Felborítottuk a Föld energiamérlegét, a nettó zéró kibocsátás a kiegyensúlyozás kulcsa
2021.10.12.Forrás: Másfél fok; Pieczka Ildikó – Meteorológus, a földtudományok doktora (PhD), az ELTE TTK Meteorológiai Tanszékének adjunktusa, a Másfél fok egyik állandó szerzője.
Az energiamérleg legalább 1970 óta nincs egyensúlyban, az éghajlati rendszer több energiát nyel el, mint amennyit visszaver, illetve kibocsát. Az emberi tevékenység által megnövelt földi energiamérleg (fél watt/négyzetméter) csak látszólag kevés: ez az energiatöbblet körülbelül 25-szöröse az emberi társadalom által 1971 és 2018 között felhasznált primer energia mennyiségének. Ennek a többletnek a nagy részét az óceánok vették fel, ami már most drámai hatással van a tengeri ökoszisztémákra, és áttételesen majd arra a több százmillió emberre is befolyással lesz, akiknek az életfeltételeit az óceánok biztosítják. Minél előbb érjük el a nettó nulla kibocsátásokat, annál előbb fog csökkenni a légköri üvegházgáz koncentráció, és vele együtt a felmelegedés is.
Földünk nap mint nap hatalmas mennyiségű energiát kap napfény formájában. A napfény körülbelül egyharmadát a felhők, az aeroszolok, valamint a fényes felületek, például a hó és a jég visszatükrözik az űrbe. A többit az óceán, a szárazföld és a légkör elnyeli. A bolygó ezután energiát bocsát ki az űrbe hősugárzás formájában.
Egy olyan világban, amely nem melegszik vagy nem hűl, ezek az energiaáramok egyensúlyban vannak. Egyensúlyi éghajlati állapot esetén a kimenő és a bejövő sugárzási komponensek hosszú idő átlagában globálisan lényegében egyensúlyban vannak, a belső éghajlati változékonyság miatt ezen állapot körül ingadoznak.
Az emberi tevékenység hatására a Föld energiamérlegében az egyensúly megbomlott. Az ettől való eltérés ráadásul a kétezres években nagyobb volt, mint az 1985-1999-es időszakban.
A Föld éghajlata állandó változásban van, azt a rendszeren belül zajló folyamatok és külső kényszerek alakítják. Ugyanakkor kimutatták, hogy az ugrásszerű változásokat az üvegházhatású gázok koncentrációjában történő nagymértékű változások okozták.
Rengeteg plusz energiát raktunk a rendszerbe, és ennek következményei vannak
A sugárzási kényszerrel kifejezhetjük a különböző antropogén és természetes tényezők hatását az energiaáramokra a légkör tetején. A pozitív sugárzási kényszer melegítő, a negatív sugárzási kényszer pedig hűtő hatást okoz. Ezekre a kényszerekre reagálva a rendszer felmelegszik vagy lehűl, hogy helyreállítsa az egyensúlyt a kimenő hősugárzás mennyiségének változtatásával (minél melegebb egy test, annál több sugárzást bocsát ki).
Az emberi tevékenység két alapvető módon járult hozzá az energiaáramok megváltozásához.
- Az üvegházhatást okozó gázok koncentrációjának növekedése következtében a kibocsátott hősugárzásból nagyobb részt nyel el a légkör, ahelyett, hogy az az űrbe kerülne.
- A légszennyező anyagok koncentráció-növekedése megemeli az aeroszolok, például a szulfátok mennyiségét a légkörben. Ez azt eredményezi, hogy a bejövő napfény nagyobb része verődik vissza az aeroszolok miatt és amiatt, mert több felhőcsepp képződik, ami növeli a felhők visszaverő képességét.
Összességében a globális energiamérleg a hetvenes évek óta alig több mint fél watt/négyzetméterrel tér el az egyensúlytól. Ez kicsinek tűnhet, de mivel tartósan fennáll és mert a Föld felszíne nagy, ez az energiatöbblet körülbelül 25-szöröse az emberi társadalom által 1971 és 2018 között felhasznált primer energia mennyiségének.
A Föld hőmérsékletének változása viszont további változásokhoz vezet az éghajlati rendszerben a visszacsatolások által, amelyek vagy felerősítik, vagy tompítják az eredeti hatást. Például a sarkvidéki tengeri jég a Föld felmelegedésével olvad, csökkentve a visszaverődő napfény mennyiségét, és növelve a kezdeti felmelegedést (pozitív, azaz öngerjesztő visszacsatolás). Az éghajlati visszacsatolások közül a legbizonytalanabbak a felhőzet visszacsatolási folyamatai, mivel ezek összetett módon reagálnak a felmelegedésre, egyaránt befolyásolják a hősugárzás kibocsátását és a napfény visszaverődését. Mostanra már egyre biztosabban állíthatjuk azt, hogy a felhők visszacsatolási folyamatai összességében erősítik a felmelegedést.
Ahhoz, hogy a légkör jelenlegi összetétele mellett újra egyensúlyi állapotot érjünk el, a bolygónak fel kellene melegednie annyira, hogy magasabb hőmérsékletének köszönhetően ugyanannyi energiát sugározzon ki, mint amennyi beérkezik. Az energiaegyensúly elérése a csatolt óceán-légkör rendszerben akár néhány ezer évet is igénybe vehet. Ha tehát a légköri szén-dioxid-koncentráció emelkedését megállítjuk, attól a melegedés még nem áll meg (hiszen ezen új koncentrációhoz tartozó egyensúlyi hőmérsékletet kell először elérnie a rendszernek).
Hogyan állíthatjuk helyre az egyensúlyt? Belakatoltuk-e a további hőmérséklet-emelkedést a rendszerbe?
Amint felhagyunk a szén-dioxid-kibocsátással, a felmelegedés többé-kevésbé leáll. Ez azt jelenti, hogy még megválaszthatjuk éghajlati jövőnket.
Miért terjedt el mégis az a nézet, hogy a klímaváltozást már kiengedtük a kezünkből, és bármit teszünk, nem állíthatjuk meg? A félreértés két különböző forgatókönyv összekeveréséből fakad:
- abból, hogy csak annyira csökkentjük a kibocsátást, hogy a szén-dioxid koncentráció a jelenlegi szinten maradjon (ehhez az kell, hogy annyit bocsássunk ki, mint amennyit a természetes nyelők képesek elnyelni),
- vagy pedig ennél tovább megyünk, és elérjük a nettó nulla kibocsátást (mérsékeljük kibocsátásainkat, amennyire csak lehet, a fennmaradó részt pedig kivonjuk a légkörből). Ez utóbbi esetben ugyanis a koncentráció csökkenésnek indul.
Fontos azt is számításba venni, mire vonatkozik a nettó nulla: csak a szén-dioxidra, vagy a többi antropogén üvegházhatású gázra (pl. metán, dinitrogén-oxid), esetleg az aeroszolok (pl. szulfátok) kibocsátására is?
Az “állandósult koncentráció” forgatókönyvek azt mutatták, hogy még további melegedés zajlik a rendszerben, míg az újra sugárzási egyensúlyba nem kerül. Ez további kb. 0,3 °C melegedést jelentene 2200-ra, és még évszázadokig folytatódna a mély óceán lassú melegedésével.
Ez azt jelentené, hogy a 1,5 °C-os határ már nem lenne tartható.
Ellenben a kibocsátások (nettó) nullára csökkentésével a légköri szén-dioxid-koncentráció gyorsan csökkenni kezdene, mielőtt egy alacsonyabb szinten stabilizálódna. Ez a hőmérséklet stabilizálódásával járna együtt.
Viszont minél később érjük el ezt a pontot, annál több olyan visszacsatolási folyamat indulhat meg, amelyek kontrollálására képtelenek vagyunk, és amelyek további melegedést okozhatnak (pl. a permafroszt felolvadása).
Az óceánok súlyos áron mérséklik a tevékenységünket
Kutatások kimutatták, hogy az 1970-es évek óta elnyelt többlet energia elsősorban az óceán (91%), majd a szárazföld felmelegedéséhez (5%), valamint a jégtakarók és gleccserek olvadásához (3%) járult hozzá.
A légkör 1970 óta jelentősen felmelegedett, de a többlet energia mindössze 1%-át nyelte el.
Mivel az óceán – különösen annak felső két kilométere – nyelte el a felesleges energia túlnyomó részét, a mély óceán várhatóan tovább melegszik és tágul akár évszázadokig vagy évezredekig, ami hosszú távú tengerszint-emelkedéshez vezet – még akkor is, ha a légköri üvegházhatású gázok szintje csökkenni kezd. Ez kiegészül az olvadó jégtakarók és gleccserek miatt várható tengerszint-emelkedéssel.
Az éghajlatváltozás hatással lesz az óceánok átlagos hőmérsékletére, az óceáni hőhullámokra, a só- és oldott oxigéntartalomra, a súlyos szélviharokra, valamint a tengeri jég olvadására is. A tengerfelszín hőmérsékletének emelkedése globálisan már kimutatható a múlt századra, ahogyan az arktikus területeken a tengeri jég csökkenése és számos óceáni régióban a savasodás, továbbá az alacsony oxigéntartalom is.
Az óceáni hőtartalom növekedési mértéke az elmúlt évtizedekben-évszázadban magasabb, mint a legutolsó eljegesedési időszak vége óta bármikor, ez pedig szoros kapcsolatot mutat a felszín hőmérsékletének változásaival.
A globális átlagos tengerfelszín-hőmérséklet 1850-1900 és 2011-2020 között 0,88 °C-ot emelkedett. A felmelegedés azonban nem egyenletes: az Indiai-óceán, a Csendes-óceán egyenlítői régiójának nyugati fele, valamint a nyugati peremáramlatok az átlagosnál jobban, míg a Déli-óceán (az Antarktiszt körülvevő víztömegek), a kelet-egyenlítői Csendes-óceán és az Észak-Atlanti-óceán kevésbé melegedett vagy akár enyhén hűlt is. A jövőben várható változások a felhasznált forgatókönyv függvényében 0,86-2,89 °C közöttiek az évszázad végére.
Az átlaghőmérséklet emelkedésével együtt a tengeri hőhullámok előfordulási gyakorisága is megnőtt a 20. században: körülbelül megduplázódott a 1980-as évek óta, mint ahogy az előfordulás intenzitása és időtartama is megnövekedett, és ennek további folytatódása várható. A trópusi óceáni területek egy részén állandósulhatnak a hőhullámok, mely pusztító hosszú távú hatásokkal járna az ökoszisztémákra.
A növekvő CO2-koncentrációval az óceán globális átlagos felszíni pH-ja csökken, legalább ezer éve nem volt ilyen alacsony. A sótartalom kontrasztja növekedett az 1950-es évek óta, és ez a 21. század során is folytatódni fog. Az óceán oldott oxigéntartalma az előző század közepe óta csökken, mely befolyásolja az óceánokban zajló biológiai és biogeokémiai folyamatokat.
