Éghajlati érzékenység: mit jelent és hogyan befolyásolja a CO2 a felmelegedést
Éghajlati érzékenység és CO2 hatása: megtudhatod, hogyan befolyásolja a szén-dioxid a felmelegedést, mi az eredménye a CO2-duplázódásnak és mit tehetünk ellene.
A Föld azért melegszik, mert az emberek üvegházhatású gázokat juttatnak a légkörbe. Ezt nevezik üvegházhatásnak. Az üvegházhatást okozó gázok közül a legtöbb közvetlen hatással a szén-dioxid (CO2) rendelkezik, és ennek légkörbe juttatásának legnagyobb forrása a szén és más fosszilis tüzelőanyagok égetése, valamint az erdőirtás és bizonyos ipari folyamatok.
Mit jelent az éghajlati érzékenység?
A éghajlati érzékenység azt mutatja meg, hogy a Föld átlaghőmérséklete mennyivel változna, ha a légköri CO2-koncentráció egy meghatározott mértékben megváltozna. Gyakran használják a következő szabványos feltételezést: mennyit melegedne a Föld, ha a légkörben kétszer annyi CO2 lenne, mint 1750-ben, mielőtt az emberek elkezdtek volna sok szenet égetni. A CO2 megduplázódása hozzávetőlegesen további ~3,7 W/m2 radiatív kényszert jelent a felszínre (egyes korábbi becslések kerekítve ~4 W/m2).
Két fontos fogalom: ECS és TCR
- Equilibrium Climate Sensitivity (ECS) — az az egyensúlyi melegedés (°C), amely végül kialakul, miután a Föld rendszerei (köztük a lassabb visszacsatolások, például a jégtakarók és a szénkészletek) reagáltak egy CO2-duplázódásra. Az IPCC és más értékelések szerint az ECS valószínű tartománya hozzávetőleg 1,5–4,5 °C, középértékek gyakran ~3 °C körül vannak.
- Transient Climate Response (TCR) — a rövidebb távú melegedés (általában néhány évtized alatt), amikor a CO2 lassan növekszik (például 1%/év), és a rendszer még nem érte el az egyensúlyt. A TCR általában kisebb, tipikusan ~1–2,5 °C tartományban van.
Mik befolyásolják az érzékenységet?
Az éghajlati érzékenységet nem csak a CO2 közvetlen hatása határozza meg, hanem a visszacsatolások is:
- vízpára-visszacsatolás (pozitív: melegebb levegő több vizet tart, ami tovább növeli az üvegházhatást),
- felhők (pozitív vagy negatív hatás a felhő típusától és magasságától függően),
- hó- és jégfelület csökkenése (albedó-csökkenés → több napenergia abszorbeálódik),
- óceánok hőelnyelése és a lassú szénkörforgási válaszok (amik késleltetik, vagy hosszabb távon fokozzák a melegedést),
- biogeokémiai visszacsatolások (pl. talaj- és növényzet-reakciók a CO2-szintekre).
Hogyan mérik és becsülik?
Az éghajlati érzékenység becslése több forrásból származik:
- paleoklimatikus adatok (jégmagok, üledékek): régi klímaváltozásokból következtetnek a visszacsatolásokra és a érzékenységre;
- instrumentális megfigyelések: a 19–21. századi hőmérséklet- és üvegházhatású gáz adatok összevetése;
- klímamodellek: fizikai alapokon nyugvó számítógépes modellek, amelyek különböző visszacsatolásokat és forgatókönyveket vizsgálnak.
Mivel mindhárom megközelítésnek megvannak a maga bizonytalanságai, az ECS- és TCR-tartományok továbbra is változnak, de az értékelések megerősítik, hogy jelentős melegedés várható a fosszilis tüzelőanyagok tovább égetése esetén.
Következmények és idősíkok
A CO2-szintek növekedése különböző idősíkokon hat:
- rövid távon (évtizedek): a TCR szerinti melegedés és időjárási szélsőségek gyakoribbá válása;
- közép- és hosszú távon (századok–ezredesek): az ECS szerinti további, lassabban kialakuló melegedés és a tengerszint emelkedése a jégtömegek olvadása és az óceánok hőtágulása miatt;
- egyes hatások visszafordíthatatlanok lehetnek emberi időskálákon (pl. nagy jégtakarók zsugorodása).
Mit jelent ez a gyakorlatban?
Ha például az ECS ≈ 3 °C, akkor a CO2 megduplázódása (a preindusztriális ~280 ppm-ről 560 ppm-re) hosszú távon körülbelül 3 °C-os globális átlagos melegedést eredményezne. A jelenlegi CO2-szintek már jelentősen meghaladják a 1750-es értékeket (a mai légköri CO2 nagyjából másfélszerese a preindusztriális szintnek), ezért a további kibocsátás további melegedést jelent.
Mit tehetünk?
- kibocsátások csökkentése: fosszilis tüzelőanyagok égetésének mérséklése, energiahatékonyság növelése, megújuló energiaforrások széleskörű alkalmazása;
- tárolás és eltávolítás: erdőtelepítés, talaj- és technológiai alapú CO2-leválasztás és -tárolás (CDR = carbon dioxide removal) fejlesztése;
- alkalmazkodás: infrastruktúra, mezőgazdaság és várostervezés módosítása a várható éghajlati hatásokhoz.
Összefoglalva: az éghajlati érzékenység kulcsfontosságú fogalom annak megértéséhez, hogy a CO2-emissziók milyen mértékű felmelegedést okoznak. Bár vannak bizonytalanságok a pontos értékek tekintetében, a tudományos konszenzus világos: további jelentős kibocsátások jelentős, tartós melegedéshez vezetnek, ezért a kibocsátások gyors csökkentése és a hatásokhoz való alkalmazkodás döntő fontosságú.
Mennyire érzékeny az éghajlat?
A klímakutatók nem ismerik jól az éghajlat érzékenységét, de úgy vélik, hogy valószínűleg 1,5 °C és 4,5 °C között van. Ha tehát a légkörben kétszer annyi CO2 lenne, mint 1750-ben, akkor a Föld valószínűleg 1,5 °C és 4,5 °C között lenne melegebb, több ezer év elteltével.
Honnan tudjuk?
Az éghajlati érzékenységet háromféleképpen próbálhatjuk meghatározni. Az első módszer az, hogy megnézzük az 1750 óta minden évben elvégzett hőmérsékletméréseket, és összehasonlítjuk azokat azzal a méréssel, hogy ugyanebben az időben mennyi üvegházhatású gáz volt a légkörben. A második módszer az, hogy megpróbáljuk kiszámítani, mennyi üvegházhatású gáz volt, és milyen volt a hőmérséklet a távoli múltban, mielőtt az emberek elkezdték volna mérni. Például úgy, hogy megmérjük, mennyi CO2 van a több ezer évvel ezelőtt a sarki jég mélyén rekedt apró légbuborékokban. A harmadik módszer az éghajlati rendszer számítógépes modellezése.
Miért fontos jobban megismerni, hogy mennyire érzékeny az éghajlat?
A Párizsi Megállapodás célja, hogy a globális felmelegedést 2°C alatt tartsa. Ha az éghajlat nagyon érzékeny, ez nagyon nehéz lesz, ezért talán az embereknek és az országoknak gyorsabban kellene áttérniük a tisztább energia használatára. De ha az éghajlat nem túl érzékeny, akkor talán pénzkidobás lenne leállítani a szinte még mindig új szénerőműveket. Nagyon fontos tehát, hogy pontosabban kiderítsük, mi az éghajlat érzékenysége.
Miért nehéz kideríteni?
Nehéz kideríteni, hogy mennyire érzékeny az éghajlat, mert miután az üvegházhatás következtében a Föld egy kicsit melegebbé válik, sokféle visszacsatolás van, amelyek gyorsabbá vagy lassabbá tehetik a felmelegedést. Például a meleg hatására több víz párolog el a tengerből, és ez a vízgőz maga is üvegházhatású gáz, ami még melegebbé teszi a Földet. A tudósok eléggé biztosak abban, hogy a legtöbb visszacsatolás gyorsabbá teszi a felmelegedést: de mivel a visszacsatolások nagyon bonyolultak, nem értik jól, és néha a számítógépeik sem elég gyorsak ahhoz, hogy elég számításokat végezzenek ahhoz, hogy jó választ kapjanak. A projektet, amelyben együtt dolgoznak a jobb megértés érdekében, Coupled model intercomparison projectnek (CMIP) hívják. Az egyik dolog, amit megpróbálnak jobban megérteni, a felhők, mert azok nagy különbséget jelenthetnek.
Ez az ábra az éghajlati érzékenység általános elképzelését mutatja be. Amikor az emberek CO2 kibocsátanak, a Föld melegebbé válik. Ezt a felmelegedést a legtöbb visszacsatolás fokozza. Sokféle visszacsatolás létezik. Az egyik visszacsatolás az, hogy amikor az első kis melegedés megolvasztja a jeget, amely sok napfényt visszavert, akkor a napfény rásüt a tengerre, amely korábban a jég alatt volt, és a tenger melegebbé válik.
Az éghajlati érzékenységről való beszéd különböző módjai
Azok, akik a 21. században gondolkodnak, másképp beszélhetnek az éghajlat érzékenységéről, mint azok, akik több ezer év távlatában gondolkodnak.
Amikor a CO2 nem növekszik tovább
Ha a CO2 minden évben fokozatosan 1%-kal nő, akkor az átmeneti éghajlati válasz (TCR) a hőmérséklet emelkedése arra az évre, amikor a szén-dioxid mennyisége megduplázódik. Ez valószínűleg 1 °C és 2,5 °C között van. Mivel ez egy kicsit hasonlít arra, ami ebben az évszázadban történhet, a legtöbb ember számára talán ez a leghasznosabb módja annak, hogy az éghajlati érzékenységről beszéljenek, amikor a Párizsi Megállapodásról beszélnek.
Amikor az óceán hőmérséklete egyensúlyban van a légkör hőmérsékletével.
A többlethő nagy része azonban felmelegíti az óceánokat, és miután a CO2 növekedése megállt, a hő egy része elhagyja az óceánokat, és évezredeken keresztül lassan tovább melegíti a légkört. Az egyensúlyi éghajlati érzékenység (ECS) az a hőmérséklet, amelyet a Föld akkor érne el, ha a légkör és az óceánok egyensúlya helyreállna, ha a CO2 nem növekedne tovább, hanem a kétszeres szinten maradna.
Kérdések és válaszok
K: Mi okozza a Föld felmelegedését?
V: Az emberek üvegházhatású gázokat juttatnak a légkörbe, amit üvegházhatásnak nevezünk.
K: Mi a légkörben lévő szén-dioxid legnagyobb forrása?
V: A szén elégetése a legnagyobb dolog, amely szén-dioxidot (CO2) juttat a légkörbe.
K: Mit jelent az éghajlati érzékenység?
V: Az éghajlati érzékenység azt jelenti, hogy mennyire melegszik fel a Föld, ha egy bizonyos mennyiségű CO2-t juttatunk a légkörbe. Általában arra utal, hogy mennyivel lenne melegebb, ha kétszer annyi CO2 lenne a légkörben, mint amennyi 1750-ben volt, mielőtt az emberek elkezdtek volna sok szenet égetni.
Kérdés: Mennyi plusz hőt rejt el, ha a CO2 mennyisége megduplázódik a légkörben?
V: Amikor a CO2 mennyisége megduplázódik a légkörben, a Föld minden egyes négyzetméterén másodpercenként 4 joule többlethő kötődik meg.
K: Milyen forró lesz a Föld hosszú idő után, ha a CO2 mennyisége megduplázódik?
V: A tudósok szerint hosszú idő elteltével, ha a CO2 megduplázódik, akkor a Föld körülbelül 3°C-kal lesz melegebb.
K: Mi akadályozza meg, hogy a hő egy része elszökjön a Földről?
V: Az üvegházhatású gázok megakadályozzák, hogy a hő egy része elszökjön a Földről, ezért nevezik ezt "üvegházhatásnak".
Keres