METEOROLÓGIA
NÉZÕPONT



CZELNAI RUDOLF

Kellemetlen meglepetések az üvegházban

Induljunk ki abból, hogy mi az, amit az éghajlatváltozásról – a napisajtó közleményeinek szintjén – ma már mindenki tudni vél. Ez szerintem egyetlen mondatban összefoglalható:

"Az emberi tevékenység folytán növekszik a légköri szén-dioxid koncentrációja, ennek következtében fokozódik az üvegházhatás, tehát melegszik az éghajlat."

Amint látható, itt három, egymásba kapcsolódó állítással van dolgunk. Mindegyik állítás két részbôl áll: valamilyen spekulatív ok megjelölésébôl és egy következmény bejelentésébõl. Mindhárom állítás mindkét fele tudományosan ellenôrizhetô (vagy ha úgy tetszik: falszifikálható). Vegyük ezeket az állításokat sorra, és vizsgáljuk meg, mennyire lehetünk biztosak abban, hogy igazak.

Az elsô így hangzik: az emberi tevékenység folytán növekszik a légköri szén-dioxid koncentrációja. Ebbõl azt, hogy növekszik a szén-dioxid koncentráció régóta biztosan tudjuk; több évtizedes pontos és megbízható mérések bizonyítják. Több buktatót rejtett magában az állítás bevezetõ része, vagyis az, hogy emberi tevékenység okozza a légköri szén-dioxid koncentráció növekedését. Ennek igazolásához össze kellett vetni az emberi tevékenység (ipar, tüzelés stb.) folytán a légkörbe kerülõ szén-dioxid mennyiségét a légköri szén-dioxid koncentráció emelkedésének ütemével. Közben figyelembe kellett venni mindazokat a folyamatokat, melyek révén szén kerül a légkörbe (respiráció, bomlás, égés, vulkáni tevékenység stb.), illetve szén kerül ki a légkörbôl (abszorpció a tenger felszínén, fotoszintézis stb.). Mindezek után azonban ez az összefüggés is igazolhatónak bizonyult.

A második állítás, hogy növekszik a légkör szén-dioxid koncentrációja, "ennek következtében fokozódik az üvegházhatás". Ez már gorombább ügy, mert az üvegházhatás nehezen mérhetô mennyiség, változásának kimutatása pedig még bonyolultabb. Mûholdas és egyéb mérésekkel meg kell határozni a légköri sugárzásforgalom komponenseit (a beesô és visszavert rövidhullámú sugárzást és a különbözô irányú hosszúhullámú sugárzásokat), és a kapott adatokat gondosan össze kell vetni. A probléma az, hogy viszonylag nagy mennyiségek kis különbségeit kell kielemezni, ahol az összeadódó mérési hibák miatt mindig maradhatnak kétségek az eredményt illetôen. Ettôl eltekintve – sok vizsgálódás után – megszületett a jelenlegi tudományos konszenzus (újabban nagyon divatos fogalom), mely szerint az üvegházhatás valóban nô.

További problémát okoz a szóban forgó állítás miértre vonatkozó része, mert a szén-dioxid a teljes légköri üvegházhatáshoz csak kb. negyedrészben járul hozzál A második negyedrész a metán, a halogénezett szénhidrogének, a dinitrogén-oxid és az ózon együttes szerepének tudható be. A teljes hatás megmaradó részét – közelítôleg a felét – a vízgõz produkálja. Mindezek következtében csak akkor tudjuk megmondani, hogy a szén-dioxid koncentráció növekedésének hatását nem ellensúlyozza-e a többiek ellentétes irányú változása, ha ezeket is mind megvizsgáljuk. Ami az említett többi üvegházhatású gázokat illeti, mindnek ugyancsak nõ a légköri koncentrációja, tehát részükrõl nem csökkenhet, csak még inkább nôhet az üvegházhatás. A vízgôz azonban nagy bizonytalanságot okoz. Hosszabb idôre vonatkozó statisztikai átlagban ugyan a vízgôz légköri koncentrációja változatlannak tekinthetô, de csak addig, amíg az éghajlat maga nem változik. (Ezt pedig éppen ebben az okfejtésben nem zárhatjuk ki.) Vagyis itt már rés mutatkozik a globális melegedés hipotézisén.

Ezek után eljutottunk a harmadik, kardinális állításhoz, mely így szól: fokozódik az üvegházhatás, "tehát melegszik az éghajlat". Ez tûnhet a legegyszerûbbnek, hiszen köztudott: végsô soron az üvegházhatásnak köszönhetjük, hogy a Föld egyáltalán lakható. Nélküle a felszínközeli globális átlaghõmérséklet a jelenlegihez képest 33 Celsius-fokkal hidegebb lenne. Mégis, éppen ennek az állításnak mindkét fele bizonytalan.

Egyrészrôl eddig nem sikerült kimutatni (ill. tudományos szempontból meggyôzôen bizonyítani), hogy az éghajlat tényleg melegszik.

Ugyancsak kérdéses az állítás másik része. Ha az üvegházhatás fokozódik, ez okozhat melegedést a légkör alsó részében (és persze lehûlést a légkör felsõ rétegeiben, amit ritkán említenek), de beindíthat olyan folyamatokat is, melyek visszájára fordíthatják a feltételezett melegedést. Hármat említek. Egy kezdeti melegedés szárazabb klímára és a légkör por- és aeroszoltartalmának növekedésére vezethet; kevesebb napsugárzás jut le a felszínre, és hiába nô az üvegházhatás, az éghajlat hidegebbé válik. Megeshet továbbá, hogy a globális felhôzet mennyisége és minôsége oly módon változik, hogy több napsugárzás verõdik vissza a világûr felé, és ez lehûlést okoz, nem melegedést.

Harmadikként említem annak lehetôségét, hogy az óceáni vízkörzés áramlatai egy kezdeti melegedés hatására radikálisan átrendezôdnek. Mivel a vízkörzés a Napból nyert energia globális elosztásában döntõ szerepet játszik, egy ilyen változás teljesen felboríthatja az éghajlati rendszer jelenleg stabilnak tûnõ mûködését. Erre még visszatérek.

Elôbb azonban essen szó arról is, hogy a fentebb tárgyalt közfelfogáshoz más elképzelések is párosulnak. Itt csak két kedvelt képtelenséget említek; mindkettô a globális melegedés lefolyásával kapcsolatos. Az egyik az, hogy a globális melegedés (ha bekövetkezik) majd fokozatosan megy végbe (ez, megjegyzem, eléggé logikusnak látszhat azon az alapon, hogy a szén-dioxid koncentráció növekedése is fokozatos). A másik az, hogy az iskolai földrajzban is tanított éghajlati övezetek majd eltolódnak a pólusok felé, vagyis az ún. "klímatípusok" változatlanok maradnak, csak áthelyezôdnek.

Mindkét elképzelés kártékony, mert olyannak tünteti fel az éghajlatváltozás lehetôségét, hogy az akár jó is lehet. Egy kicsit melegebb lesz? Sebaj, mondják, majd kevesebbet kell fûteni. Amerikában pár éve nagy nyilvánosságot kapott egy "tudományos nyilatkozat", mely szerint az éghajlat fokozatos változása lehetõséget ad nemcsak az embereknek, hanem a flórának és faunának is az adaptációra. Egy nemzetközi konferencia ezt a címet viselte: "Éghajlatváltozás: nyertesek és vesztesek"; mintha itt lehetnének egyáltalán nyertesek. Angliában pedig divatos tréfa lett azon örvendezni, hogy majd helyben élvezhetik a dél-francia klímát.

Ezekhez az elképzelésekhez képest a kutatók nem szolgálhatnak jó hírekkel. Az újabb paleoklimatológiai elemzések azt jelzik, hogy a múltbeli éghajlatváltozások nem voltak fokozatosak, hanem hirtelen következtek be, mégpedig drámai ingadozások kíséretében. Abból pedig, amit az általános légkörzésrõl és az óceáni vízkörzésrõl, illetve ezek összefüggéseirôl már tudunk, arra lehet következtetni, hogy bármilyen komolyabb változással szükségképpen együtt járna mindkét hatalmas cirkulációs rendszer átrendezôdése. Tehát az éghajlati övezetek egyszerû eltolódásához képest sokkal radikálisabb változásra kell gondolni.

Mindannak lényegét, amirôl eddig szó volt, abban foglalhatjuk össze, hogy az általános légkörzés és óceáni vízkörzés szövevényes összefüggései miatt egyáltalán nem biztos, hogy az üvegházhatás fokozódása globális melegedésre vezet.

Azonban célszerû valamit tisztáznunk! Abból, hogy a globális melegedés hipotézisét egyelôre nem tudjuk bizonyítani és kétségeink is lehetnek e hipotézis helytálló voltát illetôen, még egyáltalán nem következik, hogy nem áll fenn az éghajlatváltozás veszélye. Ez csak azt jelenti (ami rosszabb), hogy nem tudjuk, mitôl kell tartanunk. Az üvegházhatás (a tudományos konszenzus szerint) növekszik, ez valószínûleg csinál valamit az éghajlattal, csak azt nem tudjuk, hogy mit. Egyelôre itt tartunk.

Egy sajtóvita és tanulságai

Az alábbiakban ismertetek egy sajtóvitát, mely nemrég zajlott le (s lehet, hogy még be sem fejezôdött). Ennek fôszereplôje az a nemzetközi csúcsbizottság, melyet IPCC (International Panel on Climatic Change) néven hívtak életre az ENSZ illetékes szakosított szervezetek égisze alatt abból a célból, hogy a politikai döntéshozók számára összegezzék és interpretálják a világszerte folyó, éghajlatváltozással kapcsolatos kutatások eredményeit. Ez a grémium bizonyos idõközönként (kb. 4 évenként) jelentést tesz közzé. Mindig fontos esemény, melyet nagy várakozás elôz meg, mert azt lehet gondolni (joggal), hogy e jelentésekben a legszigorúbban ellenôrzött és kiértékelt tudományos információ kerül közkézre. Az 1995. évi IPCC jelentés 1996. június elején jelent meg.

1996. június 12-én a Wall Street Journal szerkesztôi rovatában Frederick Seitz (a Rockefeller Egyetem korábbi elnöke, a George C. Marshall Intézet jelenlegi vezetõje) neve alatt egy írás jelent meg "Major deception on global warming" címmel. Ez arról szólt, hogy a szóban forgó IPCC-jelentés tudományos részében ("The Science of Climate Change") a 8. fejezet nem tartalmazza azt, amiben a vizsgálatot elvégzô és ahhoz nevüket adó kutatók a jelentés szövegének megvitatásakor megegyeztek.

Seitz kerek perec kijelentette, hogy az említett fejezet szerkesztôi a tudományos etika szabályait megsértették, mert kihagytak egyes megállapításokat, melyek nekik nem tetszettek; pl. a következõket:

..."A fentebb (az 1995-ös IPCC jelentés elôzõ részében) idézett tanulmányok egyike sem tartalmaz arra vonatkozó bizonyítékot, hogy az eddig tapasztalt (éghajlat)változások az üvegházhatású gázok (koncentráció)növekedésének, mint specifikus oknak, lennének tulajdoníthatók."

..."Eddig az idôpontig egyetlen tanulmány sem tulajdonította (ezeket az éghajlatváltozásokat) egészben, vagy részben antropogén okoknak."

..."Bármely állítás arra vonatkozóan, hogy szignifikáns éghajlatváltozás lett volna kimutatható, valószínûleg vitatható marad mindaddig, amíg az éghajlati rendszer természetes változékonyságából eredô bizonytalanságot nem sikerül csökkenteni. "

Seitz véleménye szerint e mondatok kihagyásával megváltoztatták a jelentés végkicsengését, és ô ezt méltánytalan eljárásnak tartotta azokkal a kutatókkal szemben, akik esetleg éppen e mondatokkal akarták fenntartásaikat érzékeltetni és becsületüket megõrizni. Ha egy így született jelentés – írta Seitz – különleges szénadókra és a gazdasági növekedés fékezésére vezet, ez bizonyára romboló hatással lesz az egész világgazdaságra. "Bármi volt is a fenti változtatásokat keresztülvivô személyek szándéka, ezzel félrevezetik a döntéshozókat és a publikumot, mert elhitetik velük, hogy az ember-okozta globális melegedésre tudományos bizonyítékok vannak."

Ez a levél IPCC-körökben bombaként hatott. Az inkriminált 8. fejezet vezetô szerkesztôje, Benjamin D. Santer (akit Seitz név szerint is említ felelôsként) mozgósította negyven szerzôtársát és közösen nyílt levelet írtak. Ebben visszautasították Seitz vádjait. Az IPCC elnöke és az IPCC tudományos munkacsoportjának két társelnöke egy igen éles hangú másik nyílt levélben megtámogatta Santerék levelét. A két levél egy idõben jelent meg a Wall Street Journal 1996. június 25-i számában.

De mindez nem volt elég a sértettek érzékenységének lecsillapításához. Az Amerikai Meteorológiai Társaság elnöke és fôigazgatója, két egyetemi potentáttal négyesben, a Bulletin of the American Meteorological Society 1996. szeptemberi számában hosszú nyílt levelet intézett Ben Santerhez (a "sértett kollégához"), melyben biztosították ôt mélységes együttérzésükrôl és támogatásukról, és ugyanakkor kifejtették, hogy a Wall Street Journal nem alkalmas fórum tudományos viták lebonyolításához.

Megjegyzem, az utóbbi kérdésben igazuk lehetett. E nyílt levél mégis visszalôtt, mert azt eredményezte, hogy a kezdeti vita egy eljárási kérdés etikai vonatkozásairól az egész IPCC-tevékenység gyanúba fogásává szélesedett.

A Bulletin szóban forgó száma, ha lassan is, eljutott a világ különbözô tájain müködô meteorológus kutatómûhelyekbe és sokakat megdöbbentett. Egyesek csatlakoztak a vitához, pl. Kirill Kondratyev Szentpétervárról küldött egy vitacikket (Comments on "Open Letter to Ben Santer" címmel), mely a Bulletin 1997. áprilisi számában meg is jelent. Ebben, rögtön a bevezetô bekezdés után a következôt olvashatjuk:

"Erôsen töprengtem azon, miképpen történhetett, hogy a Bulletinben egy ilyen anyag megjelent. Mi folyhat a globális éghajlatkutatás területén? Az eredmény egy publikáció (az 1995-ös IPCC jelentés), mely mélységes aggodalmat ébreszt. Ki felelõs ezért?"

Ezt az érdekes cikket terjedelmi okokból nem ismertethetem, csak a szorosan ide vonatkozó konklúziót emelem ki. Kondratyev azzal zárta gondolatmenetét, hogy Seitz észrevétele jogos volt, mert az IPCC igenis ignorálta a "disszidensek" véleményét. Ezért azt javasolta, hogy az Amerikai Meteorológiai Társaság szervezzen kerekasztal-értekezletet, és erre hívja meg azokat is, akik az IPCC-filozófiától eltérô nézeteket vallanak.

Az elmondott történetbõl kiderül, hogy a globális melegedés hipotézisével kapcsolatos nyitott kérdések elkenésével az IPCC nemcsak könnyû támadási felületet adott a radikális technikai optimizmus képviselôinek, hanem még a tudományos közösség jelentõs részét is maga ellen fordította.

A "Broecker-conveyor"

A leírt eset még hasznosnak is bizonyulhat, feltéve, hogy az IPCC illetékesei levonják a tanulságot és jobban odafigyelnek a fôvonaltól eltérõ véleményekre. Ez most éppen idôszerû is volna. Az utóbbi idôben több olyan kutatási eredmény került felszínre, melyek új megvilágításba helyezik az éghajlatváltozás problémáját. Csak egyetlen ilyen témakört említek, mely e pillanatban szerintem a legfontosabb.

1996-ban Wallace Broecker amerikai oceanográfus és klimatológus egyszerre két magas tudományos kitüntetést kapott. Egyrészt Japánban neki ítélték az Asahi Glass félmillió dolláros "Kék Bolygó Díját", másrészt egyike lett azoknak, akik 1996-ban megkapták az Egyesült Államok elnökének "U.S. National Medal of Science and Technology" kitüntetését.

Elôször vázolni szeretném azt az átfogó tudományos hipotézist, melyért Broecker a fenti díjakat megkapta, majd megpróbálom összefoglalni, hogy – szerintem – miben áll annak jelentôsége.

Azzal kezdeném, ami korábban is ismert volt. Geológiai feltárásokból eddig is tudtuk, hogy voltak jégkorszakok, és azokon belül glaciálisok és interglaciálisok váltották egymást. Történt is számos kísérlet ezeknek a szélsôséges ingadozásoknak a megmagyarázására, azonban az volt a visszatérô probléma, hogy a javasolt mechanizmusok nem adtak elfogadható magyarázatot olyan nagy ingadozásokra, mint amilyenek a paleoklimatológiai elemzések szerint a múltban lezajlottak.

Ez a kérdés újból felvetõdött, amikor ismertté váltak annak a két, egyenként 3 km-es mélyfúrásnak az eredményei, melyeket W. Dansgaard kutatócsoportja végzett Grönlandon. Jég- és üledékmintáik kb. 110 000 évre visszamenõ éghajlati információt szolgáltattak, melyek az eddigieknél sokkal pontosabb képet adtak a múltbéli klímaváltozásokról. Most már nagyon pontosan lehet tudni, hogy a legutóbbi 10 000 évben a Föld éghajlata nemcsak enyhe, hanem bámulatosan stabil és változatlan volt. A korábbi százezer évben viszont az éghajlat vadul váltakozott oda-vissza egy nagyon hideg és egy maihoz képest közepesen hideg állapot között, és kb. 20 nagy globális változás (Dansgaard–Oeschger-esemény) történt. Ezek pár évtized alatt (igen gyorsan) zajlottak le. Grönlandon ebben a változékony idôszakban a medián hômérséklet kb. 16 oC-kal volt alacsonyabb a jelenleginél.

A "Broecker-conveyor" elnevezésû
globális tengeráramlás szimbolikus
képe: (1) koncentrált vízsüllyedési
körzet az Atlanti-óceán északi részén
(Broecker szerint lényegében ez hajtja
a jelenlegi globális vízkörzési rendszert);
(2) meleg felszíni áramlás;
(3) hideg mélyvízi áramlás

Broecker azt kezdte vizsgálni, hogy mi okozhatta ezeket a hirtelen bekövetkezô nagy változásokat. A grönlandi változások rendre két diszkrét éghajlati állapot közötti ugrásszerû átváltás formájában történtek. Errôl az jutott eszébe, hogy talán az óceáni vízkörzés valamiféle átváltásait lehet okként gyanúba fogni. Miután a grönlandi adatokat összevetette bizonyos kaliforniai paleoklimatológiai elemzésekkel, rájött, hogy ezek között eléggé szoros a kapcsolat. Ezért eleve arra gondolt, hogy egy olyan globális óceáni áramkör átbillenéseirôl van szó, mely összekapcsolja a nagy óceáni medencék tengeráramlatainak felszíni és mélyvízi ágait. Fáradságos és hosszadalmas vizsgálatok után, melyekhez radioaktív nyomjelzôs technikát is felhasználtak, kimutatta, hogy létezik egy ilyen áramkör. Ez úttörõ felismerés volt, s ezért a szóban forgó áramkört (melyet ábránkon láthatunk) egyesek "Broecker-conveyor"-nak nevezték el (én is ezt az elnevezést használom). Megjegyzem, hogy ez az ábra nem a valóságos áramlási képet próbálja bemutatni, hanem csak azt a funkciót szimbolizálja, melyet az betölt.

A Broecker-conveyor fõ vonása a következô: az Atlanti-óceán északi medencéjében az észak felé áramló felszíni víz (Golf-áramlat) Izland közelébe érve még 12-13 fokos, a kanadai és grönlandi hideg légáramlatok hatására azonban 2-3 fokra lehûl; és az útközben elszenvedett párolgás következtében a sótartalma is szokatlanul magas. Ez a lehûlés oly mértékben megnöveli ennek a sós felszíni víznek a sûrûségét, hogy az óceán északi csücskébe érve már nehezebb, mint az ottani mély víz, tehát lesüllyed és a mélyben elkezd dél felé áramlani. A továbbiakban az áramlat nagyobb része Afrika megkerülésével jut el a Déli-óceán cirkumpoláris áramához, majd a távol-keleti trópusi övbe, ahol felszínre tör, és bonyolult utakon Afrikát ismét megkerülve jut vissza az Atlanti-óceán északi részébe.

Az áramkör kritikus szakasza az Atlanti-óceán északi medencéjének vízsüllyedési körzete, mert itt a legintenzívebb, a legkoncentráltabb az áramlás. Azt is mondhatjuk, hogy itt mûködik a globális óceáni vízkörzés motorja.

Broecker figyelmét az ragadta meg, hogy az elmúlt kb. egymillió év folyamán bekövetkezett glaciálisok mindegyike katasztrofálisan fejezôdött be. Ezért rávette a numerikus éghajlat-modellezõket, hogy végezzenek számítógépes szimulációkat e jelenség vizsgálatára. Az elvégzett kísérletekbõl kiderült, hogy amennyiben az Atlanti-óceán melegvíz-utánpótlása megakadna, az észak-atlanti medence környezetében az éves középhômérséklet 5-10 fokkal süllyedne. E változásokat nemcsak Kanada keleti fele és Grönland érezné meg, hanem Nyugat-Európa nagy része is.

Végül arra a következtetésre jutott, hogy ezeknek a drasztikus ingadozásoknak a valószínû oka az elôbbiekben leírt globális óceáni áramkör leállása, ill. újraindulása. Azt kellett tehát kiderítenie, hogy mitôl tudhat ez a hatalmas cirkulációs rendszer leállni. Számítógépes modellkísérletekkel kiderítette, hogy ez az áramlási rendszer könnyen sebezhetõ. Attól függôen, hogy a poláris régiókban milyen mennyiségû édesvíz adódik a sós tengervízhez, drámai változásokra kerülhet sor, mert az a sótartalom-különbség, mely az egész áramkört hajtja, valójában nem is nagy.

Tehát az volt a kérdés, hogy mitôl növekedhet az édesvíz-hozzáadás. Broecker arra gondolt, hogy elvileg három dologtól: megnô a csapadék, megnô a Jeges-tengerbe ömlô szibériai és kanadai folyók vízhozama, ill. az arktikus és grönlandi jégmezõk olvadni kezdenek. És a harmadik lehetõség nyilvánvalóan összefügghet az üvegházhatás növekedésével.

Elképezése szerint a légkör-óceán rendszerben adott körülmények között mûködésbe léphet egy oszcillátor, mégpedig a következô módon. Egy kezdeti melegedés megindítja a jég olvadását, a tengerbe ömlô édesvíz felhígítja a Golf-áramlás vizét, ennek következtében az hiába hûl le, nem válik nehezebbé az alatta lévô mélyvíznél, nem tud lemerülni, leáll a conveyor, drasztikusan hidegebbé válik az éghajlat. A jégtakaró növekszik. Az édesvíz-hozzáadás csökken, a conveyor újra megindul. Ámde a jégtáblák hatalmas potenciális édesvízforrások. Az oda szállított hô megolvasztja a jégtáblákat, ezzel édesvizet szabadít fel, ezáltal csökkenti a felszíni víz sótartalmát, megint leállítja a rendszert. A ciklusok ily módon ismétlôdnek.

Valamilyen oknál fogva, melyet egyelôre nem ismerünk, az itt leírt oszcillátor kb. 10 000 évvel ezelôtt megszüntette a mûködését és a légkör-óceán rendszer stabilizálódott. Ez a kedvezô fordulat – érdekes módon – pontosan egybeesett a földmûvelés kezdetével. Az azóta eltelt periódust, melyben az emberi civilizáció kifejlôdött, olyan stabil és változatlan éghajlat jellemezte, melyre nem volt példa a megelôzõ százezer év alatt.

Broecker hipotézisének drámai üzenete az, hogy a legutóbbi 9-10 ezer év teljesen anomális szakasz a Föld történetében. Olyan különleges adománya a természetnek, melyre igazán érdemes (és bizonyára szükséges) nagyon vigyázni. Az éghajlatot (vagyis inkább az emberiséget) nem az a veszély fenyegeti, hogy pitiáner lassú melegedés következik be, hanem az, hogy addig piszkáljuk föld anyánkat, amíg esetleg újra megindul a szélsõséges ingadozások sorozata.


Tudománytörténeti érdekesség:

Svante Arrhenius: A légköri szénsavtartalom hatása a földfelszín hõmérsékletére (Részletek a Svéd Királyi Tudományos Akadémián 1895. december 15-én tartott elôadásból)


Természet Világa, 128. évf. 12. sz. 1997. december, 531-533. o.
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/
http://www.ch.bme.hu/chemonet/TermVil/


Vissza a tartalomjegyzékhez