Melegszik éghajlatunk a 100 éves időskálán

A geológiai negyedkor ismétlődő glaciációs ciklusának ma ugyancsak az egyik hűlő szakaszában vagyunk. Ezzel szemben a rövidebb időskálákon ellenkező tendenciák mutatkoznak: melegszik éghajlatunk a 100 éves időskálán (a „kis jég korszak ”vége óta), és a 10 éves időskálán is (az 1940-től az 1970-es évek közepéig tartó hűlési szakaszt követően.)

Ellentétben a hosszú periódusú hűlési tendenciákkal, a rövidebb időskálán az éghajlat melegedése tapasztalható. Az 1550 és 1850 közötti hűvös klímájú három évszázad a kis jégkorszak elnevezést viseli; befejeződésével a globális felszíni középhőmérséklet máig is tartó emelkedése indult meg. A melegedés mértéke az elmúlt 135 év során 0,5 fok volt, ezen az időszakon belül azonban eltérő viselkedésű szakaszok jelölhetők ki. A 19. század második felében még nem lépett fel számottevő egyirányú tendencia, ezután azonban 1940-ig jelentős melegedés volt megfigyelhető. Ezt követően az 1970-es évek közepéig viszonylag állandósult állapotok uralkodtak (az északi féltekén gyenge hűlés volt tapasztalható), azután ismét jelentős melegedés vette kezdetét. A hőmérséklet elmúlt évtizedben jelentkező emelkedésének intenzitására jellemző, hogy 1850 óta a három legmelegebb év 1980, 1981 és 1983 volt, továbbá, hogy a teljes idősor kilenc legmelegebb esztendeje közül öt 1978 után lépett fel.

A megfigyelések szerint az északi félteke száz év alatt 0,5 fokot melegedett, és felettébb valószínűtlen, hogy ez az érték hibás trendanalízisből adódna. A modellszámítások szerint a légköri szén-dioxid koncentráció megkétszereződése a felszínlégkör rendszer 4 W értékű sugárzásos melegítését és a globális felszíni középhőmérséklet 1,5—4,5 fokos emelkedését eredményezi. A múlt száz év során a szén-dioxid koncentráció a légkörben 25%-kal emelkedett, ami így — az éghajlati rendszer termikus tehetetlenségére tett feltételektől függően — a globális középhőmérséklet 0,5 és 1 fok közötti emelkedését vonhatta maga után. Ugyanakkor azonban a globális középhőmérséklet ingadozása a véletlenszerűen fellépő tranziens külső kényszerek (pl. a nap- vagy a vulkántevékenység) hatására, valamint a rendszer természetes belső változékonysága révén is elérheti a 0,5 fokot. Ezért a melegedési trend oksági értelmezése gondos mérlegelést igényel. A trend iránya és nagyságrendje, valamint földrajzi eloszlása alapján a szakértők többsége ma úgy véli, hogy a globális melegedés túlnyomó hányada a szén-dioxid koncentráció antropogén eredetű növekedésére vezethető vissza (Budyko és MacCracken, 1987).

Ha a jelenlegi emissziós trendek folytatódnak, akkor már a 2030-as évekre bekövetkezhet az az állapot, ami az ipari forradalmat megelőző szén-dioxid-szint megduplázódásával egyenértékű, és ami a modellszámítások szerint a globális felszíni középhőmérséklet 1,5 fok és 4,5 fok közötti emelkedését jelenti (ICSU/UNEP/WMO, 1986).

Jelenleg általánosan elfogadott az a nézet, hogy az éghajlatváltozások a magas földrajzi szélességeken a globális átlagnál lényegesen nagyobb mértékben jelentkeznek (ICSU/UN EP/WMO, 1986). Ha ugyanis az éghajlat melegszik, akkor a hótakaró és a tengeri jég a poláris tartományokban jelentősen redukálódik. Ezáltal ott megnő a napsugárzás abszorpciója, és egyben a szabad vízfelszínről a légkör felé irányuló hőközlés is intenzívebbé válik. Ezzel szemben az egyenlítői térrészben a hő többlet elsősorban a tengervíz intenzívebb párolgására fordítódik, a szárazföldek fölött pedig fokozott vertikális hőátvitelt (erősebb konvektiv aktivitást) eredményez. A melegedő klíma tehát redukálja a meridionális hőmérsékleti gradienst, ami azzal a következménnyel jár, hogy csökken a baroklin instabilitás és az örvényes mozgás kinetikus energiája. Paleoklimatológiai tények is azt sejtetik, hogy a földtörténet meleg időszakaiban a Hadley-cirkuláció tartománya kiterjeszkedik, a magassági jet-zóna a pólus felé tolódik, és a mérsékelt szélességeken az aszály hajlam nő.

Nem biztos azonban, hogy a légkör általános cirkulációjának a szerkezete okvetlenül a fentebb vázolt szisztematikus változást fogja mutatni. A legújabb numerikus kísérletek szerint ugyanis nem feltétlenül helytálló az a megállapítás, hogy a poláris tartományok éghajlata érzékenyebb a külső kényszerek megváltozására. Valószínű, hogy ez a fokozott érzékenység csak a légkör legalsó szintjeire korlátozódik: a légoszlop egészének a hőmérséklete ebben a térrészben is közel ugyanúgy reagál egy módosult éghajlati kényszerre, mint az összes többi földrajzi szélességen (Rind, 1986). Ezen kívül feltételezhetően léteznek olyan komplex visszacsatolási folyamatok, amelyek kompenzálhatják a légkör termikus és kinematikai mezejében a külső kényszer stacionárius módosulásának a hatásait. Kimutatható például, hogy a közepes földrajzi szélességeken a légkör termikus egyensúlyának a kialakításában a meghatározó szerepet hidegebb éghajlati viszonyok (például glaciális időszakok) esetén a horizontális hő- és nedvességszállítás, az érzékelhető hőnek a felszínről induló transzportja, valamint a nagytérségű rendezett feláramlásból származó latens hőfelszabadulás játssza. A klíma melegedésével e folyamatok súlya csökken, kompenzációként viszont egyre inkább előtérbe kerül a cumulus-konvekciót kísérő latens hőfelszabadulás szerepe. Hasonló kompenzációs hatás jelentkezik egy adott szinten az impulzus egyensúlyának kialakulásában is; például a számítások szerint a 40°N szélességi kör mentén a 200 mbar-os szinten a légköri szén-dioxid koncentráció megduplázódása esetén a zonális áramlásból a cumulus-konvekció kétszer több impulzust von ki, mint napjainkban, viszont az örvények kétszer több impulzust táplálnak a jet-zónába, mint a jelenlegi éghajlaton. Összességében tehát fennáll a lehetősége annak, hogy a légkör általános cirkulációjának zonálisan átlagolt karakterisztikái még drasz tikus klímaváltozás esetén sem nagyon módosulnak: a Hadley-cella, a jet-zóna, a csapadékelrendeződés és a teljes légköri energiaátvitel képe a maihoz hasonló marad.

Ha igaznak bizonyul, hogy a különböző belső visszacsatolási mechanizmusok révén a hidegebb és a melegebb éghajlati állapotok dinamikája nem m utat szisztematikus különbséget, akkor a jövő század közepére várható antropogén klímamódosulás a földfelszín minden szélességi övében közel ugyanazt a 3 fok körüli hőmérséklet emelkedést jelenti. Az éghajlat melegedése a hidrosztatikai instabilitás növekedését és az egész hidrológiai ciklus felgyorsulását (a párolgás és a csapadékhullás 10 —15%-os növekedését) eredményezi. Az összfelhőzet mennyiségében nem következik be lényeges változás, viszont csökken az alacsonyszintű és nő a magasabb szintű felhőzet aránya. Emelkedik az átlagos tengerszint (elsősorban a felszíni vízrétegek termikus kiterjedése következtében); értéke meghaladhatja az 1 m-t, ami a tengerek partvonalai mentén és az árapályos folyótorkolatokban már komoly gondokat okoz majd.

Az éghajlati rendszer tehetetlensége, valamint a rendszeren belül működő kompenzáló visszacsatolások nyomán a klíma nagymértékben sebezhetetlennek látszik. A klímaállapotnak az antropogén hatásokkal szembeni rezisztenciája azonban magában hordozza azt a tényt, hogy a nem kívánatos módosulások, ha egyszer bekövetkeztek, szintén permanensek maradnak. Ennek a körülménynek a felismerése nemzedékünknek — elsősorban a tudományok képviselőinek és a döntéshozatalra jogosultaknak — a jövő generációival szembeni fokozott felelősségét jelenti.