Ugrás a tartalomhoz

Az éghajlatváltozás okai és következményei

Gelencsér András, Molnár Ágnes, Imre Kornélia (2012)

Pannon Egyetem

7.2 Közvetlen hatások

7.2 Közvetlen hatások

7.6. ábra - Az aeroszol részecskék közvetlen sugárzási hatása (szerző fotója)

Az aeroszol részecskék közvetlen sugárzási hatása (szerző fotója)


Az aeroszol részecskék, mint láttuk, gyengítik a felszín közelébe érkező energiát, mivel szórják, illetve elnyelik a napsugarakat, ez a jelenség figyelhető meg a 7.6 ábrán. Ennek következtében megváltoztatják az egységnyi felületű légoszlopbot érő energia mennyiségét, a sugárzási kényszert (jele: E, dimenziója: Wm-2). Ezt az aeroszol közvetlen éghajlati hatásának nevezzük. Ha csak a szórást vesszük figyelembe (ezt első közelítésben megtehetjük), akkor a sugárzási kényszer megváltozását (ΔE) a következő egyenlettel számíthatjuk ki:

ahol S a légkör külső határát érő napsugárzás áramsűrűsége (napállandó), F a felhőtakaró kiterjedése az égbolt tizedeiben, T az aeroszolréteget elérő sugárzási energia a légkör külső határára érkező érték hányadában, A a felszín albedója, b a visszaszórás viszonylagos mennyisége (lásd előző rész), a az aeroszoltömeg szórási hatékonysága (lád később) alacsony relatív nedvességen, f a nedvszívó részecskék növekedését kifejező tényező, míg B a függőléges légoszlopban lévő aeroszol részecskék tömege. Megjegyezzük, hogy a formulával végzett számítás csak a légkör felhőtlen részére alkalmazható. A betűk értelmezéséhez pedig tudnunk kell, hogy T a sztratoszferikus aeroszol szórását jelenti, amennyiben számításainkat a troposzférára végezzük el (ez általában így van), míg a értéke a szórás és a tömegkoncentráció egyidejű mérésével állapítható meg. Végül a 0,5-ös szorzó arra utal, hogy csak a bolygó megvilágított részét vesszük figyelembe.

A fenti egyenlet igen egyszerű. A bemenő adatok megválasztása azonban nem könnyű feladat. Vegyük például a B tényezőt szulfát részecskék esetén. Értéke függ adott terület kén-dioxid kibocsátástól (Q), a kén-dioxid szulfáttá alakult hányadától (Y), valamint a részecskék tartózkodási idejétől (t). Ha az egész Földet tekintjük, akkor B = QYt/Ff, ahol Ff  a Föld területe. Elvileg B repülőgépes mérésekkel is meghatározható, a gyakorlatban azonban erre csak ritkán van lehetőség. A 7.1 táblázat a formulában lévő tagok tipikus értékeit, valamint a számított éghajlati kényszer megváltozását (értelemszerűen csökkenését) adja meg szulfát részecskék estén. Látható, hogy az éghajlati kényszer megváltozása átlagosan –1,1 Wm-2 értékkel egyenlő. Vegyük azonban figyelembe a számítások magas bizonytalanságát.

Ez az érték az egész Fölre vonatkozó átlag. Szemben a hosszú tartózkodási idejű üveghatású gázokkal (több év), a globális számnak ebben az esetben nem túlságosan sok értelme van, mivel a részecskék tartózkodási ideje rövid (lásd táblázat). Ebből következik, hogy az emberi tevékenységnek köszönhető éghajlatváltozás területi eloszlását is meg kell határoznunk. Ezt úgy tehetjük meg, hogy az egész Földet légoszlopokkal borítjuk be, és a számítást mindenegyes oszlopra elvégezzük. Szulfát esetén ezt megelőzően célszerű, a területi kén-dioxid kibocsátás függvényében, a részecskék tömegének eloszlását modellezni, ami lehetővé teszi B kiszámítását.

7.1. táblázat - Az emberi tevékenységből származó szulfát részecskék globális éghajlati kényszere.


7.7. ábra - Sugárzási kényszer változása - számítás


Ezzel a módszerrel készült a 7.8 ábra, amelynek a része az összes, a b része az antropogén szulfát részecskék okozta éghajlati kényszert mutatja be. A természetes szulfát részecskék elsősorban az óceáni eredetű dimetil-szulfidból keletkeznek. Mint látható, az éghajlati hatást alapvetően az antropogén részecskék határozzák meg. Ez nem is meglepő, hiszen az emberi tevékenység mintegy négyszer annyi ként bocsát a levegőbe, mint az óceáni források. Az ábra alapján az is nyilvánvaló, hogy az emberi hatások elsősorban Észak-Amerika keleti területein, Európában és Kínában jelentősek, ahol a kén-dioxid forrásai elhelyezkednek. Ezeken a területeken az éghajlati kényszer többszöröse lehet a táblázatban lévő átlagos értéknek. Az ábrán lévő eloszlás a légköri kén rövid tartózkodási idejének a következménye. A kénnel kapcsolatban végezetül megemlítjük, hogy az utóbbi években a fejlett országokban (Észak-Amerika, Európa) felszabadulásának mértéke jelentősen lecsökkent, ami az általuk létrehozott hűtő hatás mérséklődését eredményezte.

7.8. ábra - A szulfátrészecskék éghajlati kényszere. Az ábra „a” része az összes szulfátra, a „b” rész a csupán antropogén eredetűre vonatkozik (Charlson, 1991).

A szulfátrészecskék éghajlati kényszere. Az ábra „a” része az összes szulfátra, a „b” rész a csupán antropogén eredetűre vonatkozik (Charlson, 1991).
A szulfátrészecskék éghajlati kényszere. Az ábra „a” része az összes szulfátra, a „b” rész a csupán antropogén eredetűre vonatkozik (Charlson, 1991).


Kén-dioxid elsősorban a fosszilis tüzelőanyagok kéntartalma miatt, energiatermeléskor kerül a levegőbe. A másik nagy szennyezőanyag csoport, a széntartalmú részecskék, viszont a közlekedés és a biomassza égetés nem kívánatos termékei. A széntartalmú részecskék nagyobbik hányada szerves anyagokból épül fel, míg a kisebb hányadot elemi szén alkotja. Mértékadó számítások szerint a szerves részecskék akár megkétszerezhetik a lehűlést, amit a szulfát okoz. Ez annak a következménye, hogy szórási hatékonyságuk nagyobb, mint a szulfáté (a a fenti formulában, illetve táblázatban). Éghajlati hatásuk természetesen kibocsátásuktól függ. A 7.9 ábra ezt az összefüggést mutatja. A számítások a fent vázolt módszerrel készültek egy „átlagos légoszlop” feltételezésével. Az ábrából látható, hogy az éghajlati hatás az emisszió növekedésével szintén növekszik. Az is kitűnik, hogy az elemi szén, sugárzás-elnyelő (melegítő) hatása miatt, mérsékli a negatív éghajlati kényszert. Ha az elemi szén eléri a szerves anyagokban lévő szén tömegének 20%-át akkor, 100 Tg év-1 emisszió esetén (ez összevethető a jelenlegi értékkel), a hűlés mértéke a felére csökken.

7.9. ábra - A szerves szénkibocsátás és az elemi szén éghajlati kényszere között (Penner, 1995)

A szerves szénkibocsátás és az elemi szén éghajlati kényszere között (Penner, 1995)


A porok légköri tömegének mintegy 20% az emberi tevékenység következménye. Számos próbálkozás történt, hogy a felszínről származó porok éghajlati hatásait is számszerűsítsék.  Úgy találták, hogy a szaharai por különösen az Atlanti-óceán fölött idézhet elő negatív éghajlati kényszert. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy egyes porok sugárzás- abszorpciója is jelentős. Ebből kifolyólag a por akár melegítheti is az alsó légréteget.