Az alábbi gondolatokat témaindítónak szánom, és szeretnék számítani az éghajlatváltozással kapcsolatban alaposabb szakmai ismeretekkel rendelkező szakemberek hozzászólásaira.
Az emberiség jövője kockázatoknak van kitéve. Az egyik (de nem az egyetlen) kockázati tényező abban áll, hogy az éghajlat várhatóan számunkra (vagyis az emberiség számára) kedvezőtlenül megváltozhat. Bár a környezetvédő mozgalmak aktivistái ráirányították a figyelmet a problémákra, a javasolt megoldások gyakran csupán hályogkovács típusú látványos pótcselekvéseket eredményeznek. A probléma nem egyszerű, nem lehet leegyszerűsített módszerekkel kezelni.
A bioszféra bonyolult, akár csak az emberi test, amelynek a betegsége esetén is problémát jelent a helyes diagnózis, és a megfelelő kezelés meghatározása, amit alátámaszt, hogy kórbonctani eredmények szerint a magasan fejlett országokban is az elhunytak 30-40 %-ának halálát nem az a betegség okozta, amely miatt a pácienset kezelték, pedig a modern diagnosztikai eszközökkel több száz élettani paraméter számszerű értéke megállapítható. Csakhogy az emberi test működését több millió paraméter befolyásolja, és ezek nagyobb részéről ma még azt sem tudjuk, hogy egyáltalán létezik ilyen paraméter.
Hasonló a helyzet a földi éghajlattal is, amelyben több millió paraméter játszik szerepet, és ezek nagyobb részét nem ismerjük. Érdemes ezért röviden összefoglalni, hogy mit tudunk a bolygónkról, és az éghajlatról.
A Föld olyan űrjármű, amely a hangsebesség kb. 90-szeresének megfelelő sebességgel száguld a világűrben a Nap körüli pályáján, miközben olyan gyorsan forog a tengelye körül, hogy az egyenlítőnél a kerületi sebessége csaknem 40%-kal haladja meg a hangsebességet.
A Föld ezért pörgettyűként, mondhatni giroszkópként viselkedik, amely a Nap körüli keringése során mindig megtartja a forgástengelyének az irányát, amely kb. 23,5 fokos szöggel tér el a pályasíkra állított merőlegestől, és ezért a Nap körüli pálya különféle helyein hol a déli, hol az északi félteke kap több napsütést.
A naprendszer és a Föld helyzete a galaxisunkon belül kedvező helyen van, két spirálkar között helyezkedik el, ahol kicsi a csillagsűrűség és ezért csekély a kozmikus objektumokkal való ütközés kockázata.
Nem vagyunk túl közel a galaxis közepéhez, ezért az onnan érkező kozmikus sugárzás mértéke elviselhető, de túl távol sem vagyunk a centrumtól, és kapunk annyi besugárzást, amely biztosítja a fajok fejlődéséhez szükséges mutációk optimális gyakoriságát.
További szerencsénk, hogy a Föld pályáján kívül stabil pályákon kering két hatalmas óriásbolygó, a Jupiter és a Szaturnusz, és ezek gravitációs hatása a csillagközi térből a naprendszer belseje felé száguldó veszélye objektumok legnagyobb részét eltéríti.
Az is nagy szerencse, hogy a bolygónk körül kering a Hold, amely stabilizálja a Föld tengelyének dőlésszögét, és ezzel biztosítja az éghajlati övezetek viszonylagos állandóságát.
A Föli életet a napenergia működteti, amelyet tévesen nevezünk megújuló energiának. A Nap energiája nem újul meg, mivel a Nap csak addig fog a megszokott módon sugározni, amíg el nem fogy a benne lévő nukleáris üzemanyag, de addig még van pár milliárd évünk a megoldáson töprengeni.
Az éghajlat alapvetően függ a Föld felszínén uralkodó átlagos hőmérséklettől, a hőmérséklet területi és időbeli eloszlásától, valamint a hőmérséklet átlag körüli ingadozásának mértékétől.
Az átlagos felszíni hőmérséklet akkor stabil, ha a Föld a világűr felé éppen annyi hőenergiát sugároz ki, amennyi besugárzott energiát kap a napsugárzásból, plusz a Földön zajló hő termelő folyamatoktól.
A Nap felszíni hőmérséklete 6000 fok körül van, és ennek megfelelően a besugárzási teljesítmény túlnyomó része a látható és a közeli infravörös optikai hullámhossz tartományban érkezik a Földre, a legnagyobb intenzitású (teljesítmény sűrűségű) besugárzás hullámhossza pedig nem egészen fél mikron.
A Nap felszínén a kibocsátott sugárzás teljesítménye négyzetméterenként 62-65 megawatt körüli, és ebből a Földre (az atmoszféra fölött) merőleges beesés esetén négyzetméterenként mintegy 1,3–1,4 kilowatt besugárzási teljesítmény jut, aminek kb. a harmadrészét a légkör elnyeli, a megmaradó rész eljut a felszínre, ahol annak kb. 65-70%-a elnyelődik, a többi visszaverődik.
A talaj és a felszíni vizek az elnyelt besugárzás hatására felmelegszenek és hőmérsékleti sugárzást bocsátnak ki a távoli infravörös tartományban nagyrészt a 10 mikron körüli +/-3 mikron hullámhossz sávban. A felszínről visszavert sugárzás és a kibocsátott hőmérsékleti sugárzás egy részét az atmoszféra elnyeli, majd ennek egy részét a felszínre visszasugározza, tovább melegítve a felszínt. Ezt a jelenséget nevezik üvegház effektusnak.
Üvegház nélkül a Föld felszínét mindenütt hó és jég borítaná, a túl erős üvegház pedig elviselhetetlenül magas hőmérsékleteket eredményezne. Az üvegház optimális mértéke ezért alapvető fontosságú a földi élet szempontjából.
Az üvegház erőssége elsősorban két alapvető tényezőtől függ. Az egyik az atmoszféra sugárzás-elnyelő képessége a különféle hullámhosszakon, a másik pedig a felszín elnyelő és fényvisszaverő képessége különféle hullámhosszakon.
Az üvegház szempontjából az atmoszféra legfontosabb paramétere az, hogy a 7-14 mikron közötti hullámhossz tartományban a rajta áthaladó infravörös sugárzás mekkora hányadát nyeli el. Az elnyelődési hányadot az ún. üvegház gázok koncentrációja határozza meg.
Az atmoszférában található legfontosabb természetes üvegház gázok a széndioxid, a vízgőz, a metán és az ózon. Egyes üvegház gázok, mint a dinitrogénoxid és a freon, emberi tevékenységek termékei.
A sztratoszférában, vagyis a 10 km feletti légköri rétegekben az infravörös sugárzás mintegy 2/3-át a széndioxid, kb. ötödét a metán, kb. 8%-át az ózon, további kb. 6%-át pedig a légkörbe feljutó ipari eredetű gázok nyelik el.
Ezek a komponensek azonban nem ilyen megoszlásban vannak jelen a sztratoszférában. A különféle gázok infravörös elnyelő képessége ugyanis nagyon eltérő.
Normál állapotú gázok esetén a metán kb. 20-szor, az ózon kb. 2.000-szer, a dinitrogénoxid kb. 300-szor, a freon pedig csaknem 15.000-szer hatékonyabb infravörös elnyelő, mint a széndioxid, azonban ezen gázok koncentrációja nagyságrendekkel kisebb, mint a széndioxidé.
Az üvegházban természetesen nemcsak a sztratoszféra játszik szerepet, hanem a talajszinthez közelebbi troposzféra is, amelyben érvényesül egy további infravörös elnyelő, mégpedig a vízgőz, amelynek a koncentrációja azonban széles határok között ingadozik.
Ezt is figyelembe véve, az atmoszféra teljes keresztmetszetére számítva az összesített üvegházhatásban a vízgőz szerepét 50%-ra, a széndioxid szerepét pedig csak 25%-ra becsülik.
A vízgőz szerepe azonban kettős. Ha a koncentrációja nem telitett, hatékony üvegház gázként viselkedik. A harmatpont elérésekor azonban megindul a pára, köd, és felhőképződés. A felhők pedig a világűrből nézve fehér felületeket alkotnak, amelyek visszaverik a napsugárzást, és ezzel csökkentik a felszínre jutó besugárzási teljesítményt. A felhőképződés sebességét ugyanakkor földön kívüli tényezők is befolyásolják, például a napfolt tevékenység, és a távoli csillagrendszerekből érkező kozmikus sugárzás.
Tudjuk, hogy az emberiséget megelőző földtörténeti korszakokban több száz, a jelenleginél jóval nagyobb mértékű klímaváltozás zajlott le. Azt is tudjuk, hogy az elmúlt néhány évezred során is többször fordultak elő melegedési és lehűlési korszakok. Azt viszont nem tudjuk, hogy a jelenlegi éghajlat változási folyamatban mekkora az emberiség szerepe, és hogy helyesen kezeljük-e a problémát.
Az is probléma, hogy egy kockázati tényező elhárítása vagy mérsékelése általában csak azon az áron lehetséges, ha helyette megnövelünk egy másik kockázati tényezőt. Ez összefüggésben van az entrópia törvénnyel is, amely szerint egy rendszer valamely alrendszerében az entrópia szint csak azon az áron csökkenthető, ha a rendszer más részein az entrópia szintet még nagyobb mértékben megnöveljük.
E kérdések tudományos elemzése igen bonyolult, és ha figyelembe vesszük a bioszférában működő különféle önszabályozó visszacsatolásokat is, nagyon nehéz előre megjósolni, hogy bármiféle beavatkozás a bioszféra működésébe végül milyen eredményt hoz, milyen reagálásokat vált ki.
Ezért az sem zárhat kii, hogy a bioszféra esetén is majd csak a boncoláskor fog kiderülni, hogy helyes volt-e diagnózis, és megfelelő volt-e a kezelés.
A témára vonatkozóan az Interneten számos figyelemre méltó, gyakran egymásnak ellentmondó magyar nyelvű információt találhatunk, például a következő honlapokon:
zoldtech.hu
zoldvalasz.hu
realzoldek.hu
ujenergiak.hu
zoldbaloldal.hu
klimabarat.hu
filozofiaivitakor.hu
astro.elte.hu/~bab
Ezek alapján érdeklődéssel várom az észrevételeket arról, hogy mi lehet a megfelelő módszer az emberiséget fenyegető éghajlati kockázat mérsékelése érdekében.
Az emberiség jövője kockázatoknak van kitéve. Az egyik (de nem az egyetlen) kockázati tényező abban áll, hogy az éghajlat várhatóan számunkra (vagyis az emberiség számára) kedvezőtlenül megváltozhat. Bár a környezetvédő mozgalmak aktivistái ráirányították a figyelmet a problémákra, a javasolt megoldások gyakran csupán hályogkovács típusú látványos pótcselekvéseket eredményeznek. A probléma nem egyszerű, nem lehet leegyszerűsített módszerekkel kezelni.
A bioszféra bonyolult, akár csak az emberi test, amelynek a betegsége esetén is problémát jelent a helyes diagnózis, és a megfelelő kezelés meghatározása, amit alátámaszt, hogy kórbonctani eredmények szerint a magasan fejlett országokban is az elhunytak 30-40 %-ának halálát nem az a betegség okozta, amely miatt a pácienset kezelték, pedig a modern diagnosztikai eszközökkel több száz élettani paraméter számszerű értéke megállapítható. Csakhogy az emberi test működését több millió paraméter befolyásolja, és ezek nagyobb részéről ma még azt sem tudjuk, hogy egyáltalán létezik ilyen paraméter.
Hasonló a helyzet a földi éghajlattal is, amelyben több millió paraméter játszik szerepet, és ezek nagyobb részét nem ismerjük. Érdemes ezért röviden összefoglalni, hogy mit tudunk a bolygónkról, és az éghajlatról.
A Föld olyan űrjármű, amely a hangsebesség kb. 90-szeresének megfelelő sebességgel száguld a világűrben a Nap körüli pályáján, miközben olyan gyorsan forog a tengelye körül, hogy az egyenlítőnél a kerületi sebessége csaknem 40%-kal haladja meg a hangsebességet.
A Föld ezért pörgettyűként, mondhatni giroszkópként viselkedik, amely a Nap körüli keringése során mindig megtartja a forgástengelyének az irányát, amely kb. 23,5 fokos szöggel tér el a pályasíkra állított merőlegestől, és ezért a Nap körüli pálya különféle helyein hol a déli, hol az északi félteke kap több napsütést.
A naprendszer és a Föld helyzete a galaxisunkon belül kedvező helyen van, két spirálkar között helyezkedik el, ahol kicsi a csillagsűrűség és ezért csekély a kozmikus objektumokkal való ütközés kockázata.
Nem vagyunk túl közel a galaxis közepéhez, ezért az onnan érkező kozmikus sugárzás mértéke elviselhető, de túl távol sem vagyunk a centrumtól, és kapunk annyi besugárzást, amely biztosítja a fajok fejlődéséhez szükséges mutációk optimális gyakoriságát.
További szerencsénk, hogy a Föld pályáján kívül stabil pályákon kering két hatalmas óriásbolygó, a Jupiter és a Szaturnusz, és ezek gravitációs hatása a csillagközi térből a naprendszer belseje felé száguldó veszélye objektumok legnagyobb részét eltéríti.
Az is nagy szerencse, hogy a bolygónk körül kering a Hold, amely stabilizálja a Föld tengelyének dőlésszögét, és ezzel biztosítja az éghajlati övezetek viszonylagos állandóságát.
A Föli életet a napenergia működteti, amelyet tévesen nevezünk megújuló energiának. A Nap energiája nem újul meg, mivel a Nap csak addig fog a megszokott módon sugározni, amíg el nem fogy a benne lévő nukleáris üzemanyag, de addig még van pár milliárd évünk a megoldáson töprengeni.
Az éghajlat alapvetően függ a Föld felszínén uralkodó átlagos hőmérséklettől, a hőmérséklet területi és időbeli eloszlásától, valamint a hőmérséklet átlag körüli ingadozásának mértékétől.
Az átlagos felszíni hőmérséklet akkor stabil, ha a Föld a világűr felé éppen annyi hőenergiát sugároz ki, amennyi besugárzott energiát kap a napsugárzásból, plusz a Földön zajló hő termelő folyamatoktól.
A Nap felszíni hőmérséklete 6000 fok körül van, és ennek megfelelően a besugárzási teljesítmény túlnyomó része a látható és a közeli infravörös optikai hullámhossz tartományban érkezik a Földre, a legnagyobb intenzitású (teljesítmény sűrűségű) besugárzás hullámhossza pedig nem egészen fél mikron.
A Nap felszínén a kibocsátott sugárzás teljesítménye négyzetméterenként 62-65 megawatt körüli, és ebből a Földre (az atmoszféra fölött) merőleges beesés esetén négyzetméterenként mintegy 1,3–1,4 kilowatt besugárzási teljesítmény jut, aminek kb. a harmadrészét a légkör elnyeli, a megmaradó rész eljut a felszínre, ahol annak kb. 65-70%-a elnyelődik, a többi visszaverődik.
A talaj és a felszíni vizek az elnyelt besugárzás hatására felmelegszenek és hőmérsékleti sugárzást bocsátnak ki a távoli infravörös tartományban nagyrészt a 10 mikron körüli +/-3 mikron hullámhossz sávban. A felszínről visszavert sugárzás és a kibocsátott hőmérsékleti sugárzás egy részét az atmoszféra elnyeli, majd ennek egy részét a felszínre visszasugározza, tovább melegítve a felszínt. Ezt a jelenséget nevezik üvegház effektusnak.
Üvegház nélkül a Föld felszínét mindenütt hó és jég borítaná, a túl erős üvegház pedig elviselhetetlenül magas hőmérsékleteket eredményezne. Az üvegház optimális mértéke ezért alapvető fontosságú a földi élet szempontjából.
Az üvegház erőssége elsősorban két alapvető tényezőtől függ. Az egyik az atmoszféra sugárzás-elnyelő képessége a különféle hullámhosszakon, a másik pedig a felszín elnyelő és fényvisszaverő képessége különféle hullámhosszakon.
Az üvegház szempontjából az atmoszféra legfontosabb paramétere az, hogy a 7-14 mikron közötti hullámhossz tartományban a rajta áthaladó infravörös sugárzás mekkora hányadát nyeli el. Az elnyelődési hányadot az ún. üvegház gázok koncentrációja határozza meg.
Az atmoszférában található legfontosabb természetes üvegház gázok a széndioxid, a vízgőz, a metán és az ózon. Egyes üvegház gázok, mint a dinitrogénoxid és a freon, emberi tevékenységek termékei.
A sztratoszférában, vagyis a 10 km feletti légköri rétegekben az infravörös sugárzás mintegy 2/3-át a széndioxid, kb. ötödét a metán, kb. 8%-át az ózon, további kb. 6%-át pedig a légkörbe feljutó ipari eredetű gázok nyelik el.
Ezek a komponensek azonban nem ilyen megoszlásban vannak jelen a sztratoszférában. A különféle gázok infravörös elnyelő képessége ugyanis nagyon eltérő.
Normál állapotú gázok esetén a metán kb. 20-szor, az ózon kb. 2.000-szer, a dinitrogénoxid kb. 300-szor, a freon pedig csaknem 15.000-szer hatékonyabb infravörös elnyelő, mint a széndioxid, azonban ezen gázok koncentrációja nagyságrendekkel kisebb, mint a széndioxidé.
Az üvegházban természetesen nemcsak a sztratoszféra játszik szerepet, hanem a talajszinthez közelebbi troposzféra is, amelyben érvényesül egy további infravörös elnyelő, mégpedig a vízgőz, amelynek a koncentrációja azonban széles határok között ingadozik.
Ezt is figyelembe véve, az atmoszféra teljes keresztmetszetére számítva az összesített üvegházhatásban a vízgőz szerepét 50%-ra, a széndioxid szerepét pedig csak 25%-ra becsülik.
A vízgőz szerepe azonban kettős. Ha a koncentrációja nem telitett, hatékony üvegház gázként viselkedik. A harmatpont elérésekor azonban megindul a pára, köd, és felhőképződés. A felhők pedig a világűrből nézve fehér felületeket alkotnak, amelyek visszaverik a napsugárzást, és ezzel csökkentik a felszínre jutó besugárzási teljesítményt. A felhőképződés sebességét ugyanakkor földön kívüli tényezők is befolyásolják, például a napfolt tevékenység, és a távoli csillagrendszerekből érkező kozmikus sugárzás.
Tudjuk, hogy az emberiséget megelőző földtörténeti korszakokban több száz, a jelenleginél jóval nagyobb mértékű klímaváltozás zajlott le. Azt is tudjuk, hogy az elmúlt néhány évezred során is többször fordultak elő melegedési és lehűlési korszakok. Azt viszont nem tudjuk, hogy a jelenlegi éghajlat változási folyamatban mekkora az emberiség szerepe, és hogy helyesen kezeljük-e a problémát.
Az is probléma, hogy egy kockázati tényező elhárítása vagy mérsékelése általában csak azon az áron lehetséges, ha helyette megnövelünk egy másik kockázati tényezőt. Ez összefüggésben van az entrópia törvénnyel is, amely szerint egy rendszer valamely alrendszerében az entrópia szint csak azon az áron csökkenthető, ha a rendszer más részein az entrópia szintet még nagyobb mértékben megnöveljük.
E kérdések tudományos elemzése igen bonyolult, és ha figyelembe vesszük a bioszférában működő különféle önszabályozó visszacsatolásokat is, nagyon nehéz előre megjósolni, hogy bármiféle beavatkozás a bioszféra működésébe végül milyen eredményt hoz, milyen reagálásokat vált ki.
Ezért az sem zárhat kii, hogy a bioszféra esetén is majd csak a boncoláskor fog kiderülni, hogy helyes volt-e diagnózis, és megfelelő volt-e a kezelés.
A témára vonatkozóan az Interneten számos figyelemre méltó, gyakran egymásnak ellentmondó magyar nyelvű információt találhatunk, például a következő honlapokon:
zoldtech.hu
zoldvalasz.hu
realzoldek.hu
ujenergiak.hu
zoldbaloldal.hu
klimabarat.hu
filozofiaivitakor.hu
astro.elte.hu/~bab
Ezek alapján érdeklődéssel várom az észrevételeket arról, hogy mi lehet a megfelelő módszer az emberiséget fenyegető éghajlati kockázat mérsékelése érdekében.