V. Rész - A globális felmelegedés - Éghajlat és hőmérséklet változások

Az legutolsó száz év éghajlatváltozása

Az Éghajlat-változási Kormányközi Testület (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) adatai szerint a levegő földközeli átlaghőmérséklete 1905 és 2005 között 0,74 ± 0,18 °C-kal nőtt meg.^[4] A testület szerint ennek fő okai a XIX. század közepe óta légkörbe juttatott, üvegházhatást okozó gázok. Az üvegházgázok növelik az alsó légkör, a troposzféra hőmérsékletét (Lásd: Üvegházhatás) A kutatók hevesen vitáznak arról, hogy a felmelegedést mennyiben idézik elő természeti hatások (a napsugárzás erősödése, a vulkáni tevékenység, a Föld pályaelemeinek változása) és mennyiben emberi tevékenységek. A legelfogadottabb vélemény szerint a globális felmelegedés utóbbi évtizedekbeli felgyorsulása emberi okokra vezethető vissza. Ezt támasztja alá, hogy a naptevékenység és a vulkánosság alakulása a számítások szerint jelenleg a globális felmelegedés ellen hat.

Az IPCC által elfogadott éghajlatmodellek szerint a Föld felszíni hőmérséklete 1990 és 2100 között feltehetően 1,1–6,4 °C-kal nő.  Bár a legtöbb tanulmány csak 2100-ig tekint előre, a felmelegedés utána is folytatódhat, hiszen a szén-dioxid (CO₂) más üvegházgázokkal együtt hosszú ideig a légkörben marad.

A globális hőmérséklet-növekedés környezeti változásokhoz, a tengerszint emelkedéséhez, a csapadék mennyiségének és térbeli eloszlásának megváltozásához, szélsőséges időjárási viszonyokhoz vezet. Várhatóan változik a mezőgazdaság termelőképessége is. Mindez komolyan hathat a gazdaságra, növelheti vagy csökkentheti egyes országok nemzeti össztermékét. Számíthatunk egyes természetes vizek kiszáradására, a gleccserek (el)olvadására, az árvizek, hurrikánok és tájfunok gyakoribbakká, nagyobbakká, pusztítóbbakká válhatnak – eközben a fagy és általában a hideg okozta károk jelentősen csökkenhetnek. Egyes állat- és növényfajok kipusztulásának sebessége jelentősen nő, másoké viszont megállhat; új ökológiai fülkék alakulhatnak ki és népesedhetnek be. Eközben bizonyos invazív fajok elszaporodása felgyorsulhat, számos élőhely ökológiai egyensúlya felborulhat. Bizonyos betegségek könnyebben elterjedhetnek; több, eddig már „megfékezettnek” hitt betegség mutáns változataival újra megjelenhet. A változások a Föld egyes területein különbözőek lehetnek.

Megfigyelt hőmérsékletváltozás 

A hőmérséklet növekedésére számos bizonyíték létezik a levegő és az óceánok hőmérsékletének melegedésétől a gleccserek olvadásán át a tengerszint emelkedéséig.  A Föld átlagos felszíni hőmérsékletére illesztett lineáris trend szerint 1906 és 2005 között 0,74 ± 0,18 °C-kal emelkedett. A vizsgált időszak második felében a melegedés üteme kétszeresére gyorsult a kezdetben megfigyelthez képest (0,13 ± 0,03 °C a 0,07 ± 0,02 °C évtizedenkéntivel szemben). A városok magasabb hőmérséklete csupán elenyésző, mintegy 0,002 °C-kal járult hozzá évtizedenként ehhez a változáshoz.  A troposzféra alsó része műholdas mérések szerint 0.13 és 0.22 °C közötti mértékben emelkedett évtizedenként 1979 óta. A múltbéli hőmérsékletek az elmúlt egy-két ezer évben relatíve stabilak voltak, jelentős regionális változásokkal, mint a középkori meleg időszak vagy a kis jégkorszak.  Ez a viszonylagos stabilitás 0 20. században felborulni látszik, amikor gyorsan elértük, majd az ezredfordulóra meghaladtuk a középkori meleg periódus 1000 körüli csúcshőmérsékletét is. Mára pedig túl vagyunk a holocén i. e. 6000 körüli csúcsértékén is.

A NASA Goddard intézete és a National Climatic Data Center legújabb becslései szerint 2005 és 2010 voltak a legmelegebb évek a 19. század óta bevezetett széleskörű, megbízható mérések kezdete óta, megelőzve pár század fokkal az 1998-as évet.  A Climatic Research Unit becslései szerint 2005 a második legmelegebb év 1998 után, míg 2003 és 2010 holtversenyben áll a harmadik helyen, jóllehet az egyes évek közötti különbség hibahatáron belül található.  A Meterológiai Világszervezet által a globális klíma helyzetéről kiadott 2010-es jelentés szerint a 2010-es +0.53 °C érték épphogy csak megelőzi a 2005-ös (+0.52 °C) és 1998-as (+0.51 °C) adatokat, a különbségek azonban statisztikailag nem számottevőek. 

Az 1998-as év az El Nino hatására volt különösen meleg.  A globális hőmérséklet rövidtávú fluktuációi könnyen felülírhatják és elfedhetik a hosszabb trendeket, ez azonban konzisztens a 2002 és 2009 között megfigyelt relatíve stabil hőmérséklettel.  2010 újra El Nino év volt, ám a 2011-es La Nina év, mely az oszcilláció hidegebb részén helyezkedik el, ennek ellenére is 1880 óta a 11. legmelegebb év volt. 1880 óta a 13 legmelegebb év közül 11 2001 és 2011 között volt.  A hőmérséklet változása nem egyenletesen oszlik el globálisan. A földfelszín melegedése 1979 óta kétszer gyorsabb volt az óceánokénál (0,25 °C évtizedenként szemben a hasonló időszak alatt elért 0,13 °C-kal).  Ennek oka az óceánok magasabb effektív hőkapacitása, illetve a párolgással bekövetkező hőveszteség.  Ennek, illetve a jég és a hó által okozott albedo változásnak köszönhetően az északi félteke is gyorsabban melegszik, mint a déli. Az északi féltekén kibocsátott üvegházhatású gázok nagyobb mennyisége nem felelős ezért a különbségért, lévén a gázok elegendő ideig vannak a légkörben, hogy elkeveredjenek. 

V. Rész - A globális felmelegedés - Éghajlatváltozások a Földtörténetben

Éghajlatváltozások a földtörténetben 

A földtörténet félmilliárd évének hőmérsékleti adatai

A Jeges-tenger hőmérsékletének becsült változása kainozoikum 65 millió éve alatt az oxigén 18-as izotópjának mérése alapján

  

Az utóbbi ötmillió év hőmérsékletváltozásai

Az Antarktisz hőmérsékletváltozásai az utóbbi félmillió évben

A glaciális és interglaciális korszakokhoz tartozó hőmérséklet és jégmennyiség adatok. A jelenkor a bal oldalán látható az ábrának.

A geokémiai kutatásokból arra következtetünk, hogy a földtörténet során a melegebb (interglaciális) és hidegebb (glaciális) időszakok váltották egymást, de nem teljesen ciklikusan. Ezek között a Földátlagos hőmérséklete 6-8 °C-ot változott. Milutyin Milankovity szerb meteorológus elmélete szerint a ciklikusan visszatérő glaciális időszakok alapvető okai a Föld pályájában 100 ezer év alatt bekövetkező változásai. Ezen teória szerint jelenleg egy hosszúnak (100–150 ezer év) ígérkező interglaciális időszak elején tartunk.  Problémát okoz a klímakutatóknak, hogy a jégfúrásokból – jégmagokból – származó vizsgálati eredmények ezt az elképzelést nem, illetve nem egyértelműen támasztják alá. Mi több, az orosz Vosztok-jégfúrás antarktiszi adatai egészen mást mutatnak. Ez a több mint 2000 méteres fúrómag jó lehetőséget adott az Antarktisz 400 ezer éves hőmérséklet-változásainak vizsgálatára. Mintegy 120–130 ezer éve az Antarktiszon a mainál melegebb volt – csakúgy, mint 320 ezer éve. Ez a növekedés egészen gyors volt; gyorsabb, mint ezt bárki gondolta volna. E csúcsok közben 240 és 400 ezer éve a maihoz hasonló volt az Antarktisz hőmérséklete, ami az ilyen melegedések után lassan, ingadozásokkal esett vissza körülbelül a hidegcsúcsok környékére. Mintegy húszezer éve kezdett újra növekedni, és ma is nő. A folyamat teljesen független az emberiségtől, az elmúlt évszázadban nem látszik semmilyen tendenciaváltozás. Ráadásul az Antarktisz hőmérsékletének változásai szemmel láthatóan nem követik a kainozoikumi eljegesedés máshol tapasztalható ciklusait.

Más elméletek szerint a mostani interglaciális időszak nem egy ciklikus természeti folyamat része, hanem az emberi tevékenység által légkörbe juttatott üvegházgázok okozzák. E feltételezés szerint ez az időszak hozzávetőleg 100 000 évig tart majd. Tény, hogy 417 000 év alatt sohasem lépte túl a légkör szén-dioxid-koncentrációja a 300 ppmv értéket, és jelenleg 383 ppmv, a Föld teljes korának azonban ez csak 0,01%-a, így nem vonható le pusztán ebből az adatból jó következtetés. A széndioxid üvegházgáz, tehát amíg viszonylag kevés van belőle, koncentrációjával a levegő középhőmérséklete is nő. A légköri széndioxidnak ez a koncentrációja azonban kirívóan alacsony, a Föld szinte a teljes történetében ennek többszöröse volt.

A glaciális-interglaciális ingadozások érintik bolygónk szárazföldi területeinek nagy részét, elsősorban Grönlandot, az Antarktiszt, Észak-Amerikát ésEurázsiát. A jelenlegi földi éghajlati rendszer még mindig a jégkorokra jellemző glaciális és interglaciális közti állapotban van. Minden éghajlati öv hőmérséklete bőven alatta marad a jégkorszakként emlegetett kainozoikumi eljegesedés interglaciális periódusainak. Ez azt jelenti, hogy ha létezik is a globális felmelegedés, az emberi tevékenységet semmilyen módszerrel nem tudjuk elkülöníteni a természetes folyamatoktól. A Duna-glaciálisra jellemző adatok:

északi szélesség (fok)	korábbi átlaghőmérséklet (°C)	glaciális átlaghőmérséklet (°C)	interglaciális átlaghőmérséklet (°C)	mai átlaghőmérséklet (°C)
0	31	26	29	28
20	29	20	28	25
40	24	6	20	16
60	15	–25	9	2
80	8	?	–1	–17

Az 1860-as évektől léteznek rendszeres meteorológiai feljegyzések. Az azóta eltelt időszak hőmérséklet-változásait tetszetős diagramokon mutatják be. A 19. század közepe azonban egy hideg periódus vége, ami után a felmelegedés tejesen normális. A hőmérsékletek nagyobb időtávlatokra tekintő összehasonlításai egészen mást mutatnak, méghozzá azt, hogy az elmúlt 65 millió évben a Föld átlaghőmérséklete szinte folyamatosan csökkent. Jelenleg a kainozoikum leghidegebb szakaszát éljük. Az is látható, hogy a kainozoikumi eljegesedés néhány millió éve szintén egy lehűlés története: a felmelegedések utáni újabb jégkorszakok egyre hidegebbek lettek. A grafikonon úgy tűnik, mintha az utóbbi néhány százezer évben nőtt volna az éghajlat instabilitása is (nagyobbak a kilengések), azonban ez valószínűleg inkább annak következménye, hogy a hozzánk közelebbi időkben pontosabban állapítjuk meg a kort és a hőmérsékletet is. Az utóbbi három lehűlési periódust vizsgálva az is szembetűnő, hogy a hőmérséklet többször is hirtelen nőtt meg a mai fölé, majd lassan esett vissza.

Az északi sarkvidék környékén még alig 1000 éve is jóval melegebb éghajlat volt a mainál. Történeti adataink vannak arról, hogy a vikingek nyitott hajókon keltek át Skandináviából Izlandra anélkül, hogy jéghegyeket láttak volna, majd Grönland déli részének  jégmentes területein településeket alapítottak – ahol földművelést is folytattak –, majd probléma nélkül átkeltek Észak-Amerikába is. Ez a periódus a 14. századig tartott, majd az 1310-es években elkezdődött a „kis jégkorszak”, ami a 19. századig tartott. A mostani „globális felmelegedést” e rendkívül hideg periódus átlaghőmérsékleteihez hasonlítják.

A földtörténet egészét tekintve jól látható, hogy az éghajlatváltozások természetes jelenségek. Melegedések és lehűlések követik egymást, a jelenlegi melegedési ráta az ábrák alapján illeszkedik az eddig megismert földtörténeti folyamatok hosszú távú – százezer év vagy hosszabb – trendjébe, a legutóbbi 10 ezer évét azonban már sérti a 20. század óta.

V. Rész - A globális felmelegedés - A globális felmelegedés okai

A globális felmelegedés okai

A Föld-légkör rendszer energiamérlegében a XVIII. századközepe óta előidézett változások (sugárzási kényszer) és az egyes tényezők bizonytalansága a tudomány mai eredményei szerint. Ezeket a változásokat a melegedés miatt erősebb kisugárzás ellensúlyozza. (Forrás:James Hansen, IPCC, 2001)

Az éghajlat stabilitásához egyebek közt az kell, hogy a Föld légköréből annyi energia jusson ki, mint amennyi oda (főleg a napsugárzásból, kisebbrészt a Föld belső hőjéből) bekerül. Természetes üvegházhatás nélkül a Föld felszínének átlaghőmérséklete a mai 14 °C helyett csupán ‒19 °C lenne. Az üvegházhatású gázok mennyiségének bármilyen változása befolyásolja a Föld-légkör rendszer energiamérlegét, megváltoztatja az éghajlatot.

Az éghajlatra természetes és emberi tényezők is hatnak. A legfontosabb természeti hatások: a napciklus, a napállandó, a Föld pályaelemeinek változása, alemeztektonika és a vulkáni tevékenység. A recens felmelegedés részletes okairól számtalan elméletet dolgoztak ki, de a tudományos szervezetek többsége^[30] szerint a fő ok az üvegházhatású gázok koncentrációit növelő emberi tevékenység. Az IPCC Harmadik Értékelő Jelentése is ezt az álláspontot támasztja alá: „Új, a korábbinál erősebb bizonyítékok utalnak arra, hogy az elmúlt ötven évben megfigyelt melegedés döntő része emberi tevékenység eredménye. A változások mérését és a kiváltó okok meghatározását célzó tanulmányok egybehangzóan emberi eredetű hatást mutatnak ki az utóbbi 35–50 év éghajlati adataiban. E tanulmányok számolnak azzal a bizonytalansággal, amely az emberi eredetű szulfát aeroszolok és a természetes tényezők (vulkánok és a Napból érkező sugárzás) mint éghajlati kényszerek miatt jelentkezik, de figyelmen kívül hagyják a többi emberi eredetű aeroszol, továbbá a földhasználat változásainak hatásait. A szulfátok és a természetes tényezők a vizsgált időszakban hűtő hatásúak voltak, tehát nem magyarázhatják a felmelegedést; e tanulmányok többsége szerint az üvegházhatású gázok koncentrációinaknövekedése már önmagában magyarázhatja az elmúlt ötven év felmelegedését, sőt, ennek alapján akár nagyobb felmelegedés is indokolt lett volna.”

A környezeti változások következményei azonban hosszú távon mutatkoznak meg. A Föld óceánjainak magas hőkapacitása miatti kiegyenlítő hatása és más közvetítő folyamatok lassúsága miatt a Föld éghajlata lassan követi az azt megváltoztatni akaró behatást. Emiatt még akkor is további 0,5 °C-os melegedésre kell számítanunk, ha az üvegházhatású gázok koncentrációja tovább nem emelkedik. ^[31]

Az emberi eredetű üvegházhatást főleg a szén-dioxid, a metán és a dinitrogén-oxid idézi elő. A széndioxid mennyiségének változása korrelációt mutat a glaciális és az interglaciális periódusokban az átlaghőmérséklet változásaival. A kainozoikumi eljegesedés leghidegebb periódusában a koncentráció a 19. századinak a 70%-a volt (200 és 288 ppm). Az elmúlt száz év során 380 ppm körüli értékre emelkedett, vagyis abszolút értékben és arányában is (75%) többet nőtt, mint az elmúlt 21 000 év során összesen. A hőmérséklet emelkedése ezt csak lassabban tudja követni az óceánok nagy hőkapacitása és méginkább a sarki jég olvadáshője miatt.

Üvegházgázok forrásonként