Klímaváltozás és energiapolitika, a geofizikus szemüvegén át

Absztrakt

A napi hírekből is érzékelhető, hogy a legkülönfélébb idő- és tértartományú természeti változások nem szűntek meg létezni. Folytonos változásban van a Nap, és a Föld belseje is. Ahhoz, hogy az ember éghajlat-befolyásoló hatását érdemben meg lehessen mondani, mindenekelőtt a természet sokféle változásait kellene jobban ismernünk. A tisztánlátást zavaros definíciók és természettudományon kívüli értékrendek és érdekek is nehezítik, irracionális energiapolitika felé sodorva a világot.

Bevezetés: sajtóhírek

2022. június végén járta be a világsajtót a hír: az Európai Űrkutatási Ügynökség (ESA) SWARM műholdhármasának a Föld feletti magassága (különösen a két alsó – 430 km magasan keringő – műholdé) elkezdett rohamosan csökkenni: az 5-6 éve tapasztalt átlagosan 2 km/év süllyedés a legutóbbi hónapokban 20 km/év mértékűvé vált 1 .

Anja Stromme, a misszió vezetője a jelenséget a légköri súrlódás megnövekedésének tulajdonítja, ami mögött szerinte a 2020-tól újra erősödő naptevékenység áll. (2019 decemberében kezdődött az új – 1755 óta a 25. – napciklus, ami várhatóan 2024-2026-ban tetőzik, és 2030 táján fejeződik be. E ciklus az előzetes várakozásokkal ellentétben sokkal intenzívebb, mint amilyennek előre jelezték.)

Néhány hónapja pedig azt olvashattuk, hogy az Elon Musk által alapított SpacEx (Space Exploration Technologies) által 2022. február harmadikán pályára állítani kívánt 49 Starlink műhold közül körülbelül negyven meghibásodott, egy épp akkor kitört geomágneses vihar miatt 2 .

Viharos Nap

Amint köztudott, a geomágneses viharok okozója a napszél, ami a legtöbbször napfelszíni koronakitörésekből indul. Egy ilyen vihar 1989. március 13-14-én Kanadában áramszünetet idézett elő. Az 1859. szeptember eleji – ennél nagyobb – Carrington-esemény pedig már az akkori távíróvonalakban súlyos működési zavarokat okozott. Ha ma törne ki ekkora geomágneses vihar, a geomágneses indukció következtében nem csak a földi elektronikai eszközöket tenné tönkre, hanem a távvezeték-hálózatokat is megrongálná 3 . A földtörténetben és az emberi történelemben sokszor voltak, és bármikor bekövetkezhetnek ennél nagyságrendekkel cifrább, sőt globális katasztrófát okozó események is.

A napállandó (ún. teljes besugárzás, Total Solar Irradiance, röviden TSI, kb. 1360 W/m 2 ) sem állandó, hanem állandóan változik. Folyamatos megfigyelése kb. öt évtizede, műholdakról folyik. A TSI trendjeit mégis különféleképpen értelmezik 4 . Ebből pedig a műholdas korszak előtti évtizedekre is eltérő következtetések adódnak. Tizenhat egymástól eltérő TSI-rekonstrukció ismert. Az IPCC (az ún. Kormányközi Klímaváltozási Testület) által kizárólagosan ajánlott verzióból az a konklúzió adódik, hogy a Napnak a jelenkori klímaváltozásra nincs hatása. De ha az ún. ACRIM adatbázisból indulunk ki, akkor a Nap a meghatározó. Különösen abban az esetben, ha az északi féltekéről csak azoknak a meteorológiai állomásoknak a hőmérséklet-adatait vesszük figyelembe, amelyeknek a környezete máig megőrizte vidéki jellegét 4 . E cikket a folyóirat honlapjáról egy év alatt több, mint harmincezerszer töltötték le. A TSI-sztori technikai és emberi hátterébe izgalmas riportfilm 5 . ad betekintést.

A Föld belseje is folyton változik

Ismert, hogy a földmag külső részében generálódó ún. állandó mágneses tér folyton változik. Hosszú évtizedek óta csökken: a mágneses dipólmomentum 120 év alatt például 7,5%-kal. A mágneses tér csökkenése Dél-Amerika fölött a legnagyobb mértékű, és újabban Dél-Afrika közelében is kialakult egy másodlagos minimum (ld. 6 , 16. ábra, vagy itt: 7 ). Mindez épp SWARM-műholdadatokból tudható. A földi mágneses teret legjobban helyettesítő képzeletbeli rúdmágnes helyzete is módosult 1900 óta. Az a két pont, ahol a földi mágneses tér éppen függőleges irányú (az egyik – a déli – mágneses pólus a földrajzi északi pólus közelében, a másik – az északi – mágneses pólus a földrajzi déli pólus közelében) több tíz km/év sebességgel, egyirányban mozog. Az előbbi Kanadából Szibéria fölé került át 8 . Nem zárható ki, hogy a geomágneses tér polaritása rövidesen teljesen ellenkezővé fordulhat. Időszerű lenne, hiszen a földtörténet tanúsága szerint nagyjából 200 ezer évenként következtek be geomágneses térátfordulások, és a legutolsó jól ismert átfordulás 780 ezer éve történt. Az elmúlt évtizedek során azonban kiderült, hogy a geomágneses térnek ennél sokkal gyakrabban voltak kisebb-nagyobb ki-rándulásai (excursion-jei), sőt nagyobb rángásai (jerk-jei) is. Még a neandervölgyi ember kipusztulásának egyik lehetséges magyarázataként is felmerült a kb. 40 ezer éve átfordult, majd visszabillent geomágneses tér. Amikor először (2003-ban) foglalkoztam a geomágneses tér lehetséges pólusváltásával 9 , akkor az átforduláshoz szükséges időt ezer-tízezer évre becsültük. Egy mai modellezés szerint a mostani állapotból kiindulva a teljes átbillenés folyamata akár egyszáz év alatt is lejátszódhat.

Szintén tudható 10 (friss sajtóhírekből is 11 ), hogy a földmag forgása időnként előresiet, máskor lemarad a litoszférához képest. Ami kézenfekvő magyarázatot adhat a Föld tengely körüli forgásidejében (és a forgástengely irányában) megfigyelt jellegzetes időbeli változásokra. Egy teljes körülforgás idejéhez (1 nap=24 óra=86400 másodperc) képest milliszekundumos nagyságrendet képzeljünk el, de az impulzusnyomaték megmaradási törvénye értelmében ezek az aprónak tűnő gyorsulások és lassulások a légkör áramlási rendszerére nézve komoly következménnyel járnak. A legutóbbi trendváltozás a forgásidőben 1971 táján következett be 10 , és tény, hogy ezt néhány éven belül az éghajlat megváltozása követte. (Mint ismert, az 1940 körül kezdődött globális lehűlés a hetvenes évek közepén fordult át melegedésbe.) 2022-ben több, különlegesen rövid forgásidőt (naphosszt) jegyeztek fel.
A fizikai mechanizmusokra kidolgozott hipotézisek nyitott nap- és földfizikai kérdések sokaságára mutatnak rá. Egyes földrengéseket is napkitörések által előidézett légköri zavarok előznek meg 12 . A globális elektromos áramkör is jórészt ismeretlen még 13 .

Kőbe vésett múlt

A geofizikusok a földfizikai folyamatokat figyelik meg, a geológusok pedig a folyamatok földfelszíni és mélybeli következményeit vizsgálják. Nos, a Föld története felfogható természetes (azaz emberi részvétel nélküli) éghajlatváltozások történeteként, és a jelenkori éghajlatváltozás egyáltalán nem példátlan! Ha az lenne, a manapság visszahúzódó dél-alaszkai gleccserek alól nem kerülhetnének elő földben gyökerező ezer-kétezer éves fatönkök. Sok szakember azonban inkább leharapja a nyelvét, minthogy hangot adjon ezeknek a nyilvánvaló tényeknek. Azok pedig, akik semmit se tudnak e folyamatokról, könnyen hitelt adnak mindenféle leegyszerűsítő, hamis nézetnek. Még komoly kutatók és politikusok is.

Sajnos még a ma ismert leghosszabb időtartamú kvantitatív éghajlati megfigyelésből: a Nílus több évszázados – 622 és 1470 között megszakítás nélkül mért, feljegyzett és megőrződött – vízszintváltozásaiból sem tanulunk. A Nílus vízszint idősorából két következtetés vonható le: 1. a vízállás évről-évre meglehetően szélsőségesen változott (az egyik évben öt méteres vízszintet mértek, a következőben pedig egy méterest, vagy annál is alacsonyabbat), azaz az időjárás akkor is rendkívül változékony volt; 2. A 30 éves átlag (az „éghajlat”) simább lefutású, akár évtizedeken át kitartó egyirányú változásokat (perzisztenciákat) mutat 14 . A hetedik évszázad közepétől a 30 éves futóátlag egyszáz éven keresztül folyamatosan csökkent, majd egyszer csak visszaemelkedett. Úgyhogy az akkori klímaváltozási tudományos testület (feltehetően volt ilyen) végül le kellett, hogy vonja a következtetést, miszerint kár volt pánikot kelteni. A mai testületek még nem jutottak el idáig, noha a szakemberek körében valójában köztudott, hogy „éghajlatingadozások tehát vannak, sőt néha oly mértékűek és tartalmúak, hogy akinek nincs módjában 50-100 évet áttekinteni, egyen-irányú változásnak gondolhatja azokat…” 15

A geológia legfrissebb paleoéghajlati eredményei közé tartozik a hirtelen éghajlatváltozásokat hozó ún. Bond-, Heinrich- és Dansgaard-Oeschger események rendszerbe illesztése. Az Atlanti-óceánban és Grönlandon kb. 1500 évenként jelentkező természeti eredetű klímaesemények nagyobb (kb. hatezer éves) ciklusokba látszanak rendeződni 16 .

Az éghajlati rendszer

A földi éghajlati rendszer – a földrendszer összetevője – nyilvánvalóan függ a kozmosz, a Nap és a Naprendszer, valamint a Föld belsejének dinamikájától, de függ a földi szférák – atmoszféra, hidroszféra, krioszféra (a hó és jég birodalma), bioszféra (benne az ember), geoszféra – dinamikus kölcsönhatásaitól is. Amint a legelső IPCC-jelentés – helyesen – megállapította: a földi éghajlat sokszoros visszacsatolással rendelkező nemlineáris, kaotikus rendszer. Bármi megtörténhet benne, hiszen a legkülönfélébb tér- és időbeli tartományokban minden állandóan változik, fluktuál. Az ember nélkül is. Ahhoz, hogy klímaváltozásban megérthessük az emberi hatást, először is a természet működését kellene jobban megismerni. Ám – amint a SWARM-vezető nyilatkozatából is kiderül – a légkör felső rétegeiben sem értjük igazán a Nap hatására lejátszódó bonyolult fizikai folyamatokat. Hiába jelennek meg szinte naponta a természet éghajlatváltoztató erejét demonstráló tudományos cikkek, ha a média ezek nagy többségét elhallgatja, rendületlenül erősítve ezzel is a tudatlanok önbizalmát.

Görbekozmetikázások

1. ábra. Antarktiszi jégfúrások vizsgálataiból a legutóbbi 800 ezer év szén-dioxid- és hőmérséklet-változásaira levonható becslések, a jelenkori (2015-ös) légköri CO2-koncentráció feltüntetésével. A leesett hó kb. háromszáz éven keresztül rendszeresen megolvadt, majd újra megfagyott, közben a légbuborékok molekuláris összetétele folyamatosan változott, mielőtt végleg eltemetődött volna. Következésképpen az egykori légköri CO2-koncentráció bármikor lehetett akkora (sőt magasabb), mint a feltüntetett jelenlegi szint. Ez az ábra – a 17 magyar változata – korrekt, de mindazok a változatok, amelyek a proxy és az obszervatóriumi adatokat – Al Gore nyomán – egyetlen idősorként tüntetik fel, félrevezetők.

A hivatalos klímanézet előmozdítói az elmúlt kétezer évre olyan globális átlaghőmérsékleti görbét szerkesztettek, ami a középkori klímaoptimumot és a kis jégkorszakot tagadja. Ez az ún. hokibot-görbe teljesen szembe megy a feltárt valósággal. Úgyhogy „bizonyítékként” a legtöbben inkább Al Gore közismert ábráját mutogatják. A Kellemetlen igazság című filmből (és könyvből) származó 2006-os ábra azt sugallja, hogy a légkör szén-dioxid-koncentrációja több százezer éve nem volt olyan magas, mint ma, és soha nem emelkedett olyan ütemben, mint manapság. Tény, hogy a folyamatos obszervatóriumi mérés (1958, Nemzetközi Geofizikai Év) óta Hawaii-n a CO₂-koncentráció 0,03 százalékról 0,04 százalékra nőtt. (Összehasonlításképpen: a legjelentősebb üvegházgáz – vízpára – légköri koncentrációja átlagosan 1-2 százalék.) Nem kellett volna tehát a CO₂-koncentráció menetének berajzolásához a filmben Al Gore-nak létrára másznia. Végképp megengedhetetlen azonban, hogy két össze nem illő adatsort rajzolt egybe. Ismert, hogy az antarktiszi jégtakaróba mélyített fúrásokból több százezer évre visszamenőleg lehetséges valamiféle közelítő becslést kapni a légbuborékokban megőrződött CO₂-koncentráció (és a hőmérséklet) időbeli váltakozásáról. Az Al Gore által felhasznált eredeti ábrában (1. ábra) százezer éves hullámzások uralkodnak. A most előkerült CO₂-molekulák egykori hóeséssel kerültek a felszínre, majd lefedődtek hóval, ami többször újraolvadt és újra megfagyott: „firnné” lett. Nagyjából három évszázadig tart, amíg a kérdéses hóréteg véglegesen betemetődik. Amit tehát a kutatók kimutattak, az még legalább évszázadon át módosult molekula-összetétel-becslések idősora. Az 1. ábrán bemutatott változat 17 korrekt, mert a jelenlegi légköri CO₂-koncentráció-érték nincs folyamatos vonallal összerajzolva a proxy idősorral. Több százezer év során a légköri CO₂-koncentráció értéke bármikor lehetett akkora vagy nagyobb, mint ma. Al Gore és megszámlálhatatlan követője (pl. 18 ) azonban egyetlen idősorként tünteti fel a proxy-kat és az 1958 óta mért éves CO₂-értékeket, ami alapjaiban sérti a jelfeldolgozás elvét.

Egyéb eltévelyedések

Az éghajlati rendszer lényegéből következik, hogy a hőhullámokkal és hidegfrontokkal, aszályokkal és árvizekkel, hurrikánokkal és hóviharokkal stb. járó szélsőséges időjárás a Föld mindenkori éghajlatának elmaradhatatlan része. Manapság egyirányú trendekről lehet hallani, de a globális trend megítélésében nem egyértelmű, hogy mi tekinthető megbízható és reprezentatív globális idősornak. A tudománykommunikáció a kedvére való időjárási eseményekből szemezget.

A klímamodellezéssel kapcsolatosan is számos ellenvetés merül fel. Az első számú az, hogy a lényegi fizikai-modellezési probléma megoldása helyett a mai klímamodellezés egyetlenegy kiragadott feltételezésnek, nevezetesen a CO₂-klímaérzékenységnek a foglya. Holott a modellezendő lényeg az, hogy a három halmazállapotban is meglévő H₂O-nek és a nagy vízfelületnek köszönhetően igen különleges bolygónkat süti a Nap, és eközben a Föld forog. Eközben időről-időre külső és belső behatások jelentkeznek, amelyek a stacionárius megközelítéseket végképp megkérdőjelezik. Mindez együtt: a jövőbeli számítógépekkel is megoldhatatlanul bonyolult feladat.

A klímaváltozás szakkifejezés valaha még mindenféle tartós időjárás-változást jelentett, eredettől függetlenül. (Tudományos körökben ma is így használják.) Az ENSZ Éghajlatváltozási Keretegyezményben (UNFCCC, 1992) azonban olyan definíciót találtak ki, mintha klímaváltozást eleve nem okozhatna egyéb, mint az ember légköri összetételt változtató tevékenysége („Éghajlatváltozás jelenti az éghajlat megváltozását, ami közvetlenül vagy közvetve a globális légkör összetételét módosító emberi tevékenységnek tudható be, és ami az összehasonlítható időtartamokon belül megfigyelt természetes éghajlati változékonyságon túli járulékos változásként jelentkezik” 19 . Az ENSZ-definíció utat engedett annak, hogy bármilyen eredetű klímaváltozást el lehessen könyvelni a CO₂-kibocsátás fejlécű rovatban.

A „klímacélok” sem egyértelműek. Létezik egyrészt az ún. párizsi klímacél, miszerint a globális átlaghőmérséklet ne legyen két fokkal (de lehetőleg másfél fokkal) magasabb, mint amennyi az ipari forradalom kezdetén volt. Nos, a kis jégkorszak óta egy összességében emelkedő hőmérséklet-hullámvasúton ülünk, és nem tudjuk, mit hoz a jövő. A párizsi klímacél tehát szimpla naivitás. Lehet, érdemes és szükséges róla vitatkozni. A klímacél brüsszeli változata azonban már nem gyerekjáték, mert ennek jegyében záros határidőn belül minden olyan energiaforrásról le kell mondanunk, amely CO₂-kibocsátással jár. A brüsszeli klímacélt még azok is értelmetlennek tartják (így William Nordhaus Nobel-díjas klímaközgazdász, Steve Koonin fizikus), akik elfogadják, hogy a jelenkori felmelegedés valamekkora részét antropogén tényezők okozzák.

Alapvető, de elkerülhetetlen probléma, hogy a környezettudományt (az ember és természet egymásra hatásának tudományát) emberi értékek és érdekek – tehát természettudományon kívüli szempontok – mozgatják. Egzakt módon látható, hogy eltérő értékrendek feszülnek egymásnak: a konkrét és gyakorlati környezetvédelem, szemben az általános és ideologikus klímavédelemmel. A természeti erőforrás-felhasználásban a skála a mohóságtól a humanista mértékletességen át a reménytelenségre (önfeladásra) való rábeszélésig terjed.

Vissza a természettudományhoz

Azt a konkrét – egzakt fizikai alapokra visszavezethető – környezeti célt kellett volna (de még mindig nem késő) kitűzni, hogy mértékletesebben és takarékosabban éljünk, ne fogyasszuk a természeti erőforrásokat feleslegesen. És lássuk be: az energiasűrűség és az energia-beruházás megtérülése alapján valóban hatékonynak bizonyult energiaforrásokat (atom, víz, fosszilisek) tanácsos használni, nem pedig az energia-, anyag, hely- és pénzpazarló energiafajtákat 20 , 21 . Végül: akkor kerül minden a helyére, ha a CO₂-re a földi élet alapjaként tekintünk.

Sopron, 2022. július 6.

Szarka László Csaba

geofizikus-mérnök, az MTA rendes tagja
Az írás először a Fizikai szemle 2022 augusztusi számában jelent meg, a szerzőnek ezúton mondunk köszönetet a megjelenéshez történő hozzájárulásért.  

Hivatkozások

1 https://www.space.com/satellites-falling-off-sky-solar-weather

Tetszett a cikk? Amennyiben igen, fejezze ki tetszését a Reális Zöldek Klub társadalmi szervezet részére juttatott támogatásával 300 Ft értékben. Bankszámlaszámunk: 11702036-20584151 (OTP) A Fővárosi Bíróság végzése a társadalmi szervezet nyilvántartásba vételéről itt található.