2017. augusztus–szeptember: jegyzet, portré, tudomány, agykutatás, kiállítás/konferencia, energiagazdálkodás, innováció, automatizálás, öntészet, vízgazdálkodás, zöldkörnyezet, fenntarthatóság, közlekedés, it
2017. augusztus 9.

Szerző:
Paulik Katalin

A világtendencia kedvez a klímavédelemnek

Vajon mennyire megbízhatóak a globális éghajlatelemzéshez használt modellek? A kérdéssel kapcsolatban Mika János éghajlatkutató, az Eszterházy Károly egyetem tanára és Ferencz Orsolya, az ELTE Geofizikai és Űrtudományi Tanszék tudományos főmunkatársa nyilatkozott magazinunknak.


Beszéljünk a Földről, mitől lett annyira más, mint a szomszédos bolygók?

Ferencz Orsolya: A 20. század közepén elkezdődött az űrkorszak, azóta egyre több műholdat, szondát küldtünk a világűrbe, kutatjuk az okát, mitől lett olyan eltérő a Föld más bolygókhoz képest. Azt hamar észrevettük, hogy az úgynevezett Föld típusú kőzetbolygók: a Merkúr, a Mars és a Vénusz közül egyedül a Föld az, amelynek a méretéhez képest erős mágneses pajzsa van, ennek a védelmében fejlődött ki az élet. Amíg a Mars és a Vénusz légkörének 98 százalékát egy nagyon stabil vegyület, a szén-dioxid alkotja, addig a földi légkör nincs kémiai egyensúlyi állapotban, és a benne lévő 21 százaléknyi oxigén, illetve 78 százaléknyi nitrogén az élet „melléktermékeként” van jelen, azaz a bioszféra működése állítja elő az élet feltételeihez szükséges légkört, amelyben elenyésző mennyiségben található szén-dioxid és metán.

Az ipari forradalom kezdete óta az emberi tevékenységből fakadó kibocsátás nagyobb hatást gyakorol a Föld légkörére, mint a naptevékenység, állítja a tudósok jelentős része. Mi a legfőbb bizonyíték a klímaváltozás emberi eredetére?

Mika János: Közel egy Celsius-fokos változásnál tartunk jelenleg, ami számos adattal igazolható, nemcsak a levegő hőmérsékletével, hanem egy sor más fizikai mutatóval is. Azt nehéz kétségbe vonni tehát, hogy változás történt, az lehet a kérdés, hogy valóban emberi tevékenység okozza-e az üvegházhatású gázok mennyiségének növekedését a légkörben, illetve az, hogy annak mekkora részét okozza. Az ENSZ Éghajlatváltozási Kormányközi Testületének (IPCC) ötödik, 2013–2014-ben kiadott helyzetértékelő jelentése szerint 95 százalék a valószínűsége annak, hogy az utóbbi ötven év változásának legalább a felét emberi tevékenység okozta. Körülbelül az 1960-as évektől vált egyértelművé az antropogén eredetű klímaváltozás, mert míg korábban ennek csillagászati és vulkáni eredetű okai is voltak, például az 1910-es és 1940-es évek közötti időszak felmelegedésében szerepet játszott a naptevékenység fokozódása, addig ez napjainkban stagnál, és nagy vulkánkitörések sincsenek. A globális éghajlatelemzéshez használt klímamodellekbe beillesztve az ismert külső tényezőket, emberi és természeti hatásokat, megvizsgálták, vajon bekövetkezik-e a valóságban mért hőmérsékleti változás. A kísérlet azt bizonyította, hogy igen, és nemcsak földi átlagban, hanem külön-külön minden kontinensre és az óceáni területekre vonatkozóan is ugyanolyan hőmérsékleti tendenciákat mutatnak a modellek, mint amit a valóságban mértünk. Mindig van azonban egy bizonytalansági sáv a légkör-szimulációban; két óriási hiba együttes jelenléte esetén előfordulhat, hogy egyszer csak kiderül, mégsem antropogén okai vannak a változásnak, de ennek kicsi, mindössze öt százalék az esélye. Kiderülhet például, hogy az üvegházhatású gázok szerepe valójában lényegesen kisebb, mint ahogy negyven éve számoljuk, de akkor kell, hogy emellett legyen valamilyen más hatás, ami a megfigyelt változást okozza. Akárhogy is van, mindenképpen arra kell törekednünk, hogy lefékezzük a változást, mert veszélyeket hordoz.

Korábban a klímaváltozásnak csillagászati és vulkáni eredetű okai is voltak. Az 1910-es és 1940-es évek közötti időszak felmelegedésében szerepet játszott a naptevékenység fokozódása, de ez napjainkban stagnál, és nagy vulkánkitörések sincsenek. Az 1960-as évektől egyértelművé vált az antropogén eredetű klímaváltozás.
Az éghajlati rendszer milyen fő összetevőit és folyamatait kell bevonni a klímamodellekbe?

M. J.: A globális klímamodellek a légkör folyamatait irányító egyen­letekkel írják le, és a Föld egész légkörére, valamint az óceánok összességére vonatkoznak. A szárazföldet nem kell mozgási egyenletekkel leírni, a szilárd jég pedig olyan lassan mozog, hogy szintén állónak tekintjük. Termodinamikai átalakulások is történnek a modellekben, bár azok nagy része sokkal lassúbb, évtizedes skálán zajlik. A bioszféra áttételesen kerül a modellekbe: tudjuk, hogy ha nő a szén-dioxid mennyisége a légkörben, akkor nő a bioszféra tömege is, ami több szén-dioxidot képes elnyelni, így ezt is figyelembe veszik a légkörkutatók.

F. O.: Sokszor hallani, hogy egy-egy klímamodell hibás, azonban 42 modell együttes vizsgálatának az átlagát nézik. Persze mindig lehet még több paraméterrel tökéletesíteni, évről évre pontosítják is a modelleket, viszont amikor megkérdőjelezi valaki az antropogén befolyást, amellett meg kellene neveznie egy olyan, embertől független, mérhető hatást, ami bizonyíthatóan létezik, és képes nagyságrendileg ekkora változást okozni.

Szkeptikus érv, hogy tíz éve nem nő a globális átlaghőmérséklet. Mi lehet ennek az oka?

M. J.: Az 1998 és 2013 közötti időszakot hívják global warming hia­tus, azaz globális melegedési hiánynak. Az IPCC-jelentésben az áll, hogy a Déli-óceán (az Antarktisz körüli, különállóan áramló víztömeg – a szerk.) sokkal több hőt nyelt el, aminek egyelőre nem ismerjük az okát. Ilyen meglepetések érhetnek még minket, és akár tizenöt évnél hosszabb ideig is tarthatnak, ahogyan lehetséges az is, hogy egyszer csak gyorsabban emelkedik a globális átlaghőmérséklet, mint most. Ez önmagában nem cáfolja az emberi eredetet, mert abban a tizenöt évben is nőtt a Föld-légkör rendszer együttes hőtartalma, csupán a belső elosztása volt más, ami pontosan megfelel annak a sugárzási mérleg változásnak, amit a műholdak segítségével mérni tudunk. Nagyon sokat köszönhet a világ a műholdas technikának, az űrkutatásnak. Rengeteg információhoz jutunk ezen keresztül.

IPCC-jelentések
Az Éghajlat-változási Kormányközi Testület (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), az ENSZ Környezetvédelmi Programja (United Nations Environment Programme, UNEP) és a Meteorológiai Világszervezet (World Meteorological Organization, WMO) kezdeményezésére alakult meg 1988-ban. A szervezet értékeli és összefoglalja az emberi tevékenység által kiváltott klíma-változással kapcsolatos kutatási eredményeket, saját kutatást azonban nem végez, hanem referált tudományos publikációkat dolgoz fel. AZ IPCC tevékenységében, valamint a jelentések e­lkészítésében több ezer szakértő vesz részt, köztük magyar tudósok is. Ezeket a jelentéseket számos kutató azért tartja fontos forrásnak, mert a világ tudományos közvéleményének hosszú egyeztetési folyamat eredményeként kialakított konszenzusát tartalmazzák.
Mióta folyamatosak, és hogyan változtak a meteorológiai mérések?

F. O.: Az 1800-as évek óta folyamatosak a meteorológiai mérések, valamint a földfelszíni hőmérsékletadatok gyűjtése, azóta a technikánk sokat finomodott. Manapság, amikor a földfelszíni és a műholdas adatbázisok szinte egyszerre állnak rendelkezésre, sokkal pontosabb hőeloszlási képeink vannak a Földről, mint ötven éve. Ezért az adatbázist visszafelé mindig igazítanunk kell.

Az 1800-as évek óta folyamatosak a meteorológiai mérések, valamint a földfelszíni hőmérsékletadatok gyűjtése. Ma már a földfelszíni és a műholdas adatbázisok szinte egyszerre állnak rendelkezésre, sokkal pontosabb hőeloszlási képeink vannak a Földről, mint ötven esztendeje.

M. J.: Másképp mértünk régen, mint ma, ez az egyik oka annak, hogy nem tudjuk megmondani, hogyan változtak a szélsőségek. Ma kétségtelenül többet veszünk ezekből észre, de ebből nem következik egyértelműen, hogy fokozódnak a szélsőségek. Az éghajlat a meder, amiben az időjárás, mint a víz folyik. Néha ki-kicsap a mederből a víz, az időjárás néha más, mint amihez szoktunk, de éghajlatváltozásra csak akkor kell gyanakodnunk, ha rendszeresen ugyanabba az irányba csap ki, mert akkor kiderülhet, hogy már nem ott van a meder, mint amire számítunk. Ez egy hosszabban tartó folyamat, aminek a veszélye nem az, hogy hirtelen minden megváltozik, hanem az, hogyha elengedjük, akkor nagyon erős lesz a változás, és a visszacsatolások inkább erősítik, mintsem csillapítják a folyamatot. Gondolhatnánk a Gaia-hipotézisre, hogy az élő természet mindent helyben hagy maga körül, csak szegény nem tudja honnan megtanulni ezt a nagyon gyors változást.

F. O.: Én kedvelem a Gaia-hipotézist, hogy ezt a sokszorosan szabályozott rendszert egyfajta organikus egésznek tekintsük, aminek megvan a belső szabályozási ritmusa, egy-egy szabályozó huroknak az időállandója és a nagysága, ami lehetővé tette a rendszer védekezését akár a kozmikus térből érkező hatások ellen is. Azonban az antropogén befolyás százszor gyorsabban éri a bioszférát, mint a természetes hatások, kezdve a napciklusoktól egészen a vulkanikus tevékenységig. Olyan tényekkel a szkeptikusok sem tudnak vitatkozni, hogy a szén-dioxid, ami egy stabil molekula és remekül elvan a légkörben, melyik spektrális tartományban zavarja a sugárzó energia távozását a Földről. A megnövekedő vízgőz is tud melegítő hatást kiváltani a légkörben, bár a vízgőz negatív visszacsatolásra is képes a felhőképződéssel, mivel a felhő teteje világos, nagy az albedója, így visszaveri a napfényt. Azonban amíg a vízgőz pozitív és negatív irányban is „belenyúl” a szabályozásba, addig nincs szén-dioxid-felhő, ami fehéren kiválna.

M. J.: A felhőzetről elmondhatjuk, hogy összességében erősítő visszacsatolást jelent, de az is számít, hogyan változik a mennyisége. Alapvetően azokon a területeken csökken a felhőzet, amelyeknek a bevételi energiasugárzási mérlege pozitív, azaz többet kap a Naptól, mint amennyit kiad. Ahol pedig negatív a mérleg, ezek többnyire a poláris területek, ott növekszik a felhőzet, tehát nem a Gaia-elmélet szerint változik, hanem pont ellenkezőleg. Van olyan szkeptikus vélemény is, mely szerint azért nem okoz klímaváltozást a szén-dioxid, mert amikor nő a mennyisége a légkörben, akkor a vízgőzé csökken. Az adatok viszont azt mutatják, hogy az utóbbi évtizedekben a szén-dioxid és a vízgőz mennyisége is nőtt a légkörben, ez utóbbi a hőmérséklet emelkedése miatt, tehát a kettő között nincs összefüggés. Van még egy olyan visszacsatolás, amely, látszólag, a szkeptikusokat igazolja: ha százezer éves időskálán nézzük, akkor mindig egy kicsit hamarabb történt a hőmérséklet-változás a szén-dioxid mennyiségének változásánál. Ennek oka az óceánokban keresendő, amelyek nélkül a glaciális és az interglaciális korszakok váltakozása sem jött volna létre olyan jelentős mértékben. Ha elkezd hűlni a klíma, az azt jelenti, hogy az óceán felszíne lehűlt, felborult az egyensúly, és sokkal intenzívebb az átkeveredés, több víz, és ezáltal több szén-dioxid is jut a mélybe.

A megnövekedő vízgőz melegítő hatást tud kiváltani a légkörben, bár negatív visszacsatolásra is képes a felhőképződéssel, mivel a felhő teteje világos, visszaveri a napfényt. Azonban, amíg a vízgőz pozitív és negatív irányban is „belenyúl” a szabályozásba, addig nincs szén-dioxid-felhő, ami fehéren kiválna.
Ami nem tűnik el, csak nincs többé a levegőben, így nem fejt ki üvegházhatást. A meteorológiai méréseket megelőző korok légköri változásaira milyen adatokból tudnak következtetni?

F. O.: Az antarktiszi Vosztok állomáson nyolcszázezer évet lehet vizsgálni a mélyfúrással felszínre hozott jégmintákban. Arról ugyan egyelőre nincs szakmai egyetértés, hogy milyen időfelbontásban értékelhetőek ezek az adatok, de egy-egy jégbe zárt légbuborék hozzávetőleges irányszámot ad az akkori atmoszféra összetételére, viszont arra nem, hogy a szárazföldi bioszféra és az óceánok mennyi szén-dioxidot tároltak.

M. J.: A szén-dioxid nagyon hosszú ideig tartózkodik a légkörben, van ideje elkeveredni, ezért az a tény, hogy az Antarktiszon mérték, nem jelenti azt, hogy máshol más lett volna a levegő össze­tétele. A jégmagból vett minták jól tükrözik a légköri átlagos szén-dioxid-tartalmat. A földtörténeti korokban lehettek sokkal erősebb hatások, mint az elmúlt évtizedekben, de nyolcszázezer éve nem volt a mainál magasabb szén-dioxid-koncentráció a lég­körben.

A meteorológiai méréseket megelőző korok légköri változásaira is lehet következtetni. Az Antarktiszon nyolcszázezer évet lehet vizsgálni a mélyfúrással felszínre hozott jégmintákban. Egy-egy jégbe zárt légbuborék hozzávetőleges irányszámot ad az akkori atmoszféra összetételére, bár arra nem, hogy a szárazföldi bioszféra és az óceánok mennyi szén-dioxidot tároltak.

F. O.: A Nap sem viselkedett mindig ugyanúgy. Ahogy telik az idő, egyre nagyobb napállandóval sugároz, tehát ahhoz, hogy a Földön az átlaghőmérséklet az élet számára elfogadható tartományban maradjon, más és más légköri összetétel kellett a különböző földtörténeti korokban. Egy alacsonyabb napállandónál elfogadható a magasabb szén-dioxid-tartalom a légkörben, hiszen ha alacsonyabb a Napból érkező sugárzás mennyisége, akkor több szén-dioxidra van szükség ahhoz, hogy melegen tartsa a Földet. Az elmúlt százezer évben elértünk földtörténetileg egy szén-dioxid-minimumra, hogy a bioszféra optimálisan tudjon működni, és ehhez képest kezdett el most emelkedni a koncentrációja, amit nem okozhat a Nap, mert a változásait millió években lehet számolni. Természetesen a Nap tizenegy és hatvanéves ciklusainak – ahogy a napfoltminimumoknak és -maximumoknak is – vannak hatásai. A középkorban például a Maunder-minimum idején, 1645 és 1715 között, a napfoltok hiánya miatt jelentősen csökkent a napsugárzás intenzitása. Ez a lehűlés tehát valószínűleg a naptevékenységhez kötődött, de ami az elmúlt kétszáz évben történt, azzal nem magyarázható a jelenlegi százszoros emelkedés.

M. J.: A mérések 0,1 százalékos ingadozást mutatnak a tizenegy éves cikluson belül, és a lassúbb ciklusokban sem nagyobb mértékűek, ami a töredékét okozhatja a klímaváltozásnak. Nem biztos, hogy igazuk van, de a különböző jelentések felezik a naptevékenység hatását, ez 2013-ban kettő tized volt.

Az új ismeretekkel, a modern méréstechnikák megjelenésével a modellek is finomodtak. Milyen eszközökkel próbálják meghatározni a várható éghajlatot, mit tudnak a globális klímamodellek?

M. J.: Negyvenkét klímamodellel dolgozott az IPCC 2013-as jelentése. Az, hogy a jelent jól tudjuk modellezni, önmagában még nem bizonyíték arra, hogy a modell működik, de az sem biztos, hogy a változást rosszul mutatja, ha kissé eltér a valóságtól, például rossz helyre teszi a tengeri jeget. Viszont ha a jelen modellezésében sok hibával találkozunk, bizalmatlanná válunk. A napjainkban használt modellek együttes eredménye mindig szóródást mutat, a jövőre vonatkozó bizonytalanság egyik oka az, hogy a természettudományos ismereteink nem tökéletesek. A másik ok pedig az, hogy nem tudjuk pontosan előre jelezni a légköri koncentráció vagy akár a ki­bocsátás alakulását sem.

Ha elfogadjuk az IPCC-jelentés azon állítását, hogy a szén-dioxid-kibocsátás legalább felének antropogén oka van, akkor ez milyen tényezőktől függ leginkább?

M. J.: Négy tényezőtől: az egyik a népesség, hogy hány embert kell ellátni, a másik az átlagos jólét, hogy egy átlagpolgárnak mennyi energiára van szüksége, azaz mekkora ökológiai lábnyomot hagy, a harmadik az energiahatékonyság és a negyedik a szén-dioxid-hatékonyság. A népességet és a jólétet is elég bizonytalanul becsüljük, földi jólétátlagban számolni furcsának tűnhet, de nem tudunk ennél jobbat. Ha a népesség nő, a jólét is nő, és ennek energetikai következményei vannak. Az energiahatékonyság évtizedről év­tizedre nőtt, azonban a 2000-es évek közepétől lassul a növeke­dés, de még így is kevesebb energiával termeljük meg ugyanazt, mint az előző évtizedekben. A szén-dioxid-hatékonyság pedig világátlagban romlott a 2000-es években.

A szén-dioxid-kibocsátás legalább felének antropogén oka van, melynek a négy tényezője közül az egyik a népesség, hogy hány embert kell ellátni, a másik az átlagos jólét, hogy egy átlagpolgárnak mennyi energiára van szüksége, azaz mekkora ökológiai lábnyomot hagy, a harmadik az energiahatékonyság és a negyedik a szén-dioxid-hatékonyság.

F. O.: Ennek a népességrobbanás mellett részben az is az oka, hogy a harmadik világ is bekapcsolódott az ipari fejlődésbe, ehhez hozzá kell tennünk azt is, hogy Kína és India elég jól látja, milyen komoly következményei vannak a környezetpusztító technológiának, s bár a kibocsátásuk a legnagyobbak között van, az alternatív energiák bevezetésében is élen járnak. Ahogy már korábban említettük, a mi szempontunkból nem az az alapvető kérdés, hogy az élet fenn tud-e maradni a Földön – reméljük, hogy igen –, hanem az, hogy az emberiség, különösen a jelenlegi magas kultúra, milyen klimatikus feltételek mellett tud fennmaradni. Úgy gondoljuk, ha a jelenlegi 0,9 Celsius-fokról 1,5-re emelkedik a Föld átlaghőmérséklete, az életminőség már nem az lesz, amit most látunk. Egy hőmérsékleti anomália esetén akár 50-60 Celsius-fok fölé is emelkedhet a hőmérséklet, ahogy ez néhány hete megtörtént Amerika déli részén.

Az amerikai elnök bejelentését követően, mely szerint kilépnek a párizsi klímaegyezményből, az EU-országok miniszterelnökeinek csúcstalálkozóján szóba került, hogy az amerikaiak visszalépése miatt növelniük kell-e a tagállamoknak a korábban tett vállalásaikat. Végül csak megerősítettek az eredeti felajánlásokat. Milyen következményekkel jár, ha a legnagyobb kibocsátó kilép az egyezményből?

M. J.: Az Egyesült Államok a globális kibocsátás 15 százalékáért felelős, és nagyjából 25 százalékos csökkentést vállalt 2025-re 2005-höz képest. Tegyük fel, hogy tényleg kilépnek – az azt jelentené, hogy a mostani állapot három-négy százaléka nem fog megvalósulni, ugyanakkor az USA több állama bejelentette, hogy továbbra is csökkenteni fogja a kibocsátást. Azt tapasztaljuk, hogy az Egyesült Államok már legalább hat éve csökkenti a kibocsátását, nem is annyira környezettudatosságból, sokkal inkább gazdasági okokból, mert ma jobban el lehet adni a tudásigényes informatikai termékeket a nagy anyag- és energiafelhasználással készülteknél.
Az Európai Unió negyven százalékot vállalt az egyezményben, de már öt éve csökkenti a kibocsátását, Magyarország például harminchat százalékkal bocsát ki kevesebbet, mint 1990-ben. Kína csak annyit vállalt, hogy 2036 után már nem növeli, de az utóbbi három évben stagnál a kibocsátásuk. Úgy is mondhatnánk, hogy a világtendencia kedvez a klímavédelemnek, és nagyszerű, hogy nem romlik tovább a helyzet, de még mindig hetven százalékkal többet bocsá­tunk ki annál, mint amennyit a természet, az óceánok és a növénytakaró el tud nyelni. Amit a párizsi klímamegállapodás 2030-ig biztosítani tud, az csupán az egyharmada annak, amire szükség lenne. Még két ilyen egyezményt kellene kötnie a világnak ahhoz, hogy az ideális mértéket elérjük. Időben megelőztük a párizsi megállapodás vállalásait, hiszen a fejlett országok pár éve már szinten tartják a kibocsátásukat, csak sajnos ez nem elég.•

 
Innotéka