A negatív üvegházhatás. I. rész

Der negative Treibhauseffekt Teil 1 – EIKE – Europäisches Institut für Klima & Energie

Az üvegházhatás ellenkezőjére fordul, ha a levegő nem hidegebb, hanem melegebb, mint az a szilárd test, amellyel infravörös sugárzást cserél. Ebben az esetben az üvegházhatású gázoknak a levegő lehűlését és a kimenő infravörös sugárzás növekedését kellene okozniuk. A negatív üvegházhatás elméletét laboratóriumi kísérletek keretében vizsgáljuk.

Absztrakt

Jelen munkában egy kísérleti vizsgálatot mutatunk be, amely a negatív üvegházhatás (ÜH-hatás) elvén alapul. A ÜH-hatás megfordul, ha a levegő nem hidegebb, hanem melegebb, mint az a szilárd test, amellyel infravörös sugárzást cserél. Ebben az esetben az üvegházhatású gázok (ÜH-gázok) a levegő lehűlését és a kimenő infravörös sugárzás növekedését okozzák, amelyet érzékelők észlelnek egy hűtött lemezen. Egy sor kísérlettel kimutatható, hogy a ÜH-gázok infravörös sugárzása nem „rejtélyes” jelenség, hanem valósan létezik. Ez azt jelenti, hogy az üvegházhatású gázok sugárzása valóban tapasztalható és mérhető. Az eredményeket nemrég publikálták a Science of Climate Change folyóiratban [1], és azokat itt rövidített, könnyebben érthető formában szeretnénk bemutatni. Mivel a vizsgálatok nagyon kiterjedtek, a munkát két részre osztjuk.

Az első rész általános érdekű elméleti megfontolásokkal foglalkozik. Miért jelentéktelen hőátvitel szempontjából az egyébként sokkal erősebb 4,3 µm-es sáv a 15 µm-es-hez képest, miért a vízgőz a domináns üvegházhatású gáz, és miért látható egy laboratóriumi kísérletben – akárcsak egy jéghegy esetében – alapvetően csak a gázsugárzás csúcsa.

Kifejtésre kerül, hogy az Antarktiszon jelentkező negatív üvegházhatás hozzájárul a bolygó lehűléséhez. Ezenkívül felvetésre kerül az a tézis, hogy a vízbolygó, a Föld hőmérsékletét elsősorban a párolgás, a hőáramlás és a felhőtakaró határozza meg, és nem az infravörös sugárzás.

Bemutatjuk továbbá a kísérleti vizsgálatok általános koncepcióját és az új berendezéssel végzett első teszteket. Kiderül, hogy a kísérleti felépítéssel még a vízgőz-sugárzás is kimutatható, ami eddig nem volt lehetséges [2]. Ez új lehetőségeket nyit meg a vízgőz-sugárzás és más üvegházhatású gázok sugárzása átfedésének vizsgálatára.

A második részben bemutatjuk, hogy a CO₂, a metán és a dinitrogén-oxid normál nyomáson is, koncentrációjuktól függően, spontán átalakítják a környezetük hőjét infravörös sugárzássá, miközben a vízgőz csillapító hatást fejt ki.

A mérések és a sugárzási átviteli számítások jól egyeznek, ha figyelembe vesszük a berendezés zavaró háttérsugárzását és az elkerülhetetlen átviteli veszteségeket.

Ezen felül szemléltetjük a negatív üvegházhatás következményeit a Freon 134a, egy rendkívül hatékony üvegházhatású gáz példáján. Az IR-kibocsátás erőteljes növekedése a környezeti levegő egyidejű, jelentős lehűlésével, még kis mennyiségű freon esetén is, nem hagy kétséget:

a termalizáció, illetve a sugárzásmentes deaktiválás tézise K. Popper definíciója szerint cáfolva van.

1. Bevezetés

Az üvegházhatású gázok (ÜHG-k) elsősorban a hősugárzás elnyelőiként ismertek, amit számtalan infravörös spektrum bizonyít. A Kirchhoff-féle sugárzási törvény szerint azonban ezek a gázok IR-emittálók is lehetnek. Ezt a törvényt azonban újra és újra megkérdőjelezik, mert a kondenzált anyaggal ellentétben a légkör – az aeroszolok és a vízcseppek kivételével – lényegében szabadon mozgó molekulákból áll. A molekulatömegtől, a hőmérséklettől és a nyomástól függően a molekulák hangsebességgel vagy annál valamivel nagyobb sebességgel mozognak. Ezen sebességük és hatalmas számuk miatt – körülbelül 2,7 ∙ 10^25 = 27 kvadrillió molekula köbméterenként – ezek a részecskék folyamatosan több GHz-es ütközéseknek vannak kitéve.

Amikor egy légtömeg felemelkedik a légkörben, kitágul és lehűl a térfogatmunkának köszönhetően. Ennek következtében nagy magasságban egy köbméter levegőben lényegesen kevesebb, alacsonyabb sebességű molekula található, így csökken az ütközések száma.

Ebből a különbségből a kritikusok azt a következtetést vonták le, hogy a ÜH-gázok az alsó légkörben csak abszorberként működnek, és nem vagy csak gyengén sugároznak. Jó sugárzó tulajdonságukat csak nagyobb magasságban, a tropopauzában és a sztratoszférában nyerik el, ahol hozzájárulnak az űrbe irányuló IR-sugárzáshoz. Lásd itt, itt. Magyarázatként azt adják meg, hogy az alsó troposzférában a hiperelasztikus ütközések formájában zajló ütközési folyamatok elnyomják a spontán emissziókat. Ennek megfelelően az elnyelt energia főként hő formájában kinetikus energiává alakulna át, amit termizációnak vagy sugárzásmentes deaktivációnak neveznek.

Ez az értelmezés figyelmen kívül hagyja, hogy az ütközések során rugalmatlan ütközések is előfordulnak, amelyek a hiperelasztikus ütközésekkel ellentétes hatást váltanak ki. Ezek az ütközések kinetikus energiát vonnak el a gázkeverékből, hogy ezzel az energiával a ÜH-gázmolekulákat rezgésre és forgásra gerjesszék. Ezek a folyamatok végül hősugárzáshoz vezetnek, nagyrészt függetlenül és párhuzamosan a szuperelasztikus ütközésekkel, amit termikus háttérsugárzásnak neveznek (Harde 2013 [4], 2.3. fejezet). Ezt a kibocsátást a levegő hőmérséklete, és ezzel a gerjesztett rezgés-forgás szintek Boltzmann-eloszlás szerinti elfoglaltsága határozza meg, és ez a fő oka annak, hogy a sugárzási intenzitás a magasság növekedésével jelentősen csökken. Így például 11 km magasságban a CO₂ esetében ez az intenzitás csupán a földközeli, 100 m vastag gázrétegben megfigyelt intenzitás 12 %-a.

Az EIKE cikkeiben már néhány éve ütköznek egymással ezek a két ellentétes nézet, annak ellenére, hogy részletes laboratóriumi kísérletek bizonyítják az üvegházhatás létezését (lásd Harde, Schnell 2024 és [2]). De talán a legújabb laboratóriumi kísérletek még meggyőzhetnek néhány kételkedőt arról, hogy a légkör három legfontosabb infravörös aktív gáza – a CO₂, a metán és a dinitrogén-oxid – normál nyomáson is spontán IR-sugárzást generál a környezete hőjének rovására.

2. Elméleti alapok

A ÜH-gázok a közép- és hosszú hullámhosszú IR-spektrális tartományban képesek sugárzást elnyelni és újra kibocsátani. Ez a spektrális tartomány a λ hullámhossz-skálán kb. 4 µm-től a cm-tartományig terjed. Ezen a spektrális tartományon belül a légkör legfontosabb ÜH-gázai, mint a vízgőz (WD), a szén-dioxid (CO₂), a metán (CH₄), a dinitrogén-oxid (N₂O) és az ózon (O₃) összesen 722 000 spektrális vonallal rendelkeznek. Ezen vonalak közül sok ugyan nagyon gyenge, de a légkörben megtett hosszú út miatt ezek is jelentősen hozzájárulnak a sugárzással való kölcsönhatáshoz.

A spektroszkópiában szokás az abszorpciós vonalakat a hullámszámmal (angolul: Wave Number), a hullámhossz reciprok értékével megadni. A hullámszám azt adja meg, hogy egy hullám hány rezgést hajt végre centiméterenként, és cm⁻¹ egységben fejezik ki. Ennek vannak olyan következményei, amelyek zavaróak lehetnek: a 4,3 µm-es erős aszimmetrikus CO₂-nyújtási rezgés most a jobb oldalon, 2326 cm^-1-nél található, a gyengébb 15 µm-es CO₂-hajlítási rezgés pedig a bal oldalon, 667 cm^-1-nél (1. ábra, piros vonalak):

Az 1. ábrán látható spektrális vonalintenzitás azonban nem mond semmit arról, hogy mekkora az aránya egy adott hőmérsékletű légcsomag IR-sugárzásában, amelyet lényegében a Boltzmann-eloszlásnak megfelelő termikus ütközési gerjesztés és a Planck-törvény határoz meg (lásd 2. ábra; Harde 2013, 2.3. fejezet [4]):

A piros, szaggatott vonal egy fekete test sugárzó Planck-eloszlását mutatja 44 °C hőmérsékleten (emissziós tényező ε = 100 %), ami megfelel a vizsgálatok során mért gázok hőmérsékletének. Minden spektrális vonal esetében ez a határ a kísérleti berendezésben elérhető legnagyobb sugárzási sűrűség (spektrális intenzitás), ennél több nem lehetséges. Ez az oka annak, hogy az 1. ábrán látható nagyon erős CO₂-vonalak (piros) 2300 cm⁻¹-nél mindössze 1,3 W/m²-es értékkel, szemben a CO₂ elméleti teljes emissziójával, amely 28,8 W/m², abszolút alárendelt szerepet játszanak. Ezzel szemben az 1. ábrán látható, 670 cm⁻¹ körüli viszonylag kis CO₂-kibocsátás számos rotációs vonalával gyakorlatilag egybeesik a maximális értékkel, és ezért jelentősen meghatározza a CO₂ részesedését a ÜH-hatásban (2. ábra, piros vonalak).

A dinitrogén-oxid (N2O, narancssárga), amely önálló kibocsátásként 29,2 W/m²-t tesz ki, ráadásul el van fedve a metán (CH4, zöld) 11,1 W/m²-es értékével, és az N2O legerősebb sávja 2250 cm^-1-nél alig befolyásolja a teljes kibocsátást.

Egyértelműen látható továbbá, hogy nem a CO₂, hanem a vízgőz (WD, kék), amelynek teljes kibocsátása 42,2 W/m², a domináns üvegházhatású gáz, és a többi gáz nagy részét elnyomja, bár itt azonos koncentrációkkal számoltunk. A négy vizsgált gáz egyedi hozzájárulásai összesen 111,3 W/m² intenzitást adnak, a tényleges teljes intenzitás azonban csak 75,8 W/m², vagyis 32 %-kal alacsonyabb.

Ez a hatásveszteség akkor keletkezik, amikor a különböző gázok sugárzása egymásra hat, és eközben ugyanazokat a sávokat foglalja el. Ez különösen a vízgőzre vonatkozik, amit kísérletileg is igazolni lehetett (lásd a 2. részt).

Az alsó légkörben a vízgőz koncentrációja átlagosan 35-ször magasabb, mint a CO₂-é. Ennek következtében az átfedés olyan mértékben megnő, hogy a kizárólag a CO₂ által kibocsátott, a Föld felszíne felé irányuló 83 W/m²-es sugárzás (15 °C-os talajhőmérséklet mellett) már csak 22 W/m²-rel, azaz körülbelül egynegyedével járul hozzá. Ezzel szemben a vízgőz önmagában már 281 W/m²-vel jelentkezik, és együttesen 304 W/m² visszasugárzáshoz járulnak hozzá. Ha ehhez még azt is figyelembe vesszük, hogy az ipari korszak alatt 280-ról 420 ppm-re emelkedett CO₂-koncentráció a sávok telítődése miatt csupán 2,2 W/m²-vel járul hozzá (301,4-ről 303,6 W/m²-re emelkedés) és ez az arány 66%-os átlagos felhőzet és 5 km-es felhőmagasság mellett akár 1,3 W/m²-re is csökken (328,1-ről 329,4 W/m²-re), a CO₂ hozzájárulása a teljes visszasugárzáshoz valóban gyakorlatilag elhanyagolható.

3. A hőáramlás kísérleti koncepciója és elemzése

Az, hogy az üvegházhatású gázok alapvetően sugárzók is, vitathatatlan, hiszen a Nap által leadott energia végül csak elektromágneses sugárzás formájában hagyhatja el a Föld/légkör rendszert. Vitatható csupán, hogy ez normál nyomáson is működik-e. Pontosan itt kapcsolódik be az új laboratóriumi kísérlet ötlete. A normál nyomás egy kísérletben nem igényel különleges intézkedéseket. Így tehát nagy erőfeszítés nélkül vizsgálható, hogyan reagál egy felmelegített légtömeg, ha kis mennyiségű infravörös aktív gázt adunk hozzá.

Ennek ellenőrzéséhez csupán egy fűtött léghengerre van szükség sugárzási forrásként, valamint egy hűtött PC-lemezre sugárzásfogadóként. Mindkét alkatrészt egymásra állítjuk, hogy megakadályozzuk a hőáramlást. (3. ábra)

A henger és a hűtőlap között elhelyezett PE-fólia csökkenti a közvetlen hőátadást, így a hő főként infravörös sugárzás útján jut át a hűtött PC-lapra. Ezt a Q hőáramot a PC-lapon elhelyezett TD és VP érzékelők regisztrálják (további részletek és a berendezés részletes leírása a 2. részben található).

A kísérleti felépítés csak egy irányú, folyamatos hőáramot tesz lehetővé, a meleg levegőhengerből a hidegebb PC-lemez felé. A termodinamika második főtételének esetleges megsértése így eleve kizárt, ami a szkeptikusok fő érvét semmissé teszi.

Mivel a henger esetében hőmérsékletről van szó, azt nem elektromosan fűtik (mint pl. a [2]-ben), hanem közvetve, 51 °C-os, termosztáttal szabályozott vízzel (TW) ellátott burkolatfűtéssel. A TW burkolatfűtés és a hengerfal között egy 2 mm vastag polisztirol szigetelés található, amely gyengített hőáramot eredményez a fűtővíztől a henger belső levegője felé. E szigetelőréteg miatt a T1–T5 hengerhőmérsékletek nemcsak a TW fűtéstől, hanem a kimenő hőáramtól (Q) is függenek. Ez kísérletileg igazolható a TW hőmérséklet fokozatos emelésével. A PC-lemez felé irányuló Q hőáram nélkül a fűtési hőmérséklet TW és a T1–T5 hőmérsékletek egy bizonyos késleltetés után közelednének egymáshoz. Kiderül azonban, hogy a TW hőmérséklet emelkedésével a különbségek egyre nagyobbak lesznek, amit a növekvő Q hőáram okoz (4a. ábra). Eközben a legtöbb hő a T1 pozícióban adódik le. Ezt az értelmezést megerősíti a növekvő Q hőáram, amelyet a TD és VP detektorok regisztrálnak (4b. ábra).

A PC-lemez felé irányuló hőáram Q a sugárzási átvitelből I0 és a henger aljától a PC-lemez felé irányuló külső hővezetésből WL áll össze. A TW fokozatos emelését kis lépésekben, 20 perces pihenőidővel végeztük. Minden mérésnél a pihenőidő végén közelítőleg termikus egyensúly állt fenn. A nyugvó levegő miatt a mechanikus hővezetést az egyszerűsített (1) képlet segítségével lehet becsülni. Ennek megfelelően a WL hőáram a teljes Q hőáramnak csak körülbelül 6 %-át teszi ki (4b. ábra, zöld görbe).

Ezen számítások szerint a Q hőáram körülbelül 94 %-át az I0 infravörös sugárzás szállítja. Egyrészt ez a kívánt energiatranszport, másrészt viszont rossz hír is, mivel ez az I0-sugárzás a ÜH-gázok nélküli, levegővel töltött henger háttérsugárzása. A háttérsugárzás átfed és eltakarja a ÜH-gázok sugárzását, így ezekben a kísérletekben mindig csak a gázsugárzás csúcsa látható, hasonlóan egy jéghegyhez (4. fejezet) . Ez a fő oka annak, hogy a gázsugárzás kimutatása olyan nehéz, és a korábbi kísérletek ezen a problémán bukottak meg.

Egy vízszintesen elhelyezett polisztirol doboz első ránézésre kényelmes megoldásnak tűnik, mivel kereskedelmi forgalomban kapható és könnyen feldolgozható.

Így Seim és Olsen [5] megpróbálták egy ilyen felépítéssel ellenőrizni az üvegházhatásról szóló eddigi vizsgálatainkat [2]. Megerősítették, hogy a CO₂ bizonyos mértékű hőmérséklet-emelkedést okoz, de az értékek jóval alacsonyabbak voltak, mint amit mi találtunk. A kísérlet kudarcának különböző okait a „Science of Climate Change” folyóiratban megjelent közleményeink I. részében ismertetjük, és ott is elolvashatók[3].

4. A vízgőz sugárzása

Az előző fejezetben bemutatott felmelegedési kísérletben (4. ábra) körülbelül 0,15 térfogatszázalékos koncentrációjú szárított levegőt használtak a henger belsejében. A kísérlet megismétlése normál laboratóriumi levegővel, 1,1 térfogatszázalékos vízgőz-koncentrációval a kimenő hőáram (Q) 5–8 W/m²-es növekedését eredményezte (5. ábra). A Q növekedését a vízgőz infravörös sugárzása okozza. Ez teljesen új lehetőségeket nyit meg a vízgőz üvegházhatásban betöltött szerepének vizsgálatára (lásd 2. rész). Ehhez a kísérlet megkezdése előtt a hengerben lévő levegőt választás szerint kezeletlenül hagyják, szárítják vagy további nedvesítésnek vetik alá. Ily módon három vízgőz-koncentrációt – 0,15, 1,1 és 1,9 térfogatszázalékot – sikerült megvalósítani a hengerben. A 1,9 térfogatszázalékos vízgőzzel történő további nedvesítés azonban nehéznek bizonyult, mivel a vízgőz ellenőrizhetetlen hőhidak esetén nagyon könnyen kondenzálódik. Ezért ezt a magas koncentrációt csak a CO₂-vizsgálat során alkalmazták.

A 2. részben bemutatjuk, hogy a CO₂, a metán és a dinitrogén-oxid kibocsátásának kimutatásához akár 8 térfogatszázalékos koncentrációkra is szükség van. Mint fentebb kifejtettük, ez vízgőzzel nem érhető el. Ezért a vízgőzt nem vizsgáljuk üvegházhatású gázként, hanem csak annak hatását a többi üvegházhatású gázra viszonylag alacsony vízgőz-koncentrációk mellett (2. rész).

5. Háttérsugárzás és transzmissziós veszteségek

A gázsugárzás mérésének különleges kihívása abban áll, hogy a hengerfalak meglévő háttérsugárzása ellenére is kimutassuk azt. A henger belső felülete jó 10-szer nagyobb, mint a sugárzó felület, és a többszörös visszaverődés miatt a henger üreges sugárzóként viselkedik. Ennek következtében a henger – a csiszolt alumínium falak mindössze kb. 5%-os, nagyon alacsony emissziós tényezője ellenére – lényegesen nagyobb sugárzási intenzitást ér el, mint egy azonos anyagból készült sík lemez (lásd üreges sugárzó, pl. Atkins & Friedman 2011 [6]).

A háttér- és gázsugárzás arányának megértése érdekében bemutatunk egy számítást, amely a különböző sugárzási források átfedését veszi figyelembe, figyelembe véve az átviteli veszteségeket (6. ábra).

A hengerfalak ebből adódó teljes sugárzása egy effektív emissziós tényezővel εeff = 42 % jellemezhető, a detektorok felé irányuló sugárzás vesztesége pedig a látószög és a PE-fólia átviteli tényezője által, egy VΩ ~ 40 %-os veszteségi tényezővel adható meg.

A 740 cm^-1, 1 350 cm^-1 és 1 400 cm^-1 hullámhosszoknál megfigyelhető jelentős csökkenéseket a PE-fólia átviteli veszteségei okozzák ezeken a hullámhosszokon.

A fal (szürke) és a vízgőz (kék) sugárzása együttesen 90,3 W/m²-t ad ki. 2 % CO₂ jelenlétében ez az intenzitás 95,6 W/m²-re emelkedik. Ez a mindössze 5,3 W/m²-es növekedés a 28,8 W/m²-es tényleges CO₂-sugárzás 18,4 %-ának felel meg, más sugárzási forrásokkal való átfedés nélkül. Az optimalizált kísérleti felépítés, a függőleges elrendezés és a tükröződő alumínium felületek ellenére, akárcsak egy jéghegy esetében, a CO₂-gázsugárzásnak csak a csúcsa látható (piros vonalak).

6. A negatív üvegházhatás

6.1 Az üvegházhatás definíciója és egy egyszerűsített levezetése

Thomas és Stamnes (1999) [7] és az IPCC legfrissebb éghajlati jelentése, az AR6 [8] szerint a légköri üvegházhatás a Föld felszínéről FS (s = surface) és a légkör felső rétegéből FTOA (TOA = Top of the Atmosphere) kiinduló sugárzási intenzitások különbségeként definiálható. Ehhez Schmithüsen et al. [9] alapján a következő levezetés adható:
A Föld felszínének sugárzási intenzitása FS W/m² egységben a Stefan–Boltzmann-törvény alapján számítható ki:

Az űrbe irányuló TOA sugárzás FTOA a Föld sugárzásából adódik, amelyet a légkör nem nyel el (1. tag), valamint a légkör által generált sugárzásból (2. tag).   

Egy egyszerű, kétrétegű modell feltételezése mellett, amelyben a légkör hőmérséklete TA, és a légköri abszorpciós tényezőt αA a számértékben azonos emissziós tényezővel εA helyettesítjük, a (3) egyenletet átalakíthatjuk az üvegházhatásra (ÜH) vonatkozóan (további részletekért lásd [1]): 

6.2 Az üvegházhatás különböző hatásai

A Föld felszíne és a légkör közötti hőmérséklet-különbség határozza meg, hogy az üvegházhatás melegít-e vagy hűt-e, azaz pozitív vagy negatív-e (4. egyenlet). A Föld és a légkör közötti hőmérséklet-különbségből három forgatókönyv adódik.

A) (TS > TA): Általában a troposzféra hőmérséklete a magasság növekedésével átlagosan 6,5 °C/km-rel csökken, ami miatt a Föld felszíne melegebb, mint a troposzféra. Az üvegházhatás pozitív és melegítő hatással bír. Ezen „klasszikus” üvegházhatás esetén a légkör gátolja az infravörös sugárzás eljutását az űrbe. A sugárzás intenzitása (a légkör tetején) FTOA kisebb, mint az eredeti földi sugárzás FS. Az üvegházhatás tehát egyfajta hőszigetelés az energia sugárzási transzportja során (itt).

B) (TS = TA): Azonos hőmérsékletek és εS = 1 esetén nem lenne üvegházhatás, ahogyan Richard S. Lindzen helyesen fogalmazott:

„Érdekes kuriózum, hogy abban az esetben, ha a hőáramlás állandó hőmérsékletet eredményezett volna, nem lenne üvegházhatás” (itt).

C) (TS < TA): Ha a Föld hidegebb, mint a légkör, negatív üvegházhatás lép fel. Ebben az esetben a FTOA sugárzás intenzitása nagyobb, mint a FS földi sugárzásé. A kiegészítő sugárzáshoz szükséges energiát a légkörből veszik el, ami lehűléshez vezet. Egy ilyen konstellációt valósítanak meg a jelenlegi kísérletben, egyrészt az üvegházhatású gázok emissziós tulajdonságainak bemutatására, másrészt a negatív üvegházhatás modellszintű létezésének igazolására.

A negatív üvegházhatás inverziós időjárási helyzetekben vagy éjszakai lehűléskor is előfordul, amikor a földközeli levegő melegebb, mint a talaj.
Klimatikus szempontból a negatív hatás a Föld pólusainál jelentős. Az Antarktisz kontinens belsejében a felszín gyakran hidegebb, mint a sztratoszféra, ami növeli a hosszú hullámhosszú sugárzást ebben a régióban, és fokozza a bolygó lehűlését (Schmithüsen, 2015 [9], lásd még a „Téli kapuőr” hipotézist (itt).

Különleges eset a hő, amely emelkedés következtében érzékelhető vagy látens hő formájában szabadul fel nagyobb magasságban (kb. 5 km vagy magasabban). Itt elsősorban a CO₂ okoz hűtést, és így negatív üvegházhatást, mivel a nagyon hideg, kb. -270 °C-os világűr a közvetlen sugárzási partner, és nagy magasságokban csak kevés vízgőz létezik.

Hogy elkerüljük a félreértéseket:

Az üvegházhatás elismerése nem egy klímakatasztrófa mellett szóló érvelés, hanem csupán egy valós légköri jelenség megállapítása. A légkörben zajló hőáramlások szempontjából azonban az üvegházhatás másodlagos jelentőségű. A Föld, amelynek 70%-át víz borítja, felszíni hőmérsékletét elsősorban párolgás, hőáramlás és főként a felhőtakaró mértéke szabályozza. F. Vahrenholt szerint a globális felmelegedésnek csupán 20%-át okozzák az üvegházhatású gázok, míg 80%-át a felhőtakaró ember által okozott csökkenése (itt).

A felhők kialakulása döntő mértékben függ a kondenzációs magok jelenlététől, többek között az egészségre káros kénsav-aeroszoloktól, amelyek kén-dioxidból képződnek. Ezek 1974 óta előírt füstgáz-kénmentesítéssel történő eltávolítása visszahozta nekünk a kék eget, több napsütéses órát és ezzel magasabb hőmérsékleteket, de hőhullámokat is hozott. Aki a globális felmelegedéshez képest a finompor-szennyezést tartja nagyobb rossznak, annak egyszerűen együtt kell élnie a következményekkel.

A felhők, illetve azok hiánya jelentőségét könnyen megmutathatjuk, ha megnézzük azokat a területeket, ahol eddig a legmagasabb földi hőmérsékleteket mérték. Ezeken a területeken nincsenek felhők, sem nagyobb mennyiségű vízgőz. Ez utóbbi különösen fontos a CO₂-ÜH-hatás szempontjából, mert csak az úgynevezett „vízgőz-visszacsatolás” révén válik az eredetileg ártalmatlan gáz globális fenyegetéssé. Csak furcsa, hogy a világ legmelegebb helyei nem az egyenlítői nedves esőerdők, hanem a szubtrópusi száraz- és sarkvidéki sivatagok.

A legmagasabb talajhőmérséklettel rendelkező hely, ahol a hőmérséklet 70–78 °C között mozog, az iráni Dasht-e Kawir sivatag, ahol az éves csapadékmennyiség < 50 mm (itt).

A Death Valley a Föld egyik legszárazabb régiója. Ott 1913. július 10-én a levegő hőmérséklete elérte az 56,7 °C-ot, ami a valaha ott mért legmagasabb érték (itt).

Ezeket a hőmérsékleteket természetesen az Egyenlítő közelsége, a tiszta égbolt a maximálisan lehetséges napsütéses órákkal, valamint a víz elpárolgás nélküli száraz talaj okozza. De a lefelé irányuló szelek is, amelyek ellensúlyozzák a hőáramlás általi hűtést.

Nagy mennyiségű vízgőz jelenlétében a hőmérsékletek egészen másképp alakulnak. Így a trópusi esőerdőkben a napi maximumok az Egyenlítő közelsége és a magas páratartalom ellenére is csak körülbelül 30 °C-ra rúgnak (itt). Mivel a nedves levegő alacsony sűrűsége miatt fokozza a hőáramlást, ez a különösen erős felhajtóerő a trópusokon éghajlati stabilitást eredményez. A globális felmelegedés következtében úgynevezett trópusi csillapítás lép fel. A trópusokon fellépő felhajtóerő következtében a szubtrópusokon száraz leereszkedő szelek alakulnak ki. Ezek további tiszta égboltú területeket hoznak létre, így a hosszú hullámhosszú sugárzás hatékonyabban távozik az űrbe (itt).

Ugyanakkor el kell ismerni, hogy a trópusokon a párolgási hő mellett a felhőképződés és az ezáltal csökkentett napsugárzás, valamint a szinte napi esőzések is felelősek a mérsékelt, 25 és 30 °C közötti nappali és éjszakai hőmérsékletekért.

Az óceánok nem tudnak lépést tartani a száraz sivatagok hőmérsékletével. A legmelegebb közülük, az Indiai-óceán maximális hőmérséklete 28 °C (2021-es állapot) (itt). Ez nem csak hatalmas hőkapacitásának és a termohalin cirkulációnak (a meleg és hideg óceánokat összekötő tengeri áramlatok, amelyeket globális szállítószalagnak is neveznek) köszönhető. De elsősorban a párolgási hűtésnek köszönhető, amely felhőképződéshez és csapadékhoz vezet. Ha az ember itt beavatkozik, pl. jó szándékú légtisztítási intézkedésekkel, akkor az éghajlatra nagyobb kárt okoz, mint a CO₂ kibocsátásával (itt, itt).

És egyébként, tisztelt António Guterres úr, a tiszta víz normál nyomáson csak 100 °C-on forr, a sós óceánvíz pedig még ennél is valamivel magasabb hőmérsékleten. Egy „forró korszak” tehát teljesen kizárt, még akkor is, ha az Indiai-óceán 1 vagy 2 fokkal melegebb lenne – a fizika ebben a tekintetben könyörtelen.

[Közzétevő nem vonja kétségbe sem a mérési eredményeket, sem azok interpretálását, de a megállapítások több kérdést fölvetnek, melyek részletes megvitatásához hiányzik kapacitásunk. Az érdeklődők számára hasznosak lehetnek az eredeti cikk alatti hozzászólások. Kiemeljük jelen tanulmány kulcsfontosságú megállapítását: A légkörben zajló hőáramlások szempontjából azonban az üvegházhatás másodlagos jelentőségű. A Föld, amelynek 70%-át víz borítja, felszíni hőmérsékletét elsősorban párolgás, hőáramlás és főként a felhőtakaró mértéke szabályozza.
A kérdéskomplexumban további eligazítást nyújt egy korábbi bejegyzésünk: Az üvegházhatású gázok szerepe a sugárzási egyensúlyban – Termodinamikai értékelés]

Hivatkozások

[1] H. Harde, M. Schnell 2025: The Negative Greenhouse Effect Part II: Studies of Infrared Gas Emission with an Advanced Experimental Set-Up, Science of Climate Change, Vol. 5.3., pp. 10-34.

[2] H. Harde, M. Schnell, 2021: Verification of the Greenhouse Effect in the Laboratory, Science of Climate Change, 2.1. kötet, 1–33. o. https://doi.org/10.53234/scc202203/10

[3] M. Schnell, H. Harde, 2025: The Negative Greenhouse Effect Part I: Experimental Studies with a Common Laboratory Set-Up, Science of Climate Change, 5.3. kötet, 1–9. o.

[4] H. Harde, 2013: Sugárzás és hőátadás a légkörben: átfogó megközelítés molekuláris alapon, International Journal of Atmospheric Sciences (nyílt hozzáférés), 2013. évf., http://dx.doi.org/10.1155/2013/503727

[5] T.O. Seim, B.T. Olsen 2023: A hőforrás infravörös sugárzásának hatása a fekete test melegítésére/hűtésére megnövekedett CO₂-koncentráció mellett, Atmospheric and Climate Sciences, 13, 240–254.

[6] P. Atkins, R. Friedman, 2011: Molecular Quantum Mechanics, 5. kiadás, Oxford University Press, Oxford, Fekete test sugárzás | tec-science

[7] G. E. Thomas, K. Stamnes, 1999: Radiative Transfer in the Atmosphere and Ocean, Cambridge Univ. Press, Cambridge, U. K., 12.19. egyenlet.

[8] IPCC hatodik értékelő jelentése (AR6), 2021: V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani et al.: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press.

[9] H. Schmithüsen, J. Notholt, G. König-Langlo, P. Lemke, T. Jung, 2015: Hogyan vezet a növekvő CO₂-szint az Antarktiszon a negatív üvegházhatás fokozódásához, Geophys. Res. Lett., 42, 10.422–10.428. o., https://doi.org/10.1002/2015GL066749

2026. június
Közzéteszi:
Király József
okl. vegyészmérnök

Tetszett a cikk? Amennyiben igen, fejezze ki tetszését a részünkre nyújtott támogatással 300 Ft értékben. Bankszámlaszámom: – Király József – 10205000-12199224-00000000 IBAN: HU47 1020 5000 1219 9224 0000 0000 A közleményben kérjük megadni: klímarealista.