KURZUS: Környezetvédelem

MODUL: XI. modul: Globális környezeti kihívások

28. lecke: A globális éghajlatváltozás okai

Környezetünk számos jelenségének okát sokáig nem értette az emberiség, de a tudományos kutatásoknak és megfigyeléseknek köszönhetően napjainkra rá kellett ébrednünk emberi tevékenységeink közvetlen vagy közvetett szerepére a természet nagyfokú átalakításában. A természet válaszlépései globális problémákat gerjesztenek az atmoszférában (magasabb hőmérséklet, több szén-dioxid és több metán, megváltozó ózonpajzs), a hidroszférában (vékonyodó jégtakarók, olvadó gleccserek, eltűnő hósapkák, emelkedő tengerszint, csökkenő állóvízfelületek), a pedoszférában (degradálódó talajok, nagy területű talajszennyezések), a bioszférában (csökkenő erdőterületek, csökkenő biodiverzitás, terjedő invazív fajok) stb. Természeti erőforrásaink fokozódó kizsákmányolása óriási nyomást gyakorol Földünkre. Korábbi fejezeteinkben már számos környezeti problémát tárgyaltunk, most a globális éghajlatváltozás okait, jelenségeit és hatásait, valamint az ózonpajzs változásait részletezzük.

Cél: A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a globális éghajlatváltozás természetes és antropogén okait. A megszerzett ismeretek segítségével felismerje mindennapi életében és munkájában a globális klímaváltozást erősítő tevékenységeit, és érzékennyé váljon az ezek elleni megfelelő fellépésre.

Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes

  • saját szavaival elmagyarázni az éghajlat fogalmát,
  • felsorolni az éghajlatot meghatározó fő tényezőket,
  • megnevezni az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testületet,
  • felsorolni a globális éghajlatváltozás valószínűsíthető természetes okait, és elmagyarázni azok befolyásoló hatásait,
  • saját szavaival elmagyarázni, hogy napállandó változásait okozó kozmikus hatások hogyan befolyásolják az éghajlatot,
  • saját szavaival értelmezni az üvegházhatás jelenségét,
  • megfogalmazni a légkör szén-dioxid tartalma és hőmérséklete közötti összefüggést,
  • saját szavaival elmagyarázni a légköri aeroszolok hatását a levegő hőmérsékletére,
  • saját szavaival elmagyarázni a vulkánok éghajlatmódosító hatásait,
  • saját szavaival elmagyarázni a szárazföldek és a tengerek éghajlatmódosító hatásait,
  • felsorolni a globális éghajlatváltozás valószínűsíthető antropogén okait, és elmagyarázni azok befolyásoló hatásait,
  • felsorolni 6 darab üvegházhatású vegyületet illetve vegyületcsoportot,
  • megnevezni, hogy hogyan változott az üvegházhatású gázok légköri koncentrációja a történeti idők folyamán,
  • saját szavaival elmagyarázni a metánkoncentráció jövőbeli növekedésének lehetséges okait,
  • saját szavaival elmagyarázni, hogy miért lép fel pozitív visszacsatolás a jeges területek olvadása és a hőmérséklet változása között,
  • saját szavaival elmagyarázni, hogy a repülők és azok kondenzcsíkjai hogyan befolyásolják a légkör hőmérsékletét,
  • értelmezni az aeroszolok hatását a levegő hőmérsékletére.

Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége.

Kulcsfogalmak:

  • éghajlat
  • IPCC
  • napállandó
  • naptevékenység
  • üvegházhatás
  • albedó
1. Az éghajlat és változása

Jegyezze meg az éghajlat fogalmát! Idézze fel, hogy eddigi tanulmányai és mindennapi élete alapján mit tud a globális klímaváltozásról, annak okairól és következményeiről!

A Földünket körülvevő légkör állandó változásban van. A légkör fizikai állapotának változásait időjárásnak nevezzük. Az éghajlat egy földrajzi hely átlagos időjárása: egy adott helyen bizonyos fokú állandóságot mutat, s ezen belül játszódnak le az időjárási jelenségek. Az időjárás és az éghajlat elemei azonosak: napsugárzás, hőmérséklet, szél, csapadék. Az éghajlat azonban egy területen a légkör jóval hosszabb távon érvényes állapota, mint az időjárás (legalább 30 év). Egy nagyon összetett, kaotikusan viselkedő rendszer állapotának statisztikai leírása. Az éghajlat állapothatározói nemcsak a besugárzás, hőmérséklet, légnyomás, szél, páratartalom, csapadék, felhőzöttség átlagértékei, hanem a szélsőségek valószínűsége is.

Az 1. táblázat az éghajlat meghatározó tényezőit foglalja össze.

Tanulmányozza az 1. táblázatot, és gyűjtse ki az éghajlatot meghatározó fő tényezőket!

Az éghajlat meghatározó tényezői
1. táblázat

Az elmúlt évezredekre jellemző stabil éghajlat napjainkban (az elmúlt évtizedeket tekintve) a változás jeleit mutatja (1. ábra).

Tanulmányozza az 1. ábrát, és fogalmazza meg a hőmérsékletváltozás megfigyelhető trendjét!

A globális felszíni hőmérséklet eltérése az 1951-1980 időszak átlagához képest (NASA/GISS nyomán http://www.giss.nasa.gov/research/news/20100121/418335main_land-ocean-full.jpg)
1. ábra

Az éghajlat globális megváltozása kapcsán az alábbi kérdések merülnek fel általában az emberekben:

  • Változik-e a Föld éghajlata?
  • Ha változik, milyen gyorsan?
  • Természetes okokból változik, emberi hatásra vagy is-is?
  • Milyen természetes okok lehetnek a háttérben?
  • Milyen nem természetes okok lehetnek a háttérben?
  • Lehet-e modellezni, és így előrejelezni az éghajlat változását?

Ez a lecke igyekszik megadni a választ a fenti kérdésekre. Sokan vannak a kétkedők és a meggyőzöttek is - érveket és ellenérveket mindkét oldalon találunk (2. ábra). A jegyzet szerzőinek meggyőződése szerint az éghajlat globális megváltozása és annak hatásai napjainkban tudományosan alátámasztottak, de a fő kérdés ma már nem is az, hogy mennyiben okozza ezt az ember, és mennyit tehet a kiváltó okok csökkentéséért, hanem az, hogy hogyan tudunk alkalmazkodni a nyilvánvalóan megváltozó környezetünkhöz.

Jegyezze meg, hogy minek a rövidítése az IPCC!

Az Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC: Éghajlatváltozási Kormányközi Testület) néhány évente jelentéseket ad ki a globális klímaváltozásról. Ezekben a múlt és jelen tényeinek rögzítése mellett az egyre fejlettebb éghajlatváltozási modellek alkalmazásával különböző éghajlatváltozási forgatókönyveket adnak meg. A modellek bemenő paraméterei az egyes forgatókönyvek (szcenáriók) esetében különböznek (pl. nagyfokú kibocsátás-csökkentések várhatók vagy a kibocsátás a jelenlegiek szerint folytatódik stb.).

Kétkedők és meggyőzöttek (John Ditchburn rajza)
2. ábra
2. A globális éghajlatváltozás okai

Gyűjtse ki a globális éghajlatváltozás valószínűsíthető természetes okait!

Az éghajlatváltozás valószínűsíthető okai két nagy csoportra oszthatók: a természetes okokra és az emberi (antropogén) okokra.

2.1. A globális éghajlatváltozás valószínűsíthető természetes okai

Tanulmányozza a 3. ábrát, és kövesse végig a Föld átlaghőmérsékletének változásait!

A Föld éghajlata sosem volt állandó. A 3. ábrán nyomon követhető a Föld átlaghőmérsékletének feltételezett változása geológiai időléptékkel mérve. Millió éves időtávlatokat nézve az éghajlatot befolyásolták a Napból érkező sugárzás intenzitásának változásai (kozmikus hatások), a légkör összetevőinek változásai, a kontinensek vándorlásai, a kontinensek és tengerek méretének változása, a szárazföld belső területeinek tengerektől, óceánoktól való távolsága, a domborzat és annak változásai.

A Föld becsült átlaghőmérsékletének alakulása az elmúlt 100 millió évben. (A vízszintes tengelyen az idő logaritmikus skálán látható!)
3. ábra
2.1.1. Kozmikus hatások

Gyűjtse ki és értelmezze, hogy a napállandó változásait okozó kozmikus hatások hogyan befolyásolják az éghajlatot!

A Föld éghajlatát befolyásolja a napállandó (a Nap kisugárzott energiamennyiségének az a része, mely eléri a földi légkört), valamint az, hogy hogyan hasznosul a beérkező energia a földi szférákban. Ha ezek bármelyike megváltozik, akkor változik a Föld energiamérlege és ezzel éghajlata is. A Napból a Földre érkező sugárzás intenzitásának változásait a naptevékenység változásai, valamint a Föld keringési és pályaelemeinek változása okozza.

A Napból érkező sugárzás csekély mértékű változása is jelentős éghajlatváltozást okozhat. A naptevékenységnek (a napfoltok és napkitörések elhelyezkedésének, számának és intenzitásának változása) van egy 11 éves, rövid periódusú ciklusa és egy hosszabb, 72-82,5 év között változó hosszú ciklusa is. A naptevékenységnek a 11 éves napciklusnál hosszabb távú változásai korrelációt mutatnak a földi átlaghőmérséklet változásaival. Az 1970-es évekig a Föld átlaghőmérsékletének változása és a naptevékenység szoros korrelációt mutatott, amiből az a következtetés vonható le, hogy a naptevékenység változása okozza a földi átlaghőmérséklet kisebb változásait. Ahogyan azt a 4. ábra mutatja, 1950 óta a Nap nem vált aktívabbá, a szoláris besugárzás nem növekedett, a kozmikus sugárzás intenzitásában nem következett be tartós változás, azonban a Föld átlaghőmérséklete emelkedik. Fentiek alapján a naptevékenység alakulása nem játszik szerepet az elmúlt fél évszázad hőmérsékleti növekedésében.

Tanulmányozza a 4. ábrát, és figyelje meg a kozmikus sugárzás és a hőmérséklet alakulását az elmúlt 50 évben!

A galaktikus kozmikus sugárzás (GCR) intenzitásának (szürke vonal) összehasonlítása az átlagos földi hőmérséklettel (piros vonal) 1950-től napjainkig.
4. ábra

A napfoltok száma kapcsolatban áll a Föld átlaghőmérsékletének alakulásával: napfoltminimumok idején csökken a földi átlaghőmérséklet. Csillagászati megfigyelések alapján a kis jégkorszakok időpontjában (pl. Európában a 13. század végén, a 15. században, a 17. század végén, lásd 29. lecke 5. ábra) napfoltszám-minimum volt megfigyelhető. A megfigyelések szerint a napfoltok száma jelenleg csökken, és a kutatók előrejelzése szerint egy újabb kis jégkorszak várható a 21. század közepétől, ami a mostani melegedés ellen fog hatni, de ez csak egy részét ellensúlyozza az antropogén eredetű felmelegedésnek, jelentősebb lehűlést nem okoz.

A Föld pályája nem állandó: az excentricitása (a Föld ellipszis alakú pályájának lapultsága) kb. 92 ezer éves periódussal változik. Így a Nap-Föld távolság is változik, és a napközelben és naptávolban bekövetkező sugárzás-intenzitás közt különbség van. A Föld pályájának hajlásszöge (a forgástengely és a keringés síkja által bezárt szög) kb. 40 ezer éves periódussal változik 21,8 és 24,4 fok között, jelenleg 23,27 fok és csökken. A változás befolyásolja az egyes földrajzi övekre jutó sugárzás mértékét.

2.1.2. A légkör összetevőinek változásai

Tanulmányozza az 5. ábrát az üvegházhatás megértéséhez! Elevenítse fel a Levegő és védelme modulban az üvegházhatású gázokról megszerzett ismereteit!

A légkör jól átengedi a nagyrészt a látható fény hullámhossz-tartományába eső napsugárzást. A felszínre érkező sugárzás hosszú hullámú hősugárzássá alakul (Föld infravörös kisugárzása), aminek nagy részét a légkör egyes nyomgázai (üvegházgázok) elnyelik, majd kisugározzák (5. ábra). Emiatt hőtöbblet keletkezik, és megnő a felszínhez közeli hőmérséklet. A légkörnek ez a hővisszatartó, hőtároló szerepe az üvegházhatás. Az üvegházhatás nélkül 33 °C-kal alacsonyabb (-18 °C) lenne a Föld átlaghőmérséklete. A Föld légkörének összetétele a Föld kialakulásától kezdve jelentős változáson ment át (lásd 9. lecke). A légkört alkotó gázok különböző mértékben verik vissza ill. nyelik el a Napból érkező sugárzást, ezért az üvegházhatású gázok (ÜHG-k) (lásd 8. lecke) mennyisége és aránya befolyásolja az üvegházhatás mértékét. A légköri CO2 és vízgőz mennyiségének természetes változása hatással van a Föld éghajlatára.

A Föld sugárzási egyenlege. A légkör külső határára érkező napsugárzás (1) egy része visszaverődik, egy része elnyelődik a légkörben. A Föld elnyeli a felszínére érkező sugárzás nagy részét, majd hőként kisugározza, ennek a hosszúhullámú sugárzásnak jelentős részét a légkör elnyeli (üvegházhatás).
5. ábra

Tanulmányozza a 6. ábrát, és fogalmazza meg a hőmérséklet és a szén-dioxid változása közti összefüggést!

A Föld átlaghőmérsékletének és a légkör szén-dioxid tartalmának változása az elmúlt 400 ezer évben (0: 2009).
6. ábra

Az elmúlt 400 ezer évben a jégkorszak során a glaciálisok (jégkorszak) és interglaciálisok (jégkorszakok közötti időszakok) váltották egymást, és ahogyan az a 6. ábráról leolvasható, a CO2 koncentráció szintje együtt mozgott az átlaghőmérséklet változásával. A legújabb elemzések szerint a CO2 koncentrációja mintegy 800 éves késéssel követte az eljegesedések és a köztes melegebb időszakok váltakozását. Ebből az a következtetés vonható le, hogy akkoriban a CO2 szint változása nem oka, hanem következménye volt az éghajlatváltozásnak. Ebben a földtörténeti időszakban a CO2 az erősítő visszacsatolási rendszer része lehetett, azaz a kiváltó ok (vélhetően a Föld pályaelemeiben bekövetkező változások) után már jelentős mértékben hozzájárulhatott az éghajlatváltozáshoz. Az akkori változások üteme azonban töredéke a jelenleginek: a múltban 50 év alatt legfeljebb 1,5 ppm-et változott a CO2 koncentrációja, napjainkban azonban az elmúlt 50 évben 60 ppm-mel nőtt, elérve, sőt meghaladva a 400 ppm-et.

Értelmezze a légköri aeroszolok hatását a levegő hőmérsékletére!

A légköri aeroszolok hatása az üvegházhatású gázokéval ellentétes. Az aeroszolok apró részecskék, melyek főleg sókristályokból (amely a tengerek hullámzása miatt keletkezik), a szél által szállított apró talaj- és porszemcsékből, valamint vulkáni hamuból állnak. Az aeroszolok csökkentik a Föld felszínére eljutó napfény mennyiségét, így csökken a talajfelszín hőmérséklete. Hűtő hatásuk az aeroszolok okozta erőteljesebb felhőképződés miatt is érvényesül (a felhőkről visszaverődik a napsugárzás). A nagy erejű vulkánkitörések is éghajlati változásokat okoznak: csökkentik a hőmérsékletet. Ezt azonban nem a levegőbe kerülő hamu okozza elsősorban - az hetek alatt kimosódik -, hanem a felszabaduló kén-dioxid. A kén-dioxid a légkör nedvességtartalmával reagálva kénsavat képez, amely akár évekig megmaradó, aeroszol méretű szulfátszemcsékből álló felhőt képez. Ha a vulkánkitörési felhő eléri a sztratoszférát, akkor a kénsavas felhő a magas légköri áramlási rendszernek köszönhetően viszonylag gyorsan szétterül Földünkön, és lecsökkenti a Napból érkező sugárzást, és ezzel az alsóbb légrétegekben és a felszínen lehűlést idéz elő. Vulkánkitörések alkalmával CO2 is kerül a légkörbe, évente kb. 130-260 tonna, azonban ennek mennyisége messze elmarad az antropogén eredetű CO2 kibocsátástól, amely évente kb. 36 milliárd tonna. A legújabb kutatások szerint az arktikus területeken az olvadó jég eltűnése miatt fellépő felszíni nyomásváltozás miatt megnövekedhet a földrengések és vulkánkitörések száma.

2.1.4. Kontinensek és tengerek

Gyűjtse ki a szárazföldek és a tengerek éghajlatmódosító hatásait! Értelmezze a növények és a jégtakaró szerepét az éghajlat módosításában!

A Föld története során a kontinensek folyamatos mozgásban voltak: kiterjedésük és a Földgolyón való elhelyezkedésük is változott. A szárazföldek és a tengerek aránya jelentősen befolyásolja az éghajlatot. A víz fajhője magasabb, így nagyobb hőmennyiséget képes tárolni. A szárazföldek a növényborítottságukon keresztül befolyásolják az éghajlatot: a növények egyrészt megkötik a szén-dioxidot, másrészt az összefüggő növényzet albedója (sugárzás-visszaverő képessége) kisebb, mint a csupasz felszíné. A kontinensek növényborítottsága a kontinensvándorlásokkal együtt változott (lásd éghajlati övezetesség, hegységképződés stb.). A növények vegetációs idejének megfelelően az évszakok változásával a CO2 megkötő képességük is változik. A mérések alapján kimutatható, hogy az északi félteke nyarán az északi féltekén kb. 5 ppm-mel csökken a légkör szén-dioxid koncentrációja. Ugyanez figyelhető meg a déli féltekén, a déli félteke nyarán. A növények szén-dioxid megkötő képessége óriási jelentőségű. Az 1700-as évek óta az emberiség által a fosszilis szénforrások égetése miatt kibocsátott széndioxid mennyisége kb. 1,8×1012 tonna, azonban a légkörben az antropogén CO2 többlet kb. 0,9×1012 tonna körüli. Azaz az emberiség által kibocsátott széndioxid közel fele az idők során a természetes mechanizmusok (döntően a növényzet) útján megkötődött.

Az éghajlatot a jég kiterjedése is befolyásolja: a fehér felület albedója nagy. Az albedó értéke azt adja meg, hogy a visszavert sugárzás hány százaléka a beesőnek. Minél nagyobb az albedó, annál Földre beérkező sugárzás annál nagyobb hányada verődik vissza a légkörbe, ami a felmelegedés ellen hat.

A tengeráramlásokat a nagy földi légkörzés és az útjukba eső kontinensek mozgatják, illetve térítik el (7. ábra). Jelentős éghajlat-módosító hatásuk van. Az Egyenlítő környékén felmelegedett vizet áramlások juttatják el a Föld hidegebb, sarkvidéki pontjaira (óceáni vízkörzés), ahol jelentősen megváltoztathatják a klímát fűtő hatásukkal.

Tanulmányozza a 7. ábrát, és figyelje meg, hogy a Föld mely részein jelent hűtő, és mely részein jelent fűtő hatást a tengeráramlás!

Az óceáni szállítószalag: a tengeráramlások rendszere.
7. ábra
2.2. A globális éghajlatváltozás valószínűsíthető antropogén okai

Gyűjtse ki a globális éghajlatváltozás valószínűsíthető antropogén okait!

2.2.1. Az üvegházhatású gázok koncentrációjának változása
  • Elevenítse fel a levegő és védelme modulban az üvegházhatású gázokról tanultakat!
  • Tanulmányozza az 2. táblázatot, valamint a 8. ábrát, és figyelje meg, hogy hogyan változott az üvegházhatású gázok légköri koncentrációja a vizsgált időszakok alatt!
  • Tekintse meg a NOAA (az USA tengerekkel és a légkörrel foglalkozó kutatóintézete) 4 perces kisfilmjét a légköri szén-dioxid koncentrációjának változásról! Figyelje meg az északi félteke és a déli sark szén-dioxid koncentrációjának ingadozásai közötti különbséget. Mi a fő különbség az ipari forradalom előtti és utáni trendek között?

https://www.youtube.com/watch?v=t0dXjmoA0dw

A legfontosabb üvegházhatású gáz a vízgőz. Ennek hatalmas mennyisége alig függ az emberi tevékenységektől, bár a növényzet és a felszín átalakítása, öntözés, jéggel borított felszínek változása stb. hatására nőhet az emberi befolyásoltság.

A többi üvegházhatású gáz közül a szén-dioxid (CO2), a dinitrogén-oxid (N2O), a metán (CH4) természetes eredetű is lehet, míg a fluorozott szénhidrogének (HFC-k), a perfluor-karbonok (PFC-k), a kén-hexafluorid (SF6), az egyéb klór-flour-karbon vegyületek (CFC-k), a triklór-etilén (CH3CCl3), az ózon egyértelműen az emberi tevékenység hatására kerül a légkörbe (utóbbi másodlagos légszennyező, lásd 8. lecke). Az üvegházhatású gázok koncentrációjának növekedése az utóbbi néhány száz évben egyértelmű (2. táblázat, 8. ábra).

2012-ben a kiotói protokoll (CO2, CH4, N2O, HFC-k, PFC-k, SF6) és a montreáli jegyzőkönyv (CFC-k, HCFC-k és CH3CCl3) hatálya alá eső ÜHG-k összes légköri mennyisége 472 ppm CO2 egyenérték volt, ebből a CO2 392,6 ppm-mel részesedett. Az ÜHG-k légköri koncentrációjának növekedésével együtt jár a légkör hőmérsékletének növekedése. Az egyes ÜHG-k sugárzási jellegük és a légköri élettartamuk vonatkozásában különböznek egymástól.

A fontosabb üvegházhatású gázok antropogén hatású változása (a vízgőz nélkül).
2. táblázat
A fontosabb ÜHG-k koncentrációjának növekedése 1978-tól
8. ábra

Gyűjtse ki és jegyezze meg a metánkoncentráció növekedésének lehetséges okait és veszélyét!

Annak ellenére, hogy jelenleg a szén-dioxid 400 ppm koncentrációban, a metán pedig ehhez képest csak kb. 1,8 ppm koncentrációban van jelen a légkörben, a metán szerepe a felmelegedésben ennél jóval jelentősebb. A szén-dioxid jelenlegi többletkoncentrációja 1,66 W/m2 elnyelési többletet (üvegházhatást) okoz, miközben a metán 0,48 W/m2-t. Ez amiatt van, hogy 100 éves időskálán a metán a szén-dioxidhoz képest 23-szor erősebb üvegházhatású gáz (ennyivel több hosszúhullámú sugárzást nyel el). Tartózkodási ideje ugyan csak kb. tizede a széndioxidénak, ám mégis, e rövidebb tartózkodási ideje alatt jóval több hosszúhullámú sugárzást nyel el, mint a szén-dioxid száz év alatt. Emiatt a légköri metán mennyiségének alakulása az üvegházhatás szempontjából nagyon fontos. Különös jelentőségűvé teszi a metán kérdését az is, hogy a sarkvidéki tengerek mélyén, valamint a szibériai tundra területek fagyott altalajában (az ún. permafroszt rétegben) hatalmas mennyiségű metán található, metánhidrát ill. metán-klatrát (jégbe fagyott metán) formájában. A felmelegedés következtében a metán-hidrátból ill. klatrátból felszabaduló metán a légkörbe jutva további felmelegedést okoz, amely pozitív visszacsatolással, öngerjesztő folyamatként tovább erősíti a felmelegedést. Orosz tudósok becslése szerint 1400 milliárd tonna metán van kötve a sarkvidéken, miközben a légkör jelenlegi metán tartalma kb. 5 milliárd tonna. A kötött metán jelenleg kb. 0,5-1 millió tonna/év mennyiségben szabadul fel a felmelegedés miatt olvadó permafroszt rétegből, de a folyamat gyorsul. A sarkvidéki tengerek mélyén lévő metán-hidrát szintén nem stabil, a tengerek melegedésével a gáz-halmazállapotúvá vált metán kiáramlik. Fentiek alapján a légköri metánkoncentráció előrejelzése nagyon bizonytalan. Mindenesetre a jelenlegi 1800 ppb körüli koncentráció már most nagyon közel van a kutatók által megjelölt 1900-2000 ppb körüli határhoz, amely fölött a metán felszabadulása katasztrofális következményekkel járó öngerjesztő folyamattá válhat.

2.2.2. Az albedó változása

Jegyezze meg, hogy hogyan változik az albedó a terület borításának különféle változásaival! Értelmezze, hogy miért pozitív visszacsatolás a jeges területek olvadása!

Az emberiség okozta területhasználati változások (erdőirtás, mezőgazdasági területek növekedése, a földfelszín településekkel, utakkal, egyéb infrastruktúrával való lefedése stb.) az albedó megváltozásával járnak. Minél kisebb egy terület albedója, a talaj annál kevesebb napsugarat ver vissza a levegőbe, így az adott területen nagyobb melegedésre számíthatunk. Azaz ha az albedó, a visszasugárzás mértéke csökken, akkor a hőmérséklet emelkedik, és fordítva. A Föld átlagos albedója 39%, a friss hófelszíné 80-90%, a füves területeké 20-30%, az erdőé 5-10%. A jeges területek olvadása pozitív visszacsatolás: az olvadás az albedó csökkenésével jár, ami a további hőmérséklet emelkedés miatt további olvadást, azaz albedó csökkenést okoz.

2.2.3. A repülés okozta kondenzcsíkok szerepe

Gyűjtse ki és értelmezze, hogy a repülők és azok kondenzcsíkjai hogyan befolyásolják a légkör hőmérsékletét!

A repülők a kerozin elégetése miatt jelentős mennyiségű szén-dioxidot bocsátanak ki, azonban ez viszonylag alacsony arányt jelent a globális kibocsátásokon belül. Sokkal nagyobb problémát jelentenek a repülés során keletkező kondenzcsíkok. A kondenzcsíkok úgy viselkednek, mint a normál felhők. Magassági elhelyezkedésük alapján a fátyolfelhők közé lehet sorolni őket, és leginkább ezekhez is hasonlítanak, mivel miniatűr jégkristályokból állnak. Ha más felhők nem lennének az égen, a kondenzcsíkokból létrejött fátyolfelhők Európa közel 10 százalékát, Észak-Amerika keleti partjainak pedig közel 6 százalékát terítenék be. A kondenzcsíkok a földről visszavert hosszúhullámú sugárzást elnyelik, illetve visszaverik, így hozzájárulnak a légkör melegedéséhez. A mérések alapján lehetségesnek tartják, hogy napjainkban egy év alatt nagyobb mértékben járulnak hozzá a felmelegedéshez a csíkok, mint a légiközlekedés kezdete óta a repülőgépek által kibocsátott összes szén-dioxid.

Egy másik kutatás eredménye szerint ugyanakkor a hajtómű-égéstermékek közül a szulfát-aeroszolok csökkentik a globális felmelegedést. Ezek visszaverik a napfényt, akárcsak egy jelentősebb vulkánkitörés miatt a légkörbe kerülő aeroszolok. Egyes elemzések szerint a szulfátaeroszol-jelenség jórészt ellensúlyozza a repülés káros hatásait, mások ezt cáfolják.

2.2.4. Aeroszolok

Gyűjtse ki és értelmezze az aeroszolok hatását a levegő hőmérsékletére!

Az emberi eredetű aeroszolok elsősorban a por, a korom, a szulfátok. Az aeroszolok visszaverik a napsugárzás egy részét, emiatt a földfelszínre érkező sugárzásmennyiséget csökkentik, azaz az üvegházhatással ellentétes hatást váltanak ki. Kivéve a korom aeroszolt, amely jelentős fényelnyeléssel rendelkezik, ezért melegedést okoz. A légkör aeroszoltartalma elsősorban az iparosodott területeken és azok tágabb környezetéhen magas, így ezeken a területeken gyengítik a legerősebben az üvegházgázok okozta felmelegedést. Az aeroszolok légkörbe kerülésével közvetlenül összefüggő, direkt hatás (sugárzásszórás és -elnyelés) összességében hűtő hatású.

2.3. Az éghajlatváltozásra ható jelenségek összefoglaló értékelése

Tanulmányozza a 3. táblázatot, és jegyezze meg az éghajlatváltozásra ható jelenségeket, azok hatásait és veszélyességét!

A 3. táblázat összefoglalja azokat a jelenségeket, trendeket, amelyek a közeli jövőben jelentős hatással lehetnek az éghajlat változására.

Az éghajlatváltozás alakulására hatást gyakorló trendek (forrás: Hetesi et al., 2016)
JelenségHatása, mennyiségeKapcsolódó visszacsatolásVeszélyesség
Naptevékenység változásaJelenleg nincs, későbbiekben hűthet (-0,4-1 °C)NegatívElőnyös
Vulkáni tevékenységHűthet, ha növekszik a tevékenységNegatívElőnyös lenne
Növényzet megkötő hatásaCsökkenő hatás a fogyó erdők és az óceáni élőhelyek sérülése miattNegatívElőnyös lenne, ha nőne
CO2 kibocsátásNövekvő hatás, eddig +0,6 °CPozitívVeszélyes
Metánkoncentráció növekedéseNövekvő hatás, fordulópont előtt áll, jelenleg +0,1-0,2 °CPozitívKiemelten veszélyes

3. táblázat

Önellenőrző kérdések

1. Definiálja az éghajlat fogalmát!

2. Egészítse ki a mondatot!

Az éghajlatváltozással foglalkozó nemzetközi kormányközi testület az , rövidítése .

3. Hogyan befolyásolják az éghajlatot a napállandó változásait okozó kozmikus hatások?

4. Mi az üvegházhatás lényege?

5. Egészítse ki a mondatokat!

A légköri aeoszolok hatása az üvegházhatású gázokéval , a Föld felszínére eljutó napfény mennyiségét, így a talajfelszín hőmérséklete. Hatásukra felhő képződik. A legjelentősebb természetes eredetű aeroszolok a .

Az antropogén aeroszolok elsősorban . Az aeroszolok a napsugárzást, emiatt . , a globális átlaghőmérsékletet tekintve összességében az aeroszolok hatásúak.

6. Hogyan módosítják az éghajlatot a tengeráramlások?

7. Soroljon fel legalább 6 üvegházhatású gáztt!

8. Válassza ki az igaz állításokat!
A legfontosabb üvegház hatású gáz a vízgőz.
A legfontosabb üvegház hatású gáz a szén-dioxid.
A légkörben üvegházhatású gázok koncentrációjának növekedése a légkör hőmérsékletét növeli.
Minden üvegházhatású gáz mennyiségét az emberi tevékenység jelentősen változtatja.
A légkör jelenlegi szén-dioxid koncentrációja magasabb, mint amekkora az elmúlt 500 ezer évben bármikor lehetett.

9. Fogalmazza meg a légkör szén-dioxid tartalma és hőmérséklete közötti összefüggést!

10. Egészítse ki a mondatokat!

A jeges területek olvadása visszacsatolásos folyamat, mivel a jég és hó eltűnésével az albedó , ami további hőmérséklet indukál, s további olvadáshoz vezet.

11. Mely állítások igazak a repülőgépek kondenzcsíkjaira?
A repülők kondenzcsíkja csak esztétikai problémát okoz.
A kondenzcsíkok bárányfelhőknek felelnek meg.
A kondenzcsíkok Európa felett annak 10%-át lefedő fátyolfelhőnek felnek meg.
Árnyékoló hatásuk miatt csökkentik a levegő hőmérsékletét.
A kondenzcsíkok az üvegházhatáshoz hasonlóan hőmérséklet emelkedést okoznak.