20. század eleji globális felmelegedés (ETCW)

Ennek az időszaknak és a felmelegedés ezt követő lassulásának megértése kulcsfontosságú az évtizedes változékonyság és a jelenlegi és jövőbeli éghajlat emberi hatásokra adott válaszreakciói közötti kapcsolat feloldásához. A tanulmányok becslése szerint az 1901 és 1950 közötti globális felmelegedés mintegy felét az üvegházhatású gázok és a természetes hatások kombinációja okozta, amelyet bizonyos mértékben ellensúlyoztak az aeroszolok. A természetes változékonyság is nagymértékben hozzájárult, különösen az olyan regionális anomáliákhoz, mint az 1920-as és 1930-as évek sarkvidéki felmelegedése. 

A 19. század végén a Földön körülbelül 0,8 °C-kal hűvösebb volt, mint a 21. század elején. A felmelegedés azonban ezen időszak és napjaink között nem egyenletes ütemben zajlott. A gyorsuló felmelegedés több évtizedes szakaszai váltakoztak a lassuló felmelegedés fázisaival, amelyek legutóbbi kifejeződései az 1990-es évek alatti gyorsuló felmelegedés, majd az azt követő globális felmelegedési ütem csökkenése voltak. Az úgynevezett "hiatus" okairól folyó vita azt mutatja, hogy a nagyléptékű éghajlat évtizedes változékonysága még mindig kevéssé ismert.

Az egyik legjelentősebb felgyorsult felmelegedési időszak a "huszadik század eleji felmelegedés" (ETCW) volt az 1890-es évektől az 1940-es évekig. A 20. század közepén véget ért felmelegedés jelezte az első olyan időszakot ebben az évszázadban, amely 2-5 évtizeden keresztül kimutatható hőmérséklet-változást mutat a belső változékonyságon kívül (pl. az 1916-1945 közötti trend esetében, amely aztán az 1990-es években véget érő trendekben újra megjelent. Az ETCW-t az 1970-es évekig egy lassú vagy semmilyen felmelegedés nélküli időszak követte, amelyet részben az aeroszolos lehűlés, részben pedig a belső változékonyság okozhatott. Az adatok bizonytalanságai a 20. század közepe előtt nagyobbak.

Az ETCW az 1920-as és 1930-as években az Északi-sarkvidék erőteljes felmelegedését mutatta, és ebbe az időszakba ágyazva több fontos éghajlati anomália is bekövetkezett, mint például

- az indiai monszun kiesése az 1900-as években,

- az észak-amerikai "Dust Bowl" aszályok,

- a rekordokat döntögető hőhullámok az 1930-as években,

- az 1940-1942-es hideg európai telek,

- a második világháború időszakának aszályos időszaka Ausztráliában 1937 és 1945 között.

- Az 1940-es évek közepének és végének európai nyári aszályai és hőhullámai, mint például 1947, a második világháború alatti anomálisan hideg teleket követték.

Az ETCW már a korszakban is nagy visszhangot kapott a tudományos közösség részéről. Callendar (1938) a felmelegedést a légköri CO2 emelkedésének tulajdonította. Később a hosszú távú változékonysággal összefüggésben, majd a közelmúltbeli "hiatus" vita kapcsán ismét szóba került.

Az 1. ábra a HadCRUT4 ... az adatok bizonytalanságával szemben robusztus általános felmelegedési mintázatot mutat, de az 1900-as évektől az 1940-es évekig és az 1970-es évektől a 2000-es évekig a felmelegedés felgyorsulásának egyértelmű fázisaival, az 1940-es évektől az 1970-es évekig tartó stagnálással, majd 2000-től körülbelül 2013-ig a felmelegedés lassulásával.

Az elmúlt 150 év nagyléptékű hőmérsékleti rekordját alátámasztják ... a 20. század eleje robusztus globális felmelegedést mutatott. Az Északi-sarkvidéken már 1918-ban szokatlanul korai felmelegedés következett be. Az ETCW egyszerre volt az Északi-sarkvidék felmelegedésének és a sarkvidéki tengeri jég visszahúzódásának időszaka.

Mi okozta az 1900 és 1950 közötti hosszú távú felmelegedést?

Az ETCW alatt bekövetkezett globális hőmérséklet-emelkedés a Föld légkörének energiaháztartásában bekövetkezett változást feltételez, ami viszont vagy külső kényszerre (vulkáni, napfény, üvegházhatású gázok, troposzférikus aeroszolok), a felhők változására vagy óceáni hőfelszabadulásra utal.

A napsugárzás körülbelül 1900-tól kezdődően kissé megnőtt (az 1890 körüli időszakot néha "Gleissberg-minimumnak" nevezik), bár ennek a növekedésnek a nagysága bizonytalan, a becsült teljes erőltetés körülbelül 0,25 W/m2.

A trópusi vulkánkitörések, amelyek a 19. században gyakoriak voltak (pl. Tambora 1815-ben, Krakatoa 1883-ban), az 1902-es Santa Maria kitörés és az 1912-es Katmai kitörés után sokkal ritkábbak lettek. A kitörések viszonylagos elnémulása ezen időszak és az Agung-hegy 1963/1964-es kitörése között tehát pozitív kényszerítő erőre utal, bár a vulkáni kibocsátások ebben az időszakban nem jól ismertek. 

Mivel a CO2-kényszer logaritmikusan függ a koncentrációtól, a korai kényszer aránytalanul fontos. Callendar (1938) az ETCW-t már az 1930-as évek végén megnövekedett CO2-koncentrációnak tulajdonította. A CO2-növekedés hatásának egy részét ellensúlyoznia kellett volna az antropogén aeroszolok növekedésének, amelyek már ebben az időszakban is jelentősek voltak, és önmagukban jelentős lehűlési hatást kellett volna okozniuk.

Az ETCW további lehetséges tényezője az éghajlati rendszer évtizedes változékonysága. Az atlanti felmelegedés értelmezhető a multidecadikus óceáni vagy kapcsolt változékonysági móduszok eltolódásaival, leginkább az atlanti multidecadikus oszcillációval (AMO).

(SST = a tengerfelszíni hőmérsékletek)

Míg egyes szerzők az AMO-hoz kapcsolódó SST-anomáliák légkörre gyakorolt hatását hangsúlyozzák, számos újabb tanulmány a légkört mint hajtóerőt hangsúlyozza, vagy egy "késleltetett oszcillátor" típusú kapcsolt módot ábrázol. Ami az erőhatásokat illeti, úgy tűnik, hogy az AMO-t részben külső erőhatások, köztük valószínűleg aeroszolos erőhatások, bár ezt megkérdőjelezték, valamint vulkáni és napenergia hajtja.

A Csendes-óceáni Dekádi Oszcilláció (PDO) szerepére is van bizonyíték az ETCW egyes időszakaiban. A PDO-t itt az .. SST-anomáliák vezető móduszaként határozzák meg, és az El Niño-Déli Oszcilláció (ENSO) dekádi megvalósulásával függ össze, és valószínűleg folyamatok kombinációját írja le, amelyek közül néhány különböző időskálákon működik.

A PDO és az AMO indexek egyaránt emelkedtek az ETCW alatt, majd emelkedve maradtak, és az 1940-es évek elején tetőztek. Az AMO-index meredeken emelkedett az 1920-as években, 1930 körül tetőzött, de az 1940-es években is magas maradt. Így az ETCW időszaka egybeesik mindkét módus emelkedő tendenciájával. 

... a globális hőmérséklet-felvételekben a napenergia és a vulkanikus erőhatások hozzájárulását találta, míg az északi félteke hőmérséklet-rekonstrukcióiban az ETCW-t az üvegházhatású gázok növekedésének és a vulkanikus erőhatások csökkenésének tulajdonították, belső éghajlati változékonysággal kombinálva. Más tanulmányok a belső változékonyság erős szerepét hangsúlyozzák, ami összhangban van azzal, hogy a megfigyelt 1918-1940-es felmelegedés jelentősen nagyobb volt, mint amit a legtöbb CMIP3 modell szimulált.

... mind a trópusok, mind az extratrópusok jelentős mértékben részt vesznek a dekadikus éghajlati változékonysághoz kapcsolódó felmelegedési és lehűlési időszakokban.

... az ETCW a 20. század első évtizedében egy nagyon szokatlan hideg anomáliából indult ki, amely mind a trópusi, mind a déli félteke SST-jeiből ered. Ezek a hideg anomáliák az Atlanti-óceán déli részén kezdődtek, néhány szárazföldi adatpont is hűvös körülményeket mutatott, majd a következő évtizedben globálisan elterjedtek, ami hideg anomáliákhoz vezetett mind az Atlanti-óceánon, mind a Csendes-óceánon. Ezt a ritkán tárgyalt hideg időszakot erős felmelegedés követte az északi féltekén, amely különösen a magas szélességi körökben volt hangsúlyos.

... a trópusi csendes-óceáni SST-k kulcsszerepet játszanak a gyors és lassú felmelegedés dekádos időszakainak pacemakereként. ... a légköri változékonyság hajtja az óceánhoz kapcsolódó dekádos változékonyságot. Függetlenül attól, hogy miért melegedett az Északi-sarkvidék, a legtöbb tanulmány abban is egyetért, hogy a felmelegedés hatással volt a légköri cirkulációra az ITCZ és a teljes északi Hadley-cirkuláció pólus felé történő eltolódásával.

A rövid távú éghajlati változékonyság megváltoztatja a szélsőséges események valószínűségét, és maga is mutathat évtizedes preferenciákat, valamint hosszabb távú változásokat okozhat a lassabb éghajlati összetevőkben.

Úgy tűnik, hogy a boreális téli Hadley-cella az 1920-as évektől az 1950-es évekig gyengült, majd az 1990-es évek végéig erősödött. Az északi trópusi öv helyzete az 1940-es évek elejéig a pólus felé tolódik, majd az 1980-as évekig az egyenlítő felé, amit ismét enyhe pólusirányú eltolódás követ.

... ezek a változások összhangban vannak az SST-vel és befolyásolják azt. Valójában az északi félteke déli féltekéhez viszonyított erősebb felmelegedéséből az északi Hadley-cella pólusirányú eltolódását várjuk.

A Csendes-óceáni Walker-cirkuláció esetében is megfigyelhető a SST-ktől való függés, amely szorosan kapcsolódik az ENSO-hoz, és az évközi változékonyság sokkal jelentősebb, mint a dekádonkénti. Az olyan egyedi események, mint az 1918/1919-es El Niño esemény vagy az 1939-1942-es El Niño minden sorozatban markánsan megjelennek, és proxy bizonyítékok vannak arra, hogy az 1910-es években a Csendes-óceán középső egyenlítői területe felett a passzátszelek csökkentek (azaz a Walker-cirkuláció gyengült).

Ritkább El Niño állapotok (amelyeket magas Walker-cirkulációs index jelez) 1910 körül, az 1920-as évek elején, az 1930-as években, az 1950-es években, az 1970-es években és a 2000-es években találhatók; ezek egybeesnek a negatív PDO-fázisokkal.

Az indiai monszun a rekonstruált dinamikus indiai monszunindex szerint az 1880-as években meglehetősen erős volt, majd 1900 és 1915 között, az ETCW kezdetének közelében markáns minimumra esett vissza. Ez egybeesik az indiai monszun nyári csapadékminimumával és az aszályok előfordulásával.

Az évtizedes változások a sarkvidéki dipólus-módusban is megfigyelhetők. Az index az 1910-es évek végétől az 1940-es évekig csökkent. Az ETCW második felében az Eurázsia feletti pozitív nyomásanomáliák ellentétben álltak az Észak-Amerika feletti negatív anomáliákkal. Ez összhangban van az európai sarkvidékre irányuló meleglevegő-advekció és ezáltal az északi-sarkvidéki felmelegedés tendenciájával.

Az 1930-as években a negatív Csendes-óceán-észak-amerikai (PNA) mintázathoz kapcsolódó cirkuláció szintén lehetővé tette a meleg légtömegek pólus felé irányuló szállítását a Csendes-óceán északnyugati része felett. Ezt követően az 1940-es évek elején a PNA-ban erős pozitív csúcs következett, amely meleg levegőt szállított Kanada nyugati része és Alaszka felé, majd az 1950-es években hirtelen visszaesés következett be. Mindkét cirkulációs anomália hozzájárult az Északi-sarkvidék felmelegedéséhez.

a fentiekben tárgyalt nagyléptékű tényezők, jelentősen befolyásolhatják a szokatlan események valószínűségét. Például az üvegházhatású gázok növekedése jelentősen megnövelte néhány közelmúltbeli hőhullámos esemény valószínűségét. E korai események elemzése azonban még mindig gyerekcipőben jár.

7.1 A gyenge indiai monszun 1890-1910-es évek

1899-ben teljes monszun-kiesés... fenomenális szárazság, amelyet pusztító éhínség kísért. Súlyos aszályok sújtották Indiát 1902-ben és 1905-ben is. Ezek az anomális monszunok a fentebb tárgyalt nagyléptékű anomáliákhoz kapcsolódnak.

Az 1899-1918 közötti időszakban az Indiai-óceánban tapasztalt SST-anomáliák megfelelnek a szubtrópusi Indiai-óceáni dipólus pozitív módusának. Az 1900 körüli monszun-kiesés egybeesik az AMO negatív fázisával, ami összhangban van a fent vázolt mechanizmusokkal.

7.2 Az Északi-sarkvidék felmelegedése az 1910-es évektől az 1940-es évekig

A Spitzbergákon az 1919-1924-es évek átlaghőmérséklete 3°C-kal magasabb volt, mint az 1913-1918-as években. A hőmérséklet ezután tovább emelkedett az 1940-es évek végéig, megszakítással az 1940-1942-es időszakban. Az 1940-es évek végén gyors átmenet következett be az alacsonyabb hőmérsékletek felé.

7.3 Az 1930-as évek szárazsága és hőhullámai a Dust Bowlban

Az 1930-as években, az északi-sarkvidéki felmelegedéssel egyidejűleg Észak-Amerikában egy évtizedes léptékű éghajlati anomália, a "Dust Bowl aszályok" néven ismert, amelyet intenzív hőhullámok kísértek. Ezek a korábbi csapadékosabb éveket követték, beleértve az 1927-es nagy Mississippi áradást.

Az 1930-as években az Egyesült Államok középnyugati részén (beleértve Kanada déli részét is) egy évtizedig tartó szárazság és heves porviharok pusztították a mezőgazdasági területeket, ami a "nagy gazdasági világválsággal" együtt hozzájárult a farmerek elvándorlásához, amelyet John Steinbeck "A harag szőlője" című regényében ír le.

A megfigyelt SST-vel vezérelt légköri szimulációk jellemzően reprodukálják az Egyesült Államok déli része feletti aszályos állapotokat, és a mintázat reprodukálásához trópusi és extratrópusi SST-anomáliákra egyaránt szükség van.

Az aszályokat szélsőséges hőhullámok is kísérték, az 1934-es és 1936-os csúcsévekben felállított melegrekordok a cikk írásakor még mindig állnak.

7.4 Globális éghajlati anomáliák az 1939-1942-es El Niño idején

A "Dust Bowl" aszályok a trópusi Csendes-óceánon 1939/1940-ben bekövetkezett erős El Niño esemény bekövetkeztével értek véget. Az El Niño-viszonyok ezután a következő 3 évben uralkodtak. Ebben az időszakban globális éghajlati anomáliák alakultak ki, többek között hideg tél Európában, meleg tél Alaszkában, nedves tavaszok Közép-Európában, szárazság Ausztráliában és meleg körülmények a Nyugat-Antarktiszon. A sztratoszférában a teljes ózonoszlop rendkívül magas volt.

7.5 A második világháborús aszály Ausztráliában

Az 1930-as évek végén és az 1940-es évek elején is aszályos körülmények sújtották Ausztráliát. A szárazság 1937-ben kezdődött, és a következő években egyre rosszabbodott. 1939 januárjában hőhullámok és bozóttüzek (a "fekete pénteki" tüzek néven ismertek). Az 1939-1942-es El Niño-esemény idején az aszály súlyosbodott, és egészen 1945-ig fennállt.

7.6 Aszály és forró nyarak hideg téllel kombinálva Európában az 1940-es években

Az ETCW végét Közép- és Dél-Európában szárazság jellemzi. Az aszályok egybeesnek az AMO-fázis csúcspontjával. Ez volt a II. világháború idején a rendellenesen hideg telek időszaka is, amely az atlanti/európai szektor feletti rendellenesen magas légnyomáshoz kapcsolódott.

A pozitív AMO-fázis csúcspontját az északi Hadley-cella 20. században megfigyelt legpólusibb helyzete kísérte. Közép-Európa így gyakrabban került anticiklonális időjárás hatása alá, ami olyan nyári hőhullámokhoz vezetett, mint az 1947-es hőhullám, amely 2003 előtt svájci rekordokat döntött.

Az ETCW-időszak az 1940-es években ért véget. Ezt követően a Hadley-cella az egyenlítő felé mozdult, és az északi félteke (és az Északi-sarkvidék) lehűlt. Az ezt követő évtizedekben a déli féltekén folytatódott a felmelegedés, míg az északi félteke az 1970-es évek végéig lehűlt.

https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wcc.522

https://www.origo.hu/tudomany/2024/11/legkori-aramlatok-eltolodasa-seo