Ugrás a tartalomhoz

Az éghajlatváltozás okai és következményei

Gelencsér András, Molnár Ágnes, Imre Kornélia (2012)

Pannon Egyetem

7.3Közvetett hatások

7.3Közvetett hatások

A légköri aeroszol részecskék nem csak a légkör optikai tulajdonságait szabályozzák. Mint kondenzációs magvak (lásd Levegőkörnyezet és az emberi tevékenység 4.5.), meghatározzák a felhők szerkezetét is (a felhőcseppek számát és méretét), és ezen keresztül a felhők optikai paramétereit, illetve csapadékképződési hajlamát.

A kondenzációs magvak fontos szerepét már régóta ismerjük. Eltérő koncentrációjuknak köszönhető az a nagyfokú különbség, amelyet az óceáni, illetve szárazföldi felhők szerkezetében megfigyelhetünk. A szárazföldek fölött a kondenzációs magvak száma nagyobb, mint az óceánok fölött. Ebből következik, hogy adott túltelítettségen az óceánok fölött kevesebb felhőcsepp keletkezik, mint a szárazföldi felhőkben. Tekintve, hogy kondenzálódó vízgőz mennyisége ugyanazon a túltelítettségen azonos, ez azt jelenti, hogy az óceáni felhők nagyobb cseppekből állnak. Ennek következtében könnyebben keletkezik bennük csapadék, élettartamuk rövidebb, mint a kontinentális felhőké. Így 1 gm-3 víztartalom (amely a folyékony víz tömege a felhős levegő térfogategységében) mellett, tipikus óceáni felhőben a cseppek koncentrációja 50 cm-3, míg átlagos méretük közel 20 µm. Ezzel szemben szárazföldek fölött a megfelelő értékek rendre 200 cm-3, illetve 10 µm.

7.10. ábra - Indirekt hatás: szennyezett levegőben (A) több kisebb, tisztább levegőben (B) kevesebb, de nagyobb cseppek keletkeznek.

Indirekt hatás: szennyezett levegőben (A) több kisebb, tisztább levegőben (B) kevesebb, de nagyobb cseppek keletkeznek.


Jóval újabb annak kimutatása, hogy a nagyobb koncentrációjú, kisebb cseppekből álló felhők fényvisszaverő képessége (albedója) nagyobb, mint a kisszámú, nagyobb felhőelemekből álló cseppeké. A jelenséget ausztrál felfedezőjéről Twomey-hatásnak is nevezik (7.10 ábra). Más szavakkal: a szárazföldi felhők a napsugarakat jobban visszaverik, azaz az alattuk lévő légrétegben fokozottabb hűlést okoznak, mint óceáni társaik. A kérdés különösen azért vált érdekessé, mivel az emberi tevékenység a levegőben megnöveli a kondenzációs magvak számát (gondoljunk pl. a szulfát részecskékre), jelentősen befolyásolva a napsugarak átvitelét. Az aeroszol részecskék tehát nem csak közvetlenül, hanem a felhők szerkezetének módosításával is hozzájárulnak az éghajlat szabályozásához. Ez az aeroszol részecskék közvetett éghajlati hatása.

Az aeroszol részecskék közvetett éghajlati hatásának modellezése nem egyszerű feladat. Mindenesetre a Mie-féle elmélet, felhők esetében is alkalmazható. Így a cseppek méretének és számának ismeretében kiszámítható a szórási együttható. Ha a szórási együtthatót megszorozzuk a felhőmagassággal, akkor az un. optikai mélységhez jutunk, amely megadja, hogy az egész felhőben mennyivel gyengült a sugárzás. A felhők albedója az optikai mélység függvénye, amely viszont a kondenzációs magvak számával arányos. Az ilyen jellegű modellezésnél általában felhasználják azt az empirikus összefüggést, amely szerint a felhőképződésben aktív kondenzációs magvak száma (Nc) a szulfát tömegkoncentrációjával (M) arányos: Nc = α Mβ β, ahol α és β a mérésekből következő állandók. Ily módon az éghajlati hatás a modellezett szulfát-eloszlásra vezethető vissza. A 7.11 ábra ezt a megközelítést használva készült. Látható, hogy az éghajlati kényszer területi eloszlása hasonló, mint a közvetlen hatásoknál. Másrészt, a kapott számértékek a 7.8 és a 7.11 ábrákon összevethetők egymással. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy a számítások közvetett hatás esetén még bizonytalanabbak, mint közvetlen hatás esetén.

7.11. ábra - Az aeroszol részecskék indirekt kényszere. Boucher, O. és Lohman, U., 1995: The sulfate-CCN-cloud albedo effect. A sensitivity study with two general circulation models (Tellus 47B, 281-300) alapján.

Az aeroszol részecskék indirekt kényszere. Boucher, O. és Lohman, U., 1995: The sulfate-CCN-cloud albedo effect. A sensitivity study with two general circulation models (Tellus 47B, 281-300) alapján.


Mint említettük, a kisebb cseppekből álló, nagyobb koncentrációjú felhők csapadékképző hatékonysága kicsi. Ebből következik, hogy élettartamuk hosszabb lesz. Így hosszabb ideig verik vissza a napsugarakat, ami fokozza az előzőkben leírt hűlést. Ennek az un. másodlagos közvetett hatásnak a megbecslése szintén nehéz feladat. Ennek ellenére már ilyen számítások is készültek. Az IPCC  adatai szerint a másodlagos hatás mértéke globális átlagban hasonló értékű, mint az elsődleges hatásé.

Természetesen nem csak szulfát részecskék lehetnek kondenzációs magvak. A legújabb vizsgálatok szerint a szerves részecskék egy része is oldódik vízben. Ezek a vízben oldódó szerves anyagok tovább fokozhatják az aeroszol közvetett hatásait. Másrészt a cseppekben lévő elemi szén elősegítheti a sugárzás abszorpcióját. Ezeknek a hatásoknak a számszerű felmérése a jövő feladata lesz.

Az IPCC legújabb felmérése szerint globális léptékben az összes antropogén aeroszol részecske közvetlen éghajlati hatása – 0,5 Wm-2, a közvetett éghajlati kényszeré – 0,7 Wm-2 értékű.  Szárazföldek fölött a két hatás külön-külön elérheti, sőt meghaladhatja a - 1 Wm-2-t. Ugyanakkor az emberi tevékenységből származó üveghatású gázok teljes éghajlati kényszere napjainkig + 2,94 Wm-2. Ebből következik, hogy az aeroszol csökkentette, de nem küszöbölte ki a globális felmelegedést. Hangsúlyoznunk kell azonban, hogy míg az üveghatású gázoknál a számítások megbízhatósága magas, addig az aeroszol részecskéknél, főleg, ami a közvetett hatásokat illeti, meglehetősen alacsony.  Ezen a területen ezért további intenzív kutatások szükségesek.