Környezetvédelem (KM002_1) A globális éghajlatváltozás okai és jelenségei. 3b. Az antropogén légkörszennyezés. Globális éghajlatváltozás

Átírás

1 Környezetvédelem (KM002_1) 3b. Az antropogén légkörszennyezés globális folyamatai A globális éghajlatváltozás okai és jelenségei 2015/2016-os tanév I. félév Dr. habil. Zseni Anikó egyetemi docens SZE, AHJK, Környezetmérnöki Tanszék Globális éghajlatváltozás Kérdések Mi is az az éghajlat? Változik-e a Föld éghajlata? egy területen a légkör jóval hosszabb távon érvényes állapota, mint az időjárás (legalább 30 év) összetett, kaotikusan viselkedő rendszer állapotának statisztikai leírása állapothatározói: nemcsak a besugárzás, hőmérséklet, légnyomás, szél, páratartalom, csapadék, felhőzöttség Ha változik, milyen gyorsan? Természetes okokból változik, emberi hatásra vagy is-is? Milyen természetes okok lehetnek a háttérben? Milyen nem természetes okok? Lehet-e modellezni, és így előrejelezni az éghajlat változását? átlagértékei, hanem a szélsőségek valószínűsége is! stb. 1

2 Az éghajlatváltozás valószínűsíthető természetes okai a besugárzás intenzitásának változásai Kétkedők és meggyőzöttek napfoltkitörések (+) a Föld keringési és pályaelemeinek időszakos változásai a légköri vulkáni por és SO2 mennyiségének változásai (-) Hőleadás a légkörbe Atlantióceán Csendesóceán Indiaióceán Meleg, felszíni ármalat Hideg, sós, mélyvízi áramlat Hőleadás a légkörbe Az éghajlatváltozás valószínűsíthető antropogén okai légköri CO2 és vízgőz mennyiségének természetes változása a légkör-óceán csatolt rendszer belső változásai (tengeráramlások!) A galaktikus kozmikus sugárzás üvegházhatású gázok koncentrációjának változása (+) intenzitásának (GCR; szürke vonal) összehasonlítása az átlagos földi hőmérséklettel (T(2m); piros vonal). a Föld albedójának megváltozása (területhasználati változások) 1950 óta a Nap nem vált aktívabbá A kozmikus sugárzás intenzitásában nem következett be repülés okozta kondenzcsíkok (+) fosszilis tüzelőanyagok égetése aeroszolok (-, +) tartós változás, azonban a hőmérséklet emelkedik Forrás: Rasmus Benestad 8 2

3 bizonyosság mértéke Mitől függ a földfelszín hőmérséklete? a Napból érkező sugárzástól a földfelszín kisugárzásától az üvegházhatású gázok koncentrációjától, (egyesek) függőleges eloszlásától a felszín, a felhők és a légköri aeroszol albedójától sugárzási hatás 2011-ben 1750-hez képest A Föld sugárzási egyenlege Az üvegházhatás a légkört alkotó gázok különböző mértékben verik vissza ill. nyelik el a Napból érkező sugárzást a felszínre érkező sugárzás hosszú hullámú hősugárzássá alakul (Föld infravörös kisugárzása), ezt a légkör egyes nyomgázai (üvegházgázok) elnyelik, majd kisugározzák hőtöbblet keletkezik, felszínhez közeli hőmérséklet megnő ezen üvegházhatás nélkül 33 C-kal alacsonyabb (-18 C) lenne a Föld átlaghőmérséklete légköri gázok mennyisége, aránya befolyásolja a sugárzás visszaverését, elnyelését, átalakulását törékeny egyensúly! 3

4 Üvegházhatású gázok (ÜHG) CO 2, CH 4, N 2 O CO 2, N 2 O, CH 4 fluorozott szénhidrogének (HFC-k) perfluor-karbonok (PFC-k) kén-hexafluorid (SF 6 ) vízgőz halonok ózon egyéb klór-flour-karbon vegyületek (CFC-k) CO 2 : szén-dioxid fosszilis tüzelőanyagok elégetése erdőégetés erdőhiány miatti lekötés csökkenés mészkőfelhasználás CH 4 : metán természetes forrásai: bomlás, fermentáció antropogén forrásai: rizstermelés, hulladékok bomlása, bányászat, energiaipar, biomassza tüzelés, kérődzők N 2 O: dinitrogén-oxid műtrágyázás, gyártási folyamatok (salétrom, adipin, glioxil, glioxálsav) HFC, PFC, SF 6 Freonok és halonok HFC-k: fluorozott szénhidrogének freonok kiváltására alkalmazzák az 1990-es évek 2. felétől hazánkban (hűtőberendezések hűtőközegeként) PFC-k: perfluorkarbonok CF4 és C 2 F 6 primer Al előállításakor 2006-ban megszűnt hazánkban az Al előállítás kibocsátás megszűnt SF 6 : kén-hexafluorid sűrűsége a levegő 5-szöröse nagy villamos szilárdság nagy zárlati teljesítményű hálózatok megszakítóiban gáztöltet freonok (fluorozott, klórozott szénhidrogének): pl. CFCl 2, CFCl 3 hűtőközeg, vivőanyag halonok: C + F + Cl + Br atomokból állnak tűzoltás 1986 Monterali egyezmény: felhasználásuk csökken, Magyarországon megszűnt stabilak feljutnak a sztratoszférába is fotokémiai folyamatok klóratomok ózont lebontják sztratoszférikus ózon mennyiségét hazánk felett továbbra is csökkentik 4

5 A fontosabb üvegházhatású gázok antropogén hatású változása (a vízgőz nélkül) Üvegházhatású gáz CO 2 CH 4 N 2 O Koncentráció az iparosítás előtt Jelenlegi koncentráció (2011) Hatékonysági potenciál (CO 2 =1) Légköri tartózkodási idő (év) freon- 11 freon ppm 700 ppb 275 ppb ppm 1803 ppb 324 ppb 258 ppt 530 ppt ,8 ppm (2011) 400 ppm (2015) A légkör CO 2 koncentrációjának növekedése az es évek vége óta (Forrás: IPCC 5. jelentés, 2013) A légkör CO 2 koncentrációjának változása az utolsó 400 ezer évben, napjainkig piros adatok forrása: Manua Loa (Hawaii) fekete adatok forrása: Déli-sark Forrás: EAWAG, Grönland megfúrt 2500 m vastag jegéből, a buborék zárványok analízise alapján 5

6 Az ÜHG kibocsátás növekedése okozza-e a felmelegedést? antarktiszi jégmagok analízise ( klímahullámvasút ) legutolsó 10 ezer év folyamatos meleg időszak korábbi csúcsok 1-2 ezer évig tartottak! A CO 2 és hőmérséklet görbe egybeesése forrás: OMSZ durva felbontás előidejűség? A CO 2 és a hőmérséklet görbe kisebb időtávban A CO 2 nemcsak a légkörben halmozódik fel! kék: CO 2 parciális nyomása a tengervíz felszíni rétegében zöld: ph a tengervíz felszíni rétegében Forrás: A Climate for Recovery. The Colour of Stimulus Goes Green. HSBC Bank. 25 February

7 A tengervizek kémhatásának várható változása két éghajlati forgatókönyvre modellezve Hová tűnik el a légkörből hiányzó szén-dioxid? De! világtengerek élővilágának állapotmegőrzése fontos melegebb víz: CO 2 megkötő képesség csökken a biológiai szivattyú Metánhidrát Gáz-hidrátok jövőbeli szerep?? 12 C-os vagy melegebb tengervíz esetén a metánhidrát felbomlik Nature publikáció 2014-ben: 90%-os valószínűségű, hogy 50 milliárd tonna CH 4 kitörés várható (most 5 milliárd tonna CH 4 van a légkörben!) Szerves szénkészletek a Földön feltárt készlet bizonyított lehetséges in Lóczy D

8 A legfontosabb üvegházgázok mennyiségének alakulása a légkörben ( ) (Forrás: NOAA/CMDL) Éghajlatváltozási Kormányközi Testület IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change 5 jelentés 1990-től 2013-ig Különböző éghajlati forgatókönyvek éghajlati modellek Rajenda Pachauri A globális éghajlatváltozás jelenségei páratartalom A légkör felmelegedése gleccserek : 0,85 C az alsó légkör átlag-hőmérsékletének növekedése szárazföldek feletti hőmérséklet óceánok feletti hőmérséklet hóborítás troposzféra (alsó légkör) hőmérséklete erdőhatárok É-abbra és magasabbra tolódnak tenger felszíni hőmérséklete tavasz korábban érkezik tengerszint tengerjég jégmezők fajok É abbra és magasabbra vándorolnak óceánok hőtartalma (forrás: National Aeronautics and Space Administration Goddard Institute for Space Studies) 8

9 Éves középhőmérsékletek Budapesten A földfelszíni hőmérséklet között megfigyelt változása (forrás: OMSZ) Az elmúlt 100 év alatt 0,68 C-os hőmérséklet-emelkedés (forrás: IPCC, 2013) Hőmérsékletváltozások voltak a múltban is és a régmúltban is A hőmérsékletváltozás trendje Közép-Európában !? néhány évtizedig nem voltak napfoltok! jégkorszakok: ezer éve (würm jégkorszak utolsó hidegmaximuma) a Kárpát-medencében mínusz 2-3 C évi középt, -12 C januári, C júliusi középt de a Föld átlaghőmérséklete csak 4-5 C-kal volt hidegebb!! a változások trendje pedig a jelenlegi tizede, ötvenede! 9

10 hőmérsékleti eltérés C és a nagyon régmúltban is A hőmérséklet valós és modellezett változása A Föld becsült átlaghőmérsékletének alakulása az elmúlt ~100 millió évben fekete vonal: a mért hőmérséklet piros vonal: az emberi tevékenységek hatásait figyelembe vevő modell által számolt hőmérséklet kék vonal: az emberi tevékenység hatásait figyelembe nem vevő modell által számolt hőmérséklet logaritmikus skála! (forrás: (Forrás: IPCC, 2007) A várható globális átlagos hőmérsékleti növekedés az közti időszakhoz képest A földfelszíni és tengerfelszíni várható hőmérsékletemelkedés mértéke két éghajlati forgatókönyvre modellezve (forrás: IPCC, 2013) különböző éghajlati forgatókönyvek alapján (forrás: IPCC, 2013) 10

11 Valószínűsíthető hőmérséklet változások hazánkban A globális emisszió 4 fő szcenáriójára, 16 globális éghajlati modell bevonásával A modellek által becsült eredmények: évi középhőmérséklet: 2050-re: (+0,8)-(+2,8) C 2100-ra: (+1,3)-(+5,2) C Az IPCC alapján Mika J. (2002) előrejelzése: globális hőmérsékletváltozás +0,5 C +1 C +2 C +4 C hőmérséklet a nyári félévben +1,0 C +1,3 C +2,0 C +4,0 C 41 hőmérséklet a téli félévben +0,8 C +1,7 C +3,0 C +6,0 C A tenger felszíni vizének felmelegedése A tengervízben tárolt hőenergia tengerek felszíni vize 1860-tól 2000-ig: kb. 0,7 C-kal melegebb Tengerfelszín hőmérséklet változás 3 adatközpont alapján (forrás: Hartmut Grassl 2006) Az éghajlati rendszerben megfigyelt nettó energia növekedés több mint 60%-a a felső óceánvízben (0-700 m), kb. 30%-a a 700 m mélység alatti óceánvízben tárolódik! 11

12 Az 1978 és 2002 közti éves tengerfelszín hőmérséklet átlagok változása A csapadékban bekövetkezett változások a magas É-i szélességek: éves csapadékmennyiség nő a közepes É-i szélességek: téli csapadékmennyiség nő a szubtrópusok nyári szárazsága: É-ra kitolódott a félszáraz szubtrópusi területek: több aszályos időszak egy alkalommal lehullott csapadék mennyisége nőtt gyakoribbak a hirtelen árvizek (forrás: in Hartmut Grassl, 2006) (forrás: IPCC, 2013) A lehullott csapadék mennyisége Budapesten (forrás: OMSZ) mm-nyi csapadék-csökkenés a 20. szd. során ( : száraz időszak) csapadékextrémitások növekedtek a 20. szd. utolsó negyedében 12

13 A csapadékmennyiségben bekövetkező változások mértéke két éghajlati forgatókönyvre modellezve A Föld átlagos évi csapadékmennyiségének változása (%-ban) az közti időszak átlagához viszonyítva (forrás: IPCC, 2013) (forrás: IPCC, in Hartmut Grassl, 2006) Január Valószínűsíthető csapadékváltozások hazánkban Július A globális emisszió 4 fő szcenáriójára, 16 globális éghajlati modell bevonásával A modellek által becsült eredmények: az évi csapadékmennyiség változása a maihoz képest: 2050-re: (-1)-(+7) % 2100-ra: (-3)-(+14) % a csapadék várható évszakos eloszlása: nyár és ősz: mainál szárazabb tél és tavasz: mainál nedvesebb Az IPCC alapján Mika J. (2002) előrejelzése: globális hőmérsékletváltozás +0,5 C +1 C +2 C +4 C évi csapadék -40 mm -66 mm A csapadékmennyiség relatív változása (%) a közti időszakban az es időszakhoz képest, januárban és júliusban (forrás: IPCC) bizonytalan mm 13

14 A jeges területek változásai tengerjég Az északi Jeges-tenger jégtakarójának kiterjedése nyáron a globális felmelegedést alátámasztó jelenségek leginkább a hideg területekhez kötődnek pozitív visszacsatolás: kevesebb jég albedó lecsökken nagyobb felmelegedés jégtakaró olvad Hudson-öböli jegesmedvék forrás: IPCC, 2013 Jeges-tengeri jégtakaró kiterjedésének csökkenése között: éves csökkenés: 3,5-4,1% / 10 év nyári csökkenés: 9,4-13,6% / 10 év Antarktisz körüli tengerjég csökkenése között: 1,2-1,8% / 10 év A jeges területek változásai szárazföldi jégtakaró É-i sarkvidéki jégtakaró szept. hónapi kiterjedése millió km 2 -ben: megfigyelések és modellezések alapján a vártnál gyorsabban csökken! (forrás: Science) 1960-as évek vége óta globálisan 10%-kal csökkent a szárazföldi jégtakaró É-i félgömb: 2 héttel csökkent a tavak, folyók jégborítása hóhatár emelkedik (pl. Svájc: m/néhány évtized) a gleccserek visszahúzódása az egész Földön megfigyelhető Andok gleccserei igen gyors ütemben húzódnak vissza számos nagyváros vízellátása, élelmiszerellátása veszélyben (pl. Lima) Tibeti-fennsík gleccserei: 7 nagy folyó táplálói világnépesség 40%-a számára ad ivóvizet!! + mezőgazdaság: öntözés! (2050-re: 2/3-a eltűnhet!) Észak-Amerikában és Európában jelentősen lecsökkent a hóval borított napok száma 14

15 Gleccserek visszahúzódása A Kilimandzsáró hava Muir gleccser, Alaszka, aug aug. 2005: először készült hó nélküli fotó a hegyről 1993 február 2020-ra teljesen eltűnhet a hósapka (forrás: NSIDC/WDC for Glaciology, Boulder, compiler. 2002, updated Online glacier photograph database. Boulder, CO: National Snow and Ice Data Center) 2000 február A jeges területek változásai permafrost réteg A jeges területek változásai Antarktisz É-Alaszka: 3 C növekedés között É-Oroszország: 2 C növekedés között Alaszka, Szibéria, É-i sarkkör: talajfagy tartós csökkenése házak, utak megsüllyednek, csővezetékek stb. veszélybe kerülnek Arktisz tengerfenék, szibériai összefüggő talaj alatti jégtakaró metánt tartalmaz (metánhidrát, ld. korábban) felenged légkörbe kikerül Mrd t (mintha a CO 2 -ra nézve 3900 ppm lenne!) A metán kiáramlása már elkezdődött! Az Antarktisz jégtömege nő! szárazföldi, igen vastag jégtakaró (átlagosan 2000 m) nincs alulról melegítő hatású víz, kivéve: selfjég! évi középhőmérséklet: -49, -56 C: ha néhány fokot melegedik a levegő, még nem indul meg az olvadás melegebb levegő több vízgőzt tud befogadni több hó esik vastagszik a jégtakaró növekvő tömege miatt jégtömbök szakadhatnak le (jégborjadzás) selfjegek mozognak, repednek Ny-antarktiszi tenger alatti jégmező (Rossselfjég) esetleges leszakadása és olvadása 7 m-es tengerszint emelkedés 15

16 A világtenger szintjének átlagos emelkedése a tenger szintjének emelkedése gyorsul: : 1,7 mm/év : 2,0 mm/év : 3,2 mm/év A világtenger szintjének emelkedése a műholdas mérések alapján és az IPCC előrejelzése A melegedő tengervíz hőtágulása és a gleccserek olvadása okozza a tengerszint emelkedésének 75%-át. forrás: IPCC, 2013 A tengerszint a vártnál gyorsabban emelkedik! 2100-ra: cm-es növekedés is lehetséges korábban IPCC (2007): cm Miami Velence 2012 október Kuba Kiribati (Csendes-óceán) 16

17 Az éghajlatváltozás hatása a folyókra, tavakra Az éghajlatváltozás hatása a növényekre a vízgyűjtőterületen bekövetkezett hőmérséklet- és csapadékváltozásoktól függően Hazánk esetében: éghajlatunk melegedik és szárazodik: eltolódás lehetséges egy félszáraz, mediterrán jellegű klíma irányába átlagos évi lefolyás csökkenhet, kisebb tavaink kiszáradhatnak, mezőgazdaság komoly problémák elé néz telek: mainál melegebbek és csapadékosabbak árvízveszély nő (vízfolyások vízhozama nőhet) nyarak: mainál melegebbek és szárazabbak aszályveszély nő (vízfolyások vízhozama csökkenhet) Mezőgazdasági növénytermesztés növényenként változó hőm., nedv., CO 2 stb. igény és ezek változására bekövetkezett válasz egyes haszonnövényeknek kedvező, másoknak kedvezőtlen változások (földrajzi szélességtől is függően) talaj nedvességtartalma is változik Mo-on valószínűleg nő az öntözővíz-igény Erdők fafajok migrációja lassú, gyors környezeti változásokat (hőm. emelkedés, csap.-változás) nem tudja természetes módon követni Mo-on a hőm. emelkedés és csap. csökkenés esetén az erdős sztyepp a zonális erdők rovására terjeszkedne Egyes ökoszisztémák összeomolhatnak a melegedés miatt?? Műszaki megoldások?? Tehetünk-e valami értelmeset a globális éghajlatváltozás elkerülésére? éghajlatvédelmi stratégiák: energiaszerkezet átalakítása, takarékosság, műszaki megoldások (?) környezetvédelmi szempontból szükségesek! józan megoldás: időben megtett alkalmazkodási intézkedések 17

18 Az El Niño jelenség Kiegészítő anyagok: Az El Niño jelenség változása A Broecker féle óceáni szállítószalag lehetséges változása Átlagos körülmények között: DK-i Csendes-óceán: magas légnyomás Indonézia, É-Ausztrália: alacsony légnyomás Egyenlítő mentén K-i passzátszelek egyenlítik ki: a szelek D-Amerika partjaitól meleg vizet visznek a Ny-Csendes-óceáni térségbe D-Amerika partjai elől a passzát a meleg felszíni vizet elszállítja: hideg víz áramlik fel (8 C-kal hűvösebb itt a víz, mint a Ny-i térségben) miközben a Ny-Csendes-óceáni térségbe szállított meleg vizek 200 m mélységbe leszorítják a meleg felszíni és az alatta lévő hideg vizek határát Passzát szél találkozik a Ny-i szelekkel: heves esőzések a Ny-Csendesóceáni részen majd K felé áramlik a levegő középső és K-i Csendes-óceánnál lefelé áramlik száraz időjárást okozva El Niño (folyt.) Rendszertelen időközönként a fenti légnyomáskülönbség gyenge K-i szél gyöngül D-Amerika partjainál (K-Csendes-óceán) a szokásosnál melegebb a tenger, a Ny-Csendes-óceáni térségben viszont hidegebb Dél-Amerika El Niño jelenség (kisded v. gyermek Krisztus, karácsony tájékán jelentkező meleg áramlat D-Am. partjainál) Ausztrália D-Am.: melegebb, sósabb tenger halászat romlik trópusi viharok (tájfun, hurrikán: meleg tengerfelszínhez kötöttek) az átlagostól K-ebbre alakulnak ki DK-Ázsia, Ausztrália: nagy szárazság, erdő- és bozóttüzek forrás: 18

19 Az El Niño hatásai és távkapcsolatai 70N 60N 50N 40N 30N 20N 10N Ausztrália Dél-Amerika EQ 10S 20S 30S 40S 50S 60S 0 60E 120E W 60W forrás: világoszöld: nedves és meleg; sötétkék: nedves és hideg; sötétzöld: nedves; piros: meleg; barna: száraz; sárga: száraz és meleg) La Niña D-Am.: átlagosnál hidegebb tenger tápanyagellátottság jobb ez serkenti a fotoszintézist halállomány is gyarapszik Indonézia: átlagosnál melegebb tenger erősebb passzátszél, több csapadék Indonéziánál Ausztrália Dél-Amerika forrás: 19

20 A La Niña hatásai és távkapcsolatai El Niño (folyt.) 70N 60N 50N 40N 30N 20N 10N EQ 10S 20S 30S 40S 50S 60S 0 60E 120E W 60W világoskék: hideg; sötétkék: nedves és hideg; zöld: nedves; narancs: száraz és hideg; barna: száraz; sárga: száraz és meleg El Niño hatása a világ nagy részén észlelhető a földi légkörzés kapcsolatai miatt ENSO: El Niño and Southern Oscillation 2-10 évenként, 12 hónapig is eltarthat hosszú idősoros kutatások alapján a jelenség a 20. szd.-ban jóval erősebb, mint korábban ( , : legerősebb) El Niño a nagy légköri folyamatok része a globális felmelegedés hathat a változásaira Broecker-féle óceáni szállítószalag Globális csapadákanomáliák az El Niño hatására nyáron (fent) ill. télen (lent) kék: csapadékos narancs: száraz piros: meleg Az elmúlt 110 ezer év klímájáról a grönlandi jégtakaróba mélyített fúrások pontos információkat szolgáltattak (jégbe zárt levegő O16/O18 aránya alapján) az éghajlati ingadozások gyorsabbak és gyakoribbak voltak, mint gondoltuk the oceanic conveyor belt (Broecker-féle szállítószalag): a nagy óceáni medencék közt egy folyamatos felszíni és mélytengeri áramláskör 20 millió m 3 /sec vízszállítás (100 Amazonas vízhozama!) 5-10 C-os pozitív hőmérsékleti anomáliát okoz az Észak-Atlanti térségben az éghajlati változások oka: vélhetően az áramlásrendszer leállása majd újraindulása forrás: 20

21 Az elmúlt 110 ezer év hőmérsékletváltozásai (Broecker 1997 alapján) Óceáni szállítószalag (Földünk állapota e-tankönyv, 2008) Hőleadás a légkörbe Atlantióceán Csendesóceán Indiaióceán Meleg, felszíni ármalat Hideg, sós, mélyvízi áramlat Hőleadás a légkörbe Broecker-féle óceáni szállítószalag a szállítószalag az óceánvíz változó hőmérséklete és sótartalma alapján működtetett (termohalin) áramlás Észak-atlanti áramlás: Izlandnál még C-os, majd párolgás és légáramlatok miatt 2-3 C-ra hűl, sótartalma megnő sűrűsége megnő lesüllyed, D felé áramlik tovább Atlanti-, Indiai-óceán D-i medencéje Csendes-óceán: hideg víz a felszínre kerül Nyra haladva, felmelegedve zárja a rendszert legkritikusabb az Észak-Atlanti térség: kis sótartalom különbség mellett buknak mélybe a vizek ha valamilyen édesvíz-utánpótlás felhígítja az óceán vizét leállhat az áramlás Broecker-féle óceáni szállítószalag Mi csökkentheti le a sótartalmat? 1.: növekvő csapadékmennyiség 2.: a térségbe közvetetten vizet juttató kanadai és szibériai folyók nagyobb vízhozama 3.: az arktikus területek olvadása jégtakaró elolvad a sótartalom lecsökken sűrűség nem nő meg nem süllyed le a hideg víz leáll a szállítószalag csökken a térség hőmérséklete leáll a sarki jégtakaró olvadása újra megnő a sótartalom elindulhat az áramlás Ha bekövetkezik az óceáni szállítószalag leállása, akkor azt gyorsan követi az éghajlat megváltozása! 21

22 Szállítószalag gyengülés lehűlés a múltban Egyezmények az üvegházhatású gázokról 8200 évvel ezelőtt hirtelen lehűlés: 200 év alatt kb. 5 C-t csökkent a középhőmérséklet valószínűleg egy óriási édesvíztömeg kiáramlása indította el a jelenséget, amely leállította az óceáni szállítószalagot a jégkorszak végén az É-Am.-i kontinensen felgyűlt hatalmas jégtömegek olvadásából egy óriási tó jött létre (Agassiz-tó: 2x nagyobb, mint a Kaszpi-tó), É-on jég határolta Hudson-öböl felé kezdett el kiáramlani a tó vize a jég alatt (szubglaciális vízkiáramlás) kb. egy év alatt kiáramlott (5-10 millió m 3 /sec!) termohalin cirkuláció legyengült lehűlés Riói Konferencia: ENSZ Éghajlatváltozási Keretegyezmény (1994-ben lépett hatályba): konkrét határidő és határértékek helyett a korábbi szinten való stabilizálás szükségességére utal az egyezmény EK álláspont: a CO 2 kibocsátás stabilizálása az 1990-es szinten ig USA: ezt elutasította fejlődő országok: gazdasági fejlődésüket látták veszélyeztetve 37 ország vállalt elvi kötelezettséget, de ha minden fejlett állam betartaná a vállalását, akkor is tovább nőne a CO 2 mennyisége a növekedés megállításához szükséges: az összes antropogén kibocsátást több mint felére kellene csökkenteni Egyezmények az üvegházhatású gázokról Egyezmények az üvegházhatású gázokról Kiotói Jegyzőkönyv (elfogadva: 1997) jogilag kötelező formában az országok kibocsátás-szabályozási kötelezettségvállalásai mára több mint 120 ország csatlakozott Mo: 2002-ben ratifikálta ( : -6%) a kibocsátás csökkentés bázis időpontja általában 1990 emissziós korlátozások: CO 2, CH 4, N 2 O, HFC-k (fluorozott szénhidrogének), PFC-k (perfluorkarbonok), SF 6 (kén-hexafluorid) CO 2 egyenértékre számolják át őket (global warming potencial) kiskapuk, felmentések (egyes országok csak növekedés-korlátozást, szinten tartást vállaltak) (csak akkor léphetett életbe, amikor a csatlakozó országok összes kibocsátása elérte a káros gázok kibocsátásának 55%-át) február 16-án életbe lépett A kiotói jegyzőkönyv rugalmasságai: időbeli rugalmasság (5 év átlagában kell teljesíteni) emissziós rugalmasság (a 6-féle gáz belső emissziós arányai változhatnak, teljes emissziós értéket kell betartani) nyelők kérdése (CO 2 lekötése által is elérhető az emissziócsökkentés, pl. erdőtelepítések) együttes megvalósítás és emissziós kereskedelem (konkrét vállalást tett országok között: ha egy ország a másikban emissziót csökkentő beruházást végez, annak egy részét saját eredményként elismertetheti; kereskedelem tárgya is lehet a kibocsátás) tiszta fejlesztési mechanizmus (vállalást nem tevő országokban emissziót csökkentő beruházás saját eredményként elismertethető) 22

23 Az üvegházgáz-index alakulása és a gázok szerepe az energiamérlegben ( ) (NOAA) A Föld legnagyobb CO 2 kibocsátói 2002-ben (forrás: IEA) Koppenhágai klímakonferencia december eredmény: Koppenhágai Egyezmény két és fél oldalas nyilatkozat nem igazságos, nem ambiciózus és jogilag sem kötelező erejű az ÜHG csökkentése olyan mértékben, hogy a globális felmelegedés ne érje el a 2 C-ot (e felett gondolják ellenőrizhetetlenné válónak az éghajlatváltozást) kevés kézzelfogható konkrétum, nincsenek konkrét vállalások legkonkrétabb eredmény: fejlett országok megállapodása: támogatni fogják a tiszta energiát népszerűsítő, illetve a szárazságot, a tengerszintek emelkedését és a klímaváltozás egyéb hatásait enyhítő projekteket a szegény országokban 2010: mexikóvárosi klímakonferencia 23

24 Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése O 2 O 3 egyensúly ózontartalom mérése: Dobson egység 1 Dobson = normál nyomáson, tengerszintre vonatkoztatva a légréteg ózontartalma 0,01 mm-nek felel meg az ózonképződés az UV-sugárzástól függ: fő keletkezési helye a trópusi területek feletti sztratoszféra (20-30 km-en) a légköri áramlások azonban elszállítják É-ra és D-re trópusi területek felett: Dobson Északi-pólus felett: 440 Dobson Déli-pólus felett: 300 Dobson (domináns Ny-i szelek az szélességi foknál korlátozzák eljutását az Antarktiszig) forrás: Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése Sztratoszférikus ózon: fontos szerep: UV sugárzás szűrő hatás csökkenő koncentráció (<220 Dobson: ózonlyuk ) forrás: Troposzférikus ózon: napsugárzás és szennyezőanyagok kémiai reakciói által képződik, de káros a jelenléte (ld. pl. Los Angeles típusú szmog) növekvő koncentráció 24

25 A sztratoszférikus ózoncsökkenés egészségügyi hatásai bőrre kifejtett hatás: rosszindulatú festékes bőrdaganat (melanóma) leégés fényérzékenység napsugárzás okozta bőrelváltozások szemre kifejtett hatások: heveny kötőhártya- és szaruhártya gyulladás szürkehályog szem egyes részeinek rosszindulatú daganata immunrendszerre kifejtett hatások: a sejtes immunválasz elnyomása fokozott fertőzési fogékonyság latens vírusfertőzések aktiválása (pl. herpesz) nemcsak az emberek, állatok is megbetegedhetnek Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése Az ózontartalom csökkenése az Antarktiszon október közötti átlagok alapján (Forrás: NOAA CMDL) freonok, halonok, szén-tetraklorid, metil-bromoform, metil-bromid stb. hatására az ózon lebomlik: CFCl 3 Cl (atomos) O 3 + Cl (atomos) O 2 + ClO ClO (nem stabil) Cl + O O + O O 2 Cl (atomos) újra bonthatja az O 3 -t elsőként az Antarktisz felett mutatták ki az ózon koncentrációjának igen nagy mértékű csökkenését 25

26 Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése az ózon bontásában fő szerep: a poláris sztratoszférikus felhők (PSzF) 3 csoportja: 1. a kondenzációs magokra jég csapódik ki -87 C alatt: gyors lehűlés, nagyobb jégkristályok (pl. gyöngyházfelhők) 2. a kondenzációs magokra jég csapódik ki -87 C alatt: lassú lehűlés, igen apró jégkristályok 3. salétromsav-trihidrát felhők (HNO 3 3H 2 O), már -78 C-on is megjelennek a PSzF-ekben felgyűlnek a klór- és brómvegyületek tavasszal felengednek UV sugárzás hatására a vegyületek átmenetileg felbomlanak ózont lebontják visszaalakulnak megmaradva újrakezdhetik a katalizátor szerepüket! Az ózon éves változása a D-i pólus közelében: az ózon maximuma (280 Dobson) a nyári félév folyamán (dec.- jan.!), km-en (-40 C-nál melegebb van a magasban) ősz-tél: besugárzás csökken, igen lassan csökken az ózontartalom is, km felett mínusz C PSzF-kben megkötődnek a CFC-k tavasz eleje (szept.!): 220 Dobson körüli az ózon hőmérséklet km-en gyorsan emelkedik PSzF-kből CFC-k felszabadulnak hirtelen, két hét alatt lecsökken az ózon 120 Dobsonra, majd lassan tovább csökken, km-en teljesen meg is semmisülhet nyárhoz közeledve nő a besugárzás nő az ózonképződés is nyár eleje 250 Dobson körül Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése Ózonlyuk 2002 szeptemberében az Antarktisz felett az É-i pólus közelében: nincs akkora lehűlés, mint az Antarktiszon rövidebb ideig vannak csak PSzF-k kevesebb CFC tud megkötődni eljutnak a déli területekre is (pedig az É-i féltekén képződik több ózonkárosító anyag!) telén nagy hideg volt: az É-i félgömb 45%-ára kiterjedő ózonvékonyodást észleltek Arktisz felett 37%-kal csökkent Nagy-Britannia felett 47%-kal csökkent az ózonréteg vastagsága febr-ban 2004 tavasz: 60%-os ózonfogyatkozás 700 millió embert veszélyeztetne egy antarktiszi méretű ózonlyuk legnagyobb ózonlyuk : Déli-sark körüli területeken 29 millió km ban, 85 Dobson (1998-ban: 26 millió km 2 ) az üvegházhatás elősegítheti az ózonréteg vékonyodását, mert a troposzférában bekövetkező melegedés a sztratoszférában lehűlést eredményez ( hosszabb ideig létező PSzF-k) 26

27 Ózon-egyezmények 1985 Bécs: keretegyezmény az ózonkárosító anyagok korlátozásáról ez volt az első átfogó egyezmény, ami egy globális környezeti problémában megállapodásra vezetett, mielőtt annak konkrét káros hatását az emberiség elszenvedte volna 1987 Montreali jegyzőkönyv: konkrét kötelezettségek: 5 freonvegyület esetében 1986-os szinten való korlátozás, 1993-ig 20%-os, 1998-ig 50%-os csökkentési kötelezettség 1990 London: metil-bromoform, szén-tetraklorid is korlátozásra kerül, korlátozási határidőket előbbre hoznak 1992 Koppenhága: halonokat 1994-ig, a többieket 1996-ig ki kell váltani, korlátozandó anyagok köre is bővült (HCFC, HBFC, metilbromid) 1995 Bécs fejlődő országokra is érvényes határidők 1999 Peking A legfontosabb ózonkárosítók termelése ( ) (Forrás: AFEAS) Az atmoszférikus klór és bróm koncentrációjának változása a légkörben (Forrás: NOAA CMDL) 27

28 Ózon-eredmények az egyre szigorodó egyezmények hatására megállt az ózonkárosító anyagok kibocsátásának növekedése, majd csökkenő kibocsátás az ózonlyuk mérete és megjelenésének időtartama is csökkenő tendenciát mutatott a 2000-es évek elején de azóta úgy tűnik, csak átmenetiek voltak a kedvező jelek néhány ingadozást mutató év után 2006-ban minden korábbinál nagyobb ózonlyuk néhány fejlődőnek minősített, de jelentős növekedést mutató országnak nyújtott felmentés veszélyes lehet (pl. Kína) vulkanizmus: kénvegyületek PSzF-k kondenzációs magjaként szolgálnak forrás: forrás: Az ózonlyuk nagysága és időbeli kialakulása a Déli Sark környezetében 28

29 Savas esők nem egységes globális probléma, hanem nagy területekre kiterjedő regionális problémák együttese elsősorban ipari és urbanizált területeken már a 17. szd.-ban is észlelték, 1970-es években terjedt el a köztudatban normál csapadék: ph = 5-6,5 savas eső: ph < 5 forrás: Okai: 60-70%-ban a kén: égetésekor SO 2 SO 3 vízben oldva kénsav (H 2 SO 4 ) nitrogén-oxidok oldva: salétromsav (HNO 3 ), salétromossav (HNO 2 ) klór HCl (szénfajtákból) Savas esők szennyezések hatásterülete: szélirányoknak megfelelően SO 2 : km, NO x : még nagyobb távolságra eljut Skandináv országok savas esői: javarészt brit szennyezések; Japán savas esői: 1/3-a Kínából az esőben oldott anyagok mennyisége függ az esőcseppek méretétől, élettartamától, hőmérsékletétől felhő savasabb, mint az eső; eső savasabb, mint a hó; nyári zivatar savasabb, mint a csendes eső a hóban a savak felhalmozódhatnak, olvadáskor fejtik ki hatásukat száraz ülepedéssel is: levegőből kiülepedve, később nedvességgel érintkezve (pl. nyálkahártya) fejtik ki hatásukat 29

30 A savas esők hatásai kiülepedve károsítják a növényeket, építményeket, embert (táplálékláncon keresztül) tavak ph-ját lecsökkentik élőviláguk is kipusztulhat pl. Kanada 300 ezer tavából 14 ezerben a halállomány átalakult a savas esők hatására Svédország 85 ezer 1 ha-nál nagyobb tavából 14 ezer már jelentősen savasodott talajok elsavanyítása: Ca-, Mg-sók, egyéb tápanyagok kilúgozódhatnak, nehézfémek felvehető állapotba kerülhetnek, talajbaktériumok és férgek elpusztulnak stb. a talajon élő élővilág is lassan károsodik pl. Németo.: fenyők, Mo.: lombos erdők károsodása zuzmók: bioindikátorok Néhány halfaj alkalmazkodóképessége a víz ph-változásához (USEPA)

31 A védekezés lehetőségei Egyezmények, programok a levegőminőség javítására energiafelhasználás drasztikus csökkentése olajok, szenek kéntartalmának csökkentése technológiai változtatások, új technológiák szűrőberendezések savasodást tűrő (növény)fajok speciális védőbevonatok előállítása, alkalmazása 1979 Genf: egyezmény az országhatárokon átterjedő, nagy távolságokra eljutó légszennyeződésekről (2003-ig: 48 ország és az EU ratifikálta) (időközben folyamatos szigorítások) a savas esőket okozó szennyezőanyagok kibocsátásának csökkentése, adatszolgáltatás, monitorozás 1984: Európai Monitoring és Értékelési Program: S, N, VOC emissziós és immissziós adatok gyűjtése 1985 Helsinki: kénkibocsátások 30%-os csökkentése 1993-ig az 1980-as szinthez viszonyítva 1988 Szófia: NO x : 1987-es szintet 1994-re nem szabad meghaladni 1991 Genf: illékony szerves vegyületek (VOC) (fotokémiai szmoghoz járulnak hozzá) kibocsátásának szabályozása Egyezmények, programok a levegőminőség javítására (folyt.) 1994 Oslói Jegyzőkönyv: kénkibocsátások szigorítása 1998 Aarhus-i Jegyzőkönyv (Dánia): Pb, Cd, Hg emissziójának csökkentése (minél inkább kiváltani a felhasználásukat) Jegyzőkönyv a hosszú élettartamú (perzisztens) szerves anyagok korlátozásáról (szervezetben felhalmozódnak) 1999 Gothenburgi Jegyzőkönyv (Svédo.): savasodás, eutrofizáció, felszín közeli ózon az országok nagy része jól halad a vállalások teljesítésével, túlteljesítés is van 1990-től USA: savas eső program : SO 2, NO x emisszió csökkentése 2010-ig az 1980-as szint alá (Kanada is csatlakozott) A levegő kéntartalmának változása Európában (mg/m 3 ) (Forrás: EMEP 2006) 31

32 Az NO x -kibocsátások alakulása az USA-ban ( ) (Forrás: EPA 2006) 125 A légkör kéndioxid-szennyezettségének változás az USA-ban (EPA 2006 alapján) a jelentős beavatkozások eredményeként környezetjavulás Európában és É- Amerikában a probléma súlypontja áttolódott Ázsiába 1999: a Föld 15 legszennyezettebb városa Ázsiában található SO 2 alapján: 19-ből 15 legnagyobb szennyezettségű nagyváros Ázsiában (az 1-4. is!) legszennyezettebb levegőjű városok rangsora: Új-Delhi, Peking, Katmandu, Dakka itt még nincsenek kibocsátási egyezmények, a nemzetközi ellenőrzés is most alakul csak ki Japán: gyorsan növekvő kínai szennyezésektől szenved 32

33 A technika lehetőségei és jobb tudományos megismerés által hatékonyan fel lehet lépni a légszennyeződések és következményeik csökkentéséért (a gazdasági fejlődés csökkentése nélkül?) 33