Ugrás a tartalomhoz

Műholdakról távérzékelt adatok feldolgozása és hasznosítása

Mika János, Utasi Zoltán, Biró Csaba, Pénzesné Kónya Erika (2011)

EKF TTK

2. Változások magában az éghajlatban

2. Változások magában az éghajlatban

Az utóbbi száz évben a felszín közelében a levegő hőmérséklete 0,8 Celsius-fokkal emelkedett. Az újabb vizsgálatok során a felszíni változásokkal összhangban álló, egyértelmű melegedést a troposzféra alsó és középső szintjein is sikerült kimutatni. Ez azért lényeges, mert a két megelőző IPCC Jelentés szerint ez az összefüggés nem állt fenn, s ez megkérdőjelezte a felszíni melegedés valós, főképp globális (a városi hősziget-hatástól elválasztható) voltát.

A változást mikrohullámú szondázással sikerült kimutatni. A műholdas mikrohullámú sugárzás viszonylag vastag rétegek hőmérsékletét tudja megbecsülni annak alapján, hogy megméri a mikrohullámú emissziót (radianciát), amit az oxigén molekulák bocsátanak ki a 60 GHz közelében elhelyezkedő, bonyolult emissziós vonalaik szerint, saját termikus állapotaiktól függő mértékben. E vonalakat megfelelően kombinálva, különböző légköri rétegek hőmérsékleti viszonyai (még kedvezőbben és egyértelműbben, azok változása) jellemezhetők (13.2 ábra). Az ezen az ábrán látható súlyfüggvények alapján készültek a 13.3 ábra egyes görbéi.

1

3.2 ábra. A mikrohullámú szondázás súlyfüggvényei, melyek megmutatják, hogy a vertikális légoszlop egyes szintjeinek hőmérséklete milyen mértékben járul hozzá a két legfontosabb csatornán, és ezek kombinációjával származtatott, műholdas átlaghőmérsékletekhez. A jobb oldali ábra-rész sematikusan mutatja, hogy a tropopauza (a magassággal csökkenő hőmérsékletű, ún. troposzféra teteje) magassága a trópusokon csaknem kétszerese a sarkvidéki értékeknek. Jobbról a második és harmadik görbe a T4 (alsó sztratoszféra) és a T2 csatornák eredeti súlyfüggvényei. A jobbról ezután következő két profil az e két csatornából kombinált közép- és felső troposzféra illetve az alsó troposzféra más csatornákra is támaszkodó súlyfüggvényei. (IPCC 2007, Fig. 3.16).

Tekintsünk ezután a 13.3 ábrára, amely a légkör különböző rétegeiben mutatja be a hőmérséklet változásait 1950-es évek végétől napjainkig. Az 1978 előtti évek természetesen még nem a MSU adataiból készültek, hanem a nagy pontosságú, ún. reanalízis eredményei. (A reanalízis lényege, hogy nemcsak statisztikus kapcsolatokat, de utólagos modellezéssel a fizikai egyenleteknek való megfelelést is biztosítani tudják az egyes légköri változók között.) Az ábrán szereplő rövidítések a különböző analízis-központokra illetve a szerzőkre utalnak. Számunkra elegendő azt tudni, hogy a különféle analízisek egymással jól egyeznek.

Felülről lefelé haladva a 13.3 ábrán, először az tűnik szembe, hogy a sztratoszféra hőmérséklete a várakozással ellentétben csökken. Ám, ha belegondolunk, hogy az üvegházgázok szaporodásával a sztratoszférába kevesebb hosszúhullámú energia jut, mint korábban, akkor érthető a hőmérséklet csökkenése. (Ehhez a folyamathoz az is hozzájárul, hogy a felszíni melegedéssel kicsit magasabbra kerül a tropopauza is, ugyanúgy, ahogy például nyáron is 1-2 km-rel magasabban ér véget a függőleges hőmérsékletcsökkenés, mint télen.)

A

felső és az alsó troposzféra és a felszín közeli rétegek hőmérséklete egyértelmű párhuzamot mutat. Ez azért fontos, mert így kizárható, hogy a felszín közelében megfigyelt melegedést pusztán a hőmérsékletmérés valamilyen hibája pl. az állomások városi jellege okozná.

13.3 ábra A levegő hőmérsékletének változásai az 1950-es évek végétől 2005-ig különböző magasságokban és különböző adatforrások alapján. A) Az alsó sztratoszférában a hőmérséklet csökken, mert az erősödő üvegház-hatás gátolja a felszínről és a felhőkről kiinduló hosszúhullámú sugárzás eljutását ebbe a magasságba. Kivétel ez alól a három nagy vulkánkitörés időszaka (l. a szaggatott vonalak, illetve nevek a legalsó vízszintes tengelyen), amikor az alsó sztratoszféra szulfát-tartalmának ugrásszerű növekedése a beérkező napenergia számottevő részét visszatartja a légkör alsóbb rétegeikben. A további ábrákon a hőmérséklet emelkedő tendenciát, ezen belül egymással szinkronban levő, évközi ingadozást mutat, mind a közép- és felső troposzférában (B), mind az alsó troposzférában (C), mind a felszíntől 2 méterre történő, hagyományos mérések szerint. Valamennyi érték az 1979-1997 közötti időszak átlagától vett eltérés, hét havi mozgó átlagolással simítva. (IPCC, 2007: 3.17 ábra.)

A melegedés tényét a léghőmérséklet mellett, több más geofizikai jellemző alakulásával is igazolni lehet. Ilyen változó a tengerszint emelkedése (13.4 ábra), amelynek műholdas megfigyelései a TOPEX/Poseidon és a Jason műholdas megfigyelési programok magasságmérésein alapulnak. Ezek 1993 óta 10 napos átlagokban közreadják a 66. déli és ugyanilyen északi szélességek közé eső területek tengerszint-magassági értékeit. E mikrohullámú méréseken alapuló, tíznapos átlagok pontossága 5 mm.

A megfigyelések feldolgozása szerint, az 1993 és 2003 közötti időszak átlagos tengerszint emelkedése 3,1±0.7 mm/év. Ennek a jelentős hányada a déli féltekén alakul ki, ahol a tengerparti vízszintmérés lehetősége még inkább korlátozott.

a)

13.4 ábra a) Az óceán szintjének változásai földi átlagban a műholdas magasságmérés kezdetétől (1993. január) 2005 októberéig. A pontok az 1993-tól 2001 júliusig terjedő időszak átlagától vett eltérést mutatják mm egységben, 2002-ig a TOPEX/Poseidon, ezt követően a Jason holdak adatai alapján. A folytonos görbe 60 napos simításnak felel meg. (IPCC 2007: 5.14 ábra.) A tengeri jég kiterjedése az északi félgömbön (b) és a déli félgömbön (c) 1979 és 2005 között. A pontok az egyes évek átlagos jég-kiterjedését, a simítás pedig az évtizedes változást érzékelteti. Az északi félgömbön a jégtakaró csökkenésének lineáris trendje 33±7 ezer km2/évtized, azaz -2,7 %/évtized nagyságú és szignifikáns. Ugyanakkor a déli félgömb +6±9 ezer km2/évtized értékű kiterjedés-növekedése nem szignifikáns. (IPCC 2007: 4.8 és 4.9 ábra)

Arra nézve pedig, hogy nem csak ilyen rövid időre igaz a tengerszint emelkedése, további illusztráció nélkül hivatkozunk az IPCC 2007. évi Jelentése hagyományos méréseken alapuló megállapításaira, amelyeket a magyar nyelvre is leordított, Döntéshozói Összefoglaló is tartalmaz (IPCC-DÖ, 2007). Ennek értelmében, a melegedés, a szárazföldi jég egy részének olvadásával együtt, már eddig is 17 centiméterrel emelte a tengerek szintjét. E változások szintén alátámasztják, hogy a globális melegedés már több évtizeddel ezelőtt megkezdődött.

A 13.4 ábra két további részének tanúsága szerint, az északi félgömbön a tengeri jég kiterjedése egyértelműen csökkent az utóbbi évtizedekben, a globális melegedéssel párhuzamosan. Ez a változás szemmel látható és statisztikailag szignifikáns, viszont a déli félgömbön a tengeri jégtakaró kiterjedése nem csökken. Ennek valószínű magyarázata az, hogy egyrészt az Antarktisz, mint fagypont alatti, hideg pólus jelenléte nem engedi meg a tengeri jégtakaró egyértelmű visszahúzódását, másrészt a melegedéssel párhuzamosan a térségben növekvő csapadék növeli a jégtakaró vastagságát, ami így nehezebben olvad meg. (Az utóbbi években felmerült annak a lehetősége is, hogy az időszakos ózonlyuk erősödése a korábbi évtizedekben fokozta a meridionális hőmérséklet-különbségeket, s ez erőteljesebb hidegfront aktivitást kiváltva gátolta, hogy a déli magas szélességek is felmelegedjenek.)