3. ÉGHAJLATVÁLTOZÁS ( Bartholy Judit és Pongrácz Rita )
3.5. Várható éghajlatváltozás a Kárpát-medencében
Az 1990-es évek elejére egyértelművé vált, hogy a globális éghajlati modellekkel nem lehet-séges regionális térskálára megfelelő pontosságú éghajlati becsléseket készíteni. Éppen ezért Giorgi (1990) és munkatársai javasoltak egy új módszert, az ún. beágyazott modellekkel való regionális klímaszimulációt. Ennek során a globális modellek eredményeit bemenő paramé-terként felhasználva korlátos tartományú beágyazott modellek írják le a finomabb skálájú lég-köri folyamatokat. A ma használatos regionális modellek felbontása akár már 10–20 km is lehet. A regionális klímamodellezés témakörében a 21. század elején az V. és VI. EU-keretprogramban számos, az egész kontinenst átfogó program indult (PRUDENCE, STARDEX, ENSEMBLES, CECILIA, CLAVIER). E projektek sorában a legelső a PRUDENCE (http://prudence.dmi.dk) volt, mely a további kutatásokhoz már 2005-től rendel-kezésre bocsátotta a regionális éghajlati szimulációk eredményeit.
A PRUDENCE projektben kilenc Európai Uniós országból összesen 21 egyetem, nemzeti meteorológiai szolgálat és kutatóintézet vett részt. A projekt vezetője Jens Hesselbjerg Christensen volt, a Dán Meteorológiai Intézet neves kutatója,. A regionális modellszimulációk kiindulási és peremfeltételeihez három globális éghajlati modell (a brit HadAM3, a hamburgi ECHAM5 és a francia ARPEGE) outputjait használták fel. A szimulációk során mindösszesen 10 regionális éghajlati modell került alkalmazásra (Christensen és Christensen, 2007). A futta-tásokban a teljes európai térségre egységesen 50 km-es horizontális felbontást alkalmaztak.
Az éghajlati szimulációk referencia időszaka minden esetben 1961–1990 volt, az éghajlati projekciók célidőszaka pedig 2071–2100. A regionális modellek mindegyike az IPCC-jelentésekben szereplő A2 forgatókönyvre készített szimulációt, és ahol csak lehetőség volt rá, a B2 forgatókönyvre is. Az A2 forgatókönyv a világ sokféleségének megmaradásával, vala-mint az emberiség lélekszámának állandó, de lassú növekedésével számol. A gazdasági és technikai fejlődés várhatóan minden földrajzi régióban érvényesül, de az összes forgatókönyv közül ez esetben a leglassabban. Ezt tartják az IPCC-forgatókönyvek közül az egyik legpesz-szimistábbnak, mert 2100-ra a CO2-koncentrációt 856 ppm értékűnek becsüli (Nakicenovic és Swart, 2000). A B2 forgatókönyv a felmerülő környezeti és társadalmi problémák regionális szintű megoldását helyezi előtérbe. A földi népességszám várhatóan növekszik, de az A2 fel-tételezésénél lassabban. A gazdasági növekedés közepes ütemű, a technológiai változások visszafogottabbak, ugyanakkor szerteágazóbbak, mint a másik három alapszcenárió esetén. A 2100-ra várható CO2-koncentráció 621 ppm.
A továbbiakban összegezzük a Kárpát-medence térségében a 21. század végére várható regionális éghajlatváltozási szcenáriókat a PRUDENCE modellszimulációk felhasználásával.
Először az évszakos átlaghőmérséklet várható alakulását elemezzük, majd bemutatjuk az év-szakos csapadék valószínűsíthető változását.
3.5.1. Várható hőmérsékletváltozás
A 3.28. ábra kompozittérképein mutatjuk be a 2071–2100 időszakra várható évszakos hőmérséklet-növekedést az A2 (balra), illetve a B2 (jobbra) forgatókönyvek esetén (melyek-nek kiszámításához rendre 16, illetve 8 modellfuttatást használtunk fel). Hasonlóan a globális és európai eredményekhez, a Kárpát-medencére is az A2 forgatókönyv esetén nagyobb mele-gedés várható, mint a B2 esetén.
3.5. Várható éghajlatváltozás a Kárpát-medencében 137
3.28. ábra: A várható évszakos hőmérséklet-változás mértéke (°C) a Kárpát-medence térségére 16, illetve 8 európai regionális éghajlati modellszimuláció eredményei alapján a 2071–2100 időszakra,
A2 (bal oldalon), illetve B2 (jobb oldalon) forgatókönyv esetére, referencia időszak: 1961–1990 A 3.1. táblázatban a Magyarország területére várható melegedés mértékét összegezzük. A melegedés mindkét szcenárió esetén nyáron a legnagyobb (4,5–5,1°C, illetve 3,7–4,2°C), s tavasszal a legkisebb (2,9–3,2°C, illetve 2,4–2,7°C). A hőmérséklet-emelkedés mértéke nyá-ron északról dél felé, míg télen és tavasszal nyugatról kelet felé haladva növekszik. A model-lek eredményeiből adódó bizonytalanságot az előrejelzett hőmérséklet-változás szórásértékei-vel jellemezve a legnagyobb szórás nyáron (0,9–1,1°C) jelentkezik mindkét szcenárió esetén (Bartholy et al., 2007).
Forgatókönyv Tavasz (M-Á-M) Nyár (J-J-A) Ősz (Sz-O-N) Tél (D-J-F)
A2 2,9–3,2°C 4,5–5,1°C 4,1–4,3°C 3,7–4,3°C
B2 2,4–2,7°C 3,7–4,2°C 3,2–3,4°C 2,9–3,2°C
3.1. táblázat: A 2071–2100 időszakban várható átlaghőmérséklet-változás értékei Magyarországon (az A2 forgatókönyv esetén 16, a B2 forgatókönyv esetén 8 modellszimuláció eredményei
álltak rendelkezésre), referencia időszak: 1961–1990
A 3.29. ábra összegezi az A2 és B2 forgatókönyvek esetén várható évszakos hőmérsék-letváltozásokat Magyarországon. Általánosságban elmondhatjuk, hogy a 2071–2100 időszak-ra a melegedés mértéke mindkét forgatókönyv esetében és minden évszakidőszak-ra meghaladja a 2,5°C-ot, de kisebb mint 4,8°C. A legkisebb eltérés az A2 és B2 forgatókönyvek között ta-vasszal várható (0,6°C), míg legnagyobb télen (1,0°C). A melegedés a legnagyobb mértékű várhatóan nyáron lesz, 4,8°C az A2 forgatókönyv esetén, és 4,0°C a B2 forgatókönyv szerint.
A legkisebb hőmérséklet-növekedés tavasszal várható: 3,1°C (A2), illetve 2,5°C (B2).
3.29. ábra: A 21. század végére Magyarországra várható átlaghőmérséklet-változás évszakos értékei (az 1961–1990 közötti referencia-időszak hőmérsékletei
a Budapesten mért értékeket jelzik)
Hasonlóan az átlaghőmérséklethez, a Kárpát-medence térségére várható évszakos mele-gedés mértékét a napi maximum és minimum hőmérsékletekre is ábrázoltuk. A 3.2. táblázat-ban és a 3.30. ábrán összegezzük a Magyarország területére várható változásokat. A legna-gyobb melegedés mindkét szcenárió esetén nyáron várható: (1) a maximum hőmérsékletek várható növekedése 4,9–5,3°C (A2), illetve 4,0–4,4°C (B2), (2) a minimum hőmérsékletek várható növekedése 4,2–4,8°C (A2), illetve 3,5–4,0°C (B2). Amint a számértékekből kitűnik, a minimum hőmérsékletek valószínűsíthető növekedése általában (tél kivételével) kisebb, mint a maximum hőmérsékleteké.
Szcenárió Tavasz (M-Á-M) Nyár (J-J-A) Ősz (Sz-O-N) Tél (D-J-F)
MAXIMUM A2 2,8–3,3°C 4,9–5,3°C 4,3–4,6°C 3,7–4,2°C
B2 2,4–2,6°C 4,0–4,4°C 3,3–3,5°C 2,6–3,0°C
MINIMUM A2 3,0–3,2°C 4,2–4,8°C 4,0–4,2°C 3,8–4,6°C
B2 2,3–2,7°C 3,5–4,0°C 3,0–3,2°C 2,8–3,5°C
3.2. táblázat: A 2071–2100 időszakban várható évszakos növekedés értékei Magyarországon a maximum és minimum hőmérsékletek esetén (az A2 forgatókönyv esetén 16, a B2 forgatókönyv
esetén 8 modellszimuláció eredményei álltak rendelkezésre), referencia időszak: 1961–1990
3.5. Várható éghajlatváltozás a Kárpát-medencében 139
3.30. ábra: A 21. század végére várható maximum és minimum hőmérséklet-változás évszakos értékei Magyarországon (az 1961–1990 közötti referencia-időszak hőmérsékletei a
Budapesten mért értékeket jelzik) 3.5.2. Várható csapadékváltozás
A hőmérséklettel ellentétben a csapadék évszakos várható változásai nem egyirányúak. Ennek következményeképpen mind az A2, mind a B2 szcenárió esetén az éves csapadékösszegben nem várható jelentős mértékű változás (Bartholy et al., 2004). A regionális klímamodellek által a Kárpát-medence térségére 2071–2100-ra becsült várható csapadékváltozások évszakos kompozittérképeit a 3.31. ábrán mutatjuk be, balra az A2, jobbra a B2 szcenáriót figyelembe véve. Jól látható, hogy a csapadékösszegek változásának várható tendenciája nem minden évszakban azonos előjelű. Nyáron (és kisebb mértékben ősszel) a teljes vizsgált térségben a csapadék csökkenésére, míg télen (és kisebb mértékben tavasszal) a csapadék növekedésére számíthatunk.
A 3.3. táblázatban foglaljuk össze az évszakos csapadékváltozások várható értékeit Ma-gyarországon a két vizsgált forgatókönyv szerint. A hőmérséklethez hasonlóan az A2 könyv esetén nagyobb mértékű csapadékváltozások valószínűsíthetők, mint a B2 könyv szerint. Az előrejelzett csapadékcsökkenés mértéke nyáron 24–33% (A2 forgató-könyv), illetve 10–20% (B2 forgatóforgató-könyv), míg a téli csapadéknövekedés mértéke 23–37%
(A2 forgatókönyv), illetve 20–27% (B2 forgatókönyv). A modelleredményekből adódó bi-zonytalanságot reprezentáló évszakos szórástérképek alapján a modellek előrejelzésében a legnagyobb eltérések az A2 forgatókönyv esetén nyáron mutatkoznak (amikor a szórásértékek akár a 20%-ot is elérhetik), míg a B2 forgatókönyv esetén tavasszal (amikor a szórásértékek elérik a 16%-ot). A többi évszakban viszonylag jó egyezés mutatkozik a modelleredmények között (Bartholy et al., 2007).
Forgatókönyv Tavasz (M-Á-M) Nyár (J-J-A) Ősz (Sz-O-N) Tél (D-J-F) A2 0 – (+10)% (-24) – (-33)% (-3) – (-10)% (+23) – (+37)%
B2 (+3) – (+12)% (-10) – (-20)% (-5) – 0% (+20) – (+27)%
3.3. táblázat: A 2071–2100-ra várható évszakos csapadékváltozás értékei Magyarországon (az A2 forgatókönyv esetén 16, a B2 forgatókönyv esetén 8 modellszimuláció eredményei álltak
rendelkezésre), referencia időszak: 1961–1990
3.31. ábra: A 2071–2100 időszakra várható évszakos csapadékváltozás mértéke (%) a Kárpát-medence térségében az A2 (bal oldalon), illetve a B2 (jobb oldalon) forgatókönyvek
szerint, melyhez rendre 16, illetve 8 európai regionális éghajlati modellszimuláció eredményeit használtuk fel, referencia időszak: 1961–1990
A 3.32. ábrán illusztráljuk a magyarországi csapadék éves eloszlásában várható változást az A2 és a B2 forgatókönyvek szerint. Az évszakos csapadékcsökkenést sárga, míg a csapa-déknövekedést zöld nyilak jelölik. Az 1961–1990 közötti referencia időszakban az átlagos évszakos csapadékmennyiség csökkenő sorrendben: nyár, tavasz, ősz, tél. A modelleredmé-nyek valószínűsítik e sorrend teljes átrendeződését a 21. század végére. A modellek azt jelzik, hogy mindkét forgatókönyv esetén a legcsapadékosabb két évszak a tél és a tavasz lesz (ebben a sorrendben). A legszárazabb évszak az A2 forgatókönyvet figyelembe véve várhatóan a nyár, míg a B2 forgatókönyv esetén az ősz lesz. A klímaprojekciók alapján a B2 forgatókönyv
3.6. Ajánlott irodalom 141
szerint az évszakos csapadékmennyiségek közötti különbségek szignifikáns csökkenése vár-ható (felére csökken), amely azt eredményezi, hogy az éves csapadékeloszlás kiegyenlítetteb-bé válik a 21. század végére. Nem mondható el ugyanez az A2 forgatókönyv esetén, ahol vár-hatóan továbbra is jelentős mértékben eltér egymástól a téli és a nyári csapadékösszeg, csupán felcserélődik a legszárazabb és a legcsapadékosabb évszak.
3.32. ábra: A 21. század végére várható csapadékváltozás évszakos értékei Magyarországon (az 1961–1990 közötti referencia-időszak értékei a Budapesten mért csapadékösszegeket jelzik)
3.6. Ajánlott irodalom
ACIA, Arctic Climate Impact Assessment. Cambridge University Press, New York, 2005.
Alexander et al., Global observed changes in daily climate extremes of temperature and precipitation, J. Geophys. Res. 111(2006), D05109, doi:10.1029/2005JD006290.
Arrhenius, S., On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground, Philosophical Magazine and Journal of Science 41, 237–275, 1896.
Bartholy, J., Pongrácz, R., Matyasovszky, I., Schlanger, V., A 20. században bekövetkezett és a 21. századra várható éghajlati tendenciák Magyarország területére, AGRO-21 Füzetek 33, 1–18, 2004.
Bartholy, J., Pongrácz, R., Gelybó, Gy., A 21. század végén várható éghajlatváltozás Magya-rországon, Földrajzi Értesítő 51, 147–168, 2007.
Christensen, J. H., Christensen, O. B., A summary of the PRUDENCE model projections of changes in European climate by the end of this century, Climatic Change 81, 7–31, 2007.
Giorgi, F., Simulation of regional climate using a limited area model nested in a general circulation model, J. Climate 3, 941–963, 1990.
Giorgi, F., Climate change hot-spots, Geophys. Res. Lett. 33, L08707, 2006., doi:10.1029/2006GL025734
IPCC, Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the IPCC. Edited by Houghton, J. T., Ding, Y., Griggs, D. J., Noguer, M., van der Linden, P. J., Xiaosu, D., Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, New York. 2001.
IPCC, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Fourth Assessment Report of the IPCC. Edited by Solomon, S., Qin, D., Manning, M., Chen, Z., Marquis, M., Averyt, K. B., Tignor, M., Miller, H. L. Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, New York, 2007.
Nakicenovic, N., Swart, R. (szerkesztők), Emissions Scenarios. A special report of IPCC Working Group III. Cambridge University Press, Cambridge, 2000.
4. VÍZKÉMIA (Barkács Katalin)
A víz a létfontosságú természeti javak egyike, a bioszféra leggyakoribb vegyülete, az élet ke-letkezése és fennmaradása szempontjából nélkülözhetetlen. A vizet nyersanyagként, energia-forrásként, közlekedést, szállítást, anyagok előállítását, átalakítását lehetővé tevő közegként, valamint üdülési és gyógyító célokra egyaránt használjuk, hőmérséklet-szabályozóként, az élő és élettelen anyagok összetevőjeként, a biokémiai folyamatok közegeként is lényeges a szere-pe. A víz az 1995. évi LIII., a Környezet Védelmének Általános Szabályairól szóló, hatályos törvény meghatározása szerint az egyik legfontosabb környezeti elem. A vizet természeti erő-forrásnak tekintjük az ember léte, gazdasági-társadalmi tevékenysége szempontjából. A piac-gazdasági szemlélet terjedése is erősíti, hogy a vízvagyon védelme a víztípusok mindegyikére kiterjedjen. A megfelelő minőségű víz éppúgy piaci áru, mint bármilyen más termék, folya-matos megléte igen fontos. Az élet igen sok területén van vízre szükség, méghozzá gyakran ivóvíz minőségű vízre. Ezért igénybevétele és terhelése (szennyvízbevezetések) csak a vizek megfelelő kezelésével, a természetes folyamatok veszélyeztetése, megzavarása nélkül tehető meg. Bár megújuló erőforrás, a fenntartható fejlődés elveit is figyelembe véve belátható, hogy csak akkor tud a víz regenerálódni és a jövő nemzedékek számára is megfelelő mennyiségben és minőségben rendelkezésre állni, ha felhasználásának mértéke kisebb vagy megegyezik a víz természetes megújuló képességével.
A víz jelentőségét az Európa Tanács 1948. május 6-án Strasbourgban az ún. „Európai Víz Charta” megalkotásával fogalmazta meg és egyúttal meghatározta az ember és a környezete kapcsolatát és feladatait. A 12 pontban összefoglalt Charta így fogalmaz:
1. Víz nélkül nincs élet. A víz érték és létfontosságú környezeti elem.
2. Az édesvízkészletek nem kimeríthetetlenek. Ezért ezeket meg kell őrizni, illetve védeni kell.
3. A víz szennyezése veszélyes az ember és más vízfüggő élőlények számára.
4. A víz minőségének ki kell elégítenie a különböző használati igényeket, különösen az em-beri egészség szempontjából lényeges követelményeket.
5. A használt vizek vízfolyásokba vezetésével a víz minősége nem akadályozhatja a vizek további termelési, illetve személyes célú használatát.
6. A vízkészletek megőrzése szempontjából a növényvilág és különösen az erdők szerepe igen nagy.
7. A vízforrásokat meg kell őrizni.
8. A vízügyi hatóságoknak meg kell tervezniük a helyes vízgazdálkodást.
9. A vízvédelem szükségessé teszi a szakoktatás, a tudományos kutatás és a nyilvánosság tájékoztatásának folyamatos fejlesztését.
10. A víz közös tulajdon, melynek értékét mindenkinek fel kell ismernie. Az egyének köte-lessége a víz célszerű és gazdaságos felhasználása.
11. A vízgazdálkodást a természetes vízgyűjtőterületek és nem politikai, illetve adminisztra-tív határok keretében kell megvalósítani.
12. A víz nem ismer semmiféle határt, ezért mint közös forrás védelme nemzetközi együtt-működést tesz szükségessé.
4.1. A víz tulajdonságai 143
Az ENSZ 1972. évi Stockholmi Környezetvédelmi Konferenciáján a vízzel kapcsolatban az alábbi határozatot hozta: „A Föld természeti készleteit, beleértve a levegőt, a vizet, a szá-razföldet, a flórát és a faunát, meg kell őrizni a jelen és jövő nemzedékek számára, előrelátó tervezés és megfelelő kezelés, gondozás útján.”
Bolygónkon a víz nagyrészt folyadék halmazállapotban fordul elő. Jó oldószerként szállítja a tápanyagokat, fenntartja és összekapcsolja a földi ökoszisztéma elemeit. Az elemek, azaz az élő anyagok és környezetük komplex rendszere, vagy másképp fogalmazva a bioszféra, a Föld átmérőjéhez és az atmoszféra vastagságához képest igen csekély. A környezetünkbe kerülő szennyező anyagok ebben térben és időben nem egyenletes eloszlásban, helyenként igen je-lentős mennyiségben, koncentráltan jelennek meg. Az utóbbi időben az életszínvonal emelke-dése, a technológiák fejlesztése egyre többféle és mennyiségében is egyre több káros anyag kibocsátásával jár együtt. A vízszennyeződést előidéző anyagok régóta gondot okoznak, az ember léte ugyanis mindig együtt jár olyan hulladékokkal, amelyeket az ivóvíztől gondosan távol kell tartani. Ezért a tiszta ivóvíz fontossága már évszázadok óta közismert. A környeze-tünkbe kikerülő szennyező anyagok többnyire ugyanis – halmazállapotuktól függetlenül – megjelennek vizeinkben. A légszennyező anyagok gáz, szilárd és cseppfolyós halmazállapotú komponensei a csapadék, vagy közvetlenül a kiülepedés következtében a föld felszínére ke-rülnek, a felszíni vizeket, illetve bemosódásukat követően a felszín alatti vizeket is terhelik. A talaj szennyező anyagai is – a körülményektől függő mennyiségben és formában, a fizikai-kémiai, valamint biokémiai folyamatok hatására – belekerülnek a vizekbe. A szilárd hulladé-kok lerakása ugyancsak sok esetben vízkészleteink szennyezését eredményezi. Napjainkban az emberiség 50%-a nem talál egészséges ivóvizet otthona környezetében, és évente több mil-lió gyermek hal meg a fertőzött víz által terjesztett betegségekben. Magyarországon a lakos-ság 98−99%-a részesül vezetékes ivóvízellátásban, de emellett szinte lehetetlen sok helyen az ásott kutakból szennyezésmentes ivóvizet nyerni. Magyarországon évente még jelenleg is jelentős mennyiségű szennyvíz jut tisztítatlanul a vízkörforgásba. Környezetünk, így vizeink minőségének ismerete, a szennyezőanyag-kibocsátás megengedhető mértékének (a környezeti elemek terhelhetőségének) meghatározása, a vízminőség megőrzése és javítása, valamint a károk megelőzése miatt egyaránt fontos. Tekintve, hogy napjainkban a hulladékmentes életvi-tel- és technológiák bevezetésére csak igen korlátozottan kerül még sor, a szennyezőanyag-kibocsátási határértékek megválasztása mind a tényleges megvalósíthatóság (gazdasági, mű-szaki szempontok), mind a környezetterhelés mértéke (az egészséges környezet fenntartása) szempontjából vizeink esetében döntő jelentőségű. A vízfelhasználáskor a feladat általában az, hogy egyrészt meg kell határozni az igényeinknek megfelelő víznyerés módját, másrészt a készleteket a legcélszerűbben kell elosztani a különböző, így a kommunális, ipari és mező-gazdasági fogyasztók között. Ez a feladat minden esetben megfelelő minőségű és megfelelő mennyiségű víz biztosítását jelenti az adott vízhasználó számára a környezetvédelem szem-pontjainak figyelembevétele mellett. A használatkor igénybe vett, továbbá a használatot köve-tően kibocsátott, vagyis szennyezett vizek által érintett környezeti elemek, tehát a vízadók és befogadók (utóbbiak például élő vizek) minőségének fenntartását, megőrzését és javítását egyaránt biztosítanunk kell. Mindennek a megvalósítása napjainkban elképzelhetetlen vízke-zelési, víztisztítási eljárások alkalmazása nélkül. A megfelelő vízellátás és a környezetállapot fenntartása tehát mennyiségi, és egyben fontos vízminőségi kérdés. Ennek megfelelően azt tekintjük át a továbbiakban összefoglaló jelleggel, hogy milyen módon jellemezhető a víz minősége, mit is jelent a megfelelő vízminőség, és példákat ismertetünk arra vonatkozóan, hogy melyek azok az általános, főbb víz- és szennyvízkezelési eljárások, amelyek alkalmazá-sával ez biztosítható.