A klímaváltozás miatt eltolódott a vegetációs időszak, még durvább fagykárok lehetnek itthon
2022.03.28.Forrás: Másfél fok; Írta: Szabó Péter – Éghajlatkutató, az ELTE Meteorológiai Tanszékének doktorandusza, korábban az Országos Meteorológiai Szolgálat és a Nemzeti Alkalmazkodási Központ szakértője.
70%-os valószínűséggel állíthatjuk, hogy az éghajlatváltozás miatt változott meg számottevően a tavaszi növényfejlődés időszaka Magyarországon. Elsősorban a hidegtűrő növények az érintettek, amelyek napjainkra már két-három héttel korábban, február közepén fejlődésnek indulnak délen-délnyugaton. Egyedül az Északi-középhegységben és északkeleten kezdődik átlagosan továbbra is március elején és közepén a vegetációs időszak, mindenhol máshol eltolódott. A 20. század nagy részében az éghajlatváltozás még nem hatott a hidegtűrő hazai vegetáció kezdetére, az elmúlt két-három évtizedben azonban már érzékelhető a változás, ami tovább fog erősödni, ha nem mérsékeljük a globális felmelegedést. A pesszimista éghajlati forgatókönyv szerint a jelenlegi megfigyelt trend várhatóan a jövőben folytatódik (húszévente kb. egy hetet előrébb tolódik), és a század végén országos átlagban már január végén megindul a hidegtűrő vegetáció fejlődése. A melegigényes növények esetében jelenleg ilyen jelentős változás még nem érhető tetten, de a jövőben azok vegetációs időszaka is jóval előrébb tolódva kezdődik majd. A korábbi növényfejlődés csak látszólag kedvező a mezőgazdaságnak. Bár sokéves átlagban csökken a fagyos napok száma az országban, nagy hidegek továbbra is előfordulhatnak, ami tovább növelheti a fagykárokat, különösen a melegigényes növények esetében. Szabó Péter és Pongrácz Rita elemzése.
Hazánkban alapvetően két hőmérsékleti küszöbértéket érdemes megkülönböztetni arra vonatkozóan, hogy mikor indul a növények fejlődése. Ezzel gyakorlatilag meghatározhatjuk, hogy milyen növényeket tud a mezőgazdaság egy adott területen termeszteni, és a kérdéses növényeket mikor lehet már elvetni. A növényfajok mindegyike egymástól eltérő hőmérsékleten kezdi a vegetációs időszakot (a magcsírázással): például a káposztánál már 2 °C-on, a répa esetén 5 °C-on, míg a szőlőnél és a gyümölcsfáknál csak 10 °C körül.
A hidegtűrő növényeknél tehát a küszöb az 5 °C-os napi átlaghőmérsékletet jelenti, míg a melegigényes növényeknél a bázishőmérséklet ennél magasabb, 10 °C. Mivel a vegetáció kezdetéhez nem elég egyetlen napon ilyen hőmérsékletet mérnünk (hiszen például idén január elején több napig is átléptük napi átlagban a küszöbhőmérsékletet), ezért általában az 5 napon át fennálló időszak végét tekintjük a vegetációs periódus kezdetének.
Jelen tanulmányunkban azt vizsgáljuk, hogy a hidegtűrő (legalább 5 napig T > 5 °C) és a melegigényes (legalább 5 napig T > 10 °C) növények vegetációs időszaka hogyan alakult a megfigyelések szerint, és mi várható a jövőben egy fokozódó vagy mérsékelt éghajlatváltozás esetén. Azt is elemezzük, hogy a változásokért az ember okolható-e, amikhez a legjobb hazai, rácsponti megfigyeléseket, illetve globális és regionális klímamodell-szimulációk eredményeit értékeljük. A leírást minden részben a hidegtűrőkkel kezdjük, majd a melegigényesekkel folytatjuk.
Mérhetően előrébb tolódott a hidegtűrő növények fejlődése az országban
Tekintsük először az elmúlt 50 év megfigyeléseit! A hidegtűrő növények vegetációs időszaka nagyon változékonyan alakult: országos átlagban legtöbbször márciusban kezdődött, de egyszer olyan év is előfordult már, hogy januárra esett (mégpedig a nagyon enyhe 2006/07-es télen), illetve egyszer nagyon késői kezdésre is akadt példa: április elejére (1996 tavaszán). Négy hazai állomást (Szeged, Pécs, Győr, Debrecen) vizsgálva, az idei vegetációs periódus február 20. körül elkezdődött már a hidegtűrő növények számára. Ha a területi eloszlást nézzük (1. ábra, felső sor), jól kirajzolódik az, hogy átlagosan dél-délnyugaton indul meg a leghamarabb a hidegtűrők fejlődése, azonban
míg 40 évvel ezelőtt ez még inkább általában március elején volt, az utóbbi két évtizedben már február közepére esett. Ez jelentős, két-három hetes korábbra tolódást jelent.
Budapesttől keletre szintén ilyen mértékű változást tapasztalhattunk, de itt egy későbbi, március közepi időszakról tolódtak a növények fejlődéséhez kedvező éghajlati feltételek február végére.
Egyedül hegységeinkben és északon kezdődik átlagosan továbbra is márciusban a vegetációs időszak.
A melegigényes növények magcsírázása országos átlagban április 10. körül kezdődik, és ebben az esetben nem látunk az hidegtűrőkhöz hasonló változékonyságot: az évek hetedében országos átlagban már márciusban megindulhatott a fejlődés. Ha esetleg erre mégsem került sor, áprilisban akkor is mindig elértük a növények számára kedvező időszakot.
Érdekesség, hogy ez idén (március 23-ig) még nem kezdődött el az eddigi hűvös (meteorológiai) tavasz miatt (hiszen nem elég, hogy nappal enyhe az idő, ha emellett hajnalonként még jelentősen fagy). Ha az országon belüli eloszlásra tekintünk, azt láthatjuk, hogy leghamarabb délen, április elején indul meg a melegigényesek vegetációs időszaka, míg legkésőbb északon, csak április legvégén (1. ábra, alsó sor, ld. fent).
Itt nincsenek nagy változások, és nem találunk néhány napnál nagyobb korábbra tolódást a Bakony-Cserhát közötti vékony sávot kivéve, ahol is legfeljebb egy hetes előbbre csúszást tapasztalhattunk a ’70-80-as évek és a legutóbbi 20 év átlagai között. Megjegyezzük, hogy az Alföld nagyobb részén gyenge későbbre tolódást is megfigyelhettünk, amely a hűvösebb tavaszi időszak meghosszabbodását jelenti arrafelé.
Az elmúlt 30 évben kezdett igazán érződni a klímaváltozás hatása a növényfejlődésre
Ha elemzésünket a 20. század elejéig kiterjesztjük a rendelkezésre álló klímaszimulációkkal, akkor láthatjuk, hogy egészen a ’80-90-es évekig változatlanul a 10. hét környékén (március eleje) volt a hidegtűrő növények vegetációs időszakának kezdete. Addig tehát az éghajlat belső változékonysága dominált, majd ezen dátum a ’90-es évektől egyre korábbra kezdett tolódni az évben (2. ábra, felső grafikonján szürke sáv).
Ennek oka, hogy az emberi tevékenységnek a 20. század legnagyobb felében még egyáltalán nem volt érezhető hatása a vegetációra.
Ugyanezt láthatjuk a melegigényes növényeknél is: gyakorlatilag kis változékonyság mellett a 14-15. hét (április első fele) körül indult meg az ilyen típusú növények fejlődése, de itt a teljes 20. század folyamán fennállt ez (2. ábra, alsó grafikonján szürke sáv).
Most vizsgáljuk meg azt, hogy az ember okolható-e a hidegtűrő növények esetében a vegetációs periódus utóbbi évtizedekben bekövetkezett előrébb tolódásáért! Ehhez az elmúlt szűk 50 évre vonatkozóan kétféle éghajlati szimulációt tekintettünk: az egyik esetben a modellek csak a természetes kényszereket veszik figyelembe, míg a másik esetben ezek mellett az emberi tevékenység hatására egyre növekedő üvegházgáz-koncentrációt is.
A megfigyelésekkel azonos, statisztikailag szignifikánsan korábbra változó trendet 9-ből 6 modell esetében csak akkor kapjuk meg, ha az emberi hatást is figyelembe vesszük, míg a többi modellnél a természetes változékonyság dominál még.
Ez a 70%-os valószínűség azt jelzi, hogy az emberiség okozta az elmúlt néhány évtizedben megfigyelhető változást.
Mivel a melegigényes növényeknél még a megfigyelések esetében is a változékonyság dominál, és egyirányú, statisztikailag igazolható trendről nem beszélhetünk, ezért itt nem vizsgáljuk az emberi tevékenység szerepét.
Ha így folytatjuk, már januárban fejlődésnek indulhatnak a hidegtűrő növények, ami nem jó
Az utóbbi néhány évtizedben egyre inkább az antropogén hatások erősödését mérhettük a hidegtűrő növények vegetációjának kezdetét illetően, ugyanakkor a jövőbeni esetleges gyengülés szintén rajtunk múlik.
A pesszimista jövőkép szerint a jelenlegi megfigyelt trend várhatóan a jövőben folytatódik (húszévente kb. egy hetet előrébb tolódik), és a század végén országos átlagban már január végén megindul a hidegtűrő vegetáció fejlődése.
Ez azt jelenti, hogy egyes években ennél akár hamarabb is indulhat, mely kedvezőtlen hatást gyakorolhat a növényzetre télen, a még biztosan előforduló komolyabb fagyok miatt. Az optimista, mérsékelt kibocsátási forgatókönyv ezzel szemben még átlagosan február 10. körülre teszi a vegetáció fejlődésének kezdetét (2. ábra, felső grafikonján narancs és piros sáv, ld. fent).
A melegigényes növények esetében a jövőben már megjelenik az emberi tevékenység hatása: a jelenlegi, statisztikailag nem szignifikáns kis változást az optimista forgatókönyv szerint is kétszer nagyobb ütemű szignifikáns korábbra csúszás veszi át, mellyel áprilisról március végére tolódik. A pesszimista forgatókönyv viszont itt még nem áll meg, és az optimistánál kétszer erősebb trendet jelez, mellyel március első felére tolja ezen időszak átlagos kezdetét (2. ábra, alsó grafikonján narancs és piros sáv, ld. fent).
Érdemes volna mérsékelni a kibocsátásokat, mert így is változni fog regionálisan a vegetáció
A hidegtűrő növények esetén (3. ábra) a következő 20 évben már a Kisalföldön is február közepére várhatjuk az átlagos vegetációs időszak kezdetét. A jövőbeli emberi tevékenység hatása (hogy a pesszimista vagy optimistább forgatókönyvet követjük) pedig csak 2060-tól jelentkezik, de ekkor már mindenhol legkésőbb februárban kezdődik majd várhatóan a vegetációs időszak.
Amennyiben az előttünk álló évtizedekben tovább nő az üvegházhatású gázok koncentrációja, akkor az ország déli-délnyugati részén átlagosan január közepén már megindulhat a növényfejlődés az évszázad végén.
Ha viszont megkezdjük az antropogén kibocsátások mérséklését, és az optimistább forgatókönyvet követjük, még továbbra is februárban tarthatjuk a hidegtűrő növények tenyészidőszakának átlagos kezdetét.
A melegigényes növények vegetációs folyamatai az optimista jövőbeli forgatókönyvet követve lassan kezdődnek csak hamarabb az évben (4. ábra), de a század végére délen már egyértelműen márciusban várhatjuk azok átlagos kezdetét a jelenlegi április helyett. A két forgatókönyv közötti eltérés itt kisebb, mint a hidegtűrő növények esetében, de a fosszilis tüzelőanyagokat előnyben részesítő jövőkép szerint két héttel korábbi vegetációs periódus kezdeteket várhatunk a század végére, mellyel délen-délnyugaton március eleji dátumokra számíthatunk az északkeleti-északi március végiekkel szemben.
Az eltolódás miatt még nagyobb pusztítást tehetnek a továbbra is előforduló fagyok
Összefoglalva: (1) A hidegtűrő növények vegetációs időszaka átlagosan két héttel előrébb tolódott, melyért az emberi tevékenység a felelős. (2) A melegigényes növényeknél még nem mutatható ki egyértelmű trend az ország legnagyobb részén. (3) A jövőben a század végére a hidegtűrő növényeknél akár január közepén is lehet az átlagos növényfejlődési kezdet a pesszimista forgatókönyv szerint. (4) A jövőben a melegigényes növényeknél megindul a korábbra tolódás az emberi tevékenység hatására, de a hidegtűrőkhöz képest kisebb változások mellett a pesszimista forgatókönyv szerint ez akár egy hónapos is lehet.
A mezőgazdaság számára első hallásra előnyös, hogy a növények vegetációs időszaka jóval korábbra tolódik. Ugyanakkor, ha mindez már januárban elkezdődik a hidegtűrők esetén, akkor az ezt követően esetlegesen még megjelenő fagyok óriási kárt okoznak a hidegre kevésbé érzékeny növények fejlődésében egy érzékeny, virágzási fázisban, ami a termés elmaradásához vezethet. Az éves fagykárok több mint kétharmada már most is a tavaszi időszakra koncentrálódik.
A melegigényes növények esetében ez még nagyobb károkat okozhat, így a késői fagyok vizsgálata további fontos információt nyújthat a jövőbeli alkalmazkodás szempontjából. Mindezek a számszerű eredmények a gondos előkészítést és tervezést segítik elő, ami elengedhetetlen a megfelelő növénykultúrák kiválasztásához az egyes tájegységek adottságait is figyelembe véve.
Szerzők: Szabó Péter, Pongrácz Rita
Jelen tanulmány megvalósításában a szerzőkön kívül még részt vett: Bartholy Judit és Barna Zsófia. Köszönet illeti a globális modellszimulációk elkészítéséért a WCRP CMIP 6. fázisában résztvevő intézményeket, a regionális modelleredményekért az Euro-CORDEX konzorcium modellező intézeteinek tagjait, a hazai megfigyelésekért pedig az Országos Meteorológiai Szolgálatot.
Rövid tudományos módszertan:
1. Természetes kényszerekkel meghajtott és az emberi tevékenységet is figyelembe vevő szimulációk:
A teljes földi éghajlati rendszert és a rendszer elemei közötti fizikai folyamatokat csak globális klímamodellek képesek megfelelően szimulálni. Az IPCC legújabb, 6. jelentésében olyan új modellszimulációkat is végeztek a múltra (egészen 2014-ig), amelyek csak a természetes éghajlatalakító kényszereket (pl. a vulkánkitöréseket és a napsugárzás változásait) vették figyelembe. Emellett az ún. historikus, az emberi tevékenységek hatását is figyelembe vevő szimulációk ugyancsak rendelkezésünkre állnak ugyanazokkal a modellekkel. Ha egy éghajlati indikátorban bekövetkező változás iránya és nagysága statisztikailag szignifikáns módon eltér a kétféle múltbeli szimulációra, és a historikus futások trendje a mérések szerint is kimutatható, akkor a változásért egyértelműen az emberiség és a különböző tevékenységekből eredő üvegházhatású gázkibocsátás a felelős. Jelen elemzésben kilenc különböző globális klímamodell imént említett kétféle szimulációit használtuk fel 1900 és 2014 között, és a kapott eredményeket hároméves simítással ábrázoltuk.
2. Regionális klímamodellek:
Egy térség, pl. hazánk éghajlatának részletesebb vizsgálatához regionális klímamodellekre van szükségünk, hiszen azok a légköri folyamatokat pontosabban és finomabb térbeli felbontással írják le, mint a globális modellek. A regionális modellek historikus szimulációi 2005-ig állnak rendelkezésünkre, míg a jövőre vonatkozóan, 2006-tól indítva 2100-ig azt szimuláljuk, hogy két, hipotetikus üvegházgáz-kibocsátási forgatókönyvre (az optimistább RCP4.5-re és a pesszimista RCP8.5-re) hogyan reagál az éghajlati rendszer. Jelen elemzésben az Európa egészét 10 km-es rácsfelbontással lefedő, ún. Euro-CORDEX együttműködés keretében futtatott hat-hat különböző regionális klímamodell-szimulációt tekintettünk, és az eredményeket hároméves simítással ábrázoltuk. Ezen hattagú együttes már megfelelően tudja reprezentálni a modellek különbözőségéből eredő bizonytalanságot, illetve ezeket mindkét említett forgatókönyvvel meghajtva az emberi tevékenység jövőbeli alakulásából származó bizonytalanságot is.
3. Változás, trend és szignifikancia-vizsgálat:
A változást két hosszabb, legalább 20-éves időszak átlagainak különbségére, jelen tanulmányban napban kifejezve adjuk meg. Egy idősorra illesztett trend pedig azt adja meg, hogy mekkora az adatsorban adott idő alatt bekövetkezett átlagos változás, mely lehet negatív vagy pozitív előjelű. Jelen tanulmányban a trendegyütthatók (nap/évtized) mindegyikét lineáris regresszió illesztésével, a gyakran alkalmazott legkisebb négyzetek módszerével határoztuk meg. Minden egyes idősorra külön-külön, statisztikai t-próbával és Welch-próbával megvizsgáltuk, hogy az adott trend szignifikánsan különbözik-e nullától, illetve két adatsor eloszlása egymástól. Az eredményeket 90%-os megbízhatósági szint mellett közöljük.
4. Hibakorrekció és megfigyelések:
Az éghajlati modellszimulációk nem tökéletesek, a meteorológiai változóktól függően kisebb-nagyobb hibával terheltek a megfigyelésekkel szemben. A hibák javításához hibakorrekciós módszerre és jó minőségű, lehetőleg homogenizált megfigyelésekre egyaránt szükségünk van. Az itt bemutatott összes modellszimuláció eredményeit a legjobb hazai, homogenizált, minőségileg ellenőrzött, 10 km-es rácsfelbontású, 1971-től rendelkezésre álló, ún. HUGRID adatbázissal korrigáltuk a standardizálás módszerével, mely az eloszlások szórását és átlagát is figyelembe véve végzi a szimulációk korrekcióját. A korrekciós referencia időszak a rendelkezésre álló közös időtartamot, vagyis a globális modellek esetén az 1971-2014, míg a regionális modellek esetén az 1971-2005 időszakot fedi le. Az említett HUGRID adatbázis szolgáltatta az utolsó 50 év (1971-2020) megfigyeléseire bemutatott eredményeket is.
