ForrásMásfél fok; Szerző: Szabó Péter – Éghajlatkutató, az ELTE Meteorológiai Tanszékének doktorandusza, korábban az Országos Meteorológiai Szolgálat és a Nemzeti Alkalmazkodási Központ szakértője

Az elmúlt 50 év adatai alapján az őszi csapadékösszeg országos átlagban közel 20%-kal nőtt: az Alföldön, délnyugaton és a Kisalföldön 20-40 mm-rel. A megváltozó mintázat miatt mára a szeptember lett a legcsapadékosabb őszi hónap Magyarországon, ami elsősorban a nagy és extrém csapadékok növekvő gyakoriságának köszönhető. A hőmérséklethez képest a csapadék mind térben, mind időben jóval változékonyabb elem, ezért a modelleredmények alapján egyelőre nem jelenthető ki, hogy a megfigyelt változásokért az általunk okozott klímaváltozás a felelős. Az őszi csapadék, különösen a kisebb csapadék, és annak talajba való beszivárgása a komolyabb fagyok előtt kulcsfontosságú hatással van a mezőgazdasági terméshozamokra. Az extrém csapadékok gyakoribbá válásával azonban nő a lefolyási veszteség is, mellyel pedig a beszivárgás csökkenni fog az arra érzékeny talajoknál. A klímamodell szimulációk szerint ha tovább folytatódnak a jelenlegi kibocsátások, akkor 2060-tól a mostaninál akár kétszer gyakoribb extrém csapadékra is fel kell készülnünk. Azaz a növekvő őszi csapadékmennyiséget csak akkor tudja igazán hasznosítani a hazai mezőgazdaság, ha párhuzamosan nem fokozzuk tovább az éghajlatváltozást. Szabó Péter és Pongrácz Rita elemzése.

Az ősznek ugyan már vége van, de érdemes visszatekinteni, és megvizsgálni, hogy a globális felmelegedés hatásai hogyan jelennek meg a csapadékmennyiségekben. Az elemzést főként az indokolja, hogy a mezőgazdasági terméshozamokat leginkább a megelőző év őszén hulló csapadék határozza meg, és a tervezéshez alapvető információként tekintünk ennek mennyiségére, illetve előfordulási gyakoriságára.

Egy amerikai tanulmány kimutatta, hogy az őszi csapadék 70-85%-a hasznosulni tud azáltal, hogy a talajba szivárog még a komolyabb fagyok beállta előtt, mivel a párolgás a nyárinál már alacsonyabb a hidegebb és egyre rövidebb nappalok következtében, illetve a növények gyökerei ekkor már nagyon kis arányban használják fel a talajban tárolt vizet (hiszen a legtöbb gabonát learatták), vagy már a téli nyugalmi időszakra készülnek.

Ahhoz, hogy a csapadék a mélyebb talajrétegekbe is eljusson a tartós fagyok előtt, az egyre melegedő őszök pozitívan hatnak, ugyanakkor fontos a lefolyási veszteség elkerülése végett, hogy a csapadék már ne érkezzen annyira intenzíven, mint nyáron. Az elemzések bemutatása előtt megjegyezzük, hogy a csapadék a hőmérsékletnél mind térben, mind időben jóval változékonyabb meteorológiai elem, ennek megfelelően sokkal nagyobb bizonytalanságra kell számítanunk a klímaváltozással összefüggésben, mint a hőmérséklet esetén.

A szeptember lett a legcsapadékosabb őszi hónap

Az elmúlt 50 évben az őszi csapadékösszeg országos átlagban közel 20%-kal nőtt: az Alföldön, délnyugaton és a Kisalföldön 20-40 mm-rel. Nézzük meg, hogyan alakultak a napi csapadékösszegek országos átlagai az 1970-80-as években és a 21. század első két évtizedében a megfigyelések szerint (1. ábra)!

Az eredmények azt jelzik, hogy szeptemberben jelentősen, 38%-kal, októberben 27%-kal nőtt a csapadékösszeg.

Egyedül szeptember végén és október első harmadában nem változott az átlagos csapadékosság az 1970-80-as évekhez viszonyítva. Ezzel szemben novemberben gyenge csökkenést tapasztalhattunk, amellyel a szeptember vált a legcsapadékosabb őszi hónapunkká, és a korábbi októberi minimum, a novemberi őszi maximum (és egyben éves másodmaximum) megszűnt. Jelen tanulmányban röviden azt vizsgáljuk, hogy ezen őszi növekedés a múltban minek tulajdonítható, s vajon mi várható a jövőben a mérsékelt vagy fokozódó üvegházgáz-kibocsátások esetén.

 

1. ábra: A napi csapadékösszegek [mm] országos átlaga 1971-1990-ben és 2001-2020-ban az Országos Meteorológiai Szolgálat mérései szerint. Alatta zöld színezéssel jelöltük a két időszak közötti csapadéknövekedést, míg világosbarnával a csökkenést. Az idősorokon ötnapos simítást végeztünk. A szerzők ábrája.

Az intenzitásbeli különbségeket érzékeltetendő, az őszi csapadék eloszlását úgy vizsgáltuk, hogy a napi összegeket négy csoportra bontottuk: (1) amikor 1 mm alatti a csapadék (ezt nevezzük száraz napoknak), (2) amikor 1 és 10 mm közötti (kiscsapadék), (3) amikor 10 és 20 mm közötti (nagycsapadék), és (4) amikor 20 mm feletti csapadék (extrém csapadék) hullik.

Most még nem a klímaváltozás a felelős

Az őszi száraz napok száma a tavaszi és nyári növekedéssel ellentétben az országban egyértelműen csökkent az elmúlt 50 év alatt, ezzel párhuzamosan mindhárom őszi csapadékkategória nőtt (2. ábra, zöld árnyalatok). Mivel más nagyságrend tartozik az eltérő csapadékeseményekhez (~1-1,5 nap az extrém csapadékhoz, ~15 nap a kiscsapadékhoz és ~70 nap a száraz napokhoz), és az összehasonlíthatóság érdekében azonos skálabeosztással ábrázoltuk a változásokat, ezért természetesen erősebb színek jelentkeztek a száraz napoknál és a kiscsapadék változásánál – annak ellenére, hogy utóbbiak az extrém csapadéknál jóval kisebb területen változtak statisztikailag is szignifikánsan.

A nagycsapadékok az Alföld keleti és déli területein, míg az extrém csapadékok inkább délnyugaton nőttek jelentősebben (itt a 0,5-1 napos változás is jelentősnek számít).

Ezzel megegyezően az országos átlagok a nagycsapadékok és az extrém csapadékok kivételével nem mutattak szignifikánsan növekvő trendet 1971 és 2020 között. Ahhoz, hogy ezen megfigyelt (nagy és extrém csapadék) trendekről eldöntsük, hogy az emberi tevékenység vajon hozzájárult-e a bekövetkezésükhöz, tíz-tíz különböző globális klímamodell historikus és csak természetes kényszereket tekintő szimulációit használtuk fel 1971 és 2014 között, azonban

ezek alapján nem jelenthetjük ki, hogy az emberi tevékenység felelős a megfigyelt változásokért.

2. ábra: A száraz napok (fent), az 1-10 mm közötti, a 10-20 mm közötti és 20 mm feletti csapadékú napok őszi számának átlagos változása [nap/év] az 1971-1990 és 2001-2020 időszak között az Országos Meteorológiai Szolgálat mérései alapján. Szürke pöttyözés jelöli a statisztikailag szignifikánsan változó területeket. A szerzők ábrája.

Amit nyerünk a réven, azt elveszítjük a vámon? Több kibocsátás, több extrém csapadék

A 21. század második felére egy zöldebb jövőképet követve vagy egy fokozódó kibocsátási forgatókönyv esetén is közel azonos, 10, illetve 15%-os növekedésre számíthatunk az őszi csapadékösszegben. Ezért megvizsgáltuk, hogy az eddig tekintett négy csoport hogyan változik a jövőben, hiszen

a kiscsapadékok növelik a beszivárgást, a nagycsapadékok viszont sokkal kevésbé, így nagyon fontos az egyes kategóriák szerint külön vizsgálni a várható változásokat.

Jelentős hosszútávú trendet a száraz napok, a kiscsapadékok és a nagycsapadékok tekintetében nem találtunk, vagy csak olyan kicsik voltak, hogy nem tartottuk bemutatásra érdemesnek. Tekintsük tehát a jövőbeli modelleredményeket az extrém csapadékok (amikor 20 mm feletti a napi összeg) 20 évre összegzett gyakoriságaira! A közeljövőben a modellek még mindkét forgatókönyv szerint a megfigyelt múltbeli átlag körüli értékeket jeleznek (3. ábra), azonban a jelentől egyre távolodva, és különösen

2060-tól a pesszimista forgatókönyv esetében jelentősen, a múltbelinél legalább 20%-kal többször várhatunk extrém csapadékot az országban, míg az optimista forgatókönyvhöz tartozó bizonytalanság mindvégig magába foglalja a múltbeli átlagot.

A két forgatókönyv közötti különbség a teljes század folyamán nem túl nagy (azaz az ábra szerinti két zöld sáv mindvégig részben fedi egymást), azonban a modellszimulációk átlaga egyre jobban eltér egymástól, és

2060 után a pesszimista forgatókönyv szerint a jelenleginél akár kétszer több extrém őszi csapadékra is fel kell készülnünk.

 

3. ábra: A 20 mm feletti csapadékú napok húszéves gyakorisága [nap] az optimistább RCP4.5 és a pesszimista RCP8.5 forgatókönyvet figyelembe vevő jövőre vonatkozó regionális klímaszimulációk alapján. A fekete vonalak a modellszimulációk átlagát jelölik, az értékek országos átlagot reprezentálnak. A szerzők ábrája.

4. ábra mutatja részleteiben, hogy a 21. század közepére és annak végére az országon belül hol várható az extrém csapadékok legnagyobb átlagos őszi előfordulása – melyhez viszonyításként hozzávesszük a múlt és a jelen térbeli eloszlásait is. Az Alföldön az 1970-80-as évek két év alatti 1 napos gyakorisága már a 2001-2020 időszakra is megnőtt ugyan évi 1 napra, de ez a század folyamán várhatóan nem nagyon fog tovább változni. A Kisalföldön az 1970-80-as években még csupán átlagosan 1 napra számíthattunk az ősz folyamán az extrém csapadékokból, de a pesszimista forgatókönyv szerint ez akár évi 2 napra is nőhet. Ugyanakkor a megfigyelések szerint délnyugaton jelentkezett a legnagyobb növekedés az elmúlt évtizedekben, és a 2001-2020 közötti, őszönkénti 2-2,5 napról további növekedést várhatunk a jövőben – olyannyira, hogy a század végére a pesszimista forgatókönyv szerint ez az érték elérheti a 3,5-4 napos évi átlagot is. 

Ez már a nyári gyakoriságnak felel meg, és bizonyosan jelentősen növeli majd a lefolyási veszteség valószínűségét is.

4. ábra: A 20 mm feletti csapadékú napok várható éves előfordulása [nap/ősz] a megfigyelések szerint 1971-1990-ben és 2001-2020-ban, valamint az optimistább RCP4.5 és a pesszimista RCP8.5 forgatókönyvet figyelembe vevő jövőre vonatkozó regionális klímaszimulációk alapján 2041-2060-ban és 2081-2100-ban. A szerzők ábrája.

Csak kibocsátáscsökkentés mellett tud igazán hasznosulni a növekvő őszi csapadék

Összefoglalásként elmondhatjuk, hogy:

  1. Az elmúlt 50 évben az őszi csapadékösszeg nőtt (szeptemberben és októberben), mely elsősorban a nagy és extrém csapadékok növekvő gyakoriságának köszönhető. A detektált változásokért egyelőre nem az emberi tevékenység a felelős.
  2. A jövőben az őszi csapadékmennyiség az optimista forgatókönyvet követve is nő, azonban a pesszimista forgatókönyv szerint a jelenleginél akár kétszer több alkalommal várható extrém csapadék, mely főleg délnyugaton és a Kisalföldön jelentős növekedéssel járhat.

Az őszi csapadékösszeg nagyon fontos a rákövetkező évi terméshozamok tekintetében a tartós fagy beállta előtti talajba szivárgás folyamatán keresztül. A növekvő őszi hőmérsékletek hozzájárulnak ennek a hasznosulásához, ezért a várható őszi csapadéknövekedés még további pozitív hatással járhat.

Egy fokozódó vagy egy zöldebbre váltó emberi tevékenység esetén is közel azonos mértékben nőhet az őszi csapadék mennyisége, azonban fontos különbség, hogy a pesszimista forgatókönyv szerint a növekvő csapadékintenzitás és az extrém csapadékok gyakoribbá válása egyértelműen növelik a lefolyási veszteséget is, mellyel pedig a beszivárgás csökkenni fog az arra érzékeny talajok esetében. Az ősszel várható éghajlatváltozás okozta pozitív hatásokat tehát inkább csak a visszafogott antropogén kibocsátások esetén tudjuk majd hasznosítani.

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. Regionális klímamodellekkel végzett éghajlati szimulációk:
A teljes földi éghajlati rendszert és a rendszer elemei közötti fizikai folyamatokat globális klímamodellek tudják megfelelő módon szimulálni. Egy térség éghajlatának részletesebb vizsgálatához azonban regionális klímamodellekre van szükség, hiszen azok a légköri folyamatokat pontosabban és finomabb térbeli felbontással írják le, mint a globális modellek. A regionális modellek historikus szimulációi nagy számban jelenleg még mindig csak 2005-ig állnak rendelkezésünkre, míg a jövőre vonatkozóan, 2006-tól indítva 2100-ig azt szimuláljuk, hogy egy-egy hipotetikus üvegházgáz-kibocsátási forgatókönyvre (az optimistább RCP4.5-re és a pesszimista RCP8.5-re) hogyan reagál az éghajlati rendszer. Az elemzésben az Európa egészét 10 km-es rácsfelbontással lefedő, ún. Euro-CORDEX együttműködés keretében futtatott hat-hat különböző regionális klímamodell-szimulációt tekintettünk. 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.

2. Szimulációk hibakorrekciója és a megfigyelések:
Az elmúlt évtizedek fejlesztései ellenére az éghajlati szimulációk még ma sem tökéletesek, a meteorológiai változóktól függően kisebb-nagyobb hibával terheltek a megfigyelésekkel szemben. A hibák javításához hibakorrekciós módszerre és jó minőségű megfigyelésekre egyaránt szükségünk van. A klímaszimulációk eredményeit a legjobb hazai, homogenizált, minőségileg ellenőrzött, ~10 km-es rácsfelbontású, 1971-től rendelkezésre álló, ún. HUCLIM adatbázissal korrigáltuk (adatforrás: Országos Meteorológiai Szolgálat), hiszen ezen adatbázis szolgáltatta az utolsó 50 év (1971-2020) méréseire bemutatott eredményeket is. Jelen elemzéshez a jövőbeli eredmények bemutatásakor a standardizálás módszerét használtuk, amely az eloszlások szórását és átlagát is figyelembe véve végzi a szimulációk hibáinak javítását. A korrekciós referencia-időszak egy olyan múltbeli időszakot jelent, amelyben a regionális modellek még historikus, a forgatókönyvek bevezetése előtti kényszerekkel vannak meghajtva, azaz az 1986-2005 időszakot fedi le.

3. Átlag, változás, statisztikai szignifikancia-vizsgálat és trend:
Egy hosszabb, általában húszéves időszak átlagai megadják, hogy az időszakon belül bármely évben milyen értékre számíthatunk (az 1. ábra mm-ben, a 4. ábra nap/ősz-ben kifejezve), míg az idősorra illesztett trend azt adja meg, hogy mekkora az adatsorban adott idő alatt bekövetkezett átlagos változás. A változásokat két hosszabb, 20-20 éves időszak átlagainak különbségére adtuk meg (a 2. ábrán nap/év-ben kifejezve), és Welch-teszttel megvizsgáltuk, hogy a két időszak eloszlása szignifikánsan különbözik-e egymástól. Ezt 80%-os megbízhatósági szint mellett tekintjük a csapadék nagy időbeli változékonysága miatt. Ezen felül 20 éves összegeket is megadtunk (napban kifejezve a 3. ábrán). Annak eldöntésére, hogy az emberiség felelős-e a változásokért a bármely eloszlású mintára alkalmazható Mann-Kendall tesztet használtuk. Ugyanígy ezt a tesztet tekintettük a megfigyelések trendjének vizsgálatához is, és ezen eredményeket szintén 80%-os megbízhatósági szint mellett közöljük