ÉSZAK- ÉS DÉL-EURÓPA HŐMÉRSÉKLET- ÉS CSAPADÉKVÁLTOZÁSAI A GLOBÁLIS HŐMÉRSÉKLET FÜGGVÉNYÉBEN Szász Csaba 1 Mika János 2 :

Átírás

1 ÉSZAK- ÉS DÉL-EURÓPA HŐMÉRSÉKLET- ÉS CSAPADÉKVÁLTOZÁSAI A GLOBÁLIS HŐMÉRSÉKLET FÜGGVÉNYÉBEN Szász Csaba 1 Mika János 2 : Összefoglalás A dolgozat rövid betekintést nyújt egy megújuló tudományág, a paleoklimatológia világába. Kiválasztunk néhány olyan rész-időszakot, amelyek során a csillagászati feltételek, a légkör összetétele és a jégtakaró kiterjedése nem tért el lényegesen a maitól illetve a közeljövőben várható koncentrációktól. Ezen rész-időszakok adatainak összevetésével számításokkal igazoljuk, hogy a hőmérséklet európai rekonstrukciója a különböző korokban ellentmondástól mentesen lehetséges. Ugyancsak e rekonstrukciók számértékeit, valamint a jövőt előrebecslő szakirodalmi modell-számítások együttesét használjuk fel arra, hogy meghatározzuk, mi a statisztikai kapcsolat a helyi, konkrétan észak- és dél-európai hőmérsékletváltozások és a globális átlaghőmérséklet között. A vizsgálatok célja kettős: bemutatjuk a paleoklíma forrásokból származtatott hőmérsékleti becslések illeszkedését a más korokból, jórészt egzaktabb módszerekkel származtatható adataihoz. Ezt követően pedig a rekonstruált adatokat felhasználva megmutatjuk, hogy azok milyen tapasztalati függvénykapcsolat mentén illeszkednek az évgyűrű-növekedésen alapuló (gyakran szintén paleoklíma forrásnak tekintett) közvetett történeti adatokra, továbbá a műszeres adatokból ismert közelmúltbéli és a modellezett jövőbeni állapotokhoz. Így e négyféle forrásból kirajzolódik, hogyan alakul a hőmérséklet a globális melegedéssel párhuzamosan észak- és dél-európában. Az eddig elvégzett számítások szerint a vizsgált két térség hőmérséklete a két szélső évszakban szoros lineáris kapcsolatot mutat a globális átlaghőmérséklet alakulásával. Az eredmények egyik újszerű vonása, hogy miközben a helyi hőmérsékletváltozás mindkét térségben és szélső évszakban valamivel erősebb, mint a globális átlagé, a legnagyobb relatív érzékenység a mediterrán térség nyári hónapjaira esik. A globális változás ekkor több mint másfélszeres értékkel követő hőmérsékletváltozásban valószínűleg a felhőzet alacsony értéke játssza a fő szerepet. E hatást fokozhatja, hogy a felhőzet a passzát-övből nyáron felhúzódó anticiklonok hatására csökken, erősebb besugárzással járulva hozzá a magas helyi érzékenységhez. Bevezetés Az éghajlat várható változása korunk egyik legismertebb környezettudományi kihívása. A környezetvédelmi gondolkodás kialakulásával egy időben, vagyis nagyjából az 1970-es évektől kezdve, birkózik a klimatológia e változás számítógépes előrejelzésének feladatával. Az üvegházhatású gázok és az aeroszolok légköri feldúsulásának globális léptékű következményei a tudomány mai állása szerint előjelében és nagyságrendjében jól becsülhető. E téren legfeljebb a háromdimenziós vízkörzés, az ún. óceáni szállítószalag esetleges legyengülése, vagy más nem ismert és a modellekből hiányzó folyamat okozhat meglepetést. 1 Szász Csaba MSc egyetemi hallgató, Babes-Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár, Románia 2 Mika János a földrajztudomány kandidátusa, vezető főtanácsos, Országos Meteorológiai Szolgálat, Budapest 1

2 Jóval kevésbé lehetünk biztosak abban, hogy miként változik egy-egy térség éghajlata, elsősorban csapadékhozama. A fizikai klimatológia három évtizedes fejlődése nyomán a klímamodellek egyre tökéletesedtek ugyan, de a ma lehetséges kilométeres névleges felbontás mellett számos fizikai folyamat a modellekből még szükségszerűen hiányzik. A modellek fejlődésének azonban csak egyik feltétele a számítógép kapacitás további bővülése. Ahhoz, hogy a megnyíló lehetőségeket érdemi tartalommal lehessen megtölteni, szükség van a bonyolult éghajlati folyamatok pontosabb leírására, és ennek ellenőrzése érdekében, a tényleges éghajlati változások minél teljesebb megfigyelésére, tapasztalati leírására is. Mégpedig ennek nem csak a légkörre, hanem az azzal érintkező óceánra, jégtakaróra, szárazföldre, sőt lehetőleg a bioszférára, mint a felszín és a légkör közötti kölcsönhatás folyamatait vezérlő közeg alakulására is ki kell terjednie. Mindemellett, az ismereteknek nem elegendő a maihoz hasonló időszakokra vonatkoznia, hiszen a várható változások több fokot is kitehetnek, ráadásul a földtörténetben eddig ismert, természetes változásoknál akár nagyságrendekkel is nagyobb sebességgel. E ponton jelentkezik dolgozatunk tárgya, a paleoklimatológia meteorológiai jelentősége, fontossága. Ha e régi, az elméleti éghajlattant sok évtizeddel megelőző tudományterület az új kihívások hatására továbbfejlődik, és igazolja, hogy a hatalmas időbeli, térbeli és metodikai különbségek ellenére egyéb alkalmazási mellett hasznára tud lenni az éghajlatot kormányzó komplex geofizikai folyamatok megismerésének, akkor ez nagyban segíteni fogja az éghajlat globális és regionális modellezését, illetve előrejelzését is. A globális klímamodellek felbontása ma még nem teszi lehetővé, hogy egy-egy térség várható változásait csupán e korlátozott fizikai tartalmú forrásokra alapozzuk. A globális modellek lehetőségei és a hatásvizsgálatok igényei közötti különbséget a modell-válaszok ún. leskálázásával szokás áthidalni. A statisztikus leskálázás legkritikusabb eleme, hogy ezekben olyan időszakokat kell felhasználnunk, amikor a globális változást okozó külső tényezők együttese nem ugyanaz volt, mint ami a jövőben várható melegedést okozhatja. Emiatt alkalmaznunk kell az ún. hasonlósági hipotézist, amely szerint a regionális változások csak az előidéző globális változás mértékétől függ, azok előidéző okaitól nem. E hipotézis igazolása, vagy cáfolata csak a mainál jobb felbontású modellekben lehetséges. Amíg ezek megszületnek, s ez egyben a leskálázás meghaladását is jelentené, addig csak arra van lehetőség, hogy sokféle korból származó, empirikus analógok alapján próbáljuk megrajzolni a globális klímaváltozás regionális sajátosságait, s ezeket vessük össze a mai klímamodellek, esetleg más leskálázási próbálkozások eredményeivel. Dolgozatunkban erre teszünk kísérletet, amikor négyféle forrás: paleoklíma rekonstrukciók, a közvetett történeti kori becslések, a közelmúlt műszeres megfigyelései, valamint a fenti ún. általános cirkulációs klímamodellek eredményeit hasonlítjuk össze. A számítások a klímamodellek által kínált, az 50. szélességi kör mentén kettéosztva, feltételesen észak- és dél-európának (mediterrán térségnek) nevezett területekre átlagosan vonatkoznak, 21 ill. 22 számszerű adatforrás alapján. Észak- és Dél-Európa hőmérséklet- és csapadékváltozásainak vizsgálata A vizsgálatok célja A következőkben bemutatjuk, hogy a paleoklíma rekonstrukciókat miként tudjuk felhasználni a klímaváltozás regionális sajátosságainak becslésére. Eljárásunk alapvető elvi 2

3 feltételezése az, hogy a különböző korokban a legkülönbözőbb természetes, illetve utóbb antropogén külső tényezők hatása alatt kialakult éghajlati időszakokban a helyi éghajlatváltozások jellege és mértéke nem függ számottevően attól, hogy mi is okozta magát a globális változást. Ha ez a feltételezés igaz, akkor érdemes a különböző korokban megfigyelt, rekonstruált vagy modellekben szimulált helyi változást csak a globális változás függvényében szemlélni; figyelmen kívül hagyva, hogy milyen okok vezettek az adott kor globális éghajlati eltéréseihez. Más oldalról nézve, erre a hipotézisre feltétlenül szükség van ahhoz, hogy számításaink alább részletezett két célját el lehessen érni. Egyik célunk tehát, hogy az elérhető legtöbb fajta adatforrás alapján igazoljuk, hogy a paleoklíma rekonstrukció olyan regionális becslésekre vezet, amelyek illeszkednek a más korszakokból számítható regionális változásokhoz. Másik célunk, hogy a különféle forrású adatok viszonylagos illeszkedése esetén megkíséreljük meghatározni azt a függvényt, ami egybekapcsolja a helyi és a globális (félgömbi) változásokat. Ha a kapcsolat lineáris, akkor e második feladat egyet jelent a helyi és a globális változások közötti lineáris regressziós együttható meghatározásával. Mindkét célt két nagyobb területre, Észak-Európára és a mediterrán térségre kíséreljük meg elérni. (ld. a következő pontban.) Felhasznált források és a digitalizálás módja A fenti célkitűzés megvalósítása érdekében az ott ismertetett ún. hasonlósági hipotézis igaz voltát feltételezve munkánk kezdetén kiterjedt adatgyűjtésbe kezdtünk, hogy Európa térségére olyan adatokat, térképeket és grafikonokat találjunk, amelyek tartalmazzák, vagy digitalizálás útján lehetővé teszik annak megállapítását, hogy miként alakult egy-egy állomás, térség, vagy nagyobb területi egység éghajlata egy adott korban. A gyűjtésbe később bevontuk a műszeres korszak (utóbbi egy-másfél évszázad) adatait, illetve a globális klímamodellek előrebecsléseit is. A források nagyobb hányada az Országos Meteorológiai Szolgálat állományában levő, illetve a szerző korábbi gyűjtéseiből származó magyar, angol és orosz nyelvű könyvek és cikkek lapjairól származik. Az ilyen fénymásolt lapok száma 178 volt, ami néhány esetben egynél több forrást is jelentett. A források másik része az Internetről letölthető, összesen 57 ábra volt. 1. ábra. A felhasznált források egyike. Áprilisi-szeptemberi hőmérséklet-rekostrukció a két vizsgált térségre évtizedes finomítással. Műszeres adatok pirossal, a Hugershoff-standardizált 3

4 rekonstrukció kékkel vannak jelölve, míg a sárga és narancs árnyalatok a hibahatárokat jelölik. Időben visszafelé kb. a piros vonalig megbízható a rekonstrukció. Az így gyűjtött források ötféle eredetű regionális információt hordozott: Voltak közöttük a légkör összetételének feltételezett változásainak hatását szimuláló általánoscirkulációs modell (GCM) eredmények; ugyanilyen modellek felhasználásával szimulált paleoklímák; tényleges közvetett információn alapuló paleoklíma-rekonstrukciók; külön kezelt proxy történeti rekonstrukciók; műszeres meteorológiai adatokon alapuló grafikonok és térképek. A gyűjtés és szűrés nyomán végül arra nyílt lehetőség, hogy két nagyobb térség, az IPCC (2001) regionális változásokat értékelő 10. fejezetében meghatározott térségek közül a két európai terület átlagos hőmérsékletváltozásait számszerűsítsük, és együttesen kiértékeljük a négyféle forrás egyenként 4-9 realizációja alapján. Emellett két forrásból, a GCM-ek alapján illetve a két analóg meleg korszak paleoklíma rekonstrukciója alapján csapadék-becsléshez is jutottunk. Ez utóbbiakat azonban nehéz volna a hőmérséklethez hasonlóan összevetni, mivel az első változatban a két szélső évszak megváltozásai voltak hozzáférhetők, azok is a terület jelenkori csapadékának százalékos hányadában. A második eset csak az évi összegre vonatkozott, az is a mai értékekhez viszonyított, abszolút eltérésként. A két térség egyike az észak-európai, amelynek határai a 70. és az 50. északi szélesség, illetve a 10 nyugati és a 40 keleti földrajzi hosszúság. E gömbi téglalappal érintkezik a másik, mediterrán térségnek (esetleg Dél-Európának) nevezhető terület, amelynek oldalsó határai ugyanazok, déli határa pedig a 30 északi szélesség. 4

5 2. ábra Az észak- (NEU) és dél-európai térség (MED) elhelyezkedése az IPCC (2001) Harmadik Helyzetértékelő Jelentésének 10.1 ábrájához igazodva. 5

6 A négyféle forrásból az alábbi lépésekben származtattuk a területi és évszakos átlagokat: 1.) Az általános cirkulációs modellek esetében az IPCC (2001) kötet 593. oldalán szereplő területi felosztáshoz tartozó rácspontokból kiátlagolt megváltozásokat már eleve tartalmazza az oldal 10.2 és 10.3 ábrája. Feladatunk tehát itt csupán az volt, hogy, optikai nagyítás után, a grafikonokról 0.1 K illetve 2% pontossággal vizuálisan megbecsüljük a modell által adott regionális változást. A vonatkozó globális változást az ábraaláírások számszerűen tartalmazták. Az ábrákon két különböző kísérletet is bemutattak. Az egyikben csak az üvegház-gázok koncentrációja változott (valamennyi modellben 1%/év ütemben), míg a másikban a szulfát-koncentráció is változott (némileg eltérő módon, a szerzők választása szerint). A két kísérlet valóban a külső tényezők eltérő együttesét reprezentálja, ezért az egy modellben kapott kétféle eredményt egymástól független becsléseknek tekintettük. Ugyanakkor azokat a futásokat, ahol csak a kezdeti feltételek voltak mások csupán ezek átlagát határoztuk meg, azokat egyetlen kísérletnek tekintve. 2.) A paleoklíma rekonstrukciók túlnyomó része egy nemzetközi együttműködésben, magyarországi koordinációban készült atlasz (Frenzel et al., 1992) térképlapjairól lett digitalizálva. Ez poláris sztereografikus vetületben ábrázolja négy időszak rekonstruált megváltozásait a mai klímához képest. A 120 ezer és a 6 ezer évvel ezelőtti analóg meleg időszakok hasonlíthatnak ahhoz, amire a mérsékelt és magas északi szélesességeken számítani lehet, amennyiben folytatódik az antropogén felmelegedés. Két további lehetőséget, amelyek az európai és az amerikai szárazföldi jéghátságok nagy kiterjedésű állapotait kísérték (25-35 illetve ezer évvel ezelőtt) azonban el kellett vetnünk. A jéghátság jelenléte ugyanis olyan módon és mértékben módosíthatja a légkörzést a mérsékelt öv és Európa fölött, ami semelyik más, a jégfelület létrejötténél hamarabb megváltozó) analóg klímákban nem juthat érvényre. E két időszak kizárása mellett szólt az az érv is, hogy a maitól nagyon eltérő jégkiterjedés mellett bizonyosan nem alkalmazható az a kapcsolat sem, amelyik a jelenkori klímában a grönlandi hőmérséklet és a félgömbi hőmérséklet között fennáll, s amely lehetővé teszi a globális mutatóként használt félgömbi átlaghőmérséklet számszerűsítését. Ez általában, és például a következő, történeti időszakok esetében - úgy történik, hogy felhasználjuk a Mika (1990) által regressziós módszerrel származtatott kapcsolatot és azt szorozzuk a helyi O 18 izotóp-arány és a helyi (értsd grönlandi) hőmérséklet közötti, 1 %o arány = 1 K fok melegedés laboratóriumi eredetű viszonyszámmal. A két felhasznált meleg analóg esetében ugyanakkor számítások nélkül elfogadtuk a Flohn (1979) által közölt becslést a 2 illetve 1 Celsius fokos globális anomáliára vonatkozóan. A két valóban felhasznált időszak térképein a 35., 45., 55. és 65. északi szélességek, valamint a 10 W, 0, 10 E, 20 E, 30 E és 40 E hosszúságok metszeteiben interpolációval számszerű értékeket határoztunk meg. A két szélső hosszúságra eső értékeket 1/2, a többit 1 súllyal figyelembe véve mindkét egymástól az 50. N szélességgel elválasztott térségben súly esett. A kiválasztott időszakok és térképek túlnyomó részén az adott bontásban nehézség nélkül lehetett rácsponti adatokat származtatni. Néhány térkép ugyanakkor nagyon kevés izotermát (ill. izohiétát) mutatott be, s a térség nagy részén a megváltozást csak ezen izovonalhoz képest kisebbnek, vagy nagyobbnak ábrázolta. E térképeket illetve területeket ki kellett hagynunk a vizsgálatból, teljesen lemondva az adott időszak ill. régió feldolgozásáról. 6

7 A fenti atlasz mellett rendelkezésünkre állt még Huntley és Prentice (1986) rekonstrukciója is, amit azért tekintettünk független forrásnak t. i. annak ellenére, hogy már feldolgozott korból származott mert a csak Európára bemutatott térkép más információ-forrásokra támaszkodott és területi bontásban felülmúlta a másik, félgömbi ábrázolást. 3.) A paleoklímán belül néha külön kezelik a frissebb, történeti időszak adatait. Esetünkben egyetlen forrásra tudtunk csupán támaszkodni, s ez az Internetről származó hőmérséklet-rekonstrukció, amely a régióból több területről származó, hosszú évgyűrű-rekonstrukción alapszik (1. ábra). A szerzők az évgyűrű vastagságot a nyári félév (április-szeptember) hőmérsékletére tartják jellemzőnek, sőt ezen időszak hőmérsékleti ingadozását Celsius fokokban is megadják. E forrás területe mintegy 5 földrajzi szélességgel északabbra fekszik, mint a mi alap-térségeink, de a határoló hosszúsági körök azonosak. (Ezt az eltérést érdemi korrekciós lehetőség híján figyelmen kívül hagytuk.) A történeti időszakhoz ugyancsak a fenti 2. adat-együttesnél még elvi lehetőségként vázolt módszert alkalmaztuk, amely a grönlandi oxigén-izotóp arányon alapszik A digitalizálás ebben az esetben a két területi átlag-idősor 10 éves simítással ábrázolt adatai alapján éves hőmérsékleti átlagok meghatározását jelentette. Ezek határait ügy választottuk meg, hogy a szerzők által megbízhatónak tartott 1620-as évtől kezdődjön, és ne nyúljon túl a műszeres adatsor 1881-es kezdetén. Esetünkben az 1870-es záró év azt jelentette, hogy mindössze egy évtized ( ) adatai maradtak kihasználatlanul. 4.) A műszeres adatforrások a korábbinál sokfélébb forrásból, konkrétan négy különböző szerzőtől illetve módszerrel származik. A 4. táblázat első sorában hét korábbi vulkánkitörés előtti és utáni évek hőmérsékleteit hasonlította össze Loginov ( o.). Ezek közül a legkorábbi a Krakatau (1883), az utolsó pedig a Fuego (1974) volt. A közepes félgömbi becsült változás a kitörés előtt és utáni évek között 0.4 o C. A második sorban szereplő becslés Palutikoff, et al., (1984) nyomán az 5-5 legmelegebb és leghidegebb év különbségét ábrázolja az 1925 és 1978 közötti évekből (a meghatározás itt a legérzékenyebb, északi szélesség közötti területek hőmérsékletére vonatkozott). Ezen évek közelítő félgömbi hőmérsékletkülönbsége 0.6 C volt. A harmadik és a negyedik műszeres becslés a helyi és a félgömbi hőmérsékletek közötti regresszión alapul. Természetesen a regressziót egyik eljárás sem közvetlenül az évenkénti adatokból származtatja, hiszen 1-1 éven belül az anomália sokkal kisebb területeken megvalósuló termikus és cirkulációs anomáliáktól függ, semmint a teljes félteke. (Az ilyen közelítés a tapasztalat szerint sem vezet szignifikáns együtthatókhoz.) A 4. táblázat harmadik sorában bemutatott Vinnikov (1986) féle becslés az ún. instrumentális változók módszerét alkalmazza, amely megfelelő instrumentális változó-választás mellett alkalmas a lassúbb folyamatok térbeli léptékei közötti lineáris kapcsolatok számszerűsítésére. A negyedik eljárás (Mika, 1990) az ún. szeletelés módszerével különböző változatokban előre felbontja a vizsgált száz évet, majd a regressziót már az időátlagokra nézve állapítja meg. A műszeres adatok felhasználása során a digitalizálás térképekről történt, mégpedig a paleoklíma információ kezelésénél leírtakkal azonos fokos felbontásban, vizuális leolvasással. 7

8 Észak-Európa és a mediterrán térség hőmérsékletváltozásai és csapadékeltérései Ebben a pontban táblázatszerűen bemutatjuk a két térségre a két évszakban kapott területi átlagos eredményeket. Az időbeli változások (itt tulajdonképpen a félgömbi különbségekre átjátszott) elemzésére a következő alfejezetben kerül sor. E számokat azonban önmagukban a dolgozathoz kapcsolódó szakmai munka önálló eredményének, a feldolgozó munka gyümölcsének, nem pedig közbenső részeredménynek tekintjük. Ezért ehelyütt, magában a dolgozatban mutatjuk be. o C Modell Globális Észak-Európa Mediterrán térség Csak üvegház gázok változás dec-feb jún-aug dec-feb jún-aug GG1 HadCM GG2 CSIRO Mk GG3 CGCM GG4 CCSR/NIES GG5 ECHAM/OPYC Aeroszol és üvegház-gázok Glob. vált. dec-feb jún-aug dec-feb jún-aug GS1 HadCM GS2 CSIRO Mk GS3 CGCM GS4 CCSR/NIES táblázat Az IPCC (2001) által definiált két európai régióra átlagolt számított hőmérsékletváltozás öt modell kétféle kísérletében. (az ECHAM modellben a második kísérletre a Jelentés közreadásáig nem került sor. Mindkét kísérletben az 1 sorszámhoz négynégy számítás átlaga tartozik, míg a GS3-ban három kísérlet eredményeit átlagoltuk. o C Szerző(k) Globális Észak-Európa Mediterrán térség Időszak változás dec-feb jún-aug dec-feb jún-aug 120/1 Velichko grafikus /1a Velichko adatból /2 Frenzel n.a. n.a. 6/T1 Velichko /T2 Huntley&Prentice 1 n.a. 1.5 n.a táblázat A paleoklíma rekonstrukció alapján, a forrásban megadott szerzők által szerkesztett térképek nyomán becsülhető hőmérsékletváltozás a két európai régióra két analóg meleg időszakban ( ill. kb évvel ezelőtt). A 120/1a számítás csak a térségbe pontosan beleeső lelőhelyekre vonatkozó, rekonstruált (a forrásban számszerűen közölt) számokat használtuk fel és átlagoltuk. A két kísérlet mutatja a tegyük fel megbízható térképezési eljárás előnyét, amikor mód van a szomszédos területek számainak interpoláció útján való figyelembe vételére. (n.a. nincs adat) Az első négy sor forrása: Frenzel et al., 1992., az ötödiké Huntley és Prentice,

9 Csak a Időszak δ O 18 NH hőm. Észak- Mediterrán nyári félév eltérés o C Európa térség táblázat A fák évgyűrűiből rekonstruált proxy történeti adatsorok a nyári félévre északés dél-európára. (A forrás mindkét térséget kb. 5 fokkal északabbra jelölte ki, mint az IPCC felosztás. Ezt jelezzük a délebbi terület eltérő megnevezésével.) Az ötven éves félgömbi átlaghőmérséklet a feltűntetett oxigén 18 izotóp arány és a következő táblázat utolsó sorában szereplő forrás (Mika, 1990) által kiszámolt grönlandi érzékenység/félgömbi érzékenység átváltó-szám kombinálásával keletkezett. o C Szerző(k) Globális Észak-Európa Mediterrán térség Időszak változás dec-feb jún-aug dec-feb jún-aug 1 Vulkáni n.a 0.2 n.a. 2 Meleg-Hideg évek Vinnikov, Mika, táblázat Az utóbbi évszázad műszeres megfigyeléseiből számított hőmérsékletváltozása két európai régióra fák évgyűrűiből rekonstruált proxy történeti adatsorok a nyári félévre Észak- és Dél-Európára. (A 3. és 4. esetben a két skála közötti regressziós együttható került meghatározásra, s abból visszafelé számítottuk ki a helyi változást a 0.5 fokos félgömbi változáshoz. Az 1. és 2. számításnál a félgömbi változást a zömmel kontinentális helyzetű állomások alapján közölték a szerzők. % Modell Globális Észak-Európa Mediterrán térség Csak üvegház-gázok változás dec-feb jún-aug dec-feb jún-aug GG1 HadCM GG2 CSIRO Mk GG3 CGCM GG4 CCSR/NIES GG5 ECHAM/OPYC Aeroszol és üvegház-gázok Glob. vált. dec-feb jún-aug dec-feb jún-aug GS1 HadCM GS2 CSIRO Mk GS3 CGCM GS4 CCSR/NIES táblázat Az IPCC (2001) által definiált két európai régióra átlagolt számított százalékos csapadékösszeg-változás öt modell kétféle kísérletében. (v.ö. a 3. táblázattal.) 9

10 mm/év Szerző(k) Glob. vált. K Észak-Európa Mediterrán térség 120/1 Velichko grafikus /1a Velichko adatból /P1 Velichko grafikus /P2 Frenzel táblázat A paleoklíma rekonstrukció alapján becsülhető változás az éves csapadékösszegben a két európai régióra a két analóg meleg időszakban (120 ezer ill. kb. 6 ezer évvel ezelőtt). A továbbiakban a csapadék grafikus elemzésétől eltekintünk, ugyanis külön-külön akár a 4, akár a 9 adatpár eloszlása túlságosan rendezetlen ahhoz, hogy ilyen kevés adatból jellemző kapcsolatot állapíthassunk meg a térség átlagos csapadéka és a globális hőmérséklet között, a GCM-válaszok illetve a paleoklíma-időszakok egymással való összehasonlításban egyébként is kis varianciájú tartományán. A források illeszkedése, a változások linearitása A célkitűzésben megjelölt kettős célt, tehát a más adatforrásokkal való kvantitatív logikai illeszkedést, valamint a két térbeli lépték közötti függvénykapcsolat vizsgálatát közös metodikával és ugyanazon ábra-sorhoz kapcsolódóan mutatjuk be. Nevezetesen azt fogjuk vizsgálni, hogy szignifikáns lineáris regresszióhoz jutunk-e, ha régiónként és évszakonként külön-külön koordináta-rendszerben ábrázoljuk a helyi változást a globális változás függvényében. E grafikonokat rendre a ábra illusztrálja. A korrelációs és regressziós együtthatókat az ábra-aláírásokhoz rendelve mutatjuk be. Mind a négy ábrán jól látható, hogy a kapcsolat elég jó közelítéssel lineáris és ezt a adatpárra szignifikáns korrelációs együtthatók is alátámasztják. A legkevésbé szoros, csak 0,627 együtthatóval jellemzett korreláció rögtön a 2. ábrán jelentkezik. Azonban itt sem sejtet az ábra a lineáristól jellemzően eltérő viselkedést. Az alacsony korrelációt a modellekből származó két igen erős melegedés okozza, ami egyetlen modellen végzett kétféle kísérletből származik. Külön figyelmet érdemel az a kérdés, hogy van-e érdemi eltérés az ábrákon képzeletben behúzható (s az aláírásban megadott) regressziós értékek között. E tekintetben a legnagyobb értéket a mediterrán térség nyári adatai mutatják, ahol vélhetően a felhőzet csekély volta mellett fokozottan érvényre juthat a légkör összetételében beálló változással összefüggő sugárzási többlet. Emellett megtörténhet, hogy a felhőzet nem csak átlagos alacsony értékével, de a passzát-övből nyáron felhúzódó anticiklonok hatására további értékcsökkenéssel járul hozzá a viszonylag magas helyi érzékenységhez. Ezt külön nem vizsgáltuk, de pl. Mika, (1988) Magyarország vonatkozásában, vagyis a mostani térség északi határán kimutatja az anticiklon-hajlam erősödését és a felhőzet csökkenését a melegedés kezdeti kb. fél fokos tartományán.) Az észak-európai térségben ugyanakkor éppen nyáron a legkisebb az érzékenység. Lehetséges, hogy itt a felhőzet fordított hatású: a melegedéssel inkább nő a mennyisége. A téli időszakban a két térségnek a regressziós együtthatók alapján becsült érzékenysége nagyrészt kiegyenlítődik. 10

11 Észak-Európa télen GCM PALEO H. PROXY INSTRUM ábra. A hőmérséklet rekonstruált illetve szimulált változása a globális változás függvényében Észak-Európában, télen. A kétféle hőmérséklet korrelációja a vizsgált 17 adat-párra 0.627, a helyi illetve a globális változás közötti lineáris regressziós együttható Észak-Európa nyáron GCM PALEO H. PROXY INSTRUM ábra. A hőmérséklet rekonstruált illetve szimulált változása a globális változás függvényében Észak-Európában, nyáron. A kétféle hőmérséklet korrelációja a vizsgált 22 adatpárra 0.906, a helyi illetve a globális változás közötti lineáris regressziós együttható

12 Dél-Európa nyáron GCM PALEO H. PROXY INSTRUM 5. ábra. A hőmérséklet rekonstruált illetve szimulált változása a globális változás függvényében a mediterrán térségben (Dél-Európában), télen. A kétféle hőmérséklet korrelációja a vizsgált 16 adat-párra 0.859, a helyi illetve a globális változás közötti lineáris regressziós együttható Dél-Európa télen GCM PALEO H. PROXY INSTRUM ábra. A hőmérséklet rekonstruált illetve szimulált változása a globális változás függvényében a mediterrán térségben (Dél-Európában), nyáron. A kétféle hőmérséklet korrelációja a vizsgált 21 adat-párra 0.915, a helyi illetve a globális változás közötti lineáris regressziós együttható

13 IRODALOM Frenzel, B., Pécsi M. and Velichko, A. A. (1992): Atlas of Paleoclimates and Paleoenvironments of the Northern Hemisphere. Late Pleistocene - Holocene. Geogr. Res. Inst. of HAS, Budapest - Gustav Fischer Verlag, Stuttgart. 155p. Huntley B. and Prentice I. C. (1986): Pollen data and climate estimates for 6000 and 9000 yr B.P. from Europe. In: Global estimates 6000 and 9000 yr. B.P.(COHRAM Members ed.) Univ. Minnesota Press. IPCC, (2001): Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Houghton J.T., et al., eds.), Cambridge University. Press, Cambridge, UK and New York, N.Y. USA, 881p. Logonov, V.F. (1992): Pricsinü i szledsztvija klimaticseszkih izmennyeij (Éghajlatváltozások okai és következményei). Minszk, Nauka i Technika, 320 o. Mika J., (1988): A globális felmelegedés regionális sajátosságai a Kárpát-medencében. Időjárás 92, Mika J., (1990): Estimation of the relative sensitivity of regional climate as compared to global changes. In: Climatic Change in the Historical and the Instrumental Periods. (ed. R. Brázdil), IGU Meeting, June 12-16, 1989, Brno, Czechoslovakia, 94-97, + Figs. 1-5 Palutikof, J.P., Wigley, T.M.L and Lough, J.M. (1984): Seasonal climate scenarios for Europe and North America in high-co2 warmer world. DOE/EU/ Vinnikov K., Ja. (1986): Csuvsztvityelnoszty klimata. (Az éghajlat érzékenysége). Gidrometeoizdat, 219 o. 13