1. Éghajlati tendenciák a Kárpát-medencében és Zala megyében

Átírás

1 1. Éghajlati tendenciák a Kárpát-medencében és Zala megyében Gálos Borbála Vig Péter A.6 Időjárás fluktuáció/trend és extrémek, elmúlt 30 év folyamán, ill. az előrevetített klímaváltozás hatáselemzése és az alkalmazkodás lehetőségei az erdészeti- és agrárszférában A.9 Klímaszcenáriók időszakai, kiválasztott klímamodellekkel EMK KFI EMK KFI Vig Péter Gálos Borbála Eredmények összefoglalása Az erdei ökoszisztémákban és mezőgazdasági kultúrákban várható hatások és gazdasági kockázatuk becsléséhez, valamint és az alkalmazkodási stratégiák kidolgozásához nélkülözhetetlen az éghajlati viszonyok megbízható, hosszú távú előrejelzése. Az A.6-os és A.9 témák keretében végzett kutatások Zala megye múltbeli klimatikus viszonyainak elemzését, illetve a hőmérséklet- és csapadékátlagok, valamint szélsőségek jövőbeni bázisperiódusokra történő előrevetítését célozzák, melyek referenciaklímaként szolgálnak a klímahatás elemzésekhez. Az eredmények alapján Zala megyében az évi és tenyészidőszaki középhőmérsékletek is egyértelmű növekedést mutatnak az elmúlt 30 évben. Az évszakok közül nyári középhőmérséklet emelkedett legnagyobb mértékben. A csapadékmennyiség változása nem mutat egyértelmű tendenciát. A 21. század során a Zala megyei hőmérsékletek átlagaiban és szélsőségeiben várható változások egyaránt az erőteljes felmelegedésre utalnak. A regionális klímamodellek előrevetítései alapján a nyarak csapadékösszege szignifikánsan csökkenhet, és a szélsőségesen száraz időszakok gyakoribbá, hosszabbá válhatnak. A melegedő szárazodó tendenciát az erdészeti aszályindexek értékei is igazolják, melyből a fafajok elterjedésének, produkciójának, fatermőképességének változására a projekt többi résztémája következtet. 1. Múltbeli éghajlati tendenciák Magyarországon 1.1 A hőmérséklet és csapadék átlagok megfigyelt tendenciái Magyarország éghajlata az elmúlt 30 évben mutatta a legintenzívebb melegedést a műszeres mérések kezdete óta. Az évszakok közül a nyarak hőmérséklete emelkedett a leginkább, mértéke az utóbbi 30 évben elérte a 2 C-ot (Bartholy et al. 2011, HREX 2012). A csapadék hazánkban térben és időben egyaránt változékony paraméter, ezért a csapadékváltozások nem követnek olyan egyértelmű tendenciát, mint a hőmérséklet. Az éves összeg a 20. század elejétől enyhén csökkent, a csökkenés a Dunántúlon az országos átlagnál nagyobb mértékű volt (Bartholy et al. 2011). 7

2 1.2 A hőmérséklet és csapadék szélsőségek megfigyelt tendenciái A HREX jelentés (Hungarian Report on Extreme Events, 2012) eredményei alapján az elmúlt 30 évben gyakoribbá váltak a szélsőségesen meleg időjárási helyzetek. A nyári napok száma (napi maximumhőmérséklet > 25 C; 1.1 ábra) átlagosan 8 nappal, a hőhullámos napok száma (napi átlaghőmérséklet > 25 C) 5 nappal növekedett, míg a fagyos napok száma (napi minimumhőmérséklet < 0 C) 10 nappal csökkent (Bartholy et al. 2011, HREX 2012) ábra: A hőhullámos napok (napi középhőmérséklet > 25 C) rácsponti átlagának idősora a tízéves mozgó átlaggal és becsült lineáris trenddel az időszakban, valamint közötti változás térbeli eloszlása (forrás: HREX 2012) Az elmúlt évtizedekben a csapadék időbeni eloszlása is változott. A csapadékos napok évi száma összességében csökkent. Gyakrabban fordultak elő a sokéves átlagnál jelentősen szárazabb nyarak, melyek közül kiemelkedő az es, valamint a as periódus, mikor egymást követték a szélsőséges aszályok (Szinell et al. 1998, Szalai és Mika 2007). A nyári napi csapadékintenzitás országos áltagban növekedett, a tendencia az ország északi vidékein, Komárom-Esztergom, valamint Pest megyében a legerőteljesebb, a délnyugat-dunántúli területeken viszont csökkenés figyelhető meg. Ugyanekkor erős széllel és felhőszakadással kísért viharokat, záporokat, zivatarokat regisztráltak, melynek következtében romlott a csapadékvíz hasznosulása és nőtt a lefolyás (HREX 2012). 2. Múltbeli éghajlati tendenciák Zala megyében Zala megye hőmérséklet-járására a kiegyenlítettség jellemző. A nyár hűvös, a tél enyhe. Az átlag értékek általában ÉK-DNy irányban csökkennek, a havi középhőmérsékleti ingás pedig inkább K-Ny-i irányban mutat csökkenést (1.1 táblázat). A megyében fekszik az ország legcsapadékosabb területe. A csapadékösszegek csökkenése DNy-ÉK irányban jól megmutatkozik. Az évi csapadék maximum általában júniusra esik, ez az atlantikus hatás érvényesülését bizonyítja. A legkevesebb csapadék januárban hullik (1.2 táblázat). 8

3 táblázat. Zala megye bázis időszakra vonatkozó jellemző hőmérsékleti adatai ( C). Év IV-IX. X-III. I. VII. Ingás Sümeg 11,0 17,6 4,5 0,2 21,2 21,0 Keszthely 10,5 17,2 3,9-0,5 20,8 21,3 Zalaegerszeg 9,8 16,2 3,4-0,9 19,6 20,5 Nagykanizsa 10,1 16,6 3,6-0,6 20,3 20,9 Letenye 10,4 16,8 4,0-0,1 20,3 20,4 Lenti 10,0 16,3 3,7-0,6 19,8 20,4 1.2 táblázat. Zala megye bázis időszakra vonatkozó jellemző csapadékösszeg adatai (mm). Év IV-IX. X-III. Max. Min. Sümeg (jún.) 32 (febr.) Keszthely (jún.) 27 (jan.) Zalaegerszeg (jún.) 27 (febr.) Nagykanizsa (jún.) 33 (jan.) Letenye (jún.) 34 (jan.) Lenti (júl.) 34 (jan.) A hőmérséklet és csapadék időbeli fluktuációját, az es klímaperiódusban megmutatkozó tendenciáit Nagykanizsa példáján mutatjuk be (Vig 2014). Az évi, tenyészidőszaki (IV-IX.) és nyugalmi időszaki (X-III.), valamint az évszakos középhőmérsékletek kissé eltérő mértékű, de egyértelmű növekedést mutatnak a vizsgált 30 évben. A növekedési trendjük 0,95-ös szinten szignifikáns. A 1.2 ábra az évi, valamint a nyári és téli félév középhőmérsékletének alakulását szemlélteti. A legnagyobb ingadozás és a legintenzívebb emelkedés (0,436 C/10év) a nyugalmi időszak hőmérsékletén mutatkozik (Vig 2014). 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 y = 0,0376x + 9,4889 R² = 0,2303 y = 0,0436x + 2,8926 R² = 0,1185 y = 0,0371x + 15,983 R² = 0,2344 Év T.i. Ny.i. Lineáris (Év) Lineáris (T.i.) Lineáris (Ny.i.) 1.2 ábra. Az évi, tenyészidőszaki és nyugalmi időszaki középhőmérsékletek alakulása Nagykanizsán között ( C). Az egyes évszakok hőmérsékleti trendjeiben más eltérések mutatkoznak. A nyári középhőmérséklet emelkedik legnagyobb mértékben, és ennek a determinációs indexe is a 9

4 legmagasabb. Legkisebb mértékben az ősz hőmérséklete mutat emelkedést, és leghektikusabban tél hőmérsékleti átlaga alakul (Vig 2014). Az éves, tenyészidőszaki és nyugalmi időszaki csapadékösszegek (1.3 ábra) lineáris trendjei stagnálásról tanúskodnak, úgy tűnik, hogy a XX. század korábbi évtizedeiben tapasztalt csapadék-csökkenés megáll. Az alacsony determinációs indexekből viszont arra következtethetünk, hogy ez a változás nem szignifikáns. Különösen szembetűnő ez a határozatlanság az évszakos csapadékösszegek alakulásában (Vig 2014) y = 1,7782x + 414,8 R² = 0,0184 y = 1,0427x + 703,54 R² = 0,0048 y = 0,2319x R² = 0,001 Év T.i. Ny.i. Lineáris (Év) Lineáris (T.i.) Lineáris (Ny.i.) Lineáris (Ny.i.) 1.3 ábra: Az évi, tenyészidőszaki és nyugalmi időszaki csapadékösszegek alakulása Nagykanizsán között (mm). Az 50 mm alatti havi csapadékösszegek magas hőmérséklettel párosulva - az aszály kialakulásának veszélyét fokozzák. A hőmérséklet Nagykanizsán viszont szignifikánsan növekedést mutatott, évtizedenként mintegy fél fokot (Vig 2014). 3. Jövőbeli éghajlati tendenciák Európában és Magyarországon 3.1 Hőmérséklet és csapadék átlagok jövőben várható tendenciái Az elmúlt években számos nemzetközi és hazai kutatás foglalkozik az Európa térségében várható éghajlatváltozással, a hőmérséklet és csapadék átlagok és szélsőségek jövőbeni változásának regionális léptékű vizsgálatával (pl. Christensen et al. 2007, Jacob et al. 2008, van der Linden et al. 2009, Jacob et al. 2013), valamint hatásaival a különböző szektorokban. A klímaelőrevetítések eredményei alapján a kontinens egész területén szignifikáns melegedés várható (nyáron leginkább a déli, télen pedig az északkeleti vidékeken), melynek mértéke a század vége felé fokozódik. Hazánkban az éves átlaghőmérsékletek a 21. század végére akár 3-4 C-kal is magasabbak lehetnek, az évszakok közül a nyarak hőmérséklete emelkedhet leginkább (Bartholy et al. 2011). Az éves csapadékösszeg tekintetében Európában kettősség figyelhető meg. A 21. század második felétől Európa északi régiói nedvesebbé, míg a déli, mediterrán térségek szárazabbá válhatnak. Az IPCC legfrissebb, 2013-ban megjelent 5. helyzetértékelő jelentése (IPCC 2013) is ezeket a tendenciákat erősíti meg finomabb felbontású modellek alkalmazásával (Jacob et al. 2013, Vautard et al. 2013), melyek a domborzat és felszínborítás szempontjából heterogénebb térségekben is lehetővé teszik a területi különbségek kimutatását. 10

5 Magyarország az úgynevezett átmeneti zónában helyezkedik el, ahol az éves csapadékösszeg változása nem szignifikáns. Az évszakok közül nyáron minden modell eredménye egységesen a csapadékmennyiség jelentős csökkenését mutatja (1.4 ábra), a telek a 21. század végére csapadékosabbá válhatnak (Jacob et al. 2008, Szépszó 2008, Bartholy et al. 2011, Gálos et al. 2014a). Az átmeneti évszakokban kisebb mértékű változások valószínűsíthetők, a modellek által előrevetített változás előjele nem egyértelmű. 1.4 ábra: A nyári csapadékösszeg és várható változása 30 éves időszakokra, 12 regionális klímamodell átlagos eredménye alapján (Gálos et al. 2014a) 3.2 Hőmérséklet és csapadék szélsőségek jövőben várható tendenciái A regionális klíma előrevetítések eredményei alapján a hőmérséklet- és csapadék szélsőségek 20. század végén megfigyelt tendenciája várhatóan jövőben is folytatódni fog (IPCC 2013). Európában csökkenhet visszatérési ideje a szélsőséges napi maximum hőmérsékleteknek, valamint a hidrológiai ciklus felgyorsulása következtében a szélsőségesen nagy napi csapadékoknak és árvizeknek (IPCC 2013). Nyáron, az északkeleteurópai térségben több intenzív csapadékeseményre számíthatunk, annak ellenére, hogy a kontinens döntő részén csökken a nyári átlagos csapadékösszeg (pl. Kjellström et al. 2011, Jacob et al. 2013). Európa egész területén gyakoribbak és hosszabbak lehetnek a hőhullámok, különösen a Mediterrán térség válhat aszályosabbá. Ezzel ellentétben Skandináviában a nyári aszályok hossza csökkenhet. A közép-mediterrán régiók valamint közép- és nyugat-európa a gyakoribb nyári árvizek és aszályok által egyaránt érintett (IPCC 2013). Hazánkban a 21. század során a napi maximum-, valamint a napi minimumhőmérsékletek növekedése valószínűsíthető. Gyakoribbak lehetnek a meleg hőmérsékleti szélsőségek (hőhullámos, nyári, hőség és forró napok), azonban a hideg szélsőségek (téli és fagyos napok) száma csökkenhet. A melegedő tendencia az Alföldön a legerőteljesebb, míg az északnyugati térségekben valószínűsíthető a legenyhébb változás (Szépszó 2008). A Magyarországra vonatkozó előrevetítések eredményei szerint a csapadék időbeli eloszlása átalakul. A 20. század végéhez képest a 21. század végére a csapadékos napok száma összességében csökkenhet, ezzel egyidejűleg a nagycsapadékok (20 mm-t meghaladó csapadékú napok), intenzív esőzések előfordulása a nyár kivételével növekedhet, különösen 11

6 ősszel (Szépszó 2008, HREX 2012). A hirtelen, záporszerűen lehulló csapadék áradásokhoz, erózióhoz, földcsuszamláshoz vezethet. A melegebb-szárazabb nyarak gyakoribb, szélsőségesebb aszályokat eredményezhetnek, és az összefüggő száraz periódusok is hosszabbá válhatnak (Gálos et al. 2007). 4. Éghajlati tendenciák Zala megyében 4.1 Adat és módszer Az Agrárklíma Döntéstámogató Rendszer klíma alapadatbázisa az es időszakra homogenizált meteorológiai mérések idősorait tartalmazza. A 0.1 * 0.1 -os (~10*10 km-es) rácshálóra interpolált meteorológiai változók a CARPATCLIM projekt ( adatbázisából származnak. A as periódusra 12 regionális klímamodell napi hőmérséklet- és csapadék eredményei állnak rendelkezésre, 25*25 km-es horizontális felbontásban, az A1B IPCC-SRES kibocsátási forgatókönyv alapján (IPCC 2007), az ENSEMBLES EU-FP6 projektből ( A klímaadatbázis idősorai alapján havi, évszakos, éves és vegetációs periódusbeli átlaghőmérsékletek és csapadékösszegek tér- és időbeli tendenciáit, valamint a szélsőséges események gyakoriságának változását vizsgáltuk. A várható klimatikus tendenciákat a 12 klímamodell eredményeinek együttes elemzésével, három jövőbeli időszakra értékeltük ki: , , A változások nagyságát az es referencia periódushoz képest állapítottuk meg (Gálos et al. 2014a,b). 4.2 Hőmérséklet- és csapadékátlagok várható változása Zala megyében Zala megyében a hőmérséklet emelkedése az éves, az évszakos és a vegetációs időszak átlagértékeiben egyaránt megfigyelhető (1.5 ábra). A felmelegedés várható mértéke a 21. század vége felé fokozódik, a legerőteljesebb nyáron (a as időszakra akár a C-ot is elérheti), és a legkisebb tavasszal (Gálos et al. 2014b). 1.5 ábra. A Zala megyei átlaghőmérsékletek változása (dt) 30 éves időszakokra. Az oszlopok a 12 regionális klímamodell átlagos eredményét mutatják. A hibasávok azt a tartományt jelölik, amelyben az előrevetítések 66.6 %-a található. 12

7 Az éves csapadékösszegek alig mutatnak változást, azonban a csapadékösszegek éven belüli eloszlása jelentősen átalakulhat (1.6 ábra). 1.6 ábra. A Zala megyei csapadékösszegek relatív változása (dp) 30 éves időszakokra. Az oszlopok a 12 regionális klímamodell átlagos eredményét mutatják. A hibasávok azt a tartományt jelölik, amelyben az előrevetítések 66.6 %-a található. A téli csapadék mennyisége az elemzett 12 szimuláció átlagértéke szerint a század elején 5, majd a század végére 12 %-kal növekedhet. Ezzel szemben a nyarak csapadékösszege erőteljes csökkenést mutat, mely a as időszakra a 25 %-ot is meghaladhatja a referenciaperiódushoz képest (6. ábra). Az átmeneti évszakokban kisebb mértékű változás várható (Gálos et al. 2014b). 4.3 Hőmérséklet- és csapadék szélsőségek gyakoriságának várható változása Zala megyében Az országos tendenciákhoz hasonlóan Zala megyében is szignifikánsan megnövekedhet a forró napok (Tmax 35 C) és a hőség napok (Tmax 30 C) gyakorisága (1.7 ábra). Míg az es időszakban évente átlagosan 18 hőségnap fordult elő, számuk a es periódusra megduplázódhat, mennyiségük a as periódusban éves átlagban a másfél hónapnak megfelelő időtartamot is elérheti (Gálos et al. 2014b). 13

8 1.7 ábra. A forró napok (Tmax 35 C) hőség napok (Tmax 30 C) várható száma Zala megyében, 1 évre vetítve, 12 regionális klímamodell átlagos eredménye alapján 1.8 ábra. A mérsékelten és szélsőségesen száraz nyarak száma Zala megyében 30 éves időszakokra, 12 regionális klímamodell átlagos eredménye alapján (Gálos et al. 2014a, az aszálydefiníció alapja: Gálos et al. 2007) A regionális klímamodellek eredményei alapján a csapadék időbeli eloszlásának átalakulása több intenzív csapadékeseményt jelenthet. Ezzel egyidejűleg gyakoribbá és szélsőségesebbé válhatnak az aszályok (1.8 ábra). Zala megyében a század utolsó 30 évének több mint felében szélsőségesen száraz nyarak várhatók (Gálos et al. 2014a,b). 4.4 Klímaindexek várható alakulása Zala megyében A Walter-diagramok értékelése alapján 30 évenként egy erdészeti klímakategóriával lesznek kedvezőtlenebbek a meteorológiai körülmények Zala megyében (Vig 2014). A Pálfai-féle aszályindex (PaDI), az erdészeti szárazsági index (FAI) és a bükk tolerancia index (TBI) vizsgált időszakokban történő változása is ezt a tendenciát erősíti meg Nagykanizsára (1.3 táblázat). A PaDI 4 és 6 közötti értéke - jelen értelmezésünk szerint enyhe aszályt jelez. A FAI adatok azt mutatják, hogy a század közepén változik a GYT klíma KTT klímává, az utolsó klímaperiódusra pedig az ESZTY klíma lesz uralkodó átlagosan a megyére. A bükk tolerancia indexének kritikus értéke 11,2, a század végére tehát kritikus helyzetbe kerülnek a zalai bükkösök (Vig 2014). 1.3 táblázat: A Pálfai-féle aszályindex (PaDI), az erdészeti szárazsági index (FAI) és a bükk tolerancia index (TBI) vizsgált időszakokban történő változása Nagykanizsán PaDI FAI TBI A szántóföldi növénytermesztők számára fontos klimatikus jellemző a tenyészidőszak hossza és hőellátottsága, melyek egyaránt szignifikáns növekedést mutatnak a 21. század során (1.4 táblázat). A as periódusra a tenyészidőszak 224 napos időtartama azt jelzi, hogy március 26-tól november 5-ig 10 C fölötti napi középhőmérsékletekkel számolhatunk. A kikelet korábbi érkezésével viszont a kései fagykárok veszélye is megnő (Vig 2014). 14

9 1.4 táblázat: A tenyészidőszaki hőmérsékletösszeg ( Cnap), a tenyészidőszak hossza (nap) és középhőmérséklete ( C) Zala megye átlagára számítva az egymást követő négy klímaperiódusban. Hőmérsékletösszeg T.i. hossza Középhőmérséklet Következtetések: A hőmérséklet határozott emelkedése és a csapadékjárás átrendeződése következtében a tenyészidőszak ariditásának erőteljes növekedésére kell számítanunk. A változás az erdei ökoszisztémákat és a termesztett növényeket is súlyosan érintheti, a hatásokat a projekt többi résztémája elemzi részletesen. Hivatkozott irodalom Bartholy J. Bozó L. Haszpra L. (szerk.) (2011): Klímaváltozás Klímaszcenáriók a Kárpát medence térségére. Magyar Tudományos Akadémia és az Eötvös Loránd Tudományegyetem Meteorológiai Tanszéke, Budapest, 281 p. Christensen J.H., Carter T.R., Rummukainen M., Amanatidis G. (2007): Evaluating the performance and utility of regional climate models: the PRUDENCE project. Clim. Change 81:1 6. doi: /s Gálos B., Lorenz Ph., & Jacob D. (2007): Will dry events occur more often in Hungary in the future? Environ. Res. Lett., 2, (9pp), doi: / /2/3/ Gálos B., Antal V., Czimber K., Mátyás Cs. (2014a): Forest ecosystems, sewage works and droughts possibilities for climate change adaptation. In: Santamarta J.C., Hernandez-Gutiérrez L.E., Arraiza M.P. (eds) Natural Hazards and Climate Change/Riesgos Naturales y Cambio Climático. Madrid: Colegio de Ingenieros de Montes. ISBN , D.L. TF , Gálos B., Hänsler A., Gulyás K., Bidló A., and Czimber K. (2014b): Future tendencies of climate indicators important for adaptation and mitigation strategies in forestry. EGU General Assembly, Vienna, 27 April - 02 Mai, 2014; Geophysical Research Abstracts Vol. 14, EGU HREX jelentés 2012: Éghajlati szélsőségek változásai Magyarországon: közelmúlt és jövő, Lakatos M. Szépszó G. Bihari Z. Krüzselyi I. Szabó P, Bartholy J. Pongrácz R. Pieczika I. Torma Cs. (szerk.) pdf Szépszó G. (2008): Regional change of climate extremes in Hungary based on different regional climate models of the PRUDENCE project Időjárás IPCC (2013): Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge ( Jacob D., Kotova L., Lorenz P., Moseley C., Pfeifer S. (2008): Regional climate modeling activities in relation to the CLAVIER project. Időjárás 112: Jacob D., et 38 coauthors EURO CORDEX (2013): new high resolution climate change projections for European impact research, Reg Environ Change, DOI /s

10 van der Linden P. & Mitchell J.F.B. (eds.) (2009): ENSEMBLES: Climate Change and its Impacts: Summary of research and results from the ENSEMBLES project. 160pp, Met Office Hadley Centre, FitzRoy Road, Exeter EX1 3PB, UK Szalai S., Mika J. (2007): A klímaváltozás és időjárási anomáliák előrejelzése az erdőtakaró szempontjából fontos tényezőkre. In Mátyás Cs., Vig P. (szerk). Erdő és klima V. Sopron Szinell Cs., Bussay A., Szentimrey T. (1998): Drought tendencies in Hungary. Int. J. Climatol. 18: Vautard R. et 25 coauthors (2013): The simulation of European heat waves from an ensemble of regional climate models within the EURO CORDEX project, Clim Dyn 41: , DOI /s z 16