Mit tudunk az éghajlatról? Az ember által okozott, globális felmelegedést okozó hatások vizsgálata Understand article

Fordította: Adorjánné Farkas Magdolna. A két cikk közül a másodikban Rasmus Benestad a Norvégiai Meteorológiai Intézet ( Norwegian Meteorological Institute) klíma-kutatója azokat a bizonyítékokat vizsgálja, amelyek igazolják, hogy az emberi tevékenység hozzájárul a…

Jól ismert tény, hogy a természetes üvegházhatásnak köszönhető, hogy a Földön létezhet élet. De mi a helyzet az ember által okozott klímaváltozással (AGW)? Végül is, létezett klímaváltozás jóval az ember megjelenése előtt is, gondoljunk a jégkorszakokra.

Elméleti megfontolások alapján feltételezhetjük, hogy a hőmérséklet emelkedik, ha változatlan energiafelvétel mellett valamilyen hatás gátolja az energialeadást. Az üvegházhatást okozó gázok koncentrációjának növelése csökkenti a hőveszteséget, mivel ezek a gázok a napfény számára átlátszóak, a Föld hőveszteségét okozó infravörös sugárzást azonban nem engedik át teljes mértékben. A növekvő üvegházhatás tehát megbontja a sugárzási egyensúlyt.

A klímaváltozással kapcsolatos kutatások igazolják, hogy a CO₂ szint az Ipari Forradalmat megelőző időszakra jellemző 280 ppm-hez (milliomod részhez) képest szisztematikusan emelkedett 30%-kal. (Látható ábrán a fekete vonal 1958-tól kezdődően mutatja a CO₂ szint változását.) A szénizotópok aránya minden kétséget kizáróan igazolja, hogy a CO₂ fosszilis forrásból származik, ugyanis alacsony benne a C-14/C-12 izotóparány.

A C-14 izotóp (az atommagot 7 proton és 7 neutron építi fel) a N-14 izotópból keletkezik a légkörben a kozmikus sugárzás által kiváltott magreakció hatására (más izotópokkal, pl. Be-10-zel együtt).

¹⁴N + p → ¹⁴C + n

Az alacsony C-14 izotóp arány azt jelenti, hogy a szén a Föld mélyéből származik, ahova nem hatol be a kozmikus sugárzás.

Ráadásul, a légkörben az O₂ -nek a N₂ -höz viszonyított mennyisége is csökkent. Ez annak lehet a következménye, hogy a fosszilis üzemanyagok elégésekor a CO₂ képződése során a szén oxigénnel lép reakcióba. Az emelkedő CO₂ szint miatt az óceánok vize savasabbá válik.

A szén nem tűnhet el a földfelszínről, hanem megmarad és természetes körforgásban vesz részt. A fosszilis energiahordozók elégetése CO₂ többletet termel, amely felhalmozódik a légkörben, az óceánokban és a bioszférában. A Föld mélyéből a felszínre hozott fosszilis energiahordozókból kiszabaduló szén a Föld felszínére kerül, ahol meg is marad.

Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) negyedik értékelő jelentéséből (Fourth Assessment Report, AR4) megtudhatjuk, hogy több ezer, különböző helyeken végzett mérés alapján kiszámítható, hogy a Föld átlagos hőmérséklete az utóbbi 100 év alatt 0,74 ± 0,18 ºC-al emelkedett és az emelkedés jelenleg is tart. Műholdakkal végzett mérések azt mutatják, hogy a növekvő üvegházhatással párhuzamosan változik a Föld által kibocsátott sugárzás hullámhossz szerinti eloszlása is. A felszín alatti furatokban mért hőmérséklet-változás szintén aggodalomra adhat okot.

A tengerek szintje is emelkedik, részben a víz hőtágulásának köszönhetően, részben pedig a gleccserek olvadása miatt. Azt is megfigyelték, hogy a 19. század végi állapothoz képest a gleccserek világszerte visszahúzódtak. Az Északi-sarkvidéket beborító jégréteg lényegesen vékonyodik a műholdas mérések kezdete óta, és a hótakaró kiterjedése is csökken.

A hidrogeológiai megfigyelések szerint gyakrabban fordulnak elő erős felhőszakadások, módosul a csapadék eloszlása és változik a folyók vízhozama.

Az élővilágnak a globális éghajlatváltozásra adott válasza beleillik a képbe. A fák anyagának sűrűsége, az évgyűrűk szélessége, a korallok, a tenger alján lerakódott üledék, valamint a cseppkövek tanúskodnak arról, hogy hogyan változott az éghajlat a múltban. Ezekből a jelekből az olvasható ki, hogy a közelmúltban bekövetkezett felmelegedés kivételesnek számít az utóbbi 1000 évben.

Kételyek?

Azokat, akik nem értenek egyet azzal, hogy a klímaváltozást az ember okozozza, klíma-szkeptikusokként szokták emlegetni. Ők amellett érvelnek, hogy a globális felmelegedést a Nap működésében bekövetkezett változások okozzák. Azonban a kozmikus sugárzás megfigyeléséből, a napfoltok és a Nap állapotát feltáró egyéb mérésekből arra lehet következtetni, hogy 1950 óta a Nap nem vált aktívabbá (ld. az lévő grafikont).

A Nap működésében bekövetkezett változások nem zárják ki az üvegházhatást okozó gázok szerepét a klímaváltozásban. Ha az éghajlat a naptevékenységben bekövetkező gyenge változásokra is érzékenyen reagál, az azt sugallja, hogy az éghajlatra komoly hatást gyakorolnak az energia-egyensúly változásai. Ezért komoly okunk van feltételezni, hogy az üvegházhatást okozó gázok mennyiségének növekedése globális éghajlatváltozást eredményezhet.

A sugárzási egyensúlyra egyéb tényezők is hathatnak, például a Föld Nap körüli pályájában vagy a naptevékenységben bekövetkező változások. Tudjuk, hogy a vulkánkitörések során a felső atmoszférába kerülő részecskék blokkolják a napsugárzást, valamint a természetes és az ember által létrehozott aeroszolnak is van árnyékoló hatása, ezért csökken a Föld felszínét elérő napsugárzás mennyisége. Az aeroszol a Föld által kibocsátott sugárzást is csökkenti – a végeredmény a részecskék fajtájától és méretétől függ, valamint attól, hogy milyen magasságban és milyen koncentrációban fordulnak elő.

A földfelszín sajátosságaitól, a légkör páratartalmától, valamint a légkör és a felszín közötti energiaátadástól függ, hogyan veri vissza a bolygó a napsugárzást.

Néhány szkeptikus nem hisz abban, hogy a városiasodás növelheti a globális felmelegedést. Úgy gondolják, hogy nem lehet megmagyarázni a városok hatásával azt, hogy a világóceánok vize a partok mentén és a mélyben egyarán melegszik – hiszen ott nincsenek városok. Arra sincs magyarázat, hogy miért az Északi-Sarkvidék, Alaszka és Szibéria melegszik a leginkább. Ennek ellenére tanulmányozzák a városok szerepét a globális felmelegedésben.

A klíma-szkeptikusok arra is hivatkoznak, hogy az atmoszférában elvégzett műholdas hőmérsékletmérések eredményei eltérnek a felszínen mért adatoktól. Ez a különbség annak a következménye, hogy a műholdas mérések adatait hibásan értékelték ki. Azóta összehangolták a kétféle mérés eredményeit.

Mások azt állítják, hogy a légkörön már régóta nem tud akadálytalanul áthatolni az infravörös sugárzás és hogy a légkör már telített a különböző gázokkal, ezért nem számít, ha még több CO₂ kerül bele. Azonban elegendő a Vénusz légkörére vetnünk egy pillantást és máris beláthatjuk, hogy nem is olyan könnyű elérni a légkör telítettségét. Azonkívül nemcsak a CO₂ szerepe fontos, ugyanis vannak olyan önerősítő folyamatok, amelyek növelhetik (például a jégtakaró felszínének csökkenése vagy a légkör páratartalmának növekedése) vagy éppen csökkenthetik (például a felhők) az üvegházhatást.

De nem változott-e az éghajlat a múltban is? Egyes tudósok azt vallják, hogy az éghajlat természetes ciklusos változáson megy keresztül. Honnan tudhatjuk azt, hogy a jelenlegi felmelegedő szakasz nem ennek a természetes ciklusnak a része, egy kisjégkorszak utáni időszak?

Az energiamegmaradás törvényéből következik, hogy a Föld átlaghőmérséklete nem változhat meg külső hatás nélkül. A múltban többféle tényező okozhatta a klímaváltozást – a Föld Nap körüli pályájának, a légkör összetételének, vagy a Nap aktivitásának a módosulása, vulkánkitörés, vagy a felszín megváltozása. Ezek közül a tényezők közül ma egyikkel sem magyarázhatjuk a felmelegedést, így egyedül az üvegházhatást okozó gázok koncentrációjának növekedése lehet a magyarázat. Magában a rendszerben bekövetkező ingadozások is okozhatnak éghajlati változást, ilyen például az El Niño jelenség. Azonban ez lényegesen gyengébb hatás, mint a külső erőké. A változásokat mindig valamilyen hatás idézi elő, legyen az külső vagy belső.

Az a kérdés, hogy valóban megbízhatunk-e a jelenlegi globális klímamodellekben (GCM). Ezek a modellek ugyan nem tökéletesek, de jelenleg mégis a leginkább alkalmasak arra, hogy előrejelzéseket tudjunk tenni. Egy ilyen modellt egy kirakós játékhoz hasonlíthatunk, amelyben úgy kaphatjuk meg a nagy képet, ha a kis darabokat következetesen összerendezzük. A modellek mindent tartalmaznak, amit jelenleg az éghajlati rendszerekről tudunk, beleértve a természeti törvényeket és a mért adatokat is. Ezek alapján alkotnak egy minden részletre kiterjedő képet a nagy teljesítményű számítógépekkel. Bár nem tudják a folyamatokat leíró összes egyenletet pontosan megoldani, de a modellek alapján mégis jó közelítések kaphatók.

Előrejelzések a jövőről

Mi következhet az ember által okozott klímaváltozásból? Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPPC) jelentésében összegyűjtötték azokat az összefoglaló cikkeket, amelyek a természettudományos folyóiratokban megjelentek erről a témáról. Ezek alapján vázolják fel a jövőt.

Az IPCC negyedik értékelő jelentése szerint az ember által okozott klímaváltozás általános felmelegedést eredményez, különösen az Északi sark környékén. A szubtrópusi vidéken gyakrabban várható szárazság, azonban a nagyobb szélességi köröknél több csapadék hullhat. A jelentés készítői attól tartanak, hogy többször fog előfordulni áradás és éhínség. A gleccserek elolvadhatnak, emiatt sok ember nem jut majd elegendő ivóvízhez. A tengerszint emelkedése miatt a tengerparti terültekről az emberek kénytelenek lesznek magasabban fekvő területekre költözni.

005-ben a modern időkben eddig nem tapasztalt számú trópusi ciklon pusztított a Karib-tenger szigetein/ az Észak-atlanti régióban. Némelyik ezek közül emberéleteket is követelt és komoly károkat okozott. Vajon több hurrikán keletkezik-e és erősebbek lesznek-e ezek, ha az éghajlat melegebb lesz? Talán máris a trópusi ciklonok erősödésének a tanúi vagyunk? Jelenleg még nem lehetünk biztosak ebben, bár számos jel utal arra, hogy a viharok keletkezésének valószínűsége növekszik és intenzitásuk erősödik.

Háttéranyag: kondenzcsíkok

A MERIS (MEdium Resolution Imaging Spectrometer – közepes felbontású képelkotó spektrométer) által felvett képen Észak-Európát láthatjuk, ezen belül Németországot, Svédországot, Lengyelországot és Dániát.

A Dánia körül, valamint Dániától keletre látható elnyúló felhősávok, amelyek különösen jól kivehetők a tenger felett, valójában kondenzcsíkok, amelyek a repülőgépek által kibocsátott vízgőzből keletkeztek. A csíkok sokasága rámutat arra, hogy milyen nagy a repülőgép-forgalom az adott térségben. Úgy gondolják, hogy a kondenzcsíkok nagy magasságban cirrus felhők keletkezését indíthatják meg, amelyek hozzájárulhatnak a globális felmelegedéshez.

Az ESA Data User Element (DUE) kutatása jelenleg kiterjed a kondenzcsíkok klímaváltozásra gyakorolt hatásának tanulmányozására is.

Társadalmi hatások

Az ember által okozott klímaváltozás nem csak természettudományos szempontból fontos, hanem etikai szempontból is. Például: egyre inkább világos mindenki számára, hogy elsősorban a gazdag országok a felelősek az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásáért, a következmények azonban mégsem főként ezeket az országokat sújtják^w1. Azután itt van az a kérdés, hogy a megújuló energiaforrások  kiválthatják-e a foszilis  energiahordozókat. Azonkívül az energiatermelésről és az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásáról hozott döntéseket gazdasági és politikai tényezők is befolyásolják.

A klímaváltozás valóban korunk legfontosabb kérdései közé tartozik. Szégyen lenne, ha az erről szóló vitában a széles közvélemény azért nem tudna részt venni, mert nem érti meg a problémát. Ezért nagyon fontos, hogy a tanárok az iskolában elmagyarázzák a klíma és a klímaváltozás lényegét, és a közölt ismeretek pontosak és korszerűek legyenek.

Download

Download this article as a PDF