Válasz Balla József két cikkére az éghajlat kapcsán

Hetesi Zsolt — Sun, 10 Jan 2010 22:12:07 +0000

Két cikk jelent meg, egyike ellenem is támadást intéz, mert szerinte nem teljesen értem az éghajlatváltozás folyamatait (itt és itt). Nem szokásom válaszolni a bírálatokra, amelyek a világhálón jelennek meg, most mégis kivételt teszek egyrészt az idézett oldal olvasottsága másrészt a téma fontossága miatt. Nagyon fontos az a tény, amit munkatársaim körében is megállapítottunk, hogy egyre több ember az internetet használja tájékozódásra, ami népszerű tudományos szintnek elegendő is, de sajnos éppen a légkörfizika jelenségei nem azon a szinten mozognak, hogy egy-egy szélsőséges esemény példáját előszedve az akár pro akár kontra tudományos érvként működhessen. Ezeknek a jelenségnek olyan hatásmechanizmusa van, és a mögöttük álló adattömeg feldolgozása olyan mély ismereteket kívánnak meg, amely több év munkájával és tanulásával építhető csak fel.

Előrebocsátom, hogy a klímaváltozás nem a szakterületem, azonban az a két cikk, amelyre válaszolni szeretnék tulajdonképpen ezt nem is kívánja meg. Azt is meg szeretném jegyezni, hogy a két cikk állításait egyben kezelem majd, mivel ugyanazon érvrendszer részei. Továbbá külön Balla úr figyelmébe ajánlom, hogy nem én kértem az oldal szerkesztőit, hogy vegyék át korábbi írásomat a kutatóműhelyünk oldaláról.

Néhány tévedés a cikkekben

Balla úr idézi Carter professzort, aki szerint „az időjárásléggömbök és műholdak által az ’50-es évek óta folytatott megbízható hőmérsékletmérések nem mutatnak felmelegedést 1958 óta. ” Én nem tudom ki ez a Carter professzor, de ha tényleg ezt mondta, akkor jó nagyot tévedett. A következő ábra 1880 és 2006 között mutatja a NASA által közzétett mért hőmérsékleti értékeket.

1. ábra: A földi globális átlaghőmérséklet 1882 és 2009 között. A sötétkék vastag vonal az 5 éves mozgóátlag,a világoskék vonal az évi átlagos középhőmérséklet. A grafikon nullszintje az 1880 és 2009 közötti évek átlaga.(Forrás: NASA, ábra: Hetesi Zs.)

Az ábrán látható, hogy 1975 óta folyamatosan növekszik a hőmérséklet. Ez önmagában cáfolja Carter állítását. Az ábrából az is látható, hogy – ellentétben a Balla úr által idézett Engdahl állításával, mely szerint „2007 óta ... a Föld lehűlt, s nem felmelegedett.” – egy olyan ciklikus ingadozás történt 2007-től 2009-ig, mely csökkentette ugyan 0.2° C-al az évi átlaghőmérsékletet, azonban nem vált tartós trenddé. Ha Engdahl nem újságíró lenne, hanem kutató, akkor tudná, hogy a légkör kaotikus jellege miatt például a hőmérsékletértékekben kváziciklikus1 eltérések (fluktuációk) lépnek fel egy átlag körül. A trend, amit az éghajlat kutatói próbálnak megtalálni az adatokban nem a fluktuációkból, hanem azok néhány éves átlagából olvasható ki. Ha a fluktuációk irányából vonnánk le következtetést, akkor hasonlítanánk az egyszeri emberre, aki a mostani hideg időjárásból arra következtet, hogy nyárra Magyarországon szibériai körülmények fognak kialakulni...

2. ábra: Az Északi-sark jegének gyarapodása októbertől februárig. A vastag vonal az 1979-2009 évek átlaga. Látható, hogy a jégtakaró februárra elérte a 16 millió négyzetkilométer nagyságot. A 2006-2009-es évek átlaga azonban ennek alatta marad mintegy 2 millió négyzetkilométerrel, azaz ezekben az években a tél végén 2 millió négyzetkilométerrel kisebb volt a jégtakaró, mint a jelzett 21 év átlagában (zöld szaggatott). A 2009-es év is erre az utóbbira illeszkedik, azaz 2010 tavaszára is valószínűleg a sokévi átlagtól elmarad majd a jég mennyisége.(Forrás: NSDIC)

A másik állítás, amely szintén Engdalhtól2 olvasható, a sarki jégre vonatkozik: „2007 óta a sarki jégtakaró növekedett, nem olvadt ...”. Természetesen nyáron olvadt, de valószínűleg ezt Engdahl is így gondolja, inkább arról lehet szó ebben a szerencsétlenül megfogalmazott mondatban, hogy 2007 óta az évi átlagos jégmennyiség az Északi-sark körül növekszik és nem csökken. Az is elhangzik még, hogy gyorsabb a fagyás a nyár végétől mostanában, mint eddig. „Noha minden nyáron, kb. 10 millió négyzetkilométernyi felületen elolvad a tengeri jég, minden év szeptemberében a sarkvidék újból fagyni kezd. A jég kiterjedése 500 000 négyzetkilométerrel nagyobb, mint tavaly ilyenkor, ami viszont megint csak 500 000 négyzetkilométerrel nagyobb volt, mint a 2007 szeptemberében regisztrált legkisebb kiterjedés. (University of Illinois, http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/)Több hónapi sötétség után, jövő áprilisra a jégfelület újra 14 millió négyzetkilométer lesz vagy még nagyobb.” Nem is lenne semmi baj az itteni adatokkal, ha néhány éve még nem 16 millió km2 lett volna az Északi-sark környéki jég kiterjedése… Azaz 2 millió km2 eltűnt az utóbbi 30 évben, mint azt láthatjuk is a 2. ábrán.

Hogy látható legyen a sarki jég fogyásának mértéke, arról is lássunk egy ábrát.

3. ábra: Az északi-sarki permanens jég fogyása 1950-től napjainkig (piros vonal), és az IPCC modellje (szürke szaggatott). A kék sáv a modell konfidenciaszintje, azaz a modell szerint a jövőben nagy valószínűséggel ebben a tartományban marad a jégmező nagysága. A valós adatok rosszabbak, mint a modell előrejelzése.(Forrás: NSDIC)

Ez az ábra sem arra utal, hogy gyarapodna az Északi-sark jege. Kis mértékű visszafordulás tapasztalható 2007-ben, de ez a növekedés elhanyagolható az elmúlt 20-30 év olvadásával szemben.

Több tévedést is lehetne találni a két cikkben, de nem látom értelmét ezekre kitérni. A második cikk alapállítására azonban szeretnék kitérni. Ez pedig azt állítja, hogy a történelmi, az utóbbi néhány ezer évben történt éghajlatváltozás oka a naptevékenység változása. Mielőtt erre térnénk, össze kell foglalni, hogy mi változtatja a földi éghajlatot néhány százmillió, néhány százezer és néhány tíz éves időskálán.

Különféle időskálájú változások

A földi éghajlatot ezen a nagy léptékű időskálán a kontinensvándorlás és az ebből következő albedóváltozás3 változtatja, ennek köszönhetőek a fel- és le irányú változások a következő ábrán. Ezért erre az időszakra – és a több százmillió éves skálát mutató grafikonra – érvként hivatkozni nem célszerű. A múltbeli nagyon nagy időskálán változó éghajlat esetén azt is figyelembe kell venni, hogy a Nap teljesítménye lassan növekszik az idővel, ezért a földi légkörnek egyre kevésbé kell üvegházhatású gázokat tárolni azért, hogy a fennálló egyensúlyt megtartsa. Ezért csökken az alábbi ábra 600 millió éves időskáláján folyamatosan a CO2-szint. Ezen tények figyelembevétele nélkül érvelni a CO2-szint hatásáról, vagy annak hiányáról nem lehet.

4. ábra: 600 millió év szén-dioxid(fekete) és hőmérséklet (kék) adatai. Az adatok bizonytalansága nagy.

Az ettől kisebb, néhány százezer éves időskálájú változások már jobban dokumentáltak, a Déli- és az Északi-sark régi jégmintáiból vett adatok alapján. Ezen a skálán már nem érvényesül a kontinensvándorlásból és a Nap teljesítményének változásából származó hatás. Egy olyan ciklikus jelenséget találunk, mely néhány tízezer évente jégkorszakokat és interglaciális korszakokat okoz. A ciklikus változás oka ebben az esetben a Föld keringési pályaelemeinek változása.

5. ábra: A hőmérséklet (kék) és a CO2-szint (piros) változása az elmúlt 430 ezer évben. Az utolsó évszázadokban a CO2-szint átlépte a 300 milliomodrész koncentrációt a légkörben, amit az elmúlt 430 ezer év ciklikus változásai során nem.(Ugyanezen adatok más grafikon, forrása: Nature, 309, pp. 429-436. 1998)

Vizsgáljuk meg, hogy az 5. ábra mekkora lenne a 4. ábrán. Az 5. ábra időskálája 430 ezer év, ez a 4. ábra utolsó osztásközének (100 millió év – ma) 1/250-ed része, azaz vékonyabb, mint maga a vonal a 4. ábrán, ezért a 4. ábra adataival a mai változásokkal kapcsolatban érvelni nem lehet.

Az 5. ábra utolsó részén látható, hogy az ipari forradalom következtében a légköri CO2-koncentráció 300 milliomodrész fölé emelkedett lényegében az utóbbi 250 évben. Az ebből következő változások ábrázolására az 5. ábra az előbb már megmutatott okokból nem alkalmas, mert az utolsó 1000 év adatai az utolsó osztásköz (10 ezer év – ma) egytized részét jelentik, azaz megint kb. a vonal vastagságán belül vannak.4 A hőmérséklet és a CO2-szint közötti kapcsolat ábrázolását az elsőhöz hasonló skálájú ábrán érdemes megtenni.

Az emberi hatás valószínűleg abban jelent beavatkozást a természetes folyamatokba, hogy felborítja az évezredek óta kialakult dinamikus egyensúlyt, mert olyankor növeli meg a szén-dioxid szintjét, amikor annak természetes maximuma van, hiszen most épp jégkorszak nélküli interglaciális időszakot élünk.

A Balla-féle cikk érvének vizsgálata

Ezen mechanizmusok tárgyalása után kitérek a cikk fő állításainak vizsgálatára. Összefoglalva a cikk azt állítja, hogy

a középkorban a naptevékenység hatására volt egy melegebb időszak kb. 1200 környékén és egy hidegebb (ún. kis jégkorszak) 1600 környékén.
a jelenlegi változás oka is egy ilyen ingadozás a naptevékenységben.

Az első állítás tény, nem vitatható. A történelemben tapasztalható hőmérséklet-változások és a naptevékenység kapcsolata sokkal régebbi időskálán is bizonyítható, nem értem miért tárgyalja ezt a cikk relatív újdonságként.

6. ábra: A hőmérséklet változása (maximumok és minimumok formájában fölvázolva) és a naptevékenység kapcsolata (zöld és kék: független módszer).

Az sajnálatos, hogy a Hadley-központ és más kutatócsoportok megpróbálták megmásítani a középkori maximum adatait. Ettől azonban a mai helyzet nem változik meg. A napjainkban zajló felmelegedés és a naptevékenység között nem található a jelenlegi adatok fényében kapcsolat.

7. ábra: A naptevékenység változása (sárga), a légköri CO2-szint változása (kék) és a hőmérséklet változása (bordó) 1850 és 2006 között.

A 7. ábra grafikonjai egyértelművé teszik, hogy egyelőre nem lehet a naptevékenység változását okként megjelölni a jelenleg zajló felmelegedésért. A tudományos közösségben nagyon előkelő rangot képviselő Nature folyóirat 2006-ban egy azonos következtetést tartalmazó cikket tett közzé, melynek következtetése, hogy „valószínűtlen, hogy a Nap szignifikáns hatást gyakorol a világméretű felmelegedésre a 17. század óta.”5

Lehetséges, sőt a 6. ábra alapján nagyon valószínű, hogy a korábbi ciklikus ingadozások a történelmi korok éghajlatában a naptevékenység hatását tükrözik, a mostani változás azonban valószínűleg az üvegházhatású gázok légkörbeli antropogén feldúsulásának következménye.

A mechanizmus lényege, hogy a légkörben található CO2 a Földről kifele tartó infravörös sugárzást elnyeli. A szén-dioxid legerősebben a 15 mikronos infravörös sugárzást nyeli el.6 Mivel a légköri CO2-szint növekszik, így az alsólégkörben egyre több hő csapdázódik, az alsólégkör melegszik.

Ez a legegyszerűbb megközelítés. Több szén-dioxid → melegebb légkör. Ha valaki azt állítja, hogy mégsem lesz melegebb az éghajlat, akkor egy negatív visszacsatolást kell megneveznie, ami szerinte a CO2 fűtő hatását ellensúlyozza.7 Ameddig ilyen nincs, addig marad az a tény, hogy a több szén-dioxid (és metán, valamint más molekulák) többletkibocsátása felborítja azt a dinamikus egyensúlyt, mely a Földön az ipari forradalom előtt létezett.

1Azaz nagyjából ciklikusan fellépő, de előre pontosan meg nem jósolható nagyságrendű kilengések.

2Aki a szervetlen olaj keletkezésének elméletével már egyszer hasonló tudományos területre vonatkozó bakot lőtt néhány éve.

3Az albedó egy felület fényvisszaverő képességét méri %-ban.

4A szén-dioxid szintje azonban még ilyen ábrázolásmód mellett is jól láthatóan változott emberi hatásra.

5Nature 443, 161-166 (14 September 2006)

6A szén-dioxid molekula két vibrációs állapotát gerjeszti a 15 mikronos foton. Természetesen később a gerjesztett molekula ki is sugározza az elnyelt fotont, de ez már csak felerészben megy a világűr fele, egy része visszafele indul el, melegítve az alsólégkört.

7Ilyen állítást tartalmaz Miskolczi Ferenc cikke a magyar Időjárás c. lapban. Azonban a tudományos közvélemény és a bírálók ezt nem fogadták el, levezetését hibásnak tartották.

Mi a helyzet világméretű éghajlatváltozással?

Hetesi Zsolt — Wed, 25 Nov 2009 00:10:02 +0000

Tegnap jelent meg a hír, hogy valakik feltörték a Hadley központ adatbázisát. Az adatok elérhetőek ezen a linken. Szó esik a központ levelezésében némely trükkről az adatok tálalását tekintve, illetve tisztességtelen eljárásról. Az egyik adatsor szerint 47 modell a 91-ből évi 1%-os CO2-szint növekedésből indul ki, pedig az elmúlt 40 évben ez csak mintegy évi 0.46% volt. (320 milliomodrészből lett 380, 40 év alatt.) Feltehető, hogy ennek a fenyegetőbb, riasztóbb modell-eredmény volt a célja. Ez csak egy abból a sok adatcsúsztatásból, ami az adatok tanúsága szerint történt.

Ítéletet nem hozhatunk. Ugyanakkor nem lélegezhetünk fel egyáltalán - hiszen kiderült egy csalás, de a jelenség még létezik. A légkörben évi 0.4-05%-al nő a CO2 tömege, ami hosszú távon (200-300 év alatt) 31%-os növekedéshez vezetett. Ezt a többletet a növényzet ilyen gyorsan képtelen kivonni. Ez pedig az infravörös sugárzás egy részét csapdázza.

Ellenérvként azt vetik szembe a kétkedők, hogy a légkör alsó része már telítődött CO2-vel, így további kibocsátása már nem növeli az üvegház-hatást. Ez az állítás csak részben igaz. Az alsó légkör valóban telített CO2-vel, de ez csak azt jelenti, hogy alul már valóban nem nőhet a CO2 hatása. De ezzel a felső légkörről még nem mondtunk semmit. Hogy működik maga a mechanizmus? Az alsó légkör megköti a 15 mikron körüli infravörös kisugárzást, mely a felszínről indul és a világűr fele tartana. Ez a 15 mikron környéke épp a CO2 molekula elnyelési tartománya. Igaz, hogy az alsó légkör már lényegében mindent megfog 15 mikronon, amit csak lehet, de ez még nem sokat jelent önmagában. Ugyanis a sugárzást elnyelt CO2 molekula egyszer ezt kisugározza újból, 50% eséllyel vissza, a felszín fele. Ez a hő tehát csapdába esett. Azonban van esélye annak is, hogy kifele sugározza, a felső légkör fele.

Kérdés most az, hogy a felső légkörben mi történik a hősugárzással? Ha ott van CO2, akkor ismét megkötődik, és 50% eséllyel vissza, 50% eséllyel az űr fele indul el. Tehát a felsőlégkör CO2 tartalma ismételten fontos. Ott még van "hely", az még nem telítődött; kibocsátásunk oda is feljuthat, bár kisebb valószínűséggel. Mégis, a felső légkörben még nem 100%-osan fedte le a CO2 azt a "rést", amit csak ez a gáz képes lefedni. Tehát az érv nem igaz egészen.(1)

Szóval a hír csak a tudományos tisztesség elleni vétek miatt súlyos. Maga a jelenség létezik és biztos, hogy nem tesz jót, ha az ember olyan CO2-t juttat a légkörbe, mely nem vonódik onnan ki, csak mintegy 100-200 év alatt. A sarki jég is olvad. A gleccserek is. Nem jó játék egy hiba miatt úgy tenni, mintha ez nem lenne. Az alkalmazkodás ideje közeleg.... ha már a cselekvését elszúrtuk.

1. ábra. A felsőlégkör határán mérhető kimenő fluxus (piros) és a felszínről felfele induló fluxus (kék). Látszik, hogy különféle légköri gázok fogják meg a kimenő sugárzás egy részét, így pl. az O2 de a víz is. Azonban jelentős a CO2 szerepe is 15 mikron körül. Azt is érdemes észrevenni, hogy ellentétben a kétkedők állításával még nem fogja meg a CO2 az egész kilépő sugárzást 15 mikron környékén, csak felét. Akkor fogná meg az egészet, ha a felsőlégkör is telítődne vele, úgy, ahogy az alsó. Forrás: Bulletin of the American Meteorological Society, Vol 78, 1997 pp. 197-208

(1) A tudományos igazság kedvéért hozzá kell tennünk, hogy a felsőlégkört nehezebb CO2-vel telíteni, mint az alsót, ugyanis a CO2 is az alsó légkörben "szeret" tartózkodni, sőt még kicsit nehezebb is a levegőnél (1.7 kg belőle 1 m3, a levegőből ez 1.2 kg), ezért nehéz "telíteni" a felső légkört, de nem lehetetlen. A jelenség azonban nem úgy működik, hogy az alsólégkörben "nincs hely" és akkor kezd telítődni a felső, hanem a kibocsátás miatt nő az alsó és a felsőlégköri CO2-koncentráció is, a CO2-re érvényes barometrikus magasságformula szerint.

Fenntartható Fejlődés és Erőforrások Kutatócsoport - co2

Válasz Balla József két cikkére az éghajlat kapcsán

Mi a helyzet világméretű éghajlatváltozással?