Honnan tudjuk, hogy mik a felmelegedés határai? Az éghajlati rendszer érzékenységéről
2021.02.01.Forrás: Másfél fok; Írta: Szabó Amanda Imola – Meteorológus-éghajlatkutató, doktorandusz az ELTE TTK Meteorológiai Tanszékén és a Másfél fok egyik állandó szerzője.
Mit értünk éghajlati érzékenység alatt és miért fontos egyáltalán?
A Föld több milliárd éves múltja során számos drasztikus mértékű éghajlatváltozás zajlott le. Bár ezek a változások összetett visszacsatolási folyamatok eredményei voltak, az egyik kulcsfolyamat az üvegházhatású gázok koncentrációjának megváltozása volt. A kutatók régóta próbálják számszerűsíteni azt, hogy ezen gázok koncentrációja milyen hatással van az éghajlat állapotára. Ennek meghatározására többféle mód is elterjedt.
Legtipikusabb az “éghajlat egyensúlyi érzékenységének” (Equilibrium Climate Sensitivity – ECS) meghatározása, mely a globális felszínközeli átlaghőmérséklet változását adja meg abban az esetben, amikor a szén-dioxid (CO2) légköri koncentrációja megduplázódik, majd a bolygó sugárzási egyenlege újra egyensúlyba kerül.
Mivel az egyensúlyi állapot elérése évszázadokba, de akár évezredekbe is telhet, ezért hasznos az ECS-hez hasonló “hatékony éghajlati érzékenység” (Effective Climate Sensitivity) meghatározása is, mely a hőmérséklet emelkedésének szintjét adja meg 150 évvel a CO2 megduplázódása után. Segítségével képet kaphatunk arról, hogy az ember okozta éghajlatváltozás mértéke milyen lehetséges szélsőértékek között várható. Ez nagyon fontos az alkalmazkodás szempontjából, hiszen az éghajlatváltozás azonnali mérséklése mellett elengedhetetlen, hogy lássuk, a már légkörbe került CO2 hatására milyen változásokhoz kell majd alkalmazkodnunk.
A felmelegedés lehetséges tartománya
A kutatók már régóta felismerték, hogy az éghajlat üvegházhatású gázkoncentrációra való érzékenysége nem nulla, vagyis a légköri szén-dioxid koncentráció növekedés felmelegedést okoz, ami az éghajlat megváltozásához vezet.
Az első elterjedt ECS-re vonatkozó becslést Jule Charney amerikai meteorológus javasolta 1979-es jelentésében, aki a CO2 megduplázódása esetén 1,5-4,5 °C közötti felmelegedést jelzett előre. Ez a tartomány jórészt az első globális éghajlati modellek eredményei alapján lett meghatározva.
A 2000-es évek óta az ECS becsléseket nemcsak az éghajlati modellekkel végzett szimulációkból, hanem a paleoklimatológiai vizsgálatok eredményeiből, a műszeres mérések kezdete óta bekövetkezett hőmérsékletváltozásra vonatkozó adatokból, és az éghajlati rendszer visszacsatolási folyamatainak tanulmányozásából is levezetik.
Az ENSZ Éghajlatváltozási Kormányközi Testületének (IPCC) 2007-es Negyedik Értékelő Jelentésében (AR4) bemutatott eredmények azt jelezték, hogy az ECS valószínűleg (66% -os valószínűséggel) a 2-4,5 °C tartományban van. Ez arra utalt, hogy a 2 °C alatti értékek valószínűtlenek, és az ECS meghatározásának pontossága nőtt, vagyis sikerült leszűkíteni a tartományt. Azonban a 2013-as Ötödik Értékelő Jelentésében (AR5) visszatért a valószínű ECS 1,5-4,5 °C-os tartománya. Azóta sok erőfeszítés történt annak érdekében, hogy megértsük a különböző típusú adatokon alapuló becslések közötti különbségek okait.
Ez nem volt könnyű, hiszen számtalan nehézséggel kellett megküzdenie a kutatóknak. Először is a természetes éghajlati változékonyságból az emberi beavatkozás teljes bizonyossággal történő kimutatása időbe telt. Az 1980-as és 1990-es években vitatták a felmelegedés tényét, pedig a 20. században mért melegedés jelentős volt, és azóta további 20 év rekord hőmérsékletei mellett még egyértelműbben megmutatkozott a növekvő trend. Előrelépés volt továbbá, hogy az éghajlati érzékenységet befolyásoló folyamatokkal – felhők, vízgőz, aeroszolok stb. – kapcsolatos ismereteink rendkívüli mértékben javultak a műholdas távérzékelés fejlődésével. Az egyre pontosabb éghajlati bizonyítékok mellett szükségessé vált, hogy új módszereket dolgozzanak ki az ismeretek koherens összekapcsolására.
Egészen 2020-ig nem történt igazi áttörés a kérdésben, amikor is Sherwood és munkatársai publikálták tanulmányukat melyben új statisztikai módszereket bevetve, háromféle különböző éghajlati bizonyíték alapján végre sikeresen szűkítettek a tartományon. Az eredményeik alapján az ipari forradalom előtti 280 ppm-es CO2 koncentráció megduplázódása esetén az 560 ppm-es koncentráció valószínűleg 2,6 és 4,1 °C közötti melegedéshez vezet, míg a hatékony éghajlati érzékenység számítása esetén 2,6-3,9 °C-kal számolnak a kutatók.
Miben más az új kutatás?
A friss tanulmány azt vizsgálta, hogy a különféle, független bizonyítékok hogyan viszonyulnak egymáshoz és hogy az eltérő adatforrások összekapcsolásával sikerül-e egy szűkebb ECS tartomány kijelölése. Paleoklimatológiai bizonyítékok, felszíni és műholdas mérések, valamint alapvető fizikai elvek irányította visszacsatolási folyamatok ismeretében meghatározták, hogy az egyes éghajlati bizonyítékok esetében milyen korlátokkal kell számolni az adott adattípus sajátosságai miatt. Az általuk alkalmazott statisztikai módszerek lehetővé tették számunkra a bizonytalanság csökkentését az ECS hibatartomány határait illetően a különböző adatforrások esetén.
Az legfontosabb éghajlati bizonyítékok közé tartoznak a paleoklimatológiai vizsgálatok, ugyanis a több milliárd év során bekövetkező éghajlatváltozások okát és mértékét vizsgálva megbecsülhető a lehetséges ECS. A kutatók szerint a legmegbízhatóbb földtörténeti időszak ennek becslésére a legutóbbi jégkorszak utolsó maximuma 20 ezer évvel ezelőtt, amikor 3-7 °C-kal volt hidegebb az ipari forradalom előtti, a mainál körülbelül 1 °C-kal hidegebb állapothoz képest. A felső határ becslésére pedig a pliocén időszak közepe szolgál (kb. 3 millió éve), amikor 2-3 °C-kal volt melegebb, mint ma, és a légköri CO2 koncentráció a maihoz közeli volt.
A paleoklimatológiai vizsgálatok mellett segítik a kutatókat az elmúlt körülbelül 150 év műszeres mérései, beleértve a néhány évtizede elérhető műholdas mérések eredményeit. Bár a CO2 koncentráció növekedése még nem érte el a kétszeres értéket az ipari forradalom előtti időkhöz képest, már megközelítőleg 1 °C-ot emelkedett a globális felszínközeli átlaghőmérséklet. Emiatt igen valószínűtlen, hogy 2°C-nál kevesebb lenne az ECS értéke.
A lehető leghosszabb és legpontosabb éghajlati adatsorok mellett elengedhetetlen az éghajlati rendszer különböző változásokra adott válaszainak, vagyis a negatív és pozitív visszacsatolásoknak a vizsgálata.
Jelenleg a jelentős mértékű emberi eredetű üvegházhatású-gázkibocsátás a legerősebb kényszer, amire az éghajlati rendszer reagál.
A visszacsatolási folyamatok alapján az ECS csak abban az esetben lehetne kevesebb, mint 2 °C, ha a felhőzet jövőbeni változása negatív visszacsatolást eredményezne, ami a tudomány jelenlegi állása alapján nem valószínű.
A tárgyalt kutatás során főként megfigyelésekre és a földtörténeti éghajlatról alkotott ismeretekre alapozták a becslést, nem pedig éghajlati modellek előrejelzéseire. Bár az utóbbiak fontos eszközei az éghajlatkutatásnak, a modellekben rejlő bizonytalanságok miatt például a felhőzettel kapcsolatban, az ECS becslére során nem kerültek közvetlen alkalmazásra. Azonban az eredmények fényében vizsgálható, hogy az adott éghajlati modell éghajlati érzékenysége beleesik-e a meghatározott értékek tartományába. Ennek alapján megállapítható, hogy egy éghajlati modell alul vagy túlbecsüli-e a felmelegedés várható mértékét egy adott kibocsátási forgatókönyv szerint.
Hol tartunk most és mi várható?
A légköri CO2 koncentráció az ipari forradalom előtti 280 ppm-ről 413 ppm fölé emelkedett napjainkra és ez az érték továbbra is növekszik. Amellett, hogy egyre pontosabb képet kapunk arról, hogy adott koncentráció emelkedés esetén milyen mértékű felmelegedés a legvalószínűbb, az, hogy ténylegesen mi lesz, az jelentős mértékben múlik a társadalom fellépésén.
Ha az emberiség az összes fellelhető fosszilis tüzelőanyag elégetése mellett dönt, akár már a század végére elérhetjük a 900 ppm-es értéket.
Ha azonban az azonnali drasztikus kibocsátáscsökkentés mellett dönt a világ, akkor 500 ppm alatt tudjuk tartani a koncentráció értékét.
Mint ahogy arra az IPCC az ún. 1,5 fokos Külön Jelentésében felhívta a figyelmet, a 1,5 °C és 2 °C-os melegedés között is hatalmas különbség van a természeti, társadalmi és gazdasági hatások tekintetében, és jelenleg az előbbi értéktől csupán 0,5 °C választ már el minket. Az új ECS tartományt meghatározó kutatók is hangsúlyozzák, hogy emiatt nem szabad komolytalanul állni az optimista forgatókönyvek “alacsony” értékeihez sem. Mindössze 8 °C hőmérséklet különbség van a között, hogy erdő van a sarkkörön túl, vagy hogy gleccserek nyúlnak délre egészen New Yorkig, nem beszélve a 150 méteres tengerszintkülönbségről.
A Nature Climate Change folyóiratban megjelent tanulmány megállapítása szerint a már napjainkig a légkörbe került CO2 miatt 2,3 °C-kal fog megemelkedni a globális felszínközeli átlaghőmérséklet az ipari forradalom előtti időköz képest és a kibocsátás-csökkentési erőfeszítések messze vannak a tudósok által szorgalmazott nettó nullától. Mielőtt még azt hinnénk, hogy minden fáradozás és nemzetközi összefogás hiábavaló, az eredmények nem ezt jelentik. Pusztán arra hívják fel a figyelmet, amire az éghajlati-érzékenységgel kapcsolatos vizsgálatok is:
nem bízhatunk abban, hogy esetleg a természet egyensúlyra való törekvése vagy a hatások pontatlan számítása megment majd minket a következményektől.
Az eddigi klímavédelmi ígéretek alapján bár van esély a felmelegedés korlátozására 2,1°C-nál, a jelenleg érvényben lévő politikák alapján továbbra is 2,9 °C körüli hőmérséklet-emelkedés várható az ipari forradalom előtti időkhöz képest. Ez majdnem kétszerese a kívánt 1,5°C-os értéknek. Azonban a globális felmelegedés mértékének vizsgálata során, ahogy azt az IPCC 1,5-os Külön Jelentésében is hangsúlyozzák, nem mindegy, milyen forgatókönyv mentén sikerül megfékezni a felmelegedést. Jobbak a kilátások, ha tartósan 1,5 °C alatt tudjuk tartani a hőmérséklet emelkedését, míg jelentősebb hatásokra kell felkészülnünk, ha egy időre 1,5 °C fölé emelkedik az átlaghőmérséklet, majd sikerül visszaszorítani.
Az is sokat számít, hogy a már elkerülhetetlen melegedés mennyi idő alatt zajlik le. Hatékony és gyors cselekvéssel akár évszázadokkal is kitolható az az időpont, amikor a felmelegedés eléri a 2°C-t. Ez azért volna jelentős helyzetelőny, mert az emberi eredetű globális felmelegedés üteme messze jelentősebb, mint azt a természetes változékonyság diktálná.
Az emberiség néhány száz év alatt okozott olyan mértékű felmelegedést, ami földtörténeti skálán “hirtelen bekövetkezőnek” számít, ugyanis korábban néhány ezer vagy millió év kellett hozzá. Ezek az elsőre lassúnak tűnő változások is sok esetben már túl gyorsak voltak az élővilágnak az alkalmazkodásra.
A cikk a Nauka O Klimacie lengyel tudományos ismeretterjesztő és környezettudatosság növelő oldal CZUŁOŚĆ KLIMATU – ZNAMY JĄ CORAZ DOKŁADNIEJ! című írása, valamint Piers Forster, Zeke Hausfather, Gabi Hegerl, Steven Sherwood, Kyle Armour: Why low-end ‘climate sensitivity’ can now be ruled out írása alapján készült.
