Elkerülhető volna, hogy a tavalyi legsúlyosabb aszály három-négyévente forduljon elő a század végére Magyarországon
2023.08.04.Forrás: Másfél fok; Szabó Péter, Pongrácz Rita, Kis Anna – Meteorológus, a földtudományok doktora (PhD), az ELTE Meteorológiai Tanszékének tudományos munkatársa, a Másfél fok egyik állandó szerzője.
A tavalyi év volt az eddigi legrosszabb hazánkban az aszály szempontjából az elmúlt 48 év megfigyeléseit tekintve, és az előzetes adatok szerint ekkor volt a legalacsonyabb a kukorica termésátlaga is. A Pálfai-féle aszályindex alapján 2001 és 2020 között átlagosan Magyarország 37%-a volt aszálymentes, és a jövőben több klímaszimuláció szerint is az aszályos területek növekedésére kell felkészülnünk. A területi eloszlást tekintve az Alföld és a Kisalföld a leginkább kitett, jellemzően itt a legkevesebb az aszálymentes évek száma. A közepesen erős és súlyosan aszályos évek gyakorisága jelenleg 20 évente átlagosan csupán 1-2 év, de ez jelentősen megnövekedhet (akár 8 fölé) az üvegházgáz-kibocsátás mérséklése nélkül, ugyanakkor egyes területeken csökkenhet is az évszázad végére, ha azonnali kibocsátás-csökkentésbe kezdünk. Kis Anna, Szabó Péter és Pongrácz Rita elemzése.
Az időnkénti aszály hazánk éghajlatának természetes velejárója, azonban az éghajlatváltozás következtében annak fokozódására számíthatunk. Elemzésünkben egy Magyarországon elterjedten használt mutatószámot, az ún. Pálfai-féle aszályindex egy módosított változatát (a részletes definíció a cikk végén olvasható) vizsgáljuk az elmúlt 48 év adatai, valamint a jövőre vonatkozó szimulációk alapján. Az index előnye, hogy egyetlen számértékkel jellemzi egy adott év aszályosságát, amely szoros összefüggést mutat a terméshozamokkal. Így a mezőgazdaságban okozott esetleges veszteségekre is következtethetünk az index értékéből, de természetesen megjegyezzük, hogy a terméshozamokat a vízhiányon felül számos egyéb tényező is befolyásolja (pl. tavaszi fagyok, mezőgazdasági technológia).
Eddig 2022 viszi a (kiszáradó) pálmát
Az elmúlt 48 év adatait vizsgálva egyértelműen arra a következtetésre jutottunk, hogy a tavalyi évben fordult elő a legsúlyosabb aszály hazánkban a területi átlagok alapján (1. ábra).
2022 mellett csupán egy év, 1992 érte el a közepes erősségű aszály kategóriát a magyarországi átlagértéket tekintve.
A mérsékelt aszály kategóriájába tíz év esett (súlyosság szerinti sorrendben: 2003, 2012, 1993, 2015, 2000, 1990, 2021, 1983, 2007, 1994), az aszálymentes évek száma pedig 20-nak adódott, amely a teljes vizsgált időszak kevesebb, mint fele.
Az aszály szempontjából nem csak az adott év meteorológiai viszonyai meghatározók, hanem a megelőző évek is. Például az eddigi legszárazabb év 2011 volt, azonban az aszály nem ekkor volt a legsúlyosabb, hiszen az ezt megelőző 2010-es év épp a legbőségesebb volt a csapadékot tekintve, így a talajban eltározott nedvesség enyhítette 2011 szárazságát. 2012-ben szintén kevés csapadék hullott, és ekkor már a Pálfai-féle aszályindex is elérte a mérsékelt aszály kategóriát, hiszen ehhez az előző év csapadékhiánya is hozzájárult.
Továbbá nemcsak a csapadék, de a hőmérséklet alakulása is lényeges, bár a teljes vizsgált adatsor szerint a Pálfai-féle aszályindex és a csapadék között valamelyest erősebb a kapcsolat, mint az aszályindex és a hőmérséklet között (a korrelációs együtthatók értéke rendre -0,69 és 0,63). Általánosságban igaz, hogy ha több csapadék hullik, alacsonyabb az aszályindex értéke, ha pedig magasabb a hőmérséklet, az aszályindex is nagyobb.
Összevetettük a Pálfai-féle aszályindex alakulását a kukorica termésátlagával az 1990 és 2022 közötti évekre (2. ábra). Az ábrán jól kirajzolódik a két tényező ellentétes menete: magasabb termésátlag általában azokban az években jellemző, amikor alacsony volt az aszályindex értéke, és ez fordítva is igaz (a két változó közti korreláció -0,74-nek adódott, amely már igen erős kapcsolatra utal). A legalacsonyabb termésátlagot tavaly regisztrálták (az előzetes számítások szerint 3420 kg/ha), amikor az aszályindex a maximumát vette fel (8,6 °C/100 mm).
Azokban az években, amikor a kukorica termésátlaga 4000 kg/ha alatt maradt, a Pálfai-féle aszályindex meghaladta a 6 °C/100 mm-t, azaz legalább a mérsékelt aszály kategóriába esett az adott év.
Az aszálymentes évek (Pálfai-féle aszályindex < 4 °C/100 mm) mindegyikében pedig legalább 5950 kg/ha volt a termésátlag. Megjegyezzük, hogy hasonló elemzést a búzával és a burgonyával is készítettünk, azonban ezen esetekben gyengébbnek adódott a kapcsolat. Ennek oka lehet, hogy a Pálfai-féle aszályindex számításakor nagyobb hangsúlyt kapnak a nyári hónapok, amely időszak a kukorica fejlődésére nagyobb hatással van, mivel a növény vízigénye júliusban a legnagyobb.
Kevesebb aszálymentes év, több súlyos aszály az évszázad végére
Az elkövetkezendő években várhatóan csökkenni fog az aszálymentes évek területi aránya hazánkban (3. ábra). Míg a megfigyelések átlagát tekintve Magyarország területének 37%-a jellemzően aszálymentes volt 2001 és 2020 között, addig a 21. század során az üvegházgáz-kibocsátás későbbi csökkentését feltételező (RCP4.5), illetve az azt teljesen mellőző (RCP8.5) forgatókönyvek szerint ez csökkenni fog, a legpesszimistább szcenárió szerint 2081‒2100-ra 10% alá is eshet. Ha viszont azonnal életbe lépne a kibocsátások csökkentése, a század végére egyes szimulációk szerint valamelyest növekedhetne is az aszálymentes terület aránya.
Megvizsgáltuk, hogy az ország egyes rácspontjaiban 20 évből hány év esett az aszálymentes kategóriába (4. ábra).
A területi eloszlást tekintve az Alföld és a Kisalföld a leginkább kitett, itt a legkevesebb az aszálymentes évek száma.
Az elmúlt évek megfigyelései alapján hazánk középső és északnyugati területein fordult elő a legkevesebb (20 év alatt 2-4) ilyen év, míg az amúgy is csapadékosabb nyugati országrészben 8 feletti, az Északi-középhegységben pedig 10-15 évet meghaladó értékeket is kaptunk egy-egy rácspontban. Hazánk nagy részén 4-8 év volt aszálymentes a 20-ból, illetve legalább 2 év aszálymentes volt minden rácspontban (pontosan 2 aszálymentes év az egész országban mindössze három rácspontban fordult elő).
A jövőre vonatkozó szimulációk átlaga szerint a 2021‒2040-es időszakra az Alföldön csökkenni fog az aszálymentes évek száma minden forgatókönyv esetén.
Az évszázad végére viszont meghatározó lesz, hogy mit kezdtünk a kibocsátásokkal: az RCP2.6 esetén (tartjuk magunkat a 2 Celsius-fokos célhoz) a 2001‒2020-as időszak megfigyeléseihez hasonló képet kaptunk, míg az RCP8.5 (nem kezdünk érdemi kibocsátás-csökkentésbe) az ország legnagyobb részén 2-nél kevesebb aszálymentes évet valószínűsít a 20-ból.
Az 5. ábrán a közepes erősségű és súlyosan aszályos évek átlagos területi arányát láthatjuk, amely az elmúlt 20 évben a megfigyelések szerint csupán 5% volt. Az elkövetkezendő 40 évben ennek növekedése valószínűsíthető, amely szcenáriótól függően más-más mértékű lehet, de átlagosan 10-20% közötti értékek várhatók. A 21. század második felében azonban már lényeges, hogy melyik forgatókönyvet fogjuk követni.
A pesszimista, kibocsátás-csökkentés nélküli (RCP8.5) szcenárió esetén jelentős növekedés valószínűsíthető a közepes erősségű és súlyosan aszályos területek arányában,
amely a legszélsőségesebb modelleredmény esetében megközelíti az 50%-ot is. Ugyanakkor megjegyezzük, hogy ha az optimista RCP2.6 forgatókönyvet követjük, akkor a jelenlegi értékhez képest kisebb mértékű csökkenés is bekövetkezhet.
A közepes erősségű és súlyosan aszályos évek átlagos számának területi eloszlása is azt mutatja, hogy a leginkább kitett terület az Alföld (6. ábra). A megfigyelések szerint 2001 és 2020 között átlagosan 1-2 év esett ebbe a kategóriába, csupán a déli régiókban található egy-egy rácspont, amikor a 3-at is elértük; az ország nagyobb részén viszont egyáltalán nem volt jellemző. A klímaszimulációk szerint a következő két évtizedre jelentősen visszaszorul azon területek aránya, amelyeket átlagosan maximum egy évben érint közepes erősségű vagy súlyos aszály. Az egyes forgatókönyvek figyelembevételével számított eredmények között még nincs igazán jelentős különbség ebben az időszakban (2021‒2040). Viszont
a 2081‒2100-ra vonatkozó szimulációk alapján azt láthatjuk, hogy minél tovább halogatjuk az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentését, annál nagyobb területet fog elfoglalni a 20 évből legalább 5 évben előforduló közepes erősségű vagy súlyos aszály.
Az ország középső területein ráadásul 8 év feletti értékek is megjelennek a szimulációk átlaga szerint a század végére ezen pesszimista jövőkép (RCP8.5) esetén. Ellenben, ha azonnal hozzákezdünk az üvegházgáz-kibocsátás csökkentéséhez, akkor a 21. század végére a jelenlegihez hasonló feltételeket valószínűsíthetünk a közepes erősségű és súlyos aszályokat tekintve.
Mérséklés és alkalmazkodás
Az aszályra való felkészülés és az alkalmazkodási stratégiák kidolgozása eddig is fontos volt a hazai mezőgazdaságban, hiszen Magyarország éghajlatának része a nyári aszályos időszak. Ilyen alkalmazkodást jelenthet például az öntözőrendszerek kiépítése, mezővédő erdősávok megőrzése, talajművelési vagy vízmegtartást segítő agrotechnológiák alkalmazása, a megfelelő terményfajta, vagy az éghajlati feltételeket leginkább toleráló haszonnövény megválasztása. Ellenkező esetben a tavalyihoz hasonlóan (50,6 milliárd Ft) az agrárkár-enyhítésre hatalmas összegeket kell majd fordítanunk, a termésveszteség miatti károkról nem is beszélve, amelyek tavaly becslések szerint 400-500 milliárd forintra rúgtak.
A klímaváltozás következtében az évszázad végére ezen aszályok növekedésére számíthatunk a gyakoriságot és az intenzitást tekintve is, amennyiben nem csökkentjük az egyre növekvő energiaigényünk miatt a fosszilis tüzelőanyagok felhasználásából adódó kibocsátásokat. Tehát az éghajlatváltozás mielőbbi mérséklése kulcsfontosságú a biztonságos élelmiszer-ellátás szempontjából is.
Köszönet illeti a regionális modelleredményekért az EURO-CORDEX konzorcium modellező intézeteinek tagjait, az ellenőrzött, rácsra interpolált hazai megfigyelésekért pedig az Országos Meteorológiai Szolgálatot.
Rövid tudományos módszertan:
1. Regionális klímamodellekkel végzett éghajlati szimulációk:
Egy térség, pl. hazánk éghajlatának részletesebb vizsgálatához regionális klímamodellekre van szükség, hiszen azok a légköri folyamatokat már elég pontosan és finom térbeli felbontással írják le. A regionális modellek historikus szimulációi nagy számban továbbra is csak 2005-ig állnak rendelkezésünkre, míg a jövőre vonatkozóan, 2006-tól indítva 2100-ig azt szimuláljuk, hogy egy-egy feltételes üvegházgáz-kibocsátási forgatókönyvre hogyan reagál az éghajlati rendszer. Jelen tanulmányban három forgatókönyvet tekintettünk: az azonnali kibocsátás-csökkentést feltételező, a Párizsi Megállapodásban szereplő 2 °C-os globális melegedést leíró RCP2.6-ot; a kibocsátás-csökkentés nélküli, pesszimista RCP8.5-öt, valamint a kettő között elhelyezkedő RCP4.5-öt. Az elemzésben adott forgatókönyvön belül az Európa egészét ~10 km-es rácsfelbontással lefedő, EURO-CORDEX együttműködés keretében futtatott különböző, de ugyanazon hat-hat regionális klímamodell-szimulációt tekintettünk. Ezen hattagú együttes már megfelelően tudja reprezentálni a modellek eltéréséből eredő bizonytalanságot, illetve ezeket a háromféle forgatókönyvvel meghajtva az emberi tevékenység jövőbeli alakulásából származó nagyfokú bizonytalanságot is.
2. Szimulációk hibakorrekciója és megfigyelések:
Az elmúlt évtizedek folyamatos fejlesztései ellenére az éghajlati szimulációk még ma sem tökéletesek, így a vizsgált meteorológiai változótól függően kisebb-nagyobb hibával terheltek a megfigyelésekkel szemben. A hibák javításához hibakorrekciós módszerre és jó minőségű megfigyelésekre egyaránt szükségünk van. Ehhez a legjobb hazai, minőségileg ellenőrzött, homogenizált, 10 km-es rácsfelbontású, 1971-től rendelkezésre álló, HuClim adatbázist tekintettük (forrás: Országos Meteorológiai Szolgálat), hiszen ezen adatbázis szolgáltatta a múltbeli időszakra bemutatott eredményeket is. Jelen elemzéshez a jövőbeli eredmények bemutatásakor az ún. delta módszert használtuk, amely az eloszlások átlagát figyelembe véve végzi a modellhibák javítását. Referencia-időszaknak a 2001‒2020-as periódust választottuk.
3. A Pálfai-féle aszályindex:
A Pálfai-féle aszályindexet (röviden PADI) [°C/100 mm] az alábbi képlet alapján számítottuk ki:
A képletben Pi jelöli a havi csapadékösszeget [mm], Ti pedig az átlaghőmérsékletet [°C] az adott (i.) hónapban, c egy konstans (c=10), wi pedig súlyozási faktor, minden hónapra külön meghatározott értékkel. A k1 jelöli a hőmérsékleti korrekciós faktort, amely a nyári hónapok átlaghőmérsékletét veszi figyelembe. A k2 a csapadékra vonatkozó korrekciós faktor, amely a nyári hónapok csapadékösszegének minimumaiból számítható ki egy meghatározott képlet alapján. A k3 pedig az adott évet megelőző 36 hónap csapadékviszonyait jellemző tényező, amely a domborzatot is figyelembe veszi.
A számítások során a képletből adódóan hidrológiai évekkel számoltunk, azaz októbertől szeptemberig tartott egy év, és az évszámot mindig az időszak végéhez rendeltük hozzá. Tehát példaként, a 2018-as év a fenti elemzésben és ábrákon a 2017. október 1. és 2018. szeptember 30. közötti időszakot jelenti.
A 3. és a 5. ábrán a hat modellszimulációból eredő bizonytalanság látható az ún. box-plotokon: a vékonyabb vonalak a modellszimulációkból számított minimum és maximum értékeket mutatják, a vastagabb téglalapok pedig a 25. és 75. percentilis értékeket jelölik. Ugyanakkor a 4. és 6. ábra jövőre vonatkozó eredményeit a hat-hat modell átlaga alapján mutatjuk be.
Az eredményül kapott számérték alapján különíthetjük el az egyes kategóriákat: aszálymentes év (PADI < 4 °C/100 mm), enyhe aszály (PADI: 4-6 °C/100 mm), mérsékelt aszály (PADI: 6-8 °C/100 mm), közepes erősségű aszály (PADI: 8-10 °C/100 mm), súlyos aszály (PADI: 10-15 °C/100 mm), nagyon súlyos aszály (PADI: 15-30 °C/100 mm), extrém erősségű aszály (PADI > 30). Megjegyezzük, hogy a legutóbbi, extrém kategória hazánkban egyáltalán nem fordul elő az éghajlat jellegéből adódóan, illetve az 5. és 6. ábrán a két PADI kategória (PADI: 8-15 °C/100 mm) összevonva látható.
