamatokban.
Az éghajlatkutató közösség éghajlati helyzetértékelését
tartalmazó, öt-hat évenként megjelenő ún. IPCC jelentés négy alapszcenárióját
szemléleteti az alábbi táblázat. Láthatjuk, hogy a négy forgatókönyv eltér
egymástól. Az A1, B1 és A2, B2 szcenáriópárok a globalizációs folyamatok felgyorsulása,
illetve a régiónkénti fejlődés alapján prognosztizálják a jövőt. Az A1, A2
szcenáriók esetén a gyors gazdasági fejlődésé, míg a B1, B2 esetben a
környezettudatos technológiai fejlesztéseké a prioritás. Ezek tükrében az
emissziók (s egyben a klímaváltozás mértéke) szempontjából az A1 a
legoptimistább és a B2 a legpesszimistább forgatókönyv.
|
A1 - nagyon gyors
gazdasági növekedés - a népesség
növekedése a 21. sz. közepéig, utána csökkenés - új és hatékony
technológiák gyors megjelenése, elterjedése - az egyes régiók
közötti kiegyenlítődés - fokozott kulturális
és társadalmi impulzusok - a regionális
jövedelemkülönbségek csökkenése |
A2 - heterogén fejlődési
séma - a helyi
önkormányzatok, önszerveződések hangsúlyosabb működése - folyamatosan
növekvő népesség - divergens regionális
gazdasági fejlődés - lassú és
területileg nem egyenletes technológiai fejlődés |
|
B1 - kiegyenlítődő
gazdasági fejlődés - az A1-hez
hasonló népességváltozások - a gazdasági
szerkezet gyors eltolódása a szolgáltatási és információs ágazatok
felé - környezetbarát és
energiahatékony technológiák bevezetése - a gazdasági,
társadalmi és környezeti problémákra globális megoldások kidolgozása |
B2 - a gazdasági,
társadalmi és környezeti problémák lokális szintű kezelése - folyamatosan növekvő
globális népességváltozás - közepes mértékű
gazdasági fejlődés - az A1-hez és a
B1-hez képest lassabb és sokoldalúbb fejlődés |
A fenti négy alapszcenárión belül 19 kiinduló
forgatókönyv áll rendelkezésre, melyek a gazdaság leendő állapotát, a szennyezőanyag-kibocsátás
globális mértékét és összetételét írják le. A nyolc éghajlati világközpontban
közel húsz, hatalmas számítógépes kapacitást igénylő globális modell képes
becsülni a jövőbeni klíma alakulását. Ezek a globális éghajlati modellek
általában 2050-ig, illetve 2100-ig becsülik meg az éghajlati paraméterek
globálisan várható alakulását. Tesztfuttatások igazolják, hogy ha a szcenáriók
alapadatait kellő pontossággal meg tudnánk adni, akkor a modellek képesek
lennének a jövő klímáját többé-kevésbé jól leírni.
Az animáció közli a mérési adatok alapján számított
globális átlaghőmérsékletek megváltozását az elmúlt több mint két évszázadra
(1770-1991), valamint bemutatja a 21. századra vonatkozó modellbecsléseket. A
különböző szcenáriók és modellek eredményeit más-más szín jelöli. A becslések
bizonytalanságát a jobb oldalon jelzett intervallumok mutatják. A modellek
szerint a földi átlaghőmérséklet 2100-ra előreláthatóan 1,4-5,8°C-kal
növekedne. Az éghajlati rendszer bonyolultsága miatt ugyanakkor a bizonytalanság
elég nagy.
A továbbiakban bemutatjuk néhány szimuláció eredményét,
mindig ügyelve arra, hogy vagy nagyszámú modell kiátlagolt (simított)
eredményeit, vagy egy nem szélsőséges szcenárió becslését adjuk közre.
A következő animáció az átlaghőmérsékletek szimulált
megváltozásának 110 éves térképsorát pergeti le szemünk előtt. Látszik, hogy a
melegedés mértéke a Föld felszínén nem egyenletes, különösen nagy a magas
földrajzi szélességeken, s szinte nincs változás az Észak-Atlantikum
térségében.
McBean és Zwiers kanadai tudósok legújabb (2003)
eredményei alapján az északi félgömbön a század végére a légköri cirkuláció
jelentős mértékű átrendeződése várható. Az összes ciklonok száma lecsökken, míg
ezzel egy időben jelentősen emelkedik a nagy erejű ciklonok évi száma (19.
ábra).
A hőmérséklet megváltozásához hasonló egyenetlen területi
eloszlást kapunk, ha a globális éves csapadékmennyiségek 2100-ra modellezett
értékeit elemezzük (20. ábra). Az éves csapadékösszeg általánosan nő a Földön a
21. században. A növekedés a magasabb földrajzi szélességeken és az Egyenlítő
körzetében a legintenzívebb. A mérsékeltövi zónában régiónként kisebb
csökkenést találunk. Az egész Földön a legnagyobb mértékű csapadékcsökkenés a
Földközi-tenger körzetében várható, mely területhez a térkép szerint még a
Kárpát-medence is hozzátartozik.
Ezeket az eredményeket nem tudjuk közvetlenül
Magyarország területére értelmezni, mivel e modellek "felbontása"
általában nem kisebb 250 kilométernél. Ez azt jelenti, hogy az egész országra
2-3 rácspont esik. Ebből pontos információkat nem kaphatunk, ezért
regionalizációs eljárások alkalmazására van szükség. A globális modellek
eredményeit felhasználó ún. beágyazott modellek képesek a nagyskálájú
változásokat területileg finomabb rácsra lebontani. A regionális modellek
felbontása 20-40 km is lehet, mely már kisebb régiók pontos leírását is
lehetővé teszi. A hamburgi Max Planck Intézetben és az angliai Hadley
Központban kifejlesztett modellek alkalmasak lehetnek a Kárpát-medence 21.
század végére várható éghajlatának becslésére.
Már megindultak a hazai kísérletek a beágyazott leskálázó
modellekkel az Eötvös Loránd Tudományegyetem Meteorológiai Tanszékén és az
Országos Meteorológiai Szolgálatnál. Eddigi vizsgálataink alapján a Sió-Balaton
vízgyűjtő területe, illetve az Alföld a leginkább veszélyeztetett a
klímaváltozások szempontjából. Nem a nagymértékű változás, inkább a
szélsőségesebbé váló éghajlat fenyeget elsősorban: a sekélyvizű Balaton
vízháztartási egyensúlya könnyen felborul, és ekkor a vízszint jelentősen
csökkenhet. Az Alföld vízellátottsága eddig is az alsó határon volt. Ha itt még
további eltolódás következik be a félszáraz, mediterrán jellegű klíma irányába,
akkor a mezőgazdaság nagyon komoly problémákkal kerülhet szembe.
Ahogy már említettem, a világ nyolc legnagyobb nemzeti
kutatóközpontjában közel húsz globális éghajlati modell képes megközelítőleg jó
fizikai közelítést adni a légköri és az óceáni folyamatokra különböző jövőbeli
emissziós szcenáriókból kiindulva. Értelemszerűen ezen modellek csak
hipotetikus éghajlatokat jelezhetnek előre. Éghajlati kísérleti laboratóriumok
nem létezhetnek, így az eredmények kontrollálására sincs lehetőség. További
probléma, hogy a modellekben rejlő bizonytalanságok nehezen számszerűsíthetők.
Alább felsorolunk néhány tényezőt, melyek növelik e modellek pontatlanságát, s
melyek óvatosságra intenek az eredmények közvetlen és feltétel nélküli
interpretálásával kapcsolatban:
1)
minden modell egyszerűsítés,
csak a valóság egy részét írja le;
2)
a modellek térbeli
felbontása nem elegendő;
3)
a domborzati adatok nem
adják meg a felszínt elég pontosan;
4)
a mérési adataink térben
nem adnak elég sűrű lefedettséget;
5)
sem a modell
határfeltételei, sem a bemenő paraméterei nem adhatók meg pontosan.
V. EXTRÉM ESEMÉNYEK
Gyakoribbá válnak-e a globális melegedéssel a szélsőséges
éghajlati események?
A globális melegedés folyamata elméletileg három séma
szerint történhet, ezt szemlélteti az alábbi animáció.
1)
Az átlaghőmérséklet
eltolódásával a szokásosnál melegebb időszakok gyakorisága megnövekedik, míg a
hűvösebb időszakok aránya csökken.
2)
A változékonyság nő, az
átlagérték nem változik. Ekkor szimmetrikusan mind a meleg/hideg időszakok,
mind a rekord melegek/rekord hidegek gyakorisága növekszik.
3)
A hőmérsékleti átlagértékek
és változékonyságok együttes növekedése esetén jelentős mértékben nő a meleg,
illetve rekord meleg időszakok gyakorisága, míg a hideg eseményeké arányosan
lecsökken.
Vajon a fenti sémák közül melyik jellemzi a 20-21.
századi klímaváltozásokat?
Szinte minden héten hallunk a rádióban, televízióban
óriási árvizekről, földcsuszamlásokról vagy nagy erejű tornádók, illetve
hurrikánok pusztításairól. Úgy tűnik, mintha gyakoribbak lennének a szélsőséges
éghajlati események, az ún. klímakatasztrófák, mint korábban. Az éghajlati
katasztrófák okozta károk egyértelmű növekedése figyelhető meg a 20. század
során (21. ábra).
Vajon csak látszat ez a növekedés, vagy van
valóságalapja? Esetleg csak annak a következménye, hogy egyre sűrűbben lakott a
Föld, s egyre drágábbak a klímakatasztrófák során megsemmisült ingatlanok és
más vagyontárgyak? Ezeknek a kérdéseknek a megválaszolásához objektíven mérhető
mutatókra van szükség.
Ha az
átlaghőmérsékletek eltolódása hatással van az emberi társadalmakra és a
különböző ökoszisztémákra, akkor az extrémértékek megváltozásának
értelemszerűen akár hatványozott következményei is lehetnek ezekre a
rendszerekre. Ennek jegyében szerte a világon számos nagyobb térségre vonatkozó
klíma-extrém vizsgálat indult, melyek egy széleskörű nemzetközi összefogáshoz
vezettek. 1997. június 3-6. között került sor az amerikai Észak-Karolina
állambeli Asheville-ben az Éghajlati extrémumok indexei és indikátorai
című munkakonferenciára, melynek fő céljai között szerepelt annak
meghatározása, hogy milyen egységes adatbázis és milyen extrémindexek lennének
a legalkalmasabbak az éghajlati szélsőségek változékonyságának vagy esetleges
nagytérségű tendenciáinak vizsgálatára.
Az elemzésekhez 15 hőmérsékleti és 12 csapadékindexet
definiáltak, melyeket napi maximum-, minimum- és középhőmérsékleti, valamint
napi csapadékösszegek idősorainak segítségével határozhatunk meg. A globális és
európai vizsgálatainkhoz 350, illetve 140 állomás adatait, míg a Kárpát-medence
extrém csapadék és hőmérsékleti analíziséhez 21 hazai és 10 külföldi állomás
idősorait használtuk fel. A 20. század extrém tendenciáinak összehasonlító
elemzéséből egy-két példát mutatunk be.
A több
mint húsz extrémindex jelentős hányada vagy valamilyen küszöbérték túllépésének
a gyakoriságát, vagy valamilyen szint feletti tartózkodás időtartamát elemzi.
Az előbbire példák a fagyos napok évi száma, a nyári napok évi száma, a
hőségnapok évi száma, a 20 mm-t meghaladó csapadékú napok évi száma stb. Az
utóbbiakra pedig a hőhullámok évi összhossza, a vegetációs periódus évi hossza,
a száraz időszakok évi összhossza stb.
A
hőmérsékleti extrém paraméterek mind földi, mind európai, mind kárpát-medencei
térskálán egyöntetű melegedő tendenciát mutatnak a teljes 20. századra
vonatkozóan, ami például földi skálán a fagyos napok számának csökkenését (22.
ábra), az európai térségben pedig a hőhullámok hosszának növekedését (23. ábra)
jelenti.
Annak
ellenére, hogy a 20. században a Kárpát-medence régiójában a lehullott évi
csapadék mennyisége fokozatosan csökkent (24. ábra), az extrém csapadékok
gyakorisága mégis megnövekedett. Jól emlékezünk még az 1998-2002 közötti
időszak heves árvizeire (25. ábra). A Kárpát-medencében valóban nagynak számító
20 mm-t meghaladó csapadékú napok száma nagyon jelentősen növekedett az utolsó
negyedévszázadban (26. ábra), ami valószínűsíti az extrém csapadékok növekedő
gyakoriságát.
A 21.
századra vonatkozó modellbecslések szintén a 24 órás extrémcsapadékok
számottevő gyakoriságnövekedését jelzik, azaz egy-egy szélsőségesen nagy
csapadék ún. visszatérési periódusának hossza csökkenni fog (27. ábra).
VI. A HIRTELEN
KLÍMAVÁLTOZÁS LEHETŐSÉGEI
A Földtörténet során már többször is volt arra példa,
hogy a Föld nagyobb régiójában gyors lefolyású éghajlatváltozás következett be.
A pleisztocén kor legutolsó eljegesedési periódusa becslések szerint 100
000-110 000 éven át tartott. Ennek végén, a melegedési periódust megszakítva
ékelődött be a Felső-Dryas hideg időszak, melynek hossza megközelítően
1100-1300 év volt. A Felső-Dryas egy nagyon hirtelen melegedéssel fejeződött
be, grönlandi jégfuratminták alapján ennek mértéke meghaladta az évtizedenkénti
5°C-ot. A tudósok feltevése a Felső-Dryas kialakulásáról az, hogy az
interglaciális melegedés során Észak-Amerika hirtelen olvadó jégtakarója
leállította a Golf-áramlást, ami jelentős lehűlést eredményezett az
észak-atlanti térségben. Ennek éghajlati következményeit Eurázsiában számos
helyen megtalálták (a skandináv tűlevelű erdőket tundrák váltották fel, a
magashegységekben intenzív hófelhalmozódás és gleccserképződés jelentkezett).
Van-e esély napjainkban a Mexikói-öbölből induló s az
Atlanti-óceánt átszelő Golf-áramlat gyors leállására? A Golf-áram délnyugatias
hőszállítása egyértelműen melegíti (5-7°C-kal) az észak-atlanti térséget, s
vele együtt Európát is (lásd az animációt). A Világóceán mélytengeri és
felszíni áramlásainak rendszere az ún. óceáni szállítószalag (27. ábra)
egyedüli jelentős leáramlási zónája az Atlanti-óceán északi részén található.
Az áramlás jellege elsődlegesen termohalin, ami azt jelenti, hogy a
hőmérsékleti (termo) és a sótartalombeli (halin) különbségek kiegyenlítődésére
irányul. A hidegebb és nagyobb sókoncentrációjú sűrűbb víz lesüllyed az
észak-atlanti térségben. A globális melegedés következtében jelentős mértékben
olvadó sarki jég csökkentheti a leáramlás mennyiségét és intenzitását az olvadó
jég alacsony sótartalma miatt, ami elméletileg legvégső esetben akár az áramlás
leállásához is vezethet. Az elmúlt három évtizedben kimutatható egy kismértékű,
s ellenkező előjelű sótartalom-változás a trópusi vizekben és az észak-atlanti
térségben (28. ábra).
Valóra válhat-e az ún. Pentagon-jelentésben szereplő
hirtelen éghajlatváltozás, vagy akár a Holnapután című filmben
megjelenített drámai klímaváltozás?
Sem a jelentés, sem a film nem adja tudományos
közelítését a problémának. A sajtó félreértette, netán szándékosan
félremagyarázta a jelentés megállapításait. A jelentés készítői nem
meteorológusok, hanem biztonsági szakemberek, s feladatuk a lehetséges
legszélsőségesebb forgatókönyv, s nem a reális jövőkép bemutatása volt. A
tanulmány azt állítja, hogy a globális melegedés miatt megváltozhat az óceáni
cirkuláció, s a Golf-áramlás hirtelen leállhat. Ennek következtében az európai
és az észak-amerikai kontinens erősen lehűl. Mindazonáltal annak ellenére, hogy
ezen események bekövetkeztének minimális esélye van, mégsem mondhatjuk, hogy
teljességgel lehetetlen.
Az észak-atlanti térség óceáni vízáramlás-erősségének
szimulációiból (29. ábra) látható, hogy a modellek egy hányada a 21. század
második felétől már a vízáram jelentős csökkenését prognosztizálja. Az ábrából
azonban egyértelműen látszik az is, hogy a 21. század végéig egyik modell sem
feltételezi a Golf-áram leállását. (Ez a tény természetesen adódhat a modell
fizikai korlátaiból is.) Más kiinduló állapotokból indítva a modellezést, s
feltételezve az óceáni szállítószalag felbomlását a 30. ábra térképe az erre az
esetre becsült globális hőmérsékletváltozást jelzi. Az északi féltekén
egyértelmű hűlés (észak-atlanti maximumértékekkel), a déli féltekén egyértelmű
melegedés várható. A globális melegedés epizódjaként bekövetkező időszakos
lehűlést követően évek, esetleg évtizedek
telhetnek el, míg az óceáni áramlás
átrendeződve újraindul. Ezután a globális melegedés tovább folytatódik
mindaddig, míg az antropogén eredetű üvegházgáz-kibocsátás le nem csökken. Az
ilyen típusú éghajlati eseményeknek az esélye azonban hihetetlenül kicsi, és
semmiképpen sem egyik napról a másikra történnek.
Végezetül tegyük fel a kérdést, hogy mi lehet a
társadalom, a politikusok részéről a megfelelő stratégia? Alkalmazkodni a
változásokhoz vagy megpróbálni csökkenteni az üvegházhatású gázok kibocsátását?
Az önkorlátozás kívánatos, de nem
elég hatásos. Egy-egy ország központi erőfeszítései jelentős eredményeket
hozhatnak, de a kibocsátást erősen korlátozó nemzetközi egyezményekre és ezek
betartására van szükség. Ezzel együtt alkalmazkodnunk kell a változásokhoz,
melyekre mindenképp fel kell készülnünk, hiszen az üvegházgázok légköri
tartózkodási ideje meglehetősen nagy, s ezért a kisebb koncentrációértékekre
való visszatérés időben nagyon elhúzódik.
|
Bibliográfia |
|
Nánási I. (szerk.): Humánökológia: A természetvédelem, a
környezetvédelem és az embervédelem tudományos alapjai és módszerei, Budapest,
Medicina, 1999. |