2 A klímaváltozás ténye, jellemzői
2.1 Az éghajlatváltozás története
2.1.1 Kutatási módszerek
Milyen közvetett utakon szerezhetünk információt a régebbi korok éghajlatáról, azok változásairól? Mint egy titkosírással írt üzenetet, úgy fejthetjük meg e titkokat.
Következtetéseket vonhatunk le a történelem előtti idők, az elmúlt néhány ezer év, illetve az utolsó néhány évszázad éghajlatának alakulásáról. Ezen adatforrások eredete sokféle lehet:
az ősi barlangrajzokon ábrázolt állatok, növények utalnak a térség faunájára és flórájára, mely információt ad a régi korok klímájáról;
az ún. pollenanalízis a régmúlt időkből származó növényi pollenek elemzésével foglalkozik, ugyanis egyes növények pollenje és ellenálló spórái akár évmilliók után is felismerhetők, s bemutatják a terület növényzetét;
az eljegesedés, a gleccserek kialakulása és mozgása jelentős és felismerhető nyomot hagy a környezeten, s az alacsony tengerszinti magasságon talált gleccsernyomok hidegebb éghajlatra engednek következtetni. Gleccserek visszahúzódásának még mostanában is tanúi lehetünk;
száraz éghajlatra utalnak a talaj sókőzet-, kősó- és gipszrétegei, melyek belső tavak, elzáródott tengerrészek kiszáradásával keletkeztek;
a paleoklimatológiai célú kormeghatározáshoz az egyik legpontosabb becslést a szénizotópok felhasználásával kaphatjuk. A légköri szén-dioxidban állandó a szén 14-es tömegszámú izotópjának (14C) aránya. Az élő szervezetekbe épülő
14C-izotóp mennyisége, azok pusztulása után csökkenni kezd, aminek mértéke kellő pontossággal számítható. Így mód van e módszerrel akár az utolsó 1 millió év fosszíliáinak kormeghatározására;
a múlt éghajlatát kutató vizsgálatoknak egy további jó indikátora a sarkokat fedő jégpáncélból vett jégminta. Az 18O-izotóp rétegenként meghatározott koncentrációjából jól következtethetünk az elmúlt korok hőmérsékletének alakulására. E módszer lehetővé teszi akár 100 ezer éves időszak végigkövetését, de ehhez esetenként 1400 m-es jégminta-furat elemzése is szükséges lehet;
22
a fák évgyűrűinek vastagsága, egymástól való távolsága, színe is értékes adatok;
a terület évenkénti csapadékviszonyairól árulkodnak. A Kaliforniában élő ún.
Sequoia fenyőóriások életkora gyakran meghaladja a 3000 évet;
festmények és egyéb régi műalkotások is segíthetik a klímaváltozások megfigyelését. Például a híres római Trajánusz-oszlop egy részletének tanulmányozása is segítségünkre lehet elmúlt idők éghajlatának feltárásában. A faragott domborművön a császár által i.sz. 101-106 között építtetett, kőpilléreken álló fahíd látható, mely a Vaskapunál íveli át a Dunát. A híd a történetírás szerint 170 éven keresztül állt a kőfaragás által megmintázott formában. Az elmúlt több mint másfél évezred alatt változott a Duna vízállása és változtak a térség csapadékviszonyai, hiszen a mai klimatikus viszonyok, s a folyón az elmúlt évszázadok során levonuló áradások mellett a híd nem állhatott volna az ábrázolt helyszínen és formában; [2.1]
újabb fejlemény: különféle geotermikus mérésekkel próbálják megbecsülni, miként változott az elmúlt 500 évben a talajfelszín hőmérséklete. Az új módszer – kínai és angol tudósok közös munkája – a sziklaágyak (a kontinentális földkéreg legfelsőbb rétegei) mélységi hőmérsékletének mérésén alapul. A sziklába – esetenként akár 600 méter mélységig is – lyukat fúrnak, és 10 méterenként mérik benne a hőmérsékletet. Persze, egyetlen lyuk adataiból globális – az egész Földre vonatkozó – következtetéseket nem lehet levonni.
Ezért az Antarktisz kivételével minden kontinensen számos ilyen lyukat mélyítettek: 413-at az északi, 163-at a déli féltekén. A lyukakban mért hőmérsékletek függőleges eloszlásából becsülték meg a talajfelszín fölötti levegő hajdani hőmérsékletét. Kétféle hőhatást vettek figyelembe: a kőzetek a mélyebb rétegekből egyrészt a felszín felé vezetnek hőt, másrészt lefelé közvetítik a felszíni hőmérséklet ingadozásait. Ennek a klímajelnek a terjedése – a kőzetek rossz hővezetése miatt – lassú folyamat: száz évbe telik, amíg 150 méteres mélységig terjed, és az 500 métert csak ezer év alatt éri el;
A múltbeli talajfelszíni hőmérsékletek pontos rekonstrukciójának persze van egy-két "apró" akadálya. A legkellemetlenebb az, hogy a lefelé terjedő klímajelek – a felszíni hőmérséklet változásai – szétszóródnak (disszipálódnak). A következmény: a múltbeli változások csak bizonyos ideig követhetők. A módszer – némi statisztikai segítséggel – nagyjában 500 évre visszamenően ad használható információt. [2.2]
23 2.1.2 Őskori klímaváltozások
A geológiai és történelmi múlt közvetett bizonyítékai alátámasztják az éghajlati változások és az üvegházhatású gázok ingadozásai közti összefüggést. 3,5-4 milliárd évvel ezelőtt a Nap vélhetően körülbelül 30 százalékkal halványabb volt, mint ma. Az élet mégis kifejlődött, és üledékes kőzetek rakódtak le a sápadt, fiatal Nap alatt. A földfelszín legalább egy része a víz fagypontja feletti hőmérsékletű volt. Néhány kutató szerint az ősi légkör legalább ezerszer több szén-dioxidot tartalmazott, mint ma, és ennek hőmegtartó képessége ellensúlyozta a Nap bágyadt sugárzását.
2.1. ábra: Őskori klímaváltozások
24
Később talán egy erősebb üvegházhatás okozta a mezozoikum – a dinoszauruszok korának – kivételes melegét, amikor is az ősmaradványok tanúsága szerint 10-15 Celsius-fokkal volt melegebb, mint ma.
Akkoriban, 100 millió éve és régebben, a kontinensek másképpen helyezkedtek el, mint ma, megváltoztatták az óceáni áramlásokat, és talán erősítették a trópusokról a magasabb szélességek felé irányuló hőáramlást. Eric J. Barron (Pennsylvania Állami Egyetem) és mások számításai szerint azonban az őskontinensek földrajza a mezozoikumi felmelegedésnek csupán a felére képes magyarázattal szolgálni. [2.2]
A. B. Ronov (Állami Hidrológiai Intézet, Szentpétervár) és M. I. Budijko (Központi Geofizikai Obszervatórium, Szentpétervár) vetette fel elsőként, és Barron, Starley L. Thompson (Országos Légkörkutató Központ, USA) számításai alapján is úgy tűnik, hogy a többletmelegedés könnyen megmagyarázható a felszaporodott szén-dioxiddal. Robert A. Berner és Antonio C. Lasaga (Yale Egyetem), valamint Robert M.
Garrels (Dél-Floridai Egyetem) geokémiai modellje szerint a szén-dioxid az óceánközépi hátságokon kialakult, szokatlanul erős vulkáni tevékenység során szabadulhatott fel, ott, ahol most a feláramló magma tengerfenékké szilárdul. [2.3]
A földi éghajlat a földtörténeti korok során folyamatosan és számottevő mértékben változott. Menjünk vissza, például 18 ezer évet a múltba: a Föld légkörének hőmérséklete messze a mai érték alatt maradt (2.2. ábra). Az Alpok gleccserei mélyen lehúzódtak a folyóvölgyekbe és óriási egybefüggő jégtáblák borították a kontinensek jelentős részét. Becslések szerint a jégtakaró vastagsága a mai Svédország területén és a Sziklás-hegységben meghaladta a 2500-3000 m-t. Ekkor volt az utolsó jégkorszak hideg periódusa. [2.3]
Alig van az emberi tevékenységeknek olyan része, melyet közvetlenül vagy közvetve ne befolyásolnának az időjárási jelenségek, az éghajlat módosulása. Földünk története során az éghajlat is folyamatosan változott és szinte minden év, évszázad, évezred hozott valamilyen új éghajlati rekordot. Nagy jelentőségű e változások amplitúdójának és időskálájának becslése, tudnunk kell, mikor juthat egy régió éghajlata olyan tartományba, mely már veszélyezteti a térség gazdaságát, őshonos mezőgazdaságát. Különösen most vált fontossá kutatni, és mind jobban megérteni a múlt éghajlatváltozásainak lefolyását és ok-okozati összefüggéseit: hisz az emberiség most vált képessé az éghajlat befolyásolására vagy akár megváltoztatására.
25
2.2. ábra: A földfelszín hőmérsékleti anomáliája az elmúlt 150 ezer évben
A 2.2. ábra 150 ezer évet felölelve mutatja be a földfelszíni hőmérséklet becsült alakulását a múltban és a közeljövőben. Jól látható, hogy az esetlegesen bekövetkező változások veszélye abban rejlik, hogy a földi légkör olyan hőmérsékleti tartományba léphet, melyben ősidők óta nem volt. [2.4.]
2.1.3 Középkori klímaváltozások
Az elmúlt néhány évszázad mérési adatait a fent felsorolt módszerek felhasználásával kiegészítve jó közelítést kaphatunk az éghajlati paraméterek múltbeli alakulásáról. A 2.3. ábrán végigkövethetjük a Közép- és Észak-Európában markánsan jelentkező középkori meleg időszakot, mely i.sz. 1150 és 1300 között tetőzött, s mely egyben a megelőző néhány évezred legmelegebb periódusa is volt. Az ezt követő lehűlési fázisban – az 1550-től 1850-ig terjedő időintervallumban – Európa különböző területein a „kis jégkorszak”-nak nevezett hűvös időszak más és más évtizedben érte el hőmérsékleti minimumát.
26
2.3. ábra: A földi légkör hőmérsékletének változása az elmúlt évezred során
Ez a több évszázadon át tartó periódus az előző jégkorszak hidegfázisa óta a leghűvösebb időszak volt. A XX. sz. elejére viszont már az egész kontinens túljutott ezen a lehűlési perióduson. Ezekkel a hőmérsékleti ingadozásokkal összefüggésben több fontos éghajlati elem is változott:
A tenyészidőszak hossza;
A hóval fedett időszakok hossza és gyakorisága;
A téli időszak hossza;
A fagyok gyakorisága, s a földbe való lehúzódás mélysége;
A csapadék mennyisége és évszakonkénti eloszlása, a párolgás és a talajnedvesség;
A folyók és tavak vízszintje, kiterjedése;
Az aszályok és árvizek gyakorisága.
A fenti paraméterek esetenként önmagukban is jó indikátorai lehetnek az éghajlatváltozásoknak. Gondoljunk csak a Velencei-tó felszínének összehúzódására, kiszáradására vagy a Balaton és folyóink vízszintjének csökkenésére. (A történelem során még a Balaton is többször teljesen kiszáradt, s óriási homokviharok, porviharok sújtották a vidéket, mígnem a rómaiak a Sió-csatorna és a hozzá tartozó zsilipek megépítésével lehetővé tették a vízszint emberi szabályozását.)
Egy-egy klímaparaméter alakulásából nem vonhatunk le általános következtetéseket az éghajlat egészére, hiszen gyakran nem lehet megítélni, hogy egy markáns tendencia megjelenésének hátterében milyen ok-okozati összefüggések
27
húzódnak. Például az aszályok vagy árvizek gyakoriságának jelentős változása mögött nemcsak a lehullott csapadék mennyiségének markáns növekedése vagy csökkenése állhat, hanem esetenként folyók szabályozása, víztározók építése vagy a rosszul tervezett vízgazdálkodás. Ezek a változások mind közvetlenül vagy közvetve érintik a mezőgazdaságot, s következményeik hatással lehetnek a térség gazdaságára. [2.5]
2.1.4 Újkori klímaváltozások
A NASA Goddard Intézetének igazgatója, J. E. Hansen első háromdimenziós, számítógépes klímamodellje óta – a világszerte megszaporodott és továbbfejlődött mérési és kutatási programoknak köszönhetően is – a globális felmelegedés több fontos bizonyítékát tárták fel. Hansen szerint: „A Föld több hőt nyel el, mint amennyit visszasugároz az űrbe. Úgy véli, hogy a "hiányzó" hő a tengerekben halmozódik fel.” Ez az állítás a kétkedők számára mindmáig nem volt más, mint hipotézis.
Levitus szerint (egy másik intézetből) az óceánok a Föld éghajlatának változásait megőrizték. Ezért hét évvel ezelőtt átfogó programot szervezett a tengerek felső 3 kilométeres rétegének hőmérsékletmérésére és a korábbi mérési adatok összegyűjtésére.
A mintegy tízmillió adat elemzéséből kitűnt: a léghőmérséklet 1955 és 1995 között, azaz 40 év alatt 0,06 Celsius-fokot emelkedett. "Minden arra utal, hogy e melegedés az üvegházi hatást kifejtő gázok hőmérsékletnövelő hatásának a következménye" – jelentette ki Levitus. Majd hozzáfűzte: "De még mindig nem zárható ki teljesen, hogy a hőmérséklet emelkedése a természetes klímaingadozás következménye".
A San Diegó-i Scripps Oceanográfiai Intézet kutatói legújabban azt az ötletet vetették fel, hogy az óceáni áramlatok 1800 éves ciklusai bizonyos időszakokban – így napjainkban is – növelhetik a globális hőmérsékletet. Ha ez igaz, a Föld hőmérséklete még további 500 évig növekedni fog. Ötszáz év múlva várható ugyanis az óceáni áramlatok olyan átrendeződése, amelynek már az egész Földre hűtő hatása lehet.
A coloradói M. Serrese és kilenc társa a – dán Climatic Change folyóiratban – a sarkvidékek éghajlatát meghatározó komponensek évtizedes-évszázados változásaival foglalkozott. Tanulmányuk szerint például Alaszka és Eurázsia bizonyos északi részeinek telei a legutóbbi 30 év során kereken 5 Celsius-fokkal váltak melegebbé! Ám
"...az elmúlt négyszáz év éghajlati bizonyítékai (...) korántsem mutatnak ilyen drámai változást" - mondja Serrese. [2.6]
28
A fenti módon meghatározott talajfelszíni hőmérsékletek évszázadokra
"kisimított" (átlagolt) ingadozásait és a műszeres léghőmérséklet-mérések évi változásait (mióta ilyen mérések egyáltalán vannak, vagyis a múlt század második fele óta) egyetlen rajzon összegezték. Eszerint az átlagos hőmérséklet-emelkedés 500 év alatt 1 K (kelvin) volt; a változás valamivel nagyobb (1,1 K) az északi és csekélyebb a déli féltekén (0,8 K). Ám ennek az ötszáz év alatti melegedésnek a fele a legutóbbi száz évben következett be. Mi több, a felmelegedésnek mintegy a 80 százaléka a XIX. és XX. századra esik. A Föld átlagos hőmérséklete tehát a múlt század közepéig lassan, 1850 óta gyorsabban növekedett.
Ezt a globális jelenséget - amely minden bizonnyal az ipari forradalommal, vagyis 150-200 éve kezdődött - ma általában az "üvegházhatású" gázoknak, elsősorban a szén-dioxidnak a felszaporodásával hozzák kapcsolatba.
Nyilvánvalóan ezek az eredmények szerepet játszottak abban, hogy az ENSZ klímaváltozással foglalkozó bizottsága (IPCC) 2000. február 28-án közreadta annak az új beszámolónak a vázlatát, amely erősítheti a pesszimista véleményeket: "... a globális éghajlatra gyakorolt antropogén hatás ma már megfigyelhető". [2.6]