A globális éghajlatváltozás jelei és várható következményei

Milyen bizonyítékok állnak rendelkezésünkre arra vonatkozóan, hogy a 20. század során a földfelszín-közeli léghőmérséklet emelkedett? Vegyünk sorra ezek közül néhányat! A 19.

század közepétől induló teljes meteorológiai mérési idősor legmelegebb 12 éve közül 11 az 1995 és 2006 közötti időintervallumba esett (IPCC, 2007). A globális átlaghőmérséklet az utóbbi száz évben (1906 és 2005 között) 0,74°C-kal emelkedett. Ez a melegedés mind terüle-tileg, mind évszakosan nagy eltéréseket mutat.

3.14. ábra: A globális éves átlaghőmérséklet (fekete pöttyök) alakulása 1850–2005 között és az illesztett lineáris trendfüggvények (színes egyenesek) (Forrás: IPCC, 2007)

A 3.14. ábrán az 1850–2005 közötti 155 éves időszakra vonatkozóan láthatjuk a földfel-színi meteorológiai mérések alapján a globális átlaghőmérsékletek értékeit (fekete pöttyökkel jelölve). A jobb oldali tengelyen °C-ban a felszínközeli hőmérsékleti értékek, míg a bal oldali tengelyen az anomáliaértékek szerepelnek az 1961–1990 közötti referencia időszakhoz viszo-nyítva. A pontokra egy simított görbét illesztettek (sötétszürke görbe), és egy 5–95%-os bi-zonytalansági sávot (világosszürke sáv). Ez a bibi-zonytalansági sáv többek között a mérőmű-szer-váltásból, illetve az állomások áthelyezéséből adódó hibát foglalja magába. Jól látható, hogy az idősor bizonytalansága a múlt felé haladva egyre nő. A jelentől számítva 25, 50, 100, illetve 150 évre visszamenőleg meghatározták a lineáris trendfüggvényt (melyeket rendre citromsárga, narancssárga, sötétkék, illetve piros színnel láthatunk a grafikonon). Ahogy a jelenhez közeledünk, úgy a trendegyüttható értékei egyre nagyobbak, a trendfüggvények me-redeksége egyre nő, azaz a melegedés üteme egyre gyorsul. Az utolsó negyedévszázadban már 0,18°C/évtized volt a melegedés sebessége, mely közel négyszerese a teljes másfél év-századra vonatkozó melegedési sebességnek.

Az éves átlaghőmérséklet növekedésének területi eloszlása látható a 3.15. ábrán, mely az 1979–2005 közötti időszak műholdas mérései alapján készült. A térképen °C/évtized

egység-3.4. A globális éghajlatváltozás jelei és várható következményei 125

jelenítik meg. A szürke színnel jelölt területekről (a pólusok környezetében) nem áll rendelke-zésre megfelelő mennyiségű adat a hosszantartó éjszakai időszakok miatt. Általában melege-dés történt, mely a kontinensek területén a legnagyobb mértékű, különösen a nagyobb földraj-zi szélességeken (ahol meghaladja a 0,45°C/évtized mértéket). Nagyon kismértékű hűlés csak a déli félgömbön, az óceáni területek felett figyelhető meg.

3.15. ábra: Az éves átlaghőmérséklet évtizedes trendegyütthatóinak (°C/évtized) térképe műholdas megfigyelések alapján az 1979–2005 időszakra. A szürke színnel jelölt területek adathiány miatt nem

értékelhetőek. (Forrás: IPCC, 2007)

Nemcsak az éves átlaghőmérsékletek emelkedtek az elmúlt időszakban, hanem például az extrém meleg hőmérsékletek gyakorisága is növekedett. Ezzel párhuzamosan a hideg napok és éjszakák gyakoriságának csökkenése figyelhető meg világszerte (Alexander et al., 2006), mely szintén a globális melegedő tendenciát támasztja alá.

A közepes és kis földrajzi szélességeken detektálható hőmérséklet-növekedést jóval meg-haladó mértékű melegedést tapasztalhatunk az északi félgömb sarkvidéki területein (a 65°

szélességi körtől északra). A 3.16. ábra az elmúlt 45 év (1960–2005) hőmérsékletre és jég/hóborítottságra vonatkozó idősorait mutatja be. Az Antarktisz térségében az átlagos hő-mérséklet-növekedés a globális átlaghőmérséklet-emelkedésével megegyező mértékű, és a jég kiterjedésének kismértékű növekedése figyelhető meg. Az északi félgömb sarkvidékén az átlaghőmérséklet növekedése mintegy 1,5°C-os volt az 1960-as évek közepétől napjainkig, mely jelentős mértékben meghaladja a globális átlaghőmérséklet ezen időszakban detektált növekedésének ütemét. Szintén nagy mértékű (mintegy 1 000 000 km²) csökkenés detektálha-tó a tengeri jég kiterjedésében az udetektálha-tóbbi negyedévszázadban, az 1980–2005 közötti időszak-ban, mely mintegy évtizedenkénti 3%-os csökkenésnek felel meg. Nyáron még erőteljesebb volt a csökkenés mértéke, évtizedenként mintegy 7,5%. Ugyancsak jelentős mértékben csök-kent az északi félgömbön a fagyott földfelszínek és a hóborítottság kiterjedése. A gleccserek visszahúzódása az egész Földre kiterjedően megfigyelhető, melynek mértéke az elmúlt 45 évben összességében eléri a gleccserjég tömegének 7 000 Gt-val történő csökkenését. A leg-utolsó évtizedben különösen felgyorsult a gleccserek jégtömegének globális fogyása.

3.16. ábra: A poláris hőmérséklet (A, G) és jégborítottság kiterjedésének (B, F) változása, az északi félgömb fagyott felszínének (C) és hóval borított területei (D) kiterjedésének változása,

3.4. A globális éghajlatváltozás jelei és várható következményei 127

A 3.17. ábrán szemléletes példát láthatunk a gleccserek visszahúzódására: az Alaszkában található McCall-gleccser két fotóját összehasonlítva egyértelmű a jelentős mértékű hátrálás 1958 és 2003 között.

3.17. ábra: Az alaszkai McCall-gleccser visszahúzódása 1958 és 2003 között (Fotók: Austin Post, 1958; Matt Nolan, 2003)

Az északi sarkvidéken a tengeri jég éves, valamint évszakos kiterjedésének változásait mutat-juk be a 3.18. ábrán 1900 és 2003 között. Jól látható, hogy mind az éves átlagban, mind az évszakos átlagokban jelentős mértékű csökkenés figyelhető meg. Különösen a nyári és a tava-szi időszakban detektálhatunk nagy arányú változást, mely az utóbbi fél évszázadban eléri a 40%-os, illetve a 20%-os mértéket.

3.18. ábra: Az északi sarkvidék éves és évszakos tengeri jég kiterjedésének változásai 1900–2003 között (Forrás: ACIA, 2005)

A szárazföldi hótakaró jellemző paraméterei többek között a hóidény kezdete és vége, a hóval fedett területek maximális kiterjedése, a maximális hóvastagság, stb. Ezek közül a hóidény végében, azaz az utolsó havazás elolvadása időpontjában detektálható változásokat illusztráljuk a 3.19. ábrán, ahol az Alaszkában tapasztalható egyértelmű rövidülést figyelhet-jük meg. Míg az 1950-es évek elején a hóidény még június második felében fejeződött be, addig napjainkra mintegy egy hónappal korábbra tolódott ez az időpont, és a 20. század végén már a május közepén véget érő hóidények is egyre gyakoribbá váltak.

3.19. ábra: A hóidény végének változása Alaszkában 1949–2001 között (Forrás: ACIA, 2005) Egyértelműen a globális melegedésre utalnak a hőmérséklet növekedésével és a krioszférával kapcsolatos megfigyelések, melyek közül csupán néhány példát soroltunk itt fel. Az elmúlt évtizedekben mért átlaghőmérsékleti idősor éghajlati modellekkel történő szimulációi segít-hetnek annak eldöntésében, hogy milyen mértékben tehető felelőssé az emberi tevékenység az itt bemutatott melegedő éghajlati tendenciák miatt. A 3.20. ábrán látható grafikonokon a kék sáv jelöli az emberi tevékenység hatását figyelmen kívül hagyó 19 éghajlati szimuláció ered-ményét. E modellfuttatások csak a vulkáni tevékenységet és a napsugárzás ingadozásait tekin-tik, ezek alapján határozzák meg az éghajlat természetes változásait. A rózsaszín sávok az előbb említett természetes éghajlati kényszereken kívül az üvegházhatású gázok antropogén hatású koncentrációnövekedését is figyelembe vevő 58 szimuláció eredményeit foglalják ösz-sze. Akár a globális átlagot, akár a földrészenként számított átlaghőmérsékleti idősorokat vet-jük össze az elmúlt 100 év klímaszimulációival, egyértelmű a 20. század utolsó negyedében az antropogén melegítő hatás.

Egy-egy régió éghajlata sok szálon kapcsolódik a térség gazdaságához: a mezőgazdaság, az energiagazdálkodás, a halászat, az erdőgazdaság mind nagyon érzékenyek a klímaváltozás-ra és az éghajlati szélsőségekre. Az éghajlati rendszer globális és regionális folyamatainak megismerése, megértése és a jövő modellezésének egyik fő célja a társadalom számára felké-szülési időt biztosítani a jövőben várható klímaváltozás következményeire. A klímamodellek nem kevesebbre vállalkoznak, mint az éghajlati rendszer folyamatainak, kölcsönhatásainak leírására. Hiszen az éghajlati modellek az egyedüli eszközeink, melyekkel becsléseket készít-hetünk akár több évtizedre előre. Ezek a földi légkört mint fizikai rendszert matematikai for-mulákkal írják le. Az éghajlati rendszer numerikus modellezése az alapvető fizikai törvénysze-rűségeken alapszik, melyek közül a legfontosabbak a tömeg-, az energia- és az impulzusmo-mentum megmaradásának elve. E modellek szimulálják a légkör és az óceánok mozgásait,

becs-3.4. A globális éghajlatváltozás jelei és várható következményei 129

ciklus elemeit, a sarki jégsapkák, gleccserek olvadását, terjeszkedését. Közelítik a felhő- és csa-padékképződési folyamatokat. Mind több egyenlet beiktatásával lehetőség van egyre több – a légkörre, az óceánra, a bioszférára vonatkozó – fizikai folyamat és kölcsönhatás figyelembe-vételére. A leírni kívánt rendszer komplexitásának elméleti határt szab a modellek futtatásá-hoz szükséges idő és a számítógépek kapacitása.

3.20. ábra: A kontinentális és globális felszínközeli átlaghőmérséklet szimulációinak összehasonlítása a mért értékekkel 1906–2005 között (Forrás: IPCC, 2007)

Az általános cirkulációs modellek (GCM) a háromdimenziós térben zajló légköri mozgá-sokra fókuszálnak. Szimulálják, követik a Napból érkező sugárzási energia áthaladását az éghajlati rendszeren, a légkör felső határán való belépéstől egészen az űr felé való kilépésig, mely már hosszúhullámú, infravörös tartományú sugárzásként történik. A GCM-ek leírják a Napból érkező energia hatását az éghajlati rendszer elemeire, és kiszámítják a hőmérséklet, a csapadék, a légnedvesség és más fontos éghajlati változók aktuális értékeit a légkör teljes ver-tikumában. Az általános cirkulációs modellek a legkomplexebbek, de egyben a legnehezebb az alkalmazásuk is. Az éghajlati rendszer belső fizikai folyamatainak leírásához több ezer egyenlet matematikai megoldása szükséges iterációnként, melyek időlépcsője általában 20 perc. Azaz 20 percenkénti előrejelzésekkel lépegetünk előre az időben, míg eljutunk a több évtizedre előre adott prognózisunkhoz. Az iteráció során minden időlépcső minden egyes

rácspontjára külön-külön történik a számítás. Mindmáig a számítógépes programok számítás-igénye és futási ideje a finomabb térbeli felbontás legfőbb akadálya.

A modellek lehetőséget adnak a természetes és antropogén okok hatására bekövetkező globális hőmérséklet-változások külön-külön és együttesen történő szimulálására. Minőségi-leg jelentős javulást hozott a szimulációk pontosságában az ún. csatolt modellek alkalmazása, ahol a GCM-ekhez felszín, óceán és tengerjég modelleket is csatolnak. A 3.21. ábra szemlél-teti e globális modellek fejlődését az 1970-es évektől napjainkig.

3.21. ábra: A globális klímamodellek fizikájának fejlődése az 1970-es évektől napjainkig (Forrás: IPCC, 2007)

Az elemzésekben mindig éghajlati forgatókönyvek szerepelnek klímaelőrejelzések he-lyett. Miért van erre szükség? Ahhoz, hogy a modellek bemenő paramétereiként megadhassuk 50–100 évre előre az üvegházgázok emisszió-, illetve koncentrációértékeit, ismernünk kellene a gazdasági és társadalmi folyamatok jövőbeni alakulását. Ilyenek például: a népesség válto-zása, a globalizációs folyamat térhódításának mértéke és sebessége, a megújuló energiahordo-zók felhasználásának elterjedése, a környezetkímélő technológiák fejlődési üteme, a globális és regionális gazdaságpolitika iránya, a nemzetgazdaságok regionális fejlődési tendenciái, területi és elemenkénti emisszióértékek, stb.). Azonban ilyen nagy időtávra előre ezeket a

fo-3.4. A globális éghajlatváltozás jelei és várható következményei 131

gondolkodhatunk, azaz „ha…, akkor…” jellegű folyamatokban. Az 1988-ban alakult IPCC feladata 5–6 évente átfogó Helyzetértékelő Jelentést készíteni a globális klíma állapotáról, a klímaváltozás következményeinek alakulásáról és az adaptáció lehetőségeiről. Ezen IPCC jelentések négy alap-szcenárióban (forgatókönyv szerint) vázolják a várható társadalmi és gazdasági változásokat. Az A1, B1 és A2, B2 szcenáriópárok rendre a globalizációs folyama-tok felgyorsulása, illetve a régiónkénti fejlődés mentén prognosztizálják a jövőt. Az A1, A2 forgatókönyvek esetén a gyors gazdasági fejlődésé, míg a B1, B2 esetben a környezettudatos technológiai fejlesztéseké a prioritás. Ezek tükrében az emissziók (és egyben a klímaváltozás mértéke) szempontjából az A2 a legpesszimistább és a B1 a legoptimistább forgatókönyv. Az A1 forgatókönyvön belül 3 alszcenáriót különítünk el: (1) A1FI, melyet a fosszilis energia-hordozók intenzív felhasználása jellemez, (2) A1T, melyet a megújuló energiaforrások hasz-nálatának jelentős mértékű elterjedése jellemez, (3) A1B, mely a fosszilis és a megújuló ener-giaforrások kiegyenlített használatát feltételezi.

A világ nyolc legnagyobb nemzeti kutatóközpontjában közel húsz globális éghajlati mo-dell képes megközelítőleg jó fizikai leírást adni a légköri és az óceáni folyamatokra különbö-ző jövőbeli emissziós szcenáriókból kiindulva. Értelemszerűen ezen modellek csak hipoteti-kus éghajlatokat jelezhetnek előre. Éghajlati kísérleti laboratóriumok nem létezhetnek, így az eredmények kontrollálására nincs közvetlen lehetőség. A modellek validációja úgy történhet, hogy megvizsgáljuk, mennyire képesek a múltbeli klíma detektált változásait reprodukálni.

A legfrissebb IPCC Helyzetértékelő Jelentés 2007-ben jelent meg, melynek összefoglaló eredményét a 3.22. ábrán mutatjuk be.

3.22. ábra: Az üvegházhatású gázok várható kibocsátása a 21. században és a várható globális átlaghőmérséklet-változás a különböző szcenáriók esetén. (Forrás: IPCC, 2007)

Az ábra bal oldalán a 21. század emisszió szcenáriói láthatók, azaz hogy milyen mennyiségű üvegházgáz-kibocsátást feltételezünk a század végéig. Az ábra jobb oldalán található sávok az egyes emisszió szcenáriókhoz tartozó 21. század végére várható globális átlaghőmérséklet-emelkedés intervallumát illusztrálják, melyek a különböző modellfuttatásokból származó eredményeket foglalják össze. A középső grafikon részletesen mutatja három alapszcenárió (B1, A1B, A2) esetén a század során várható hőmérséklet-változások ütemét. Az ábra alapján

jól látszik, hogy a legnagyobb hőmérséklet-növekedés az A1FI alszcenárió esetén várható (azaz ha a század végéig a fosszilis energiahordozók intenzív felhasználását feltételezzük). A melegedés mértéke ebben az esetben várhatóan 2,4–6,4°C az 1980–1999 időszak átlagához viszonyítva. A legkisebb melegedésre a B1 szcenárió esetén számíthatunk, melynek várható mértéke a 21. század végére csupán 1,1–2,9°C.

A várható hőmérséklet-változás területi eloszlását három időszakra (2011–2030, 2046–

2065, illetve 2080–2099) vizsgálva levonható az a következtetés, hogy a 21. század elején és közepén még nem különülnek el egymástól jelentős mértékben a különböző szcenáriók adta előrejelzések (3.23. ábra). Ezzel szemben a század utolsó két évtizedére már markáns különb-ségek jelentkeznek, különösen a sarkvidéki területeken. Az Északi-sark környékén a legjelen-tősebb a melegedés mindhárom időszakban. Az 1980–1999 referencia időszakhoz viszonyítva átlagosan 1–2°C közötti, illetve 3–4°C közötti hőmérséklet-növekedés várható 2011–2030-ra, illetve 2046–2065-re, majd 2100-ig rendre mintegy 5°C, 6°C, 7°C hőmérséklet-emelkedés prognosztizálható a B1, A1B, illetve A2 szcenárió esetén. A modellek megközelítőleg két-háromszoros melegedést prognosztizálnak az arktikus régióra a globális átlaghoz viszonyítva.

A szimulációkat összegző térképekről jól látható az is, hogy a szárazföldi területeken nagyobb mértékű a várható melegedés, mint az óceáni területeken, továbbá az északi félgömb melege-dése jelentősen meghaladja a déli félgömbét.

3.23. ábra: Az éves átlagos felszínközeli hőmérséklet-változás területi eloszlása a B1 (fent), A1B (középen), A2 (lent) szcenárió esetén a 2011–2030 (bal oldali oszlop), a 2046–2065 (középső oszlop)

és a 2080–2099 (jobb oldali oszlop) közötti időszakra, referencia időszak: 1980–1999 (Forrás: IPCC, 2007)

A 21. század első felében kontinensenként várható hőmérséklet-változás szimulációs eredményeit összegzi a 3.24. ábra. Az előző alfejezet 3.20. ábráján látható 20. századra vonat-kozó szimulációkat kiterjesztették a 2001–2050 időszakra, a zöld sáv (a kék sáv folytatása-ként) azokat a modelleredményeket tartalmazza, melyek csak a természetes okokra (napsu-gárzás változására, vulkáni tevékenységre) visszavezethető kényszereket veszik figyelembe, míg a sárga sáv (a rózsaszín folytatásaként) ezeken felül az emberi tevékenység hatására

tör-3.4. A globális éghajlatváltozás jelei és várható következményei 133

egyre jelentősebb mértékű szétválása előrevetíti a többfokos melegedést egyöntetűen minden kontinensen, és illusztrálja az antropogén hatások várható következményét.

3.24. ábra: A kontinensek éves átlagos felszínközeli hőmérsékletének 1906–2005 között detektált és 2001–2050 között várható változása az A1B szcenárió esetén, referencia időszak: 1980–1999.

(Forrás: IPCC, 2007)

Az arktikus területek várható melegedése következtében várhatóan jelentős mértékű lesz a tengeri jég kiterjedésének csökkenése. A 3.25. ábrán világoskék vonal jelzi a tengeri jég 2002 szeptemberében detektált határait, a különböző szürke árnyalatok pedig a 2010–2030, 2040–2060 és 2070–2090 időszakra az éves minimális kiterjedésben várható változásokat. A sárga-piros színek a kontinentális területeken várható hőmérséklet-növekedést jelzik 1990–

1999 és 2090–2099 között.

3.25. ábra: A tengeri jég évi minimális kiterjedésének várható változása 2010–2030, 2040–2060 és 2070–2090 időszakra az 1981–2000 referencia időszakhoz viszonyítva. A sárga-piros színárnyalatok a

1990-es és 2090-es évek között várhatóan bekövetkező melegedés mértékét mutatják (Forrás: ACIA, 2005)

A csapadék 21. század végére várható alakulását a 3.26. ábra szemlélteti az A1B szcená-rió esetén. A jelentős éves menet miatt nem az éves összegben várható változást mutatjuk be, hanem elkülönítve a téli (december-január-február) és a nyári (június-július-augusztus) csapa-dékösszeg várható változásának területi eloszlását. Az egyik legjelentősebb szárazodásra a Földközi-tenger térségében számíthatunk mindkét évszakban, télen ez a szárazodás inkább a déli részre és Észak-Afrikára terjed ki, míg nyáron északabbra húzódik, és így egészen Kö-zép-Európáig felhúzódik. A nagyobb földrajzi szélességeken mindkét félgömbön csapadék-növekedés várható.

3.26. ábra: A téli és nyári átlagos csapadékváltozás várható mértéke az A1B szcenárió esetén

3.4. A globális éghajlatváltozás jelei és várható következményei 135

A globális hőmérséklet jelentős növekedése természetesen érinti a szélsőséges hőmérsékle-tek gyakoriságát. A 3.27. ábra illusztrálja a melegedő klíma hatására eltolódó hőmérsékleti el-oszlásokat: míg a hideg szélsőértékek várhatóan ritkábban fordulnak majd elő, addig a meleg extrémumok gyakrabban. A 21. század közepére és végére adott klímaszimulációk alapján a globális melegedés következtében az időjárási és éghajlati szélsőségekben is jelentős változások várhatóak. Többek között például a forró napok és éjszakák, a hőhullámok, a heves csapadékte-vékenység, az aszály, az intenzív trópusiciklon-aktivitás, a heves óceáni hullámzás valószínűsé-ge várhatóan növekszik. Ezen változások természetesen közvetve érintik a mezőgazdasági, er-dőgazdasági, vízgazdálkodási, egészségügyi, ipari és társadalmi tevékenységeket.

3.27. ábra: A hőmérséklet-növekedéssel várható eloszlásbeli eltolódás hatására az extrém melegek gyakorisága növekszik (Forrás: IPCC)