Pára-paradoxon: a szén-dioxid kibocsátással a vízgőzt is magunk ellen fordítjuk
2021.04.26.Forrás: Másfél fok; Írta: Szabó Amanda Imola – Meteorológus-éghajlatkutató, doktorandusz az ELTE TTK Meteorológiai Tanszékén és a Másfél fok egyik állandó szerzője.
A vízgőz a legfontosabb és legnagyobb mennyiségű üvegházgáz a Földön. Miért beszélünk akkor mégis mindig a szén-dioxidról és társairól? Azzal, hogy az emberi kibocsátásokon keresztül elkezdtük növelni a látszólag elenyésző arányú többi üvegházgázt, úgy a vízgőz is elkezdett másképp viselkedni. Igazi paradoxont hoztunk létre: egyszerre lett túl sok és túl kevés belőle a légkörben. A globális felmelegedés miatt a levegő több vízgőzt tud megtartani, tovább növelve ezzel a felmelegedést, ezzel párhuzamosan azonban növekszik a telítési hiány, ami lassítja a növények növekedését. Végső soron egy eddig természetes folyamatok által szabályozott alvó oroszlánt ébresztgetünk, ami tovább fokozhatja a klímaváltozást.
A szén-dioxid és egyéb üvegházhatású gázok mennyisége elenyésző a természetes folyamatok szabályozta vízgőzhöz képest. A vízgőz mennyisége térben és időben is erősen változó. Tízszer, de akár százszor több található belőle a légkörben, mint szén-dioxidból, de jóval rövidebb ideig, néhány tíz-száz év helyett csupán néhány (körülbelül 10) napig tartózkodik ott. A vízgőz koncentrációját mennyiségéből és rövid légköri tartózkodási idejéből kifolyólag az emberi tevékenység közvetlenül nem módosítja.
A földi rendszer megbolygatásával azonban az emberi tevékenység, ha közvetve is, de nyomot hagy a légkör víztartalmán. A szén-dioxid és a többi üvegházgáz okozta felmelegedés hatására a légköri vízgőztartalomban változás áll be, mely az üvegházhatáson keresztül közvetlenül és a növényzetre nehezedő stresszen keresztül közvetve tovább fokozza az éghajlatváltozást.
A vízgőz tehát nem kiváltó oka az ember okozta klímaváltozásnak, de visszacsatolási folyamatban erősíti azt. Melegítő hatása (mennyiségének köszönhetően) ráadásul egy nagyságrenddel nagyobb, mint a szén-dioxidé.
Úgy néz ki, hogy sikerült megpiszkálnunk egy olyan nagy rendszert, ami láncreakciók sorozatát indíthatja el, melyek mindegyike a felmelegedés fokozódásához vezethet.
Egyszerre lett sok és kevés a vízgőzből, ami nem jó a növényeknek sem
A melegebb levegő több vízgőzt tud magában tartani, így üvegházhatású gázként a növekvő vízgőztartalom fokozza a felmelegedést. Azonban a természet nem képes ezzel lépést tartva olyan sok többlet vízgőzt juttatni a légkörbe, amennyi a melegedés miatt lehetséges lenne, így paradox módon átlagosan telítési hiány alakul ki a légkörben. Bár ezt a hatást a globális átlaghőmérséklet emelkedéséhez hasonlóan közvetlenül nem érzékeljük, a következményei nem kedvezőek a jövőnkre nézve. A Science Advances tudományos folyóiratban publikált tanulmányban 19 kutatóintézet tudósai arra jutottak, hogy a növekvő különbség a levegő telítettségi szintje és a tényleges vízgőztartalom között lassúbb növényi növekedést eredményez. Ezzel két oldalról is növeljük a klímaváltozást:
a tényleges vízgőztartalom emelkedésével közvetlenül fokozzuk a felmelegedést, míg a levegő (vízgőz)telítettségének csökkenése a növénynövekedést lassítja, így gyengítve a vegetáció szénelnyelését, magyarán több szén-dioxid marad a légkörben.
Emiatt a növekvő, röviden telítési hiánynak nevezett különbség miatt erősebben veszít vizet a talaj és a vegetáció. A növényzet erre védekezéssel reagál: bezárja a gázcserenyílásait, ami lassítja a fotoszintézist, melynek során a növény szén-dioxidot von ki a légkörből. A tanulmány eredményei alapján a telítési hiány növekedésére reagálva
az 1990-es évek óta a növényzet növekedésének, vagyis „zöldülésének” mértéke (global greening) csökkenésnek indult.
Az alábbi térképeken is látszódik, hogy míg az 1980-as és ’90-es években a Föld nagy részén fokozódott (zöld színezés), addig a kétezres években már a csökkenés (piros színezés) vált meghatározóvá a zöldülésben. Bár az egyre növekvő szén-dioxid koncentráció trágyázó hatása serkentő hatással van a növénynövekedésre, de a növekvő hőmérséklet, valamint a rendelkezésre álló víz- és tápanyagmennyiség csökkenése limitáló tényezők.
A telítési hiány növekedése okozta stressz hatása nem csak a növénynövekedés mértékének lassulásában nyilvánul meg. A Boston University kutatója, Ranga Myneni professzor szerint, ha a tendencia tovább folytatódik, az a vegetációtüzek gyakoribbá válását és a kártevők elterjedését eredményezi, ami ördögi körként tovább fokozza a növényzet romlását.
A felmelegedés fokozódása közvetlenül is hatással van a növényzet életfunkcióira. Növénytől függően meghatározható egy hőmérsékleti küszöbérték, mely felett a növekedés lelassul. Ennek a termelékenységi küszöbnek az átlépése szintén oda vezet, hogy a növényzet szénmegkötő képessége csökkenni kezd, és az eddigi kibocsátásainkat részben kompenzáló növényzet hosszú távon nettó kibocsátóvá válik.
Miért van telítési hiány, ha egyre több vízgőz van a légkörben?
Tanulmányukban a brit Met Office Hadley Centre klímakutatói bemutatták, hogy globális átlagban a vízgőz mennyisége egyszerre csökkent és nőtt az elmúlt évtizedek során. Ezt a tudósok „pára-paradoxonnak” (humidity paradoxon) hívják. Lényege, hogy bár a légkörben ténylegesen megtalálható vízgőz mennyisége növekedett, addig a telítettsége, vagyis, hogy mennyi vízgőzt tartalmaz az adott hőmérsékleten lehetségeshez képest, csökkent.
Az eltérés oka, hogy emelkedő hőmérséklet esetén nő a párolgás, nő a levegő vízgőztartalma és eközben nő a harmatpont is, vagyis az a hőmérséklet, ahol a levegő telítetté válik. A melegebb légkör ezért nagyobb mennyiségű vízgőzt képest magában tartani, 1 °C-onként körülbelül 7%-kal.
Átlagos vízgőz mennyiség egy légoszlopban az adott hónapra vonatkozólag. Forrás: NASA
Ez azt is jelenti, hogy a vízgőztartalomnak Celsius fokonként 7%-kal kéne növekednie ahhoz, hogy a telítettség ne csökkenjen. Ezt a növekedést azonban több tényező gátolja. Az óceánok lassabban melegszenek fel (de hosszabban tárolják a hőt), mint a szárazföld. Emiatt a vízfelszínek felett, ahonnan a legtöbb vízgőz (körülbelül 90%) kerül a légkörbe a párolgás során, kisebb mértékű a felmelegedés. A szárazföldek felett erősebb, viszont az onnan párolgó vízmennyiség nem képes lépést tartani a felmelegedett levegő víztározó kapacitásának növekedésével, a telítettség tehát csökken.
Mezőgazdaság, erdőirtás, földhasználat-változás, beton – nem segítenek
A mező- és erdőgazdálkodás, valamint más földhasználat-változtatás, mely az emberi üvegházhatású gázkibocsátás 24%-át teszi ki, szintén hatással van a párolgás mennyiségére, így a vízgőztartalomra is. A mesterséges felszínek, mint például a beton esetén nem tud a mélybe szivárogni és tárolódni a lehulló csapadék, így csökken az elpárologtatható víz mennyisége.
Ellenben a mesterségesen öntözött mezőgazdasági területeken a természetes szintnél intenzívebb lehet a párolgás. Az esőerdők kivágásával is belenyúl az ember a növényzet természetes éghajlatszabályozó szerepébe. Intenzív párologtatásukkal ugyanis szintén szabályozzák a levegő nedvesség-tartalmát és hőmérsékletét.
Az erdőirtás egy adott térség szárazodásához vezet, ez pedig egy idő után nemcsak lokálisan, de globálisan is ráerősít az éghajlatváltozásra.
Ne ébresszük fel az alvó oroszlánt
A vízgőz, mint üvegházhatású gáz, mennyisége, tartózkodási ideje és forrásai miatt, bár ugyanúgy melegítő hatású, mégis máshogy viselkedik, mint a szén-dioxid. Míg az iparosodás óta kibocsátott (és akár évszázadokig a légkörben tartózkodó) nagy mennyiségű szén-dioxid melegítő hatása révén közvetlenül változtatja a földi éghajlatot, addig a légköri vízgőzmennyiség változása csak az erre a melegítő hatásra adott természetes válasz. Viszont pont emiatt nagyon pontosan kell ismernünk a viselkedését, hiszen míg a szén-dioxid kibocsátást tudjuk kontrollálni, addig a legfontosabb üvegházhatású gáz, a vízgőz folyamatait nem tudjuk szabályozni.
