Mit tudunk az éghajlatról? Az éghajlatváltozást igazoló bizonyítékok Understand article

Fordította: Adorjánné Farkas Magdolna. A két cikk közül az elsőben Rasmus Benestad a Norvégiai Meteorológiai Intézet (Norwegian Meteorological Institute) klíma-kutatója a klímaváltozás bizonyítékait vizsgálja.

Az utóbbi években a globális klímaváltozással kapcsolatban jelentős nemzetközi politikai lépések történtek, például a Kiotoi Egyezmény elfogadása, magas szintű tárgyalások, mint a G8 csúcstalálkozók. Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) a nemrégiben elkészült Negyedik Helyzetértékelő Jelentésében (AR4) azt állítja, hogy az utóbbi évtizedekben tapasztalható globális felmelegedésért nagyrészt az emberi tevékenység a felelős (több mint 90 %-os valószínűséggel).

A nemzetközi tudományos egyesületek szorgalmazzák, hogy csökkentsék az üvegházhatást okozó gázok, például a CO₂; kibocsátását, hogy ezzel lassítsák a globális felmelegedést. 2007-ben a Nobel-békedíjat az IPCC és Al Gore, az Egyesült Államok korábbi alelnöke megosztva kapta az ember által előidézett klímaváltozással kapcsolatos ismeretterjesztésért; ez hivatalos elismerése volt Al Gore Kellemetlen igazság (An Inconvenient Truth) c. dokumentum-könyvének és a Stern Jelentésnek, amelyek a klímaváltozást tekintik a világ előtt álló legnagyobb kihívásnak.

Ugyanakkor a média olyan véleményeket is közölt, amelyek vitatják, hogy a globális felmelegedésért az emberi tevékenység a felelős. Viták folynak arról, hogy mi a természettudományos magyarázata a globális felmelegedésnek és arról is, hogy hogyan lehet megküzdeni a klímaváltozással. Mit is tudunk valójában az éghajlatról? Itt megvizsgáljuk a klímaváltozás mellett szóló bizonyítékokat és az ellenérveket is.

Az éghajlatkutatás története

Érdemes megvizsgálni a klímaváltozással foglalkozó kutások történetét. Már régebben is vitatkoztak arról, hogy mi okozhat klímaváltozást. A 19. század utolsó évtizedeiben a kutatók felvetették, hogy az erdők kiirtása lokális éghajlatváltozást okozhat, vagy a napfolttevékenységnek hatása lehet az éghajlatra. A 19. század végén Norvégia északi részén megalapították a Mount Haldde sarkifény megfigyelő állomást – főként azért, mert azt feltételezték, a sarki fény, vagy más néven északi fény hatással lehet az időjárásra.

Néhány kutató szerint az éghajlatváltozásban bizonyos ciklikusság figyelhető meg, és a múltbeli szabályszerűségek tanulmányozása segíthet abban, hogy meg tudjuk jósolni a jövőbeli változásokat. Ugyanakkor néhány kutató tanulmányozta a levegő CO₂ koncentrációjának az éghajlatra gyakorolt hatását. Úgy gondolták, hogy a CO₂ koncentráció változása összefüggésben lehet az átlagos hőmérséklet változásával, a jégkorszakok megjelenésével és megszűnésével. A Föld keringési pályájában bekövetkező változás ugyanis túlságosan gyenge ahhoz, hogy a globális hőmérsékletváltozást megmagyarázza. A ‘The Discovery of Global Warming’’ ^w1 web-oldalon nagyszerű írások találhatók a történeti vonatkozásokról.

Honnan tudjuk, hogy voltak valaha jégkorszakok? Először geológiai képződmények magyarázatára feltételezték a jégkorszakok és az interglaciálisok (jégkorszakok közötti korszakok) váltakozását. A geológusok azt kérdezték, hogy mi vájta ki a hegyek közötti nagy völgyeket, mi csiszolta le a sziklákat, mi hozta létre a morénákat? Ezekre a kérdésekre az egyetlen kézenfekvőnek tűnő magyarázat a jég lehet. Paleontológiai bizonyítékokat is találtak, például olyan növényi és állati maradványokat, amelyekből arra lehet következtetni, hogy az adott helyen valaha a mainál melegebb volt az éghajlat, vagy a mostanitól eltérő volt a tengerszint.

Jelenleg az Antarktiszon és Grönlandon fúrással nyert jégminták kémiai bizonyítékokkal szolgálnak (ld. a grafikont). A különböző mélységben található rétegekben csapdába esett levegőbuborékok alapján meg lehet állapítani a kapcsolatot a jégréteg keletkezésének kora, az akkori hőmérséklet és a levegő összetétele között.

A jégkorszakok magyarázata jelenleg két fő pilléren nyugszik: a Milankovitch elmélet szerinta jégkorszakok és az interglaciálisok váltakozását a Föld keringési pályájának változása okozza. Arrhenius pedig azt feltételezte, hogy a CO₂ szint változásának hatása van a Föld átlagos hőmérsékletére.

A vita folytatódik; de lehetséges-e, hogy utólag kiderül, hogy a régi kutatók tévedtek a klímával kapcsolatban?

Tények az éghajlatról

Az éghajlat természetes változása azt mutatja, hogy azt külső tényezők befolyásolják: például a Napból a Földre érkező energia mennyisége. Azt is tudjuk azonban, hogy a Föld felszínének átlagos hőmérséklete a valóságosnál alacsonyabbnak adódik, ha csak a Napból a Földre érkező energia mennyiségének és a Föld által az űrbe kisugárzott hőnek az arányát vesszük figyelembe.

A Föld légkörének köszönhető üvegházhatás miatt a Föld felszíni hőmérséklete körülbelül 30oC-kal magasabb, mint amennyi az energia-egyensúly alapján várható lenne. Honnan tudjuk ezt? Főként a fizikai törvényekből, amelyek más körülmények között helyesnek bizonyulnak, és amelyek alapján kiszámítható, hogy a Föld a Napból fény formájában ~1370 W/m²teljesítményhez jut, ezt napállandónak nevezzük. Ha a bolygó nem melegszik fel vagy hűl le, az azt jelenti, hogy egyensúly áll fönn a Napból érkező és a Föld által kisugárzott energia között.

A kisugárzott energia eloszlása a jól ismert és laboratóriumi mérésekkel bizonyított Stefan-Boltzmann törvénynek felel meg, amely szerint – ha a Földet abszolút fekete testnek tekintjük – a kisugárzott energia a hőmérséklettől függ. Azt is fontos figyelemben venni, hogy a beérkező fény egy része a bolygóról visszaverődik, például a felhőkről, vagy a felszínen található jégről.

Az energia-egyensúly alapján meg lehet becsülni a Naprendszer többi bolygójának felszíni hőmérsékletét és mostantól ezt mérési eredmények is bizonyítják. A napsugárzás intenzitását könnyen ki lehet számítani a napállandóból és a bolygó Naptól mért távolságából.

Általában a bolygók felszíni hőmérséklete annál alacsonyabb, minél távolabb keringenek a Naptól, amint ez a sugárzási energia egyensúlyából is következik. Azonban néhány bolygó – közöttük a Föld – esetében magasabb a felszíni hőmérséklet annál, mint ami a sugárzási energia egyensúlyi modelljéből következik. Ezeknek a bolygóknak a légkörében üvegház hatású gázok (GHGs) vannak. A Vénusz felszíne például melegebb, mint a Merkuré, pedig távolabb kering a Naptól. Ennek az az oka, hogy a Vénusz légköre tartalmaz üvegház hatású gázokat, a Merkuré pedig nem.

A laboratóriumi vizsgálatok megerősítik, hogy a CO₂ üvegházhatást okozó gáz. Ezek a gázok azzal a fontos fizikai tulajdonsággal rendelkeznek, hogy a látható fény tartományban teljesen átlátszóak, az infravörös sugárzást (a hőt) pedig részben elnyelik.

Az üvegházhatást a kvantumfizika törvényei alapján is meg lehet magyarázni: amikor a molekulák fotonokat nyelnek el, megnő azok forgási és rezgési energiája.

Amikor azonban az elnyelt energiát fotonkibocsátás útján elveszítik, az energiának körülbelül a felét visszasugározzák a földre. Ez a sugárzás hozzáadódik a Napból érkező fényhez és a földfelszín felmelegedését eredményezi.

Összegezve: az üvegházhatást magyarázó teória szilárd, valamint kísérleti és elméleti bizonyítékok egyaránt alátámasztják. Azt is több megfigyelés igazolja, hogy a múltban a Föld éghajlata változásokon ment keresztül. Ezt azzal lehet magyarázni, hogy a Föld energia-egyensúlyát meghatározó tényezők nem voltak állandóak.

Download

Download this article as a PDF