A SZÉN - MONOXID KEVERÉSI ARÁNYA TROPOSZFÉRÁBAN

A légköri szén-monoxid keverési aránya nem állandó, térbeli és időbeli eloszlása meglehetősen változékony. Függ az évszaktól, a földrajzi szélességtől és a magasságtól is. A szén-monoxid légköri koncentrációja a talajközeli, átlagosan 200 ppb-ről a tropopauzáig folyamatosan csökken, hozzávetőleg 50 ppb körüli értékre (IPCC, 2001).

A csökkenés ütemét és az adott évszakra és földrajzi szélességre jellemző keverési arány alakulását az év során a források, illetve a nyelő folyamatok határozzák meg.

A szén-monoxid légköri koncentrációja a mérsékelt égövben általában a nyári hónapokban a legkisebb. Ilyenkor a kibocsátás is kevesebb, másrészt az intenzív fotokémiai folyamatoknak köszönhetően gyorsan szén-dioxiddá alakul. A keverési arány téli időszakban éri el a maximumot, amikor az antropogén kibocsátás nagyon jelentős és a nyelő folyamatok sebessége minimális. Például az antropogén tevékenységtől viszonylag távol eső, légszennyezettség szempontjából háttérnek számító területeken az északi féltekén a CO keverési aránya éves átlagban 200-225 ppb (Novelli, 1999), a nyári 60-100 ppb-s minimumról télen 200-400 ppb-re emelkedik (IPCC, 2001, Novelli, 2003). A másik végletet jelenti a déli félteke, ahol a Déli Sark közelében a CO keverési aránya átlagosan 40 ppb körüli, nyáron 30 ppb-re csökken, míg télen 65 ppb is lehet (IPCC, 2001). Regionális léptékben a szennyezett területek fölött a keverési arány a háttérértékektől az 500 ppb fölötti értékekig terjedhet (Novelli, 1999). Városi környezetben és azokon a területeken, ahol biomassza égetés folyik a CO keverési aránya a néhány ppm-es értéket is meghaladhatja (Warneck, 2000).

1.4.1. A növekvő légköri szén-monoxid koncentráció

Az ipari forradalom előtt a szén-monoxid keverési aránya 50-90 ppb között mozgott. Ez az érték gyakorlatilag megfelel a mai antropogén forrásoktól távol eső, óceánok fölötti koncentrációknak, illetve alig haladja meg a déli sarki értékeket. A grönlandi jégfúrásokból származó minták légzárványainak vizsgálata során az 1850 és 1950 közötti időszakra nézve már egyértelműen pozitív trend mutatható ki. Ennek mértéke 1920 után hozzávetőleg 0,35 ppb év^-1-re tehető (Haan és Raymund, 1998). A szén-monoxid légköri felfedezése után (Migneotte, 1949), majd az 1950-es évektől

rendelkezésre álló mérések szerint a növekedés üteme az északi féltekén felgyorsult, a keverési arány 1-2 ppb-vel emelkedett évente (Rinsland és Levine, 1985; Zander et al., 1989). Hasonló tendenciát (0,96 ppb év^-1, illetve 0,9% év^-1) állapított meg Yurganov et al. (1999) 1970-től 1996-ig a teljes légoszlop CO koncentrációját vizsgálva (Zvenigorod, Oroszország). Ez a növekvő légköri koncentráció-trend gyakorlatilag megfelelt az északi félteke folyamatosan növekvő fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből származó szén-monoxid emissziójának. Ugyanakkor a déli féltekén (Fokváros, Dél-Afrika) végzett mérések alapján nem volt kimutatható egyértelmű változás a légköri CO koncentrációban (Brunke et al., 1990).

1.4.2. Anomáliák a szén-monoxid trendben

Khalil és Rasmussen (1994) különböző mérőállomásokon 1980 és 1992 között gyűjtött levegőminták elemzése alapján megállapította, hogy 1983-tól 1988-ig globális szinten évente még ugyan 1%-kal nőtt a CO keverési aránya, de 1988 és 1992 között egy 2,6% év^-1 nagyságrendű csökkenés mutatkozott. Novelli et al. (1994) ugyancsak a szén-monoxid troposzférabeli keverési arányában észlelhető nagyarányú csökkenésről számolt be. Ez a változás az 1990 júniusától 1993 júniusáig terjedő időszak során következett be. Számításaik szerint globális szinten a csökkenés mértéke 5,9 ± 0,55 ppb év^-1 értéknek adódott. A két féltekét tekintve, az északi félteke esetében 7,3 ± 0,9 ppb év^-1, a déli esetében pedig 4,2 ± 0,5 ppb év^-1 volt a csökkenés mértéke.

A keverési arányban bekövetkezett anomália lehetséges okainak elemzése során megállapították, hogy a legnagyobb változás a Mt. Pinatubo vulkán kitörése (1991 júniusa) után következett be a szén-monoxid légköri koncentrációjában. Ez a természeti jelenség a légkör egészében komoly változásokat okozott, csökkent a Föld átlagos felszíni hőmérséklete és a sztratoszferikus ózon koncentrációja (Granier et al., 1996). A troposzférában megfigyelt csökkenő tendencia részben a csökkenő antropogén kibocsátásnak is volt köszönhető (Bakwin et al., 1994), azon belül is főként a közlekedésből, illetve a biomassza égetésből származó CO, VOC és NOx mennyisége csökkent (Granier et al., 1996). Az 1990-es évek elejétől az évtized közepéig terjedő időszakban az Egyesült Államokban és Európában regionális léptékű CO csökkenéséről számol be több tanulmány is (Biene, 1999; Novelli et al., 1998; Hallock-Waters et al., 1999). Habár az 1991-től 1997-ig tartó időszakra a CO légköri keverési arányában

−2% év^-1 általános csökkenési ütemet lehetett megállapítani, ez 1996-ra globálisan lelassult (Novelli et al., 2003).

1.4.3. Az 1997-98 közötti erdőtüzek hatása a szén-monoxid mérlegre

Bradley et al. (1999) még a közlekedéshez köthető CO-emisszió további globális csökkenéséről számolt be, amely kimondottan az északi féltekén volt jelentős, de 1997-98-ban komoly változás történt a CO mérlegben. Az 1997-1998 közötti erős El Niño/

Déli Oszcilláció szélsőséges szárazsághoz vezetett a világ több pontján, melyek ez által ideális környezetül szolgáltak erdőtüzek számára (Kita et al., 2000). Kimondottan igaz volt ez az indonéziai régióra, ahol 1997-ben augusztustól novemberig, majd 1998-ban januártól márciusig heves erdőtüzek söpörtek végig (Levine, 1999; Mori, 2000). Az északi féltekét 1998-ban érte el ez az El Niño-hoz köthető szárazsághullám. 1998 tavaszától kiterjedt tüzek pusztítottak Mexikóban és Közép-Amerikában, melyek a nagy szárazságon túl elsősorban az ellenőrizhetetlenné vált mezőgazdasági célú erdő és tarlóégetésnek voltak köszönhetők (Novelli et al., 2003). Majd az év májusától szeptemberéig a nagy északi egybefüggő erdőségekben, a tajga övezetben is komoly károkat okozott az erdőtűz. Oroszországban 11-17 millió hektár (Kasischke és Bruhwiler, 2002) vált a lángok martalékává, míg Észak-Amerikában az 1995-ös utáni legnagyobb kiterjedésű (4,76 millió hektár) erdőtűz pusztított.

Az északi félteke erdőtüzeiből származó többlet szén-monoxid mennyiségét Kasischke és Bruhwiler (2002) 105-144 Tg CO közöttire becsüli, míg Duncan et al.

(2003) számítása szerint ez az érték 69 Tg CO-ra tehető. Ezek az eltérések feltehetően a számításokhoz használt, a biomassza széntartalmát becslő, és ezt CO emisszióvá konvertáló adatok és faktorok közötti különbségeknek tudhatók be (Novelli et al., 2003). A mexikói és közép-amerikai erdőtüzekből további 24 Tg CO, az indonéziai erdőtüzekből 1997-ben 133, 1998-ban pedig 37 Tg CO került a troposzférába (Duncan et al. 2003). Yurganov et al. (2004) a magasabb északi szélességeket (N 30°-N 90°) vizsgálva két független módszert alkalmazva, a teljes légoszlopra vett CO koncentrációt, illetve felszíni mérőállomások adatait elemezte. Ezek alapján azt állapította meg, hogy az erdőtüzek a troposzférát 1998-ban, az egész évre vonatkoztatva az egész északi féltekén 148 Tg CO mennyiséggel terhelték meg. Egyedül 1998 augusztusában biomassza égéséből mintegy 38 Tg CO került a légkörbe. Ez az érték

hozzávetőleg kétszerese a vizsgált időszakban a fosszilis tüzelőanyagokból származó mennyiségnek. A különböző becsléseket összegezve az említett erdőtüzek 1997 közepétől 1998 végéig hozzávetőleg 300 Tg CO többlet mennyiséggel járultak hozzá a troposzféra szén-monoxid mérlegéhez (Novelli et al. 2003).

Érdemes azonban megjegyezni, hogy abban az esetben, ha a fent részletezett 1997-98-as anomália 1997 augusztusától 1999 júniusáig nem befolyásolta volna a CO mérleget, az északi féltekén a szén-monoxid mennyisége 1,5 ppb év^-1 mértékben tovább csökkent volna. A déli féltekén a változás mértéke a számítások szerint sokkal kisebbnek adódott volna, a maga -0,1 ppb év^-1 értékével. A globális CO trend tehát, mellőzve az erdőtüzek hatását és figyelembe véve a féltekék közötti különbségeket, erre a periódusra átlagosan -0,5 ppb év^-1-nek vehető. Ugyanakkor, mindent összevetve 1991-2001 között, globálisan a szén-monoxid troposzférabeli keverési aránya mintegy 0,52 ± 0,10 ppb mennyiséggel csökkent évente (Novelli et al., 2003).