Mi áll az egyre fokozódó európai nyári aszályok hátterében?

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata.

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata. A cikkek a szerzők véleményét tükrözik, amelyek nem feltétlenül esnek egybe a Portfolio szerkesztőségének álláspontjával. Ha hozzászólna a témához, küldje el cikkét a velemeny@portfolio.hu címre. A megjelent cikkek itt olvashatók.

Két lehetséges ok a csapadékcsökkenés hátterében

Az elmúlt évek nyarai és az idei sem hagy kétséget afelől, hogy a nyári időjárási szélsőségek megszaporodtak. A kiszáradóban lévő folyómedrek, a megrepedezett szántóföldek és a sorra megdőlő melegrekordok Nyugat-Európától Magyarországon át egészen a Földközi-tenger térségéig ugyanazt a képet festik:

Európa nyarai egyre szárazabbak.

Az aszályjelenség nem csupán kényelmetlenség, az ezáltal okozott gazdasági veszteségek Európában évente átlagosan mintegy 9 milliárd eurót tesznek ki. Ezen költségek a mediterrán térségben egy 2 °C-os felmelegedés mellett akár 60%-kal is megemelkedhetnek.

A kérdés, amelyre a klímakutatás régóta keresi a pontos választ, nem az, hogy szárazabb lett-e Európa, hanem hogy miért. A pontos okok ismerete nélkül ugyanis az éghajlati modellekkel való előrejelzésük sem lehetséges. A szárazodás hátterében alapvetően két, egymástól nehezen elválasztható mozgatórugó áll.

• Az egyik a termodinamikai hatás: az üvegházhatású gázok koncentrációnövekedése okozta, jórészt térben egységes felmelegedés hatására a levegő egyre több vízgőzt képes befogadni. Ezzel párhuzamosan nő a párolgási igény és a talaj gyorsabban szárad ki. Ez a folyamat jól leírt, robusztus és a globális felmelegedéssel együtt folytatódni fog.
• A másik kiváltó ok a nagytérségi légköri cirkulációs mintázatok (a futóáramlás és a ciklonpályák, illetve az anticiklonok) átrendeződése: az, hogy hol és milyen gyakran alakulnak ki magas- vagy alacsonynyomású rendszerek. Egy tartós magasnyomású (anticiklonális) helyzet derült eget, erős napsütést és leszálló, adiabatikusan melegedő légáramlást okoz, mely a növekvő vízgőzmegtartó képességén keresztül az aszályt táplálja.

A két folyamat megkülönböztetésének nagy a jelentősége: míg a termodinamikai folyamatok okozta kiszáradás a felmelegedéssel együtt folytatódik, addig a légkörzésben bekövetkezett átrendeződések akár meg is fordulhatnak, hiszen a légkörzés ingadozásának egy része bizonyosan természetes eredetű. A probléma eddig az volt, hogy a két hatást a gyakorlatban rendkívül nehéz volt szétválasztani, mert a klímamodellek épp az európai légköri folyamatok főbb trendjeit képesek a legkevésbé szimulálni.

Egy módszertani trükk, amely szétszálazza az okokat

Dunkl és munkatársai a Lipcsei Egyetem kutatóiként egy ötletes és sokat használt megoldással kerülték meg ezt az akadályt. A Community Earth System Model v.2 (CESM2) Föld-rendszer modellben a szimulált magaslégköri (700hPa feletti) szeleket „hozzáigazították" (szakszóval ezt nudging-nak nevezik) a valós, megfigyelt légköri állapotokhoz. Ez annyit tesz, hogy a modellt finoman, de folyamatosan rákényszerítették pontosan annak az időjárási forgatókönyvnek a visszajátszására, ami a valóságban már lezajlott, ahelyett hogy a saját, kaotikus útját járná. Ezzel a modell a múltban ténylegesen lezajlott légkörzést reprodukálta, miközben a 700hPa alatti határréteget szabadon hagyták fejlődni azért, hogy a párolgás, a talajnedvesség és a felszín–légkör kölcsönhatások önállóan alakulhassanak.

Ezt a modellben rögzített légkörzést aztán háromféle különböző üvegházgáz-kényszer mellett is lefuttatták az 1980-2024 közötti időszakra. Elkészült tehát egy historikus, azaz időben változó és a valós kibocsátási folyamatokat lekövető szimuláció (HIST), illetve két olyan szimuláció is, amelyekben az üvegházgáz-kényszereket befagyasztva tartották vagy az iparosodás előtti „természetes" állapotot rögzítve (NAT), vagy pedig az üvegházgázok 2020. évi szinten (~400 ppm) tartásával (PD). Mivel mindhárom szimulációban ugyanazok a szelek fújnak, azaz ugyanazok az időjárási helyzetek követik egymást, a futtatások között mutatkozó eltérések már csak az üvegházgáz-kényszer okozta termodinamikai háttérmelegedésből fakadhatnak. A HIST és a NAT közötti különbségek tisztán megkülönböztetik tehát a termodinamikai háttérmelegedésből fakadó, illetve a légkörzési változások okán kialakuló aszályos helyzeteket.

A módszer lényegében egy kontrollált kísérletté alakítja a klímát: az egyik tényezőt (a légkörzést) mindenütt fixen tartja, hogy a másik (az üvegházgázok okozta melegedés) hatását tisztán ki lehessen mutatni. Fontos továbbá megjegyezni, hogy a HIST és a PD szimulációk közötti különbség azt mutatja meg, hogy mennyiben képes a légkörzés „rádolgozni” a háttérmelegedésből adódó aszályos helyzetekre.

Mit mutatnak a modellezési eredmények?

A kutatás eredményei szerint 1980 és 2024 között

a nyári talajnedvesség-csökkenésnek (−0,41 mm/évtized (HIST) és −0,23 mm/évtized (NAT) szárazodási ütem) nagyjából 55%-a a légköri cirkulációs mintázatok átrendeződéséhez köthető, nem pedig közvetlenül a háttérmelegedéshez.

A háttérmelegedés okozta változások térben nagyjából egyenletesen oszlanak el, míg a dinamika (azaz a légkörzés) okozta trendek térben erősen változóak: a legerősebb szárazodás Közép- és Kelet-Európában figyelhető meg, pozitív tendenciák pedig a Földközi-tenger keleti részén, a Brit-szigeteken és Dél-Skandináviában.

Hasonló a kép a másik két mutatónál is: a nyári felmelegedésnek nagyjából 45%-a, a levegő szárazságát jelző telítési hiány (vapour prerssure deficit, VPD) növekedésének pedig mintegy 42%-a szintén a légkörzés megváltozásából fakad. Egyes régiókban (Nyugat- és Kelet-Európa egyes részein) a cirkulációs változások szerepe a talajnedvesség csökkenésében akár a 80%-ot is eléri. A háttérmelegedés szerepe tehát fontos, azonban a szárazodás szempontjából legalább akkora jelentőségű az, hogy hol alakulnak ki, hová vándorolnak és rekednek meg tartósabban a magasnyomású rendszerek.

A kutatók azt is meghatározták, milyen konkrét időjárási mintázatok állnak a háttérben. Öt jellemző nyári helyzet közül háromnak változott meg érdemben a gyakorisága: ritkultak az Észak-Európa fölötti ciklonális, csapadékhozó helyzetek, és gyakoribbá váltak a Mediterráneum és Közép-Európa fölötti anticiklonális, vagyis magasnyomású helyzetek. Éppen ezek hozzák a derült, forró, esőtlen napokat, amelyeket az utóbbi nyarakon Magyarországon is oly jól ismerünk.

A kutatók rámutatnak egy különösen kellemetlen összefüggésre is a légköri átrendeződések és a termodinamikai hatások között. A NAT és a PD szimulációk közötti különbségek elemzéséből arra következtettek, hogy a háttérmelegedés okozta szárazodás időjárási helyzet függő is: anticiklonális helyzetekben fokozottan erősebb.

A két mechanizmus tehát nem egyszerűen összeadódik, hanem egymást erősíti, az eleve szárazabb éveket még szárazabbá teszi.

Ez magyarázza, miért érződnek az utóbbi évek aszályai annyival keményebbnek a korábbiaknál: nem véletlenül, hanem mert a két folyamat pont a legrosszabbkor adódik össze. Ezt a jelenséget régóta ismerjük, és a kutatók már évtizedek óta figyelmeztetnek rá, hogy az időjárási szélsőségek felerősödnek a felmelegedéssel párhuzamosan. Nem csoda viszont, hogy a laikusok körében homályos ez a nem éppen triviális összefüggés, ami aztán a megértés hiányában sokszor leegyszerűsített, konteó elméleteket is szülhet.

Mi várható a jövőben és miért nehéz ezt előrejelezni?

A tanulmány egy nyugtalanító nyitott kérdéssel zárul. A megfigyelt légkörzési trendek jó része kívül esik azon a tartományon, amit a modell száz különböző lefuttatása „természetes" belső ingadozásként vagy változékonyságként megenged. Ez arra utal, hogy a légköri átrendeződéseket nagyrészt a klímarendszer saját, kaotikus változékonysága hajtja, nem csak az emberi üvegházgáz kibocsátás. És épp itt válik a dolog igazán bizonytalanná.

Ha ugyanis a keringési trendek belső ingadozásból fakadnak, akkor egy nap akár meg is fordulhatnak, és átmenetileg mérsékelhetik a szárazodást. Ha viszont mégis a felmelegedés kényszeríti ki őket, akkor a jövőben a puszta hőmérséklet-emelkedésből várhatónál is súlyosabb aszályokra kell számítanunk.

A fentiekben bemutatott kutatás nem tudta eldönteni, melyik forgatókönyv a valószínűbb, de épp ezzel mutat rá arra, hogy hol húzódik a jelenlegi tudásunk határa és mit kell a következő években tisztázni ahhoz, hogy megbízhatóbb előrejelzések születhessenek. Hadd mutassunk rá tehát itt arra is, hogy a természet folyamatainak megértése kapcsán a túlzott önbizalom is épp olyan félrevezető lehet, mint a leegyszerűsített konteó elméletek. A megértés és a bizonytalanság közötti kényes határ észlelése azonban igazi próbatétel.

Egy dolog azonban a bizonytalanság ellenére is biztos:

a magyarországi aszályok mögött ugyanaz a kontinentális léptékű, fizikai folyamat áll, amely Nyugat-Európán át Kelet-Európáig, sőt akár a teljes északi félgömbön működik.

A magasnyomású rendszerek csendes térhódítása és a felmelegedő légkör növekvő párologtatási igénye együttesen teszi a nyarainkat egyre szárazabbá. A tudományos elemzés nem teszi kevésbé fájdalmassá az aszályt, és nem old meg egyetlen öntözési gondot sem. Egy dologban viszont nélkülözhetetlen: abban, hogy a valódi okokra összpontosítsunk, mert a hatékony alkalmazkodás, a vízvisszatartástól a talajvédelmen át a növénytermesztés átalakításáig, csak a tényleges mechanizmusok ismeretében építhető fel.

A cikk a Magyar Tudományos Akadémia Bolyai János Kutatási Ösztöndíja támogatásával készült.

A címlapkép mesterséges intelligenciával készült. Forrás: Portfolio