Extrém nyári nagycsapadékokban merülhet el a Nyugat-Dunántúl és Budapest környéke a század második felében

A klímaváltozás a víz körforgását is módosítja, de korántsem olyan egyértelmű irányban, mint azt a hőmérséklettel teszi: évszakfüggő, hogy milyen irányba történnek az átlagos változások, miközben az évek közötti, természetes változékonyság a hőmérsékletnél sokkal jelentősebb. Az éven belüli változékonyság pedig ennél is nagyobb: általánosságban a felmelegedéssel a száraz időszakok száma a nyári félévben kissé nő, ugyanakkor a csapadékintenzitás is növekszik. Tavaly nyáron a szárazságot vizsgáltuk, ebben a cikkben pedig a nagycsapadékokat elemezzük.

Idén nyáron eddig egy napon már hivatalosan is megdőlt a napi csapadékrekord, mely sajnos emberéleteteket is követelt. Ezen felül a zivataros időszak idei kezdete óta több napon előfordult magas napi csapadékösszeg, miközben egymástól néhány 10 km-re nagy különbségek voltak a napi, hivatalos mérésekben. Ez azzal magyarázható, hogy a hőmérséklettel is összefüggő aszállyal ellentétben a nagycsapadékoknál jelentősebb a térbeli változékonyság is, hiszen a felhők és azok mozgása kisebb skálájú és kaotikusabb.

A kiválasztott indikátorok jelen tanulmányunkban a 20, 30, illetve 40 mm feletti napi csapadékösszegek voltak. Mivel nem egyetlen fix küszöböt vizsgáltunk, ezért a gyakoriság mellett az intenzitás növekedését is tudjuk elemezni, illetve azt is, hogy mekkora területet érint az adott csapadékmennyiség. Emellett azt is megnéztük, hogy adott időszakon belül mekkora az előforduló legnagyobb csapadékösszeg. A vizsgálataink során a májustól szeptemberig tartó időszakot tekintettük, mivel a legalább 20 mm-nyi napi nagycsapadékok a teljes havi csapadékösszegnek rendszerint legalább a 25-30%-át adják mind az öt hónapban.

Enyhén növekvő trend a nagycsapadékos napok számában

Tekintsük először az elmúlt 52 év megfigyeléseit! Az 1. ábrán a 20 mm feletti nagycsapadékok május és szeptember közötti számát láthatjuk. Itt egyből feltűnhet néhány dolog a vonalas diagramon: a legcsapadékosabb évünkben, 2010-ben 8 ilyen napunk volt országos átlagban (de délnyugaton, a Bakonyban és az Északi-középhegységben ennek közel duplája is előfordult). Ezzel szemben 2000-ben és 1993-ban ez a szám országosan az egyetlen napot sem éri el az 5 hónap alatt.

Annak ellenére, hogy az utóbbi két évben április és szeptember között alig 2-2 ilyen nap volt, a trend kissé növekvő. Ezen országos, a korábbi közel 2-ről a mai 3-ra növekvő trend a nagy évek közötti változékonyság miatt statisztikailag ugyan nem szignifikáns, de mégsem jelenti azt, hogy az országon belül nem találunk olyan területet, ahol a változások igenis nagyok (térkép).

Habár a Nyírségben gyenge csökkenés is megfigyelhető, az ország nagyjából felén a vizsgált teljes időszak első és legutolsó 25 éve között a nagycsapadékokból legalább évi egy nappal több van május és szeptember között, és akad olyan terület is, ahol ez az érték eléri a +2 napot. A nagycsapadékok elsősorban az ország északi és hegyvidéki területein váltak gyakoribbá (ezek már statisztikailag is szignifikáns változások).

Országosan egyre nagyobb területet érint

Ha az ennél szélsőségesebb értékeket vizsgáljuk, azaz a 30 vagy 40 mm feletti, illetve a legnagyobb napi csapadékösszegeket, akkor még kisebb területen kapunk szignifikáns változásokat. Ugyanakkor, ha a nagycsapadékok gyakorisága mellett azt nézzük, hogy azok intenzitása és területi kiterjedése változott-e, további fontos következtetéseket vonhatunk le. A 2. ábrán az extrém nagy csapadékok előfordulását láthatjuk, amely az ország legalább 20%-át érintették és területi átlagban a lehullott mennyiség 35 mm feletti.

Itt jól látszik, hogy a vizsgált időszak legutolsó 25 évében nagyobb területet érintő, magasabb értékek (nagyobb köröket és sötétebb színeket) találunk, mint annak legelső 25 évében.

Emellett meg kell jegyeznünk, hogy az évtizedes változékonyság továbbra is jellemző az extrém nagycsapadékokra. Például 1976 és 1982 között nem találunk köröket, míg a ’90-es évek második felében sok kört találunk, végül amire sokan bizonyára emlékeznek: a legutóbbi két évben megint nem látunk köröket. Tehát nemcsak a nagycsapadékok gyakorisága, hanem azok intenzitása és területi kiterjedése is gyengén növekedett a megfigyelések alapján.

A század második felében fog igazán érződni, hogy kezdünk-e valamit a kibocsátásokkal

Mindezek a múltbeli trendek felvetik a kérdést, hogy mire számíthatunk a jövőben, és az emberi tevékenység hogyan fogja befolyásolni a nagycsapadékok alakulását a továbbiakban. Erre a jövőbeli klímamodell-eredmények vizsgálatával kaphatunk választ, melyek a megfigyeléssel azonos, 10 km-es rácsfelbontáson állnak rendelkezésre. A szimulált adatbázisok közül kétféle, az emberi tevékenység tekintetében egymástól jelentősen különböző forgatókönyvet tekintettünk:

1. Az azonnali kibocsátás-csökkentéssel számoló RCP2.6-os forgatókönyvet, amely a legzöldebb jövőképet feltételezi, és a párizsi klímacélok teljesülését, azaz az ipari forradalom előtti időszakhoz képest 2100-ra legfeljebb 2 Celsius-fokos globális felmelegedést jelenti.
2. A pesszimista forgatókönyvet (RCP8.5), amely esetén az eddigi kibocsátási trendek folytatódnak tovább, s 2100-ig egyáltalán nem kezdünk kibocsátás-csökkentésbe, az emberiség energiafelhasználása folyamatosan növekszik, és ehhez továbbra is jellemzően fosszilis tüzelőanyagokat használunk.

Fontos megjegyezni, hogy az azonnali kibocsátás-csökkentésnek sincs rögtön észlelhető hatása, hanem csak leghamarabb 20 év múlva érezhetjük majd annak kedvező hatásait.

A 3. ábrán láthatjuk, hogy az országban mennyi 40 mm feletti csapadékú napot mértünk 25 év alatt, mely az ország legalább 10%-át a vizsgált időszak alatt 26 napon érintette, azaz évi átlagban egyszer van jelenleg ilyen extrémum. A közeljövőben ez nem igazán fog még megváltozni, és a két forgatókönyv között csak a század közepétől várhatunk számottevő különbséget.

Az optimista forgatókönyvet követve a jelenhez képest csak kissé, legfeljebb 10% körülivel több ilyen napra számíthatunk, és ezek várhatóan nem igazán fognak sokkal nagyobb területet érinteni.

A pesszimista forgatókönyv szerint azonban ez elszállhat a század közepétől: 40%-kal több ilyen eseményre kell felkészülnünk, és inkább a csapadék kissé intenzívebbé válása várható, semmint a területi kiterjedés növekedése. A század legutolsó 25 évére ez még fokozódhat is, ha nem teszünk semmit a kibocsátás-csökkentésért.

Különösen a Nyugat-Dunántúl és Budapest tágabb térsége van veszélyben

Azt a 4. ábrán mutatjuk, hogy a következő három 25 éves időszakban az ország mely területén várható az erőteljesebb növekedés. Az optimista forgatókönyvvel ellentétben a pesszimista jövőkép szerint a század közepétől nagy területen jelentősen több napon fog 40 mm feletti extrém csapadék hullani: legerőteljesebben elsősorban a nyugaton-délnyugaton és a főváros tágabb térségében, ahol akár 6-8 nappal több ilyen eseményre is számíthatunk. Ez 25 év alatt talán nem is tűnik olyan nagy gyakoriságnövekedésnek, azonban

ha hozzávesszük, hogy ez Budapesten 25 év alatt jelenleg 11 nap, akkor már igenis ijesztő a várható többlet, ha nem fogjuk vissza a kibocsátásokat.

Budapest különösen érzékeny ezekre a változásokra, hiszen 2015-ben és 2017-ben is rekordokat döntő nagy csapadék érkezett a fővárosra, és azokat a korábbi csapadékmennyiségekre tervezett csatornarendszer nem igazán tudta befogadni.

Összefoglalásként tehát elmondhatjuk, hogy:

• a megfigyelések szerint a 20 mm feletti csapadékok északon és a hegyvidékeken jelentősen nőttek;
• nemcsak a csapadékok gyakorisága, hanem azok intenzitása és területi kiterjedése is gyengén növekszik;
• a század közepétől a pesszimista forgatókönyv az optimistával szemben jelentős extra növekedést jelez a 40 mm feletti csapadékok gyakoriságában és területi kiterjedésében.

Az extrém nagy csapadékok villámárvizet, földcsuszamlást, anyagi károkat, de sajnos akár haláleseteket is okozhatnak, különösen a rossz vízelvezetésű, sűrűn beépített vagy hegyvidéki települések esetében. A nagy területen érkező nagycsapadék folyami árvizekhez vezet, a közlekedés és az infrastruktúra minden formáját jelentősen rontja, illetve

a városokban hulló nagy esők a csatornarendszerbe bekerülve az ivóvízbázist is veszélyeztetik.

Ezen felül az erdőknek, gyümölcsösöknek és haszonnövényeknek nem ideális módon biztosítják a nedvességet, sőt a termés és élőállat elvesztéséhez is vezethetnek. Ha a nagy eső a hozzá tartozó szokásos eseményekkel, mint károkozó széllel, jéggel, villámmal is társul, a hatások és károk még jelentősebbek lehetnek.

A városok tervezésénél fontos szempont a zöld és kék infrastruktúra fejlesztése, a csatornarendszer felülvizsgálata, azonban mindenhol máshol a legtöbb ilyen eseményre szinte lehetetlenség teljes egészében felkészülni. A zöld és kék infrastruktúra nemcsak hűti a környezetet, de a csapadékvíz egy részét is tárolja, mellyel az esetlegesen száraz időszakok okozta hatásokat lehet csökkenteni. A növény- és fajgazdagságot növelik, emellett pedig esztétikus is, jó hatással van az emberek közérzetére, valamint fizikai és mentális egészségére.

Az ember szerepe a csapadékesemények eddigi trendjei kapcsán még megkérdőjelezhető, például az idei májusi olasz esőzések, korábbi antwerpeni városi áradások esetén nem, de a két évvel ezelőtti német-belga esőzéseknél egyértelműen kimutatták az emberi tevékenység szerepét.

Ugyanakkor a jövőre vonatkozó szimulációs eredmények világszerte jelzik, hogy mit tudnánk elkerülni, ha az optimista forgatókönyvet követjük (pl. az USA jövőbeli elemzései). Minden szempontból jó lenne tehát minél hamarabb visszafogni a kibocsátásokat, hogy ne növeljük az ilyen extrém események további számát és intenzitását!

Szerzők: Szabó Péter, Pongrácz Rita

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 két forgatókönyvet tekintettünk: az azonnali kibocsátás-csökkentést feltételező, a párizsi megállapodásban szereplő 2 °C-os globális melegedést leíró RCP2.6-ot; illetve a kibocsátás-csökkentés nélküli, pesszimista RCP8.5-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 kétféle 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 az utolsó 52 év méréseire bemutatott eredményeket is. Jelen elemzéshez a jövőbeli eredmények bemutatásakor a delta módszert használtuk, amely az eloszlások átlagát figyelembe véve végzi a modellhibák javítását. A korrekciós referencia-időszak a megfigyelések legutolsó 25 évét, az 1998-2022 átlagát jelenti.

3. Átlag, változás, trend és statisztikai szignifikancia-vizsgálat:
Egy hosszabb, jelen tanulmányban 25 éves időszak átlagai megadják, hogy az időszakon belül bármely évben milyen értékre számíthatunk, a változás két ilyen hosszúságú időszak közötti átlagos különbséget adja meg, míg az idősorra illesztett trend azt mutatja ki, hogy mekkora az adatsorban adott idő alatt bekövetkezett átlagos változás. Jelen tanulmányban a trendet lineáris regresszió illesztésével, a legkisebb négyzetek módszerével határoztuk meg. Ezután t-próbával megvizsgáltuk, hogy az adott trend országos átlagban szignifikánsan különbözik-e nullától, illetve rácspontonként is külön-külön meghatároztuk ezt Welch-próbával. Mindezeket ebben a tanulmányban 90%-os megbízhatósági szint mellett közöltük.