Ugrás a tartalomhoz

Az éghajlatváltozás okai és következményei

Gelencsér András, Molnár Ágnes, Imre Kornélia (2012)

Pannon Egyetem

Az éghajlatváltozás okai és következményei

Az éghajlatváltozás okai és következményei

András, Gelencsér

Ágnes, Molnár

Kornélia, Imre

Kivonat


Tartalom

I.
1. Az éghajlati rendszer: az éghajlati kényszerek és az éghajlat
1.1 Időjárás és éghajlat
1.2 Az éghajlati rendszer
1.2.1 Az éghajlati rendszer elemei
1.2.2 Éghajlati kényszerek
1.2.3 Az éghajlati rendszer elemei közötti kölcsönhatások: visszacsatolási mechanizmusok
1.3 Felhasznált és ajánlott források
1.4 Kérdések
2. A légköri sugárzásátvitel, az üvegházhatás
2.1 Fizikai alapismeretek
2.2 Az elektromágneses sugárzási spektrum
2.3 Föld-légkör rendszer sugárzási mérlege
2.3.1 Rövidhullámú sugárzási mérleg
2.3.2 Hosszúhullámú sugárzási mérleg
2.3.3 A Föld-légkör rendszer globális és lokális energiamérlege
2.4 Légköri elnyelés és az üvegházhatás
2.4.1 A levegőmolekulák elektromágneses sugárzáselnyelése
2.4.2 A légköri üvegházhatás
2.4.3 Az üvegházhatás mechanizmusa
2.2.4 Az üvegházhatású gázok
2.2.5 Az üvegházhatású gázok globális felmelegedés potenciálja
2.5 Felhasznált irodalom
2.6 Kérdések:
3. A szén biogeokémiai körforgása
3.1 A szén az üledékes kőzetekben
3.2 A szén körforgása
3.3 Felhasznált irodalom
3.4 Kérdések
4. Az emberi tevékenység hatása a szén körforgására
4.1 Az emberi tevékenységből származó szén-dioxid kibocsátás
4.1.1 Fosszilis tüzelőanyagok égetése
4.1.2 A földhasználat változásából származó többlet szénmennyiség
4.1.3 A szén biogeokémiai körforgásának mérési módszerei
4.2 A 14C /12C arány mérése
4.3 Az O2/N2 arány mérése
4.4 Az emberi tevékenységből származó széntöbblet a légkörben maradó hányada
4.5 A légköri összetétel változásának sebessége a földtörténeti múltban és napjainkban
4.6 A légköri szén-dioxid koncentráció várható alakulása a XXI. században
4.7 Felhasznált irodalom
4.8 Kérdések
5. Metán
5.1 A légköri metán forrásai
5.2 A légköri metán nyelő folyamatai
5.3 A légköri metán koncentrációjának változása a földtörténeti múltban és napjainkban
5.4 A légköri metán hatása a Föld-légkör rendszer sugárzásmérlegére
5.5 A metánkibocsátás és –koncentráció várható alakulása a XXI. században
5.6 Felhasznált irodalom
5.7 Kérdések
6. Egyéb üvegházhatású gázok
6.1 Dinitrogén-oxid
6.2 A troposzferikus ózon
6.3 A halogénezett szénhidrogének (HCFC-k)
6.4 A részleges fluorozott szénhidrogének (HFC-k)
6.5 Felhasznált irodalom
6.6 Kérdések
7. A légköri aeroszol éghajlati hatásai
7.1 Az aeroszol optikai tulajdonságai
7.2 Közvetlen hatások
7.3Közvetett hatások
7.4 Az emisszió alakulása, jövő kilátások
7.5 Források
7.6 Kérdések
8. A földhasználat-változás
8.1 A földhasználat változása: általános megjegyzések
8.2 A felszín és a légkör közötti energia- (hő-) és vízcserét befolyásoló tényezők
8.3 A földhasználat és a szénkörforgalom változása
8.3.1Ökoszisztémák szénkörforgalmának meghatározása
8.3.2 Az újraerdősítés és az erdőirtás hatása a légköri CO2 szintre.
8.4 A múltbeli és a jövőbeli földhasználat-változás éghajlati hatása
8.5 Urbanizáció, városi hőszigetek
8.6 Felhasznált és ajánlott irodalom
8.7 Kérdések
9. Éghajlatváltozások a múltban
9.1 A kezdeti Föld
9.2 Üvegházhatás, fotoszintézis, üledékképződés
9.3 Földtörténeti ó- és középidőszak
9.4 A földtörténeti újidőszak
9.5 Negyedkor: jégkorszakok
9.6 Óceán-éghajlat kölcsönhatások
9.7 Felhasznált és ajánlott irodalom
9.8 Kérdések
10. Éghajlatváltozás: jelen és jövő
10.1 Bevezető megjegyzések
10.2 Jelenkori változások
10.3 Éghajlati modellek
10.4 A jövő éghajlata
10.5 Záró megjegyzések
10.6 Irodalom
10.7 Kérdések
11. Klímapolitika, várható társadalmi, gazdasági hatások
11.1 Az éghajlatpolitikai döntések fő szempontjai
11.2 A nemzeti éghajlatpolitika eszköztára
11.3 Nemzetek közötti együttműködés

Az ábrák listája

1.1. A Föld éghajlati térképe (Cartographia Tankönyvkiadó hozzájárulásával)
1.2. Hőmérséklet ingadozás és változás
1.3. Magyarország havi középhőmérséklet változása 2010-ben
1.4. Az éghajlati rendszer (IPCC 2007).
1.5. Pozitív (a) és negatív (b) visszacsatolás.
2.1. Halmazállapot-változások (http://hu.wikipedia.org/wiki/Halmazállapot)
2.2. Az elektromágneses spektrum (az Oxford University Press engedélyével http://sciencecity.oupchina.com.hk/npaw/student/glossary/electromagnetic_spectrum.htm).
2.3. A Nap és a Föld energiaspektruma. A szaggatott görbék a Nap és a Föld által kisugárzott energiaspektrumot ábrázolják. A sötétebben satírozott részek a légköri elnyelés után maradt energia fluxust mutatják.
2.4. A látható tartomány.
2.5. A Föld-légkör-rendszer sugárzásháztartása (IPCC 2007).
2.6. A Föld éves lokális energiamérlege.
2.7. Apoláris (N2) és poláris (H2O) molekulák
2.8. CO2 molekula
2.9. A Napsugárzás útja a légkörön át.
2.10. A légkörben szelektíven elnyelő legfontosabb alkotók (Ahrens, C.D., 1994 nyomán)
2.11. A légköri elnyelés hatása a nap- és a felszíni sugárzásra (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmospheric.transmittance alapján).
2.12. Föld egyensúlyi hőmérséklete üvegházhatás nélkül
2.13. A légköri üvegházhatás.
3.1. A szén-dioxid évszakos ingadozása 2008-2012 között. (Thomas Conway and Pieter Tans, NOAA/ESRL).
3.2. A biomassza tömegének égövek szerinti eloszlása. (Sassan et al. 2011.)
3.3. A szén biogeokémia körforgása (Raupach 2011).
3.4. A légkör és a szárazföldi bioszféra közötti kicserélődés.
4.1. A Föld népességének és a szén-dioxid kibocsátásának növekedési üteme 1850 és 2005 között. (http://www.easterbrook.ca/steve).
4.2. A 14C mennyiségének változása az 1955-1981 közötti időszakban. (Warneck, 1988).
4.3. Globális szén ciklus a fő források fluxusaival (A fekete értékek a természetes forrásokat, a piros értékek az antropogén források fluxusait mutatják) (Forrás: NASA, IPCC adatok alapján).
4.4. A légköri oxigén és szén-dioxid koncentráció közötti kapcsolat.
4.5. A légkörben maradó szén-dioxid többlet változása.
4.6. A szén-dioxid fluxusa különböző nyelők esetében. (Raupach, 2011).
4.7. A szén-dioxid kocentrációjának múltbéli változása jégminta elemzések alapján (Etheridge, 2009)
4.8. A szén-dioxid koncentráció növekedés üteme 50 év alatt. (fekete vonal: napjainkban (Keeling-görbe), kék vonal: 800 ezer évvel ezelőtt)
4.9. A szén-dioxid kibocsátás forgatókönyvei az IPCC szerint. (IPCC, 2001).
5.1. Jégzárványokból meghatározott metán koncentráció változása az elmúlt 1000 évben. (Raey, 2010).
5.2. A globális metán emisszió forrásai (Forrás: http://icp.giss.nasa.gov/education/methane/intro/cycle.html).
5.3. A légköri metán reakciói.
5.4. A metán, szén-dioxid és a hőmérséklet mútbéli változása (Petit, 1999).
5.5. A metán koncentrációja és a sugárzási kényszer közötti összefüggés (Forrás: IPCC, 2007).
5.6. A metán kibocsátásának előrejelzései (Forrás: IPCC, 2001).
6.1. A dinitrogén-oxid koncentrációjának idő és térbeli változása. (Forrás: NOAA).
6.2. A troposzférikus ózon földrajzi széelsség szerinti eloszlása. (Forrás: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).
6.3. A troposzférikus ózon koncentrációjának alakulása az 1860-as évektől (Reid, 2008)
6.4. A freon felhasználás ütemének változása az 1950-es évektől (Rekacewicz, 2005).
6.5. A fejlett és fejlődő országok által felhasznált freon vegyület mennyiségének alakulása az elmúlt 20 évben (Velders, 2009).
6.6. A részben fluorozott szénhidrogének felhasználásának változása az 1970-es évektől. (Forrás: EDGAR 4.0).
6.7. A várható HCF gázok felhasználása az előrejelzések alapján (Velders, 2009).
7.1. Vulkánkitörések megváltoztathatják az éghajlatot. A Mount St. Helens kitörése 1980. május 18-án. (http://hu.wikipedia.org/wiki/Tűzhányó).
7.2. Sztratoszferikus aeroszol (Junge) réteg (kék: felhők, vörös sáv: Junge-réteg). Napfelkelte Pecos, Texas (USA) felett, a fotó űrsiklóról készült. (Forrás: http://earthobservatory.nasa.gov/Features/HumanSpaceflight/human_spaceflight2.php)
7.3. Aeroszol részecskék szórása és elnyelése.
7.4. A látótávolság változása a levegő szennyezettségének függvényében (szerző fotói).
7.5. Optikailag aktív aeroszol részecskék kémiai összetétele.
7.6. Az aeroszol részecskék közvetlen sugárzási hatása (szerző fotója)
7.7. Sugárzási kényszer változása - számítás
7.8. A szulfátrészecskék éghajlati kényszere. Az ábra „a” része az összes szulfátra, a „b” rész a csupán antropogén eredetűre vonatkozik (Charlson, 1991).
7.9. A szerves szénkibocsátás és az elemi szén éghajlati kényszere között (Penner, 1995)
7.10. Indirekt hatás: szennyezett levegőben (A) több kisebb, tisztább levegőben (B) kevesebb, de nagyobb cseppek keletkeznek.
7.11. 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.
7.12. A kén, a szerves szén és az elemi szén (BC) emisszió alakulása különböző forgatókönyvek szerint (IPCC, 2001).
8.1. Erdőirtás az Amazonas vidékén (a szerző engedélyével) http://www.bylandwaterandair.com/patagonia/walking_to_chile/arrow_of_deforestation
8.2. Túllegeltetés hatása: kép jobb és bal oldala közötti különbség oka a túllegeltetés. (szerző engedélyével) http://anoptimiststourofthefuture.com
8.3. Vizenyős területek (http://water.epa.gov)
8.4. A városi hősziget: A hőmérséklet változása a városokban és környezetükben
9.1. Tillitek (szerző engedélyével) www.glaciers-online.net
9.2. Hógolyó Föld (szerző engedélyével) http://geology.fullerton.edu/whenderson/Fal201L2005/snowballearth/index.htm
9.3. A hőmérséklet és a vulkánosság változása a Földtörténet utolsó 600 millió évében. van Andel, T. H., 1994: New Look on an Old Planet (Cambrigde University Press, Cambridge) nyomán.
9.4. Pangea szuperkontinens (forrás: http://hu.wikipedia.org/wiki/Pangea)
9.5. A bioszféra és a légkör fejlődése.Graedel, T.E. és Crutzen, P.J., 1993: Atmospheric Changes. An Earth System Perspective (W.H. Freeman and Co., New York) nyomán.
9.6. A Föld éghajlata a harmad és negyedidőszakban. A negyedidőszak kezdetét a nulla vonal jelzi. Az 1971-ben Stockholmban tartott nemzetközi megbeszélés közleménye alapján.
9.7. A Föld pályaelemei (IPCC, 2007).
9.8. Az üvegházhatás és az üvegházhatású gázok légköri mennyiségének változása a negyedkorban. Chapellaz, J., Barnola, J.M., Raynaud, D., Korotkevich, Y.S., Lorius, C., 1990: Ice-core record of atmospheric methane over the past 1 6 00 000 years (Nature 345, 127-131) nyomán.
9.9. Globális hőmérsékletváltozás különböző időskálákon, közepes szélességeken. Graedel, T.E. és Crutzen, P.J., 1993: Atmospheric Changes. An Earth System Perspective (W.H. Freeman and Co., New York) nyomán.
9.10. Az óceáni szállítószalag. Czelnai, R, 1999: A világóceán. Modern fizikai oceanográfia (Vince Kiadó, Budapest) nyomán.
9.11. A hőmérséklet változása É-Európában. Czelnai, R, 1999: A világóceán. Modern fizikai oceanográfia (Vince Kiadó, Budapest) nyomán.
10.1. Svante August Arrhenius (1859-1927) http://hu.wikipedia.org/wiki/Svante_August_Arrhenius
10.2. A globális hőmérséklet változása 1860/1850-től napjainkig. (IPCC 2007a).
10.3. A szén-dioxid és a metán jelenkori légköri koncentrációja, Mauna Loa, Hawaii. Az ábrán a koncentrációk ppm (parts per million) egységekben vannak kifejezve. Adott gáz koncentrációja akkor 1 ppm, ha 1 m3 levegőben 1 cm3 térfogat van belőle. http://en.wikipedia.org/wiki/Keeling_Curve  és Khalil, M. A. K., Butenhoff, C. L., and Rasmussen, R. A. (2007) Environmental Science and Technology 41, 2131-2137 alapján.
10.4. A Grinnell-gleccser 1850 óta 1,1 km-t húzódott vissza. http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Grinnell_Glacier2.jpg
10.5. A háromdimenziós modelleket horizontálisan rácspontokra, vertikálisan különböző magasságokra (nyomásszintekre) bontják fel.
10.6. Modellek hierarchiája.
10.7. Az északi-félteke hőmérséklete az elmúlt 1100 év alatt különböző modellek számítása alapján. Az ábrán az 1500 és 1899 közötti átlagtól való eltérés figyelhető meg. (IPCC, 2007b).
10.8. A hőmérséklet és a tengerszint várható jövőbeli változása a különböző forgatókönyvek szerint. (IPCC 2001)
10.9. A zonális átlaghőmérséklet várható változása a magasság (légnyomás) függvényében az A1B forgatókönyv szerint. Az egyes időszakokban a hőmérséklet változása az 1980-1999-es időszakhoz viszonyítva figyelhető meg. (IPCC 2007c)
10.10. Várható átlagos felszíni hőmérsékletváltozás az A1B szcenárió alapján. (A változás mértékét az 1980-1999 időszakra viszonyították) (IPCC 2007d).

A táblázatok listája

1.1. Az éghajlati rendszerre ható éghajlati kényszerek.
2.1. Néhány üvegházhatású gáz globális felmelegedés potenciálja különböző időintervallumokra vonatkozóan.
3.1. A biomassza tömegének éghajlati övek és növényzet szerinti megoszlása (Forrás: Warneck, 1988)
3.2. Geokémiai folyamatok időállandói. (Forrás: Warneck, 1998)
5.1. Az emberi tevékenységből származó metán kibocsátás. (Forrás: Lowe, 2006).
6.1. A dinitrogén-oxid forrásainak erőssége, illetve azok bizonytalansága. (Dolman, 2008)
6.2. CFC és HCFC vegyületek becsült légköri tartózkodási ideje és a GWP (globális felmelegedési potenciál) értékük (Forrás: IPCC, 2007).
6.3.  A leggyakoribb HCF gázok tartózkodási ideje és globális felmelegedési potenciálja. (Forrás: IPCC, 2007).
7.1. Az emberi tevékenységből származó szulfát részecskék globális éghajlati kényszere.
8.1. Az elraktározott szén globális mennyisége a különböző vegetáció típusokban és a talajban (1 m mélységig) (Land use, land use change, forestry, 2000)
8.2. Ökoszisztémák szénkörforgalmában használatos fogalmak
8.3. Globális szén-dioxid mérleg (PgC/év). A pozitív számok a légkörbe irányuló fluxust, a negatív számok a légkörből történő felvételt jelzik. (IPCC 2007)
10.1. Az üvegházhatású gázok természetes és antropogén kibocsátása, légköri tartózkodási ideje. Az értékek dimenziója szén-dioxidnál Pg/év (1 Pg=1015g), a másik két gáznál Tg/év (1 Tg=1012 g= 1 millió tonna). A tartózkodási idő években van kifejezve.
10.2. Az egyes üvegházhatású gázok ipari forradalom óta okozott éghajlati kényszere éghajlati modellszámítások szerint (IPCC adatok). Az éghajlati kényszer dimenziója: Wm-2. Megj.: az ózon (O3) a talajközeli levegő ózontartalmára vonatkozik.