Mit tudunk az éghajlatról? Az éghajlatváltozást igazoló bizonyítékok Understand article

Fordította: Adorjánné Farkas Magdolna. A két cikk közül az elsőben Rasmus Benestad a Norvégiai Meteorológiai Intézet (Norwegian Meteorological Institute) klíma-kutatója a klímaváltozás bizonyítékait vizsgálja.

Az utóbbi években a globális klímaváltozással kapcsolatban jelentős nemzetközi politikai lépések történtek, például a Kiotoi Egyezmény elfogadása, magas szintű tárgyalások, mint a G8 csúcstalálkozók. Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) a nemrégiben elkészült Negyedik Helyzetértékelő Jelentésében (AR4) azt állítja, hogy az utóbbi évtizedekben tapasztalható globális felmelegedésért nagyrészt az emberi tevékenység a felelős (több mint 90 %-os valószínűséggel).

A nemzetközi tudományos egyesületek szorgalmazzák, hogy csökkentsék az üvegházhatást okozó gázok, például a CO2; kibocsátását, hogy ezzel lassítsák a globális felmelegedést. 2007-ben a Nobel-békedíjat az IPCC és Al Gore, az Egyesült Államok korábbi alelnöke megosztva kapta az ember által előidézett klímaváltozással kapcsolatos ismeretterjesztésért; ez hivatalos elismerése volt Al Gore Kellemetlen igazság (An Inconvenient Truth) c. dokumentum-könyvének és a Stern Jelentésnek, amelyek a klímaváltozást tekintik a világ előtt álló legnagyobb kihívásnak.

Ugyanakkor a média olyan véleményeket is közölt, amelyek vitatják, hogy a globális felmelegedésért az emberi tevékenység a felelős. Viták folynak arról, hogy mi a természettudományos magyarázata a globális felmelegedésnek és arról is, hogy hogyan lehet megküzdeni a klímaváltozással. Mit is tudunk valójában az éghajlatról? Itt megvizsgáljuk a klímaváltozás mellett szóló bizonyítékokat és az ellenérveket is.

Az éghajlatkutatás története

Érdemes megvizsgálni a klímaváltozással foglalkozó kutások történetét. Már régebben is vitatkoztak arról, hogy mi okozhat klímaváltozást. A 19. század utolsó évtizedeiben a kutatók felvetették, hogy az erdők kiirtása lokális éghajlatváltozást okozhat, vagy a napfolttevékenységnek hatása lehet az éghajlatra. A 19. század végén Norvégia északi részén megalapították a Mount Haldde sarkifény megfigyelő állomást – főként azért, mert azt feltételezték, a sarki fény, vagy más néven északi fény hatással lehet az időjárásra.

Néhány kutató szerint az éghajlatváltozásban bizonyos ciklikusság figyelhető meg, és a múltbeli szabályszerűségek tanulmányozása segíthet abban, hogy meg tudjuk jósolni a jövőbeli változásokat. Ugyanakkor néhány kutató tanulmányozta a levegő CO2 koncentrációjának az éghajlatra gyakorolt hatását. Úgy gondolták, hogy a CO2 koncentráció változása összefüggésben lehet az átlagos hőmérséklet változásával, a jégkorszakok megjelenésével és megszűnésével. A Föld keringési pályájában bekövetkező változás ugyanis túlságosan gyenge ahhoz, hogy a globális hőmérsékletváltozást megmagyarázza. A ‘The Discovery of Global Warming’’ w1 web-oldalon nagyszerű írások találhatók a történeti vonatkozásokról.

CO2 koncentráció (szürke) és hőmérséklet
(kék) a Vostok jégmag vizsgálata alapján.
Az ábra jobb szélén a jelenlegi CO2
koncentráció található. A nagyobb méretű
változatért kattintson a képre

Rasmus Benestad szíves hozzájárulásával.

Honnan tudjuk, hogy voltak valaha jégkorszakok? Először geológiai képződmények magyarázatára feltételezték a jégkorszakok és az interglaciálisok (jégkorszakok közötti korszakok) váltakozását. A geológusok azt kérdezték, hogy mi vájta ki a hegyek közötti nagy völgyeket, mi csiszolta le a sziklákat, mi hozta létre a morénákat? Ezekre a kérdésekre az egyetlen kézenfekvőnek tűnő magyarázat a jég lehet. Paleontológiai bizonyítékokat is találtak, például olyan növényi és állati maradványokat, amelyekből arra lehet következtetni, hogy az adott helyen valaha a mainál melegebb volt az éghajlat, vagy a mostanitól eltérő volt a tengerszint.

Jelenleg az Antarktiszon és Grönlandon fúrással nyert jégminták kémiai bizonyítékokkal szolgálnak (ld. a grafikont). A különböző mélységben található rétegekben csapdába esett levegőbuborékok alapján meg lehet állapítani a kapcsolatot a jégréteg keletkezésének kora, az akkori hőmérséklet és a levegő összetétele között.

A jégkorszakok magyarázata jelenleg két fő pilléren nyugszik: a Milankovitch elmélet szerinta jégkorszakok és az interglaciálisok váltakozását a Föld keringési pályájának változása okozza. Arrhenius pedig azt feltételezte, hogy a CO2 szint változásának hatása van a Föld átlagos hőmérsékletére.

A vita folytatódik; de lehetséges-e, hogy utólag kiderül, hogy a régi kutatók tévedtek a klímával kapcsolatban?

Tények az éghajlatról

Az éghajlat természetes változása azt mutatja, hogy azt külső tényezők befolyásolják: például a Napból a Földre érkező energia mennyisége. Azt is tudjuk azonban, hogy a Föld felszínének átlagos hőmérséklete a valóságosnál alacsonyabbnak adódik, ha csak a Napból a Földre érkező energia mennyiségének és a Föld által az űrbe kisugárzott hőnek az arányát vesszük figyelembe.

A Föld látképe a Nemzetközi
Űrállomás fedélzetéről

A NASA szíves hozzájárulásával

A Föld légkörének köszönhető üvegházhatás miatt a Föld felszíni hőmérséklete körülbelül 30oC-kal magasabb, mint amennyi az energia-egyensúly alapján várható lenne. Honnan tudjuk ezt? Főként a fizikai törvényekből, amelyek más körülmények között helyesnek bizonyulnak, és amelyek alapján kiszámítható, hogy a Föld a Napból fény formájában ~1370 W/m2teljesítményhez jut, ezt napállandónak nevezzük. Ha a bolygó nem melegszik fel vagy hűl le, az azt jelenti, hogy egyensúly áll fönn a Napból érkező és a Föld által kisugárzott energia között.

A kisugárzott energia eloszlása a jól ismert és laboratóriumi mérésekkel bizonyított Stefan-Boltzmann törvénynek felel meg, amely szerint – ha a Földet abszolút fekete testnek tekintjük – a kisugárzott energia a hőmérséklettől függ. Azt is fontos figyelemben venni, hogy a beérkező fény egy része a bolygóról visszaverődik, például a felhőkről, vagy a felszínen található jégről.

Az energia-egyensúly alapján meg lehet becsülni a Naprendszer többi bolygójának felszíni hőmérsékletét és mostantól ezt mérési eredmények is bizonyítják. A napsugárzás intenzitását könnyen ki lehet számítani a napállandóból és a bolygó Naptól mért távolságából.

Általában a bolygók felszíni hőmérséklete annál alacsonyabb, minél távolabb keringenek a Naptól, amint ez a sugárzási energia egyensúlyából is következik. Azonban néhány bolygó – közöttük a Föld – esetében magasabb a felszíni hőmérséklet annál, mint ami a sugárzási energia egyensúlyi modelljéből következik. Ezeknek a bolygóknak a légkörében üvegház hatású gázok (GHGs) vannak. A Vénusz felszíne például melegebb, mint a Merkuré, pedig távolabb kering a Naptól. Ennek az az oka, hogy a Vénusz légköre tartalmaz üvegház hatású gázokat, a Merkuré pedig nem.

A laboratóriumi vizsgálatok megerősítik, hogy a CO2 üvegházhatást okozó gáz. Ezek a gázok azzal a fontos fizikai tulajdonsággal rendelkeznek, hogy a látható fény tartományban teljesen átlátszóak, az infravörös sugárzást (a hőt) pedig részben elnyelik.

A Föld az űrből
A NASA szíves hozzájárulásával

Az üvegházhatást a kvantumfizika törvényei alapján is meg lehet magyarázni: amikor a molekulák fotonokat nyelnek el, megnő azok forgási és rezgési energiája.

Amikor azonban az elnyelt energiát fotonkibocsátás útján elveszítik, az energiának körülbelül a felét visszasugározzák a földre. Ez a sugárzás hozzáadódik a Napból érkező fényhez és a földfelszín felmelegedését eredményezi.

Összegezve: az üvegházhatást magyarázó teória szilárd, valamint kísérleti és elméleti bizonyítékok egyaránt alátámasztják. Azt is több megfigyelés igazolja, hogy a múltban a Föld éghajlata változásokon ment keresztül. Ezt azzal lehet magyarázni, hogy a Föld energia-egyensúlyát meghatározó tényezők nem voltak állandóak.

Download

Download this article as a PDF

Web References

Resources

  • Climate Change Education (Éghajlatváltozás Oktatása) egy web-oldaldiákok, tanárok és mások számára: http://climatechangeeducation.org
  • RealClimate (Valódi Éghajlat) egy olyan web-oldal, amelyen jelenleg is tevékenykedő éghajlat-kutatók közölnek ismeretterjesztő cikkeket a nagyközönség és az újságírók számára. Azt a célt tűzték ki maguk elé, hogy gyorsan reagáljanak az új felfedezésekre és olyan szempontból is magyarázzák azokat, amelyek más forrásokból hiányoznak. Az írások nem tartalmaznak tudományos részleteket és politikai és gazdasági követke

Review

Mindenki hallott a klímaváltozásról. A médiában gyakran esik szó erről a témáról, azonban a megjelenő információk gyakran hiányosak vagy a politika által befolyásoltak. Nekünk, természettudománytanároknak a diákjainkat korrekt információkkal kell ellátnunk és olyan szemléletet kell kialakítanunk, hogy kritikusan fogadják a híreket és helyesen cselekvő polgárrá váljanak.

Rasmus Benestad kétrészes írása nagyon hasznos, mert világosan és objektíven tárgyalja az éghajlatváltozás témáját, ír a történeti vonatkozásokról, az ismert bizonyítékokról, az ember szerepéről és a vitatott kérdésekről. Értékes web hivatkozásokat is megad, amelyek segítségével az olvasó elmélyítheti a tudását ebben a témában.

A cikket természettudománytanároknak ajánlom, akik ennek segítségével felfrissíthetik a tudásukat ebben a témakörben. Azoknak a középiskolásoknak is hasznos lehet, akik szeretnék megismerni a tudományos tényeket ebben a sok vitát kiváltott témában. A középiskolai tanítási órákon is fel lehet használni vitaindítóként a környezeti problémák interdiszciplináris tárgyalásához.


Giulia Realdon, Olaszország




License

CC-BY-NC-ND