KOPPÁNY GYÖRGY

XXI. századi félelmek
drámai éghajlatváltozásoktól


A meteorológia tudományát sokáig két nagy ágra bontották: az időjárás-tudományra, illetve éghajlattanra. Nagyon leegyszerűsítve: az időjárás fogalmába a légkörben lezajló folyamatos változások tartoznak, sőt azt is megállapíthatjuk, hogy ezen változások sorrendje sohasem ismétli tökéletesen önmagát (tehát még a változások egymásutánja sem állandó!), az éghajlat pedig a viszonylagos állandóságot jelenti. Sok évtizedes átlaggal lehet például jellemezni a meleg, száraz nyarú mediterrán éghajlatot, szélsőséges hőmérsékleti ingadozással a kontinentális éghajlatot, a forró és száraz szubtrópusi sivatagokat, hogy csak a legismertebbeket említsem.

Ha azonban az éghajlati idősorokat nem emberöltővel, hanem évszázadokkal, vagy még hosszabb időskálán vizsgáljuk, kiderül, hogy az éghajlat is változik vagy változhat. Sokáig megnyugtatónak látszott, hogy az éghajlat változásai lassú folyamatok, vagy átmeneti ingadozások, tehát az egyik irányú kilengést hamarosan ellenkező irányú kilengés váltja fel. A technikai civilizáció hatalmas térhódítása nyomán azonban a légkör összetételében olyan változások következtek be, amelyek előrevetítették egy visszafordíthatatlan és emberi időléptékkel is mérhető változás reális lehetőségét.

Az éghajlat esetleges változásával kapcsolatban a legtöbbet emlegetett téma a várható fölmelegedés, amit főleg a szén-dioxid-kibocsátás miatt növekvő üvegházhatás okoz. A légköri gázok közül a vízgőz a teljes üvegházhatás 62%-áért felelős, a szén-dioxid a második helyen áll 22%-kal, majd következnek a metán, a freongázok, a troposzferikus ózon, a nitrogén-dioxid. Az emberi tevékenység által befolyásolt üvegházgázok közül a szén-dioxid a legjelentősebb. A CO2 térfogataránya a légkörben a XIX. század óta 280 ppm-ről 2000-ig 365 ppm-re (milliomod térfogatrész) növekedett, ez kereken 30%-os emelkedés alig több, mint 100 év alatt.

Az esetleges fölmelegedésnek várható következménye a gleccserek és a sarki jégtakaró részleges olvadása, valamint a tengerek szintjének emelkedése. Tény, hogy a gleccserek olvadása a XIX. század óta folyamatban van, és a tenger szintje 100 év alatt kb. 10-25 cm-t emelkedett. Grönland és az Antarktisz jégtakarójának elolvadása után az óceán szintje kb. 60 méterrel megemelkedne. (Modellkísérletek szerint 2100-ig a várható emelkedés 0,2-0,6 m.) Kérdés, hogy a sarki jégtakaró teljes elolvadásának van-e reális lehetősége. Most mellőzöm annak elemzését, hogy szakmai vita tárgya: az észlelt néhány tized fokos melegedés az éghajlat természetes ingadozásának vagy emberi tevékenységnek tulajdonítható-e.

Az 1980-as években az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma megbízásából a nemzetközi kutatások eredményeiről összefoglaló jelentést készítettek, és megállapították, hogy az utolsó 100 évben Grönland jégtakarója lényegében nem változott, az Antarktisz jégtakarója pedig kissé növekedett. Ennek oka, hogy a 2-3 km magas jégplatókon az uralkodó hőmérséklet mélyen a fagypont alatt van, általában az évi közép –24 és –56 °C között ingadozik, ha pedig a hőmérséklet itt akár néhány fokot emelkedik, annak következménye, hogy a levegő több vízgőzt tud befogadni, ezért nagy valószínűséggel több hó esik. További következmény, hogy a növekvő hótakaróból több jéghegy szakad le, így a szubarktikus, illetve szubantarktikus tengerek vizét az olvadó jéghegyek hűtik, ezzel együtt a fölötte lévő levegő is hűl. Így jöhet létre egy, a melegedést fékező, negatív viszszacsatolás. A jövőre vonatkozóan arra a következtetésre jutottak, hogy ha a globális hőmérséklet emelkedik, a sarkvidék jégtakarójának jelentősebb változása csupán 1000 éves időskálán következik be. Az Antarktiszon még hosszabb idő alatt.

Tartós melegedésre először az 1930-as évek végén figyeltek fel, kiderült ugyanis, hogy Észak-Európa és az Észak-Atlanti-óceán felett a XIX. század vége óta jelentős hőmérséklet-emelkedés következett be. Péczely (1981) négy arktikus állomás adataiból kimutatta, hogy az Arktisz térségében 1912–1938 között átlagosan 3,3, a Spitzbergákon 6,8 °C-os melegedés történt az évi középhőmérsékletek sorozatára számított lineáris regressziós egyenlet alapján. Első lehetséges magyarázatként felvetődött a feltételezett üvegházhatás erősödése. Csakhogy az 1938 utáni évtizedekben ugyanezen a térségben tapasztalt tartós lehűlés ezt a magyarázatot megcáfolta. Hasonló melegedés történt Norvégiától az Észak-Urálig Észak-Európában a XIX. század végétől 1940-ig. 1940 után azonban itt is tartós lehűlés következett be. Ezen változásokért valószínűleg az észak-atlanti tengeráramlás erősödése, illetve gyengülése felelős. A Jeges-tenger csupán az Atlanti-óceán felé nyitott, a Csendes-óceán felől a keskeny Bering-szoros zárja el. Tehát hőszállítás tengeráramlások révén csak az Atlanti-óceán felől lehetséges. Az Atlanti-óceán északi részén a tengeráramlások által közvetített hőszállítás nagyságrendjét 1014–1015 W-ra becsülik, míg az egész földkorongra érkező napsugárzás 1,2´1017 W. A 60. szélesség és a pólus közötti régió területe a teljes földfelszínnek 6,7%-a. Összehasonlításul: 2000-ben az emberiség energiafogyasztásának nagyságrendje 1013 W volt.

Ma már általánosan ismert, hogy a globális átlaghőmérséklet a XIX. század végétől 1940-ig emelkedett mintegy 0,5 °C-ot, ezt követően lassú lehűlés történt az 1970-es évek közepéig, majd ismét melegedés kezdődött, ami a legutóbbi évekig folytatódott. Az IPCC (Kormányközi keretegyezmény az éghajlatváltozásról) keretében működő és felkért tudósokból álló munkacsoportok időnként terjedelmes jelentést állítanak össze a Föld-légkör rendszer állapotáról, a legutóbbi években tapasztalt változásokról, továbbá másodfajú előrejelzéseket is készítenek a várható változásokról. A másodfajú előrejelzések kötőszavai: ha..., akkor... Ilyen előrejelzés pl., ha a szén-dioxid-emisszió az 1984–93 évtizedhez hasonló mértékben folytatódik, akkor 160 éven belül a légköri CO2 megduplázódik. Empirikus becslés szerint a CO2 duplázódásakor a globális hőmérséklet mintegy 2,5 °C-kal emelkedik. IPCC-modellekkel végzett számítások szerint, ha a CO2-kibocsátást csökkentik az 1990-es szintre kb. 40, 140 vagy 240 év alatt, majd fokozatosan tovább csökkentik, akkor a következő értékek várhatók:
 
 
 

ppm  a légköri CO2
tömege 1015 kg
jelenleg (2000)  365 2,3
korlátozás határideje:
2040  450 2,8
2140  650 4,1
2240 1000 6,3

IPCC-modelleket használtak annak kiszámítására, hogy a kibocsátás milyen mértékű korlátozása vezethet a légköri szén-dioxid stabilizálásához 450, ill. 750 ppm szinten.

Ezek a számítások hallgatólagosan föltételezik, hogy a fosszilis tüzelőanyagok égetésének mértéke kizárólag az emberi elhatározáson múlik (nemzetközi egyezmények és ezek betartása). Bár a föllelhető és kiaknázható készletek becslései elég bizonytalanok, egy biztos: kitermelésük egyre nehezebb és költségesebb. A kőolaj hordónkénti ára 1974-től 2000-ig 4 USD-ról kb. 28 USD-ra emelkedett, vagyis nominális értéke hétszeresre nőtt, addig a dollár inflálódása miatt az 1974-es 1 dollár 2000-ben kb. 2,2 dollárral ekvivalens. Ez azt jelenti, hogy az olaj ára azonos dollárértékkel számolva 26 év alatt megháromszorozódott. A kőszén és a földgáz árának változását nehezebb követni, mivel országonként igen változó. Megemlíthető, hogy pl. hazánkban az 1970-es években az évi szénkitermelés kereken 30 millió tonna volt, ma ennek kb. a fele. Nem föltétlenül azért, mert nincs több szén a föld alatt, hanem azért, mert túl drága lenne a kiaknázása.

Anélkül, hogy az emberi tevékenységnek az éghajlatra gyakorolt hatását lekicsinyelnénk, meg kell jegyeznünk, hogy az 1990-es évek elején grönlandi jégmintákon végzett oxigénizotóp-vizsgálatok szerint az elmúlt 250 ezer évben – az utolsó 10 ezer évet leszámítva – drámai hőmérséklet-változások mentek végbe alig néhány évtized alatt. Az egyenként 3000 m-nél hosszabb jégfuratok felső része 110 ezer évre visszamenően éves-évtizedes felbontást tesz lehetővé, ettől lefelé a nagy nyomás miatt összepréselődött jégrétegek már csak durva kormeghatározást engednek meg. A legutolsó 10 ezer évet megelőző 100 ezer évben mintegy 24 olyan esetet regisztráltak, amikor 7-8 fokot is meghaladó hőmérséklet-változás következett be meglepően rövid idő alatt. E szokatlanul gyors változásokat a Broecker-féle mélytengeri áramlások leállásával, illetve beindulásával hozták összefüggésbe. A meglepő ebben az, hogy a legutolsó 10 ezer évben a gyors változások megszűntek, és az éghajlat váratlanul stabilizálódott. Ez alatt a 10 ezer év alatt kezdődött a növénytermesztés a Közép- és Közel-Keleten, továbbá az emberi civilizációk kialakulása, városok építése (Jerikó, Ur, Susa, Trója). Az ember addigi vándorló életmódját fölváltotta a letelepedett életmód. Feltűnő, hogy az ókori nagy birodalmak, a jelentősebb kultúrák szinte kivétel nélkül a meleg vagy forró éghajlaton alakultak ki: kínai, hindu, mezopotámiai, föníciai, egyiptomi, görög, római, karthágói civilizációk jórészt a 40-45 északi szélességtől délre indultak virágzásnak. Ezen a meleg éghajlaton számos olyan növény terem, amely nemcsak a mindennapi élelmezés kelléke, hanem értékes fűszer vagy illatszer alapanyaga. A szabeusok, a mintegy 3000 éve élt kereskedő nép tagjai, a Dél-Arábiában termelt fűszereket és tömjént szállították az ókor piacaira.

Kevéssé ismert tény, hogy a világ jelenleg legnagyobb népsűrűségű 50 állama közül csupán négy található a mérsékelt vagy magasabb szélességeken (Hollandia, Belgium, Anglia és Németország), a többi részben vagy egészben a 45. északi és a 20. déli szélesség között fekszik. A meleg vagy forró éghajlaton lévő 46 állam közül 22-ben az egy főre jutó GDP meghaladja az 5000 USD-t, sőt 8 államban a 10 000 USD-t. A népsűrűségre, de főleg a GDP-re vonatkozó adatok természetesen évről évre jelentősen változhatnak, ennek ellenére megállapítható, hogy a meleg éghajlaton lévő és nagy népsűrűségű államok csaknem fele legalább jómódú vagy gazdag. A gazdagabb országok közül megemlíthető pl. Monaco, Szingapúr, Tajvan, Japán, Izrael és a legutóbbi időkig önálló állam: Hongkong; ezekben az államokban a népsűrűség meghaladja a 200 főt km2-ként, sőt egyesekben az 1000 főt is. Igaz, találunk nagyon szegény államokat is, mint pl. Banglades, Ruanda, Burundi, Vietnam, Haiti.

A legnagyobb gondot az emberiség létszámának gyors növekedésével járó élelmiszer-termelés növelése, és az életszínvonal emelkedésével növekvő energiaéhség jelenti. 1930 óta a népesség duplázódásának ideje megközelítőleg 45 évre rövidült. A rizsföldek öntözése, a kérődző állatok egyre nagyobb számban történő tartása a légköri metán növekedését vonja maga után. Mint láttuk, ez a szén-dioxid után a második legjelentősebb üvegházgáz. A műtrágyagyártással együtt jár a nitrogén-dioxid-kibocsátás növekedése, ez viszont a savas esők gyakoriságát növeli. Az energia termelésének és fogyasztásának gyors növekedése még súlyosabb gondokat okoz. A nemzetközi egyezmények ugyan részlegesen korlátozzák bizonyos légköri szennyező anyagok kibocsátását, de a formális korlátozásoknál is fontosabbnak látszik a döntéshozók felvilágosítása a várható következményekről, továbbá a döntési stratégiákhoz való segítségadás. A döntési stratégiák alapvető célja a kockázatok minimálisra csökkentése.

Az ENSZ Környezetvédelmi Programja és a Meteorológiai Világszervezet által 1988-ban megalakított IPCC 2001-ben adta ki Harmadik helyzetértékelő jelentését. Az IPCC 2. munkacsoportja foglalkozik a lehetséges éghajlatváltozások várható hatásával, az adaptációval és a környezetünk sebezhetőségének kérdéseivel. Ehhez alapul szolgálnak az ún. éghajlati forgatókönyvek. Az éghajlati forgatókönyvek a következő hatások láncolatát vizsgálják illetve adnak ezekre becsléseket:
 

emisszió ® szénciklus ® globális klíma ® regionális klíma ® környezeti hatások
érzékenység
(vízháztartás, élővilág)

A vízszintes vonalak a becslések bizonytalanságának növekedését szimbolizálják. Ezt nevezik bizonytalansági piramisnak vagy ~ kaszkádnak. Az emisszió becslésében számítani lehet lényeges csökkentésre, de arra is, hogy a csökkentés késik vagy elmarad. A szénciklus bizonytalansága abból fakad, hogy nem ismerjük eléggé az óceánok és a növényvilág reagálását a légköri gázok arányának változására. A globális klíma érzékenységére a különböző modellek eltérő értékeket adnak, a globális hőmérséklet 100 év alatt várható növekedését 1 és 6 fok közé helyezik. A legnagyobb bizonytalanság a folyamatlánc két utolsó tagjának becslésében mutatkozik, vagyis éppen azokat a várható változásokat a legnehezebb kiszámítani, amelyek egy-egy térség éghajlatát és életkörülményeit érintik.

A döntési stratégia kidolgozásában nélkülözhetetlen a különböző lehetőségek valószínűségeinek megkülönböztetése, különösen, ha a lehetőségek skálája széles, amint az vázlatunkban a két utolsó vonal hosszában is látható. Éppen ezért szokás a döntéshozók számára összeállított táblázatokban szereplő egyes várható eseményekhez öt-hét valószínűségi kategóriát adni. Ezek: virtuálisan biztos (99%-kal nagyobb valószínűség), nagyon valószínű (67-99% valószínűség), közepesen valószínű (33-66%), valószínűtlen (6-32%), nagyon valószínűtlen (1-5%) és kivételesen valószínűtlen (1%-nál kisebb valószínűség). Ezek a kategóriák megkönnyíthetik a döntéshozók számára, hogy a legkisebb kockázattal járó döntést hozzák meg egy-egy kérdésben.

A nemzetközi egyezmények emissziókorlátozó törekvésein kívül maga a természet is önmérséklésre kényszeríti az embert. A fosszilis tüzelőanyag-készletek kitermelésének drágulása miatt előbb-utóbb arra kényszerülünk, hogy a ma még elég sok költséggel alkalmazható megújuló erőforrásokat részesítsük előnyben. Egyik lehetséges energiaforrás a földkorongra évente érkező napsugárzás, ami évi 3,86´1024 J, ebből a bioszférában elraktározott kémiai energia becsült mennyisége kb. 4´1022 J/év. Az emberiség évi energiafogyasztása 2000-ben kb. 6´1020 J volt. A bioszférában évente elraktározott kémiai energia technikai hasznosításának számos módja lehetséges. Ezek közül csak egyet említek: a cukor átalakítható alkohollá, ami nagy fűtőértékű tüzelőanyag. Egy kg szesz fűtőértéke 1 kg benzin fűtőértékének kb. 64%-a, illetve egy kg kőszén fűtőértékének 91%-a.

Az erdősítésnek két előnye is származhat. Az erdők jelentős mértékben csökkentik a légkör nettó CO2-bevételét, valamint az erdők faanyagát energiaforrásként lehet felhasználni. Az utóbbi esetben a fa elégetése során semmiképpen nem jut több szén-dioxid a légkörbe, mint amennyit az erdő a légkörből kivont. Lényeges a megfelelő fafajták kiválasztása az erdők telepítésénél.

Részben faanyagból, részben ipari növényekből előállítható etilalkohol, biogáz vagy dízelgép-hajtóanyag. Az ilyen energiaforrások felhasználása jelenleg inkább csak a kísérletezés, továbbá a tervezés stádiumában van. De a növényvilág céltudatos hasznosítása segíthet az energiagondjaink enyhítésében éppúgy, mint a légkör összetételének stabilizálásában.

Összefoglalva: a XX. század közepén az ember büszkén hirdette, hogy a tudomány és technika segítségével képes átalakítani a természetet, és csaknem korlátlanul kihasználni a természet erőit. A XX. század végére megrémült a tudomány hatalmától, és attól fél, hogy olyan erők birtokába jutott, amelyek részben vagy teljesen elpusztíthatják a földi életet. Ha azonban összehasonlítjuk a jelenkor változásait a földtörténet során – emberi beavatkozás nélkül – bekövetkezett változásokkal, félelmünket túlzottnak fogjuk érezni. Valaki nagyon tömören úgy fogalmazott: nem az éghajlatunk változott meg napjainkban, hanem mi vagyunk túl fiatalok.

IRODALOM
Climate Change 2001, The Scientific Basis. The Third Assessment Report of the IPCC. Cambridge Univ. Press
Climate Change 2001, Impacts, Adaptation, and Vulnerability. The Third Assessment Report of the IPCC. Cambridge Univ. Press
Czelnai R., 1997: Kellemetlen meglepetések az üvegházban. Természet Világa, 128. 12. sz. 531–533. o.
Czelnai R., 1999: A Világóceán. Világ-Egyetem. Vince Kiadó
Dansgaard, W. et al., 1993: Evidence for general instability of past climate from a 250 kyr ice core record. Nature, 364, 218–220.
Glaciers, ice sheets, and sea level effect of CO2-induced climatic change. U.S. Department of Energy. Washington, D.C.
Koppány Gy., 2001: Climatic Changes and Their Influences on the Course of Human History.
Encyclopedia of Life Support Systems. Theme 1.4.1.1. (In press)
Mészáros E., 1996: Melegítjük vagy hűtjük a légkört? Természet Világa, 127. 3. sz. 12–15. o.
Péczely Gy., 1981: A hőmérséklet szekuláris változása az Északi Félgömb poláris területén, összefüggés az általános cirkulációval. MTA X. Osztály Közleményei 14/2–4. 231–237. o.
Schönwiese, Chr., 1995: Klimaänderungen, Daten, Analysen, Prognosen. Springer Verlag
The Global Climate System. CSMR 84/86. WMO, Geneva, 1987.


Természet Világa, 133. évfolyam, 9. szám, 2002. szeptember
http://www.chemonet.hu/TermVil/ 
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/


Vissza a tartalomjegyzékhez