Naponta bombáznak hírekkel a különböző médiacsatornák a globális felmelegedésről, a szén-dioxid környezetszennyező szerepéről, hetente riogatnak különböző katasztrófa-forgatókönyvekkel, melyek az emberiség sorsát rövidebb-hosszabb időtávra előrevetítik. De mi a valóság mindezekben, mennyire fenyegeti az emberiséget a környezet változása, milyen mértékben járul(t) hozzá a környezetszennyezés a változásokhoz, illetve mi a teendő világszinten e változások hatásának mérséklésére és kivédésére?
A Föld felszínét több környezeti elem alkotja: a hidroszféra, a litoszféra, a krioszféra (az állandóan fagyott, jéggel borított területek), az atmoszféra (a légkör) és a bioszféra. Ezen elemek között – mivel nyílt termodinamikai rendszerek – állandó anyag- és energiacsere megy végbe, sokszintű kölcsönhatásokban vesznek részt. Amikor a klímaváltozásról, illetve a globális felmelegedésről beszélnek, egyszerűen csak a légkört és a benne végbemenő folyamatokat veszik figyelembe, elhanyagolva a többi elemet, illetve a közöttük lezajló kölcsönhatásokat. A meteorológiai jelenségek a légkör legalsó, csupán 12–15 km-es rétegében, a troposzférában mennek végbe. Az éghajlat vagy klíma szavak szinonimák, az időjárással kapcsolatos fogalmak – a klíma szó egyébként ógörög eredetű, eredi írásmódban κλίμα. Az időjárás a légkör pillanatnyi, változó állapotát, vagy annak rövidebb időtartamra vonatkozó sorozatát jelenti, míg a klíma egy hely vagy földrajzi táj hosszútávra jellemző időjárási viszonyainak összessége, az adott terület „átlagos időjárása”. A meghatározott meteorológiai elemek, mint a hőmérséklet, a légnyomás, a csapadék, a szél, a felhőzet vagy a látótávolság adott időtartamra vonatkozó – a Meteorológiai Világszervezet (WMO) által meghatározott 1961–1990-es időszak – statisztikai paramétereivel jellemezzük: középérték, szórás, szélsőértékek stb. Az éghajlat fluktuációjának egyes hónapok, évszakok, évek statisztikai paramétereinek, a várható értékektől mutatott eltéréseit tekintjük, míg az éghajlat ingadozása alatt az egymást követő hónapok, évszakok és évek sorozatos, véletlenszerű anomáliáit. Az éghajlat változása viszont a hosszú idősorokban fellelhető egyirányú trendeket, statisztikai értelemben pedig a szignifikáns változást jelenti több évtized, vagy ennél is hosszabb időszak alatt. A szélsőséges értékek megjelenése (kiugró maximum- vagy minimumértékek) szintén az éghajlatváltozás ismérvei. A felszíni hőmérséklete alapján a főbb éghajlati övezetek: a hideg-, a mérsékelt- és a forró éghajlati öv, az előbbi kettő a Föld gömb alakjának következtében úgy az északi, mint a déli féltekén megtalálható.
Az égitestek is nyílt termodinamikai rendszerek, melyekre a fizika általános törvényei érvényesek, beleértve a sugárzási törvényeket is. A Föld mint égitest, a ráeső elektromágneses sugárzást elnyeli, de ugyanolyan mértékben ki is tudja azt sugározni (Kirchhoff-törvény). Felszínének hőmérsékletét az elnyelt, illetve kisugárzott energia mennyisége, pontosabban annak különbsége határozza meg. A Földre jutó és elnyelt sugárzó energia a Napból származik, melyet egy magas felszíni hőmérsékletű (kb. 5800 K) feketetestnek tekinthetünk. Wien törvényéből adódóan a sugárzó energia 10%-a az ultraibolya (UV), 47%-a a látható (VIS), míg 43%-a az infravörös (IR, hősugarak) hullámhossz tartományba esik. (1. Ábra).
A Nap sugárzó teljesítménye 3,86 × 1026 watt, a maximálisan elnyelt sugárzó energia a Földön 1365 W/m2 (napállandó), az átlagos elnyelt sugárzó energia értéke pedig 340,4 W/m2. Összehasonlításul: a világ teljes energiafelhasználása 2010-ben kb. 600 exajoule (6 × 1020 J) volt, a földfelszín, az atmoszféra és az óceánok által elnyelt napenergia pedig 3 850 000 exajoule (3,85 × 1024 J) évente. Más szóval, 44 perc alatt a Föld annyi napenergiát nyel el a Napból, mint amennyi a világ egész évi energiatermelése volt 2010-ben. Az elnyelt sugárzó energia hővé alakul, melyet a Föld az IR-tartományban a világűrbe sugároz. Feltételezve, hogy a Föld is ideális feketetestként sugároz, a Stefan–Boltzmann-féle sugárzási törvény alapján a Föld egyensúlyi hőmérséklete Te = 255 K (-18°C) lesz. Az elnyelt sugárzó energia olyan fizikai paramétertől is függ, mint a Föld–Nap-távolság, a Nap sugárzó energiája, a beesési szög értéke vagy a Föld fényelnyelő képessége. Mivel ezek a paraméterek időben változnak, emiatt a felszíni hőmérséklet és vele együtt az adott terület éghajlata is megváltozik. Pl. egyetlen fok eltérés a sarkkörök és az éghajlati övek mintegy 110 kilométerrel való eltolódását jelenti. A Nap sugárzásának és a Föld pályaelemeinek ciklikus változásai a következők:
1. Napfolttevékenység: 11 éves ciklus. A napfoltok növelik a földi évi átlaghőmérsékletet. 1645 és 1715 között teljes napfolthiány volt (Maunder-minimum), emiatt az évi átlaghőmérséklet 1 °C volt alacsonyabb – ezt az időszakot kis jégkorszaknak is nevezték.
2. Pályamódosulás, mely során az ellipszis lapultsága (excentricitása) változik egy ≈ 96 000 és egy ≈ 413 000 éves periódussal. Napjainkban az excentricitás értéke 0,017, és ez fokozatosan csökken.
3. Tengelyelhajlás változása a 23,1°±1,5° szögtartományban ≈ 41 000 éves periódussal. A jelenlegi érték: 23,4°.
4. Tengelyirány változása (precesszió) ≈ 23 000 éves periódussal, a jelenséget a Hold idézi elő.
5. Perihélium (napközeli pont) eltolódása egy ≈ 22 000 éves periódussal.
6. Évszakok változása, periódusa 1 év.
Ezen paraméterek időbeni változását ábrázolva a görbék eredője az úgynevezett Milankovics–Bacsák ciklikus görbe. A paraméterek szuperponált hatása befolyásolja a Földre jutó napenergia térbeli és időbeli elosztását, és idézi elő a jégkorszakok és felmelegedési korszakok ciklikus változását. Bacsák György egy millió évre visszamenőleges számításainak helyességét a földtani kutatások is igazolják. Szerinte az utolsó jégkorszak 10 ezer évvel ezelőtt ért véget, jelenleg pedig két jégkorszak közötti felmelegedő periódusban vagyunk, amelynek kb. 70 ezer év múlva lesz vége. Ezzel a megállapítással a szakemberek zömmel egyetértenek, miszerint napjainkban egy éghajlatváltozás szemtanúi vagyunk. E változás hatásai a következők:
– az éghajlati övek módosulása: a légkörzési övek cellaméretének változása
– a csapadékeloszlás változása, pl. tipikus ciklonpályák módosulása, csapadékövek vándorlása
– a szélsőségek növekedése, pl. hosszú aszályok váltakoznak nagy viharokkal érkező rövid, de hatalmas esőzésekkel.
A légkör egy aeroszol, mely a gázhalmazállapotú részecskéken kívül szilárd vagy folyadék halmazállapotú részecskéket tartalmaz a 0,01–200 μm mérettartományban. Az aeroszolok jelenléte nagymértékben módosítja a felszínre jutó sugárzó energia mértékét a fényelnyelés, illetve -szóródás révén. Globálisan a hűtőhatás dominál. Például a felhőképződés, vagy a vulkáni kitörések (Laki, Tambora, El Chicon, Pinatubo stb.) során több tízmillió köbkilométer hamu jut fel a sztratoszféráig, és 4–5 évig kb. 0,2–0,5 °C-kal csökkenti az adott félteke évi középhőmérsékletét.
A légkör egyes gázhalmazállapotú alkotói, mint például az oxigén, a vízgőz, a szén-dioxid vagy a dinitrogén-oxid a beeső napsugárzás egy részét, valamint a felmelegedett földfelszín által kisugárzott IR-sugarak nagy hányadát is elnyelik – mivel felmelegszenek, és feketetestként sugároznak. A sugárzás fele a felszín irányában a földet melegíti, a másik fele a világűrbe távozik. Ez a folyamat többször is megismétlődik, így a földfelszín tovább melegszik, és eléri a tényleges Tf = 288 K (+15°C) átlaghőmérsékletet. A folyamatot üvegházhatásnak nevezzük (analógia alapján), a gázokat pedig, melyek ehhez hozzájárulnak, üvegházhatású gázoknak. Az üvegházhatás erőssége: ΔT = Tf - Te = 33 K. A Tf = 288 K hőmérsékletnek λ = 10 μm hullámhosszú spontán IR-sugárzás felel meg ott, ahol a „légköri ablak” is található (λ = 8-13 µm hullámhossztartomány). Ezen a hullámhosszon tehát az IR-sugárzás közvetlenül a világűrbe jut, itt nem érvényesül az üvegházhatás. A földfelszín-légkör energiamérlege a 2. ábrán látható.
A környezetszennyezés az emberi tevékenység következményeként a környezetben beállt fizikai, kémiai vagy biológiai természetű változás. A természeti katasztrófák – a földrengések, földcsuszamlások, a vulkáni aktivitás, cunamik, árvizek, tornádók vagy hurrikánok – nem tekinthetők környezetszennyező jelenségeknek. A 18. századi ipari forradalomtól kezdődően az emberiség egyre nagyobb mértékben szennyezi környezetét, ami globálisan egyre nagyobb gondot jelent. Nemzetközi tekintélyű közgazdászok, gyáriparosok, tudósok és a közélet más személyiségei létrehozták 1968-ban a Római Klubot (Club of Rome), amelynek tagjai megállapították, hogy a Föld erőforrásai kimerülőben vannak, ezért a magas életszínvonal hosszabb távon nem tartható fenn. Amennyiben pedig nem teszünk semmit sem a kialakult helyzet megállításáért, a modern civilizáció gazdasági-társadalmi rendje összeomolhat. 1988-ban az ENSZ Környezetvédelmi Programjának (UNEP) és a Meteorológiai Világszervezetnek (WMO) a kezdeményezésére megalakult az Éghajlat-változási Kormányközi Testület (angolul: Intergovernmental Panel on Climate Change, a továbbiakban IPCC), melynek célja az emberi tevékenység által kiváltott klímaváltozással kapcsolatos kutatási eredmények értékelése és összefoglalása. A testület saját kutatást nem végez, csak referált tudományos publikációkat dolgoz fel, és tematikus jelentést állít össze évente. A jelentés összeállításáért a kiválasztott szakemberek felelnek, a döntéshozók azt átnézik, elbírálják, kiegészítik, majd a végső szöveget konszenzussal elfogadják. Ez a dokumentum a mindenki számára érvényes hivatalos álláspont. Az utolsó, 2014-es IPCC-5 Helyzetértékelő Jelentés a következő megállapításokat tette: 2013–2014-ben a felszín közeli légréteg tovább melegedett; a globális melegedés mértéke 0,9 °C (1901–2012), a melegedés mértéke pedig a Kárpát-medencében 1,0-1,25 °C. A globális melegedésre utaló megfigyelések: a kontinentális jégtakaró felülete 10%-kal csökkent; a tavaszi hóolvadás korábban következik be; a folyók, tavak jege hamarabb kezd olvadni; az Északi-sark körzetében a jég elvékonyodott, kiterjedése nyáron 10–15%-kal csökkent; a magashegységek gleccserei visszahúzódnak; az óceánok áramlási rendszerei módosultak (főleg a trópusokon, a nyugatias szelek övében). Európában 1990-ben megalakul a koppenhágai központú Európai Környezetvédelmi Ügynökség (European Environment Agency, EEA), mely 1994-ben lép működésbe. Feladata megosztani a lakossággal a környezetről és a klímaváltozásról szóló információkat. Jelenleg 32 tagja van. A munka koordinálására, a kapcsolat fenntartására a nemzeti környezetvédelmi szervezetekkel 1991-ben megalakul az Európai Környezeti Információs és Megfigyelő Hálózat, 2000-től pedig működik az Európai Éghajlatváltozási Program (ECCP). Fő feladata a megfelelő stratégia megalkotása a kiotói egyezmény célkitűzéseinek az eléréséhez, valamint 2005-től az új költséghatékonysági intézkedések kidolgozása.
A szakemberek egyetértenek az éghajlatváltozás tényével, de a környezetszennyezés hatását és mértékét, valamint annak következményeit illetően a vélemények nagymértékben megoszlanak. Az IPCC-jelentést összeállítók csoportja a globális felmelegedést propagálja, egyedüli „fekete bárányként” a szén-dioxidot okolja. A szakemberek másik csoportja semleges állásponton van, a harmadik csoportot az úgynevezett „szkeptikusok” alkotják, akik kétségbe vonják vagy éppen cáfolják az IPCC állításait a rendelkezésre álló mérési adatok alapján. A vita már kezdettől fogva nem a szaklapok oldalain vagy a konferenciatermekben zajlik, hanem a médiában, ahol egyes szakembereken kívül nagyszámú „amatőr” – üzletemberek, politikusok, riporterek, újságírók, közéleti személyiségek stb. – vesz részt, gyakran a tudományos etika teljes mellőzésével. Álljon itt példaként néhány tévedés, mítosz:
1. Üvegházhatású gáz a szén-dioxid (CO2), a metán (CH4), a vízgőz (H2O), a dinitrogén-oxid (N2O), az ózon (O3) valamint a halogénezett szénhidrogének (CFC, HCFC, PCF) (forrás: IPCC). Tények: az ózon, a dinitrogén-oxid és a metán nem tekinthető üvegházhatású gáznak. A vízgőz üvegházhatású, mintegy 21 °C közvetlen üvegházhatásból származik. A felszíni hőmérséklet stabilizálásában (szél, tengeri áramlások stb.) vesz részt. Mindhárom halmazállapotban jelen van, a fázisátalakulások nagy hőhatással járnak (többszöröse az üvegházhatásnak). A szén-dioxid nem szennyező anyag a légkörben. Üvegházhatású, és a teljes hősugárzás 20%-át szórja szét. Az elnyelési IR-spektrum gyorsan telítődik, ha koncentrációja a légkörben megduplázódik, hőmérsékletemelkedés csupán 0,7 °C. A halogénezett szénhidrogének jelentős üvegházhatással rendelkeznek, egyesek gyártását beszüntették. Egyik gáz sem tud egymagában jelentős üvegházhatást okozni.
2. A légköri szén-dioxid-koncentráció riasztó sebességgel nő, a szén-dioxid szennyező anyag (forrás: IPCC). Tények: a szén-dioxid a levegő természetes komponense, nem szennyező anyag. A 20. században 0,6-0,8 K növekedésről számolhattunk be, évente a légkörbe 6,5 Gt antropogén szén kerül, 10 Gt viszont elnyelődik a természetes folyamatok során. Nem veszik figyelembe az óceánok szerepét (késleltető hatás) és a fotoszintézis sebességének a felgyorsulását.
3. A globális szénciklusban az embernek döntő szerepe van (forrás: IPCC). Tények: az antropogén CO2-emisszió csupán 3 százaléka a természetes szénciklusnak, kevesebb mint 1 százaléka a 750 Gt légköri széntartaléknak. A legfontosabb CO2-forrásnak az egyenlítői óceánok számítanak.
4. Szoros összefüggés a légköri CO2-tartalom és a globális hőmérséklet között (forrás: IPCC). Tények: az 1931–1971-es periódusban a hőmérséklet csökkent, habár a CO2 mennyisége folyamatosan nőtt. Az 1951–1991-es időszakban a hőmérséklet növekedését követte a CO2 növekedése – az ok-okozat fel van cserélve.
5. Az utolsó két évtizedben a globális hőmérséklet nőtt (forrás: IPCC). Tények: a múlt században a globális hőmérséklet 0,3–0,6 Kelvint növekedett. A hőmérsékletet nem standard körülmények között mérik mindenütt, pl. sok esetben városi hőszigetek közelében a repülőtereken, és nem a lakott területektől távol. A déli féltekén kevés a mérőállomás, és azok sincsenek egyenletesen elhelyezve.
6. A műholdas mérések alátámasztják az IPCC állítását, ami a mért és a várható globális felmelegedést illeti (forrás: IPCC). Tények: a Tyros-N műholdak mikrohullámú radiometriás 0,1 °C pontosságú hőmérsékletmérései szerint sok régióban az alsó troposzféra hőmérséklete esetén a talaj melegebb, mint a felette húzódó levegőréteg (nincs üvegházhatás).
7. A jövő éghajlata megbízhatóan prognosztizált (forrás: IPCC). Tények: a modellező programok nem fedik a valóságot, nem prognosztizálják pontosan az éghajlatot, sok az elhanyagolás, az egyszerűsítés és a közelítés.
8. Egy jelentős mértékben ember által kiváltott globális felmelegedés van folyamatban (forrás: IPCC 1996). Tények: Az alábbi 2 mondatot a végső szövegből eltávolították: „None of the studies cited above has shown clear evidence that we can attribute the observed climate changes to increases in greenhouse gases”, illetve „No study to date has positively attributed all or part of the climate change to manmade causes.” Azaz: „A fentebb említett tanulmányok közül egyik sem mutatott egyértelmű bizonyítékot arra, hogy a megfigyelt éghajlati változásokat az üvegházhatású gázok megnövekedésének tulajdoníthassuk”, illetve „A mai napig nincs olyan tanulmány, amely az éghajlatváltozásnak határozottan, részben vagy egészben mesterséges okokat tulajdonítana.”
9. A globális felmelegedés a tengerszint növekedését eredményezi (forrás: IPCC). Tények: 1900 és 1980 között csupán 1,8 mm/év sebességgel nőtt a tengerszint, és nem 9-88 cm-el. A szintmérés is pontatlan, a szárazföldi referenciapontok földmozgások révén függőlegesen elmozdulnak.
10. A globális felmelegedés több szélsőséges meteorológiai jelenséget vált ki (forrás: IPCC). Tények: a magasabb hőmérséklet kevesebb hurrikánt, tornádót jelent. A ciklonok száma és energiájának a növekedési trendje nem igazolható – ahogyan Reményi Károly is mondta.
11. A megfigyelt hőmérséklet-trend megegyezik a klímamodellek által megjósolt értékkel (IPCC). Tények: a valódi értékek kisebbek a számítottnál, mivel a modellek a konvektív áramlásokat nem vették figyelembe (negatív feedback).
12. Konszenzus létezik abban, hogy az üvegházhatás által kiváltott klímaváltozás a legnagyobb veszély (forrás: IPCC). Tények: nincs valódi konszenzus, a kétkedő tudósok a szavazók listáján nem szerepelnek.
A probléma legkompetensebb megközelítését dr. Miskolczi Ferenc számításai és következtetései adják. Ezek szerint energetikai szempontból a légkör éves átlagban termikus egyensúlyban van (stacionárius állapot), az energetikailag maximált üvegházhatás mértéke egy egyensúlyi érték (33 °C) körül ingadozik: ± 0,1 °C. A Föld légkörének külső rétege dönti el a felszíni hőmérsékletet, a légkör optikai mélysége állandó érték; az adiabatikus változások, a latens hőfelszabadulás és a konvekciós áramlások pedig csökkentik az üvegházhatást.
Mit tehetünk, illetve mit kell tennünk jelen esetben? Az éghajlatváltozás életünk minden területére közvetve vagy közvetlenül hatással van. A tennivalók a következők lennének: a beállott változások következményeinek enyhítése; a változásokhoz való alkalmazkodás; a megfelelő eszközök körültekintő kiválasztása; fejlesztések a fenntartható fejlődés irányában; az állandó tanulás, informálódás, képzés mindenki részéről.
