A LÉGKÖRI SZÉN-DIOXID ÉS AZ ÉGHAJLAT KÖLCSÖNHATÁSA
CH 4 CFC CO 2 O 3 +14-19 o C N 2 O H 2 O
1824: Jean-Baptist Fourier az üvegházhatás felismerése 1859: John Tyndall a vízgőz és a szén-dioxid meghatározó szerepének felismerése CH 4 CFC 1896: Svante Arrhenius az eljegesedéseket okozhatta az üvegházhatás gyengülése; az ember éghajlatváltozást okozhat CO 2 O 3 1938: G. S. Callendar az első számítások az emberi hatás becslésére +14 o C H 2 O N 2 O 1967: S. Manabe - R. Wetherald az üvegházhatás korszerű elmélete
ÜVEGHÁZHATÁSÚ GÁZOK Vízgőz (H 2 O) 0,005-4% Szén-dioxid (CO 2 ) 378 ppm Metán (CH 4 ) 1,75 ppm Dinitrogén-oxid (N 2 O) 0,32 ppm Ózon (O 3 ) 0,01-0,1 ppm Halogéntartalmú anyagok <0,002 ppm < 0,04% 1 ppm = 0,0001%
Charles D. Keeling (1928-2005)
koncentráció sugárázsi kényszer (W/m 2 ) szén-dioxid ~280 ppm 380 ppm +35% metán ~700 ppb 1750 ppb +150% dinitrogén-oxid ~265 ppb 318 ppb +20% Forrás: 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
A számottevő antropogén kibocsátás előtt (18. szd. közepe) Energetikai (sugárzási) kényszer +2,78 W/m 2 Jövőbeni egyensúly magasabb hőmérséklet mellett E be = E ki E be > E ki E be = E ki CO 2 N 2 O CO 2 CFC N 2 O CO 2 CFC N 2 O CH 4 H 2 O O 3 CH 4 H 2 O O 3 CH 4 H 2 O O 3 T 0 T 0 T 0 + ΔT
A sugárzási kényszer megoszlása az üvegházhatású gázok között trop. O 3 halogéntartalmú vegyületek 12% 13% N 2 O 5% 53% CO 2 17% CH 4 Forrás: 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
K-puszta 1981. június 5. 1999. június 30.
Hegyhátsál 1993. március 2.
ppm/év ppm korrelációs együttható 420 400 380 360 KPU havi átlag KPU simított KPU trend HHS havi átlag HHS simított HHS trend 0.6 0.4 0.2 0-30 -20-10 0 10 20 30-0.2 340 globális háttér 320 1980 1985 1990 1995 2000 2005 K-puszta/Hegyhátsál SOI El Niño időszak Point Barrow Mauna Loa mbl 12 10 8 6 4 2 0-2 -4-6 -8 1980 1985 1990 1995 2000 2005 KPU+HHS Mauna Loa -0.4-0.6 késleltetés (hónap) Point Barrow mbl Az El Niño / Déli Oszcilláció (ENSO) hatása a légkör szén-dioxid koncentrációjára
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 ppm ppm 30 25 január 20 15 10 5 március május 0-5 -10-15 -20-25 0 4 8 12 16 20 24 óra A szén-dioxid koncentráció napi menete július szeptember november 90 80 70 60 50 A szén-dioxid koncentráció napi amplitúdójának időbeli menete, a maximumok trendje 40 30 20 10 0
m 160 140 120 100 80 60 40 y = 4.8124 (x - 1994) + 78.078 R 2 = 0.427 20 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 A nyári (június-augusztus) éjszakai (3 UTC) átlagos határrétegvastagság alakulása Hegyhátsál felett (az ECMWF adatai alapján)
ppm 30 25 20 15 10 5 0-5 -10-15 -20 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 A szén-dioxid koncentráció évi menetének alakulása 36.5 ppm 28.7 ppm / 0,78 ppm/év aszimetrikus változás
1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 nap 366 305 244 183 CO 2 -hiányos időszak Hegyhátsál (tavasz) Hegyhátsál (ősz) 122 61 0 Változik az évi menet alakja A relativan CO 2 -hiányos időszak hossza nő kb. 1 nap/év Nő a vegetációs időszak hossza?
A csökkenő évi amplitúdó lehetséges okai: csökkenő antropogén kibocsátás Magyarországon és a környező országokban az antropogén CO 2 kibocsátás lényegében nem változott 1994 és 2004 között csökkenő téli légköri stabilitás nincs jele csökkenő nettó bioszferikus CO 2 -felvétel a nyári hónapokban
ppm 400 390 380 370 tél: ősz: évi: tavasz: nyár: 1.91 ppm/év 1.78 ppm/év 1.85 ppm/év 1.53 ppm/év 2.17 ppm/év 360 350 gl.háttér: 1.82 ppm/év 340 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 átlagosnál lassabb növekedés tavasszal (március-május), átlagosnál gyorsabb növekedés nyáron (június-augusztus) jelzi a vegetációs időszak korábbi kezdetét vagy az intenzívebb bioszferikus szén-dioxid felvételt jelzi a csökkenő nyári bioszferikus szén-dioxid felvételt
g C/m 2 /h kissé növekvő szén-dioxid felvétel márciusban a vegetációs időszak kezdetének előbbre húzódása áprilisban nincs változás 0.1 1996 1998 2000 2002 2004 csökkenő széndioxid felvétel májustól augusztusig (különösen a nyár második felében [július-augusztus]) 0.0-0.1-0.2-0.3-0.4 márc ápr máj jún júl aug -0.5 nappali órák (08-16 h LST) NEE
NEE (g C/m 2 /yr) nem volt mérés Farkasfa március-október csapadék (mm) 800 700 600 1960-1990 átlag 500 400 100 1960-1990 átlag 16 14 12 Farkasfa március-október hőmérséklet ( o C) 50 0-50 -100-150 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Haszpra et al., 2005: Long term tall tower carbon dioxide flux monitoring over an area of mixed vegetation. Agricultural and Forest Meteorology 132, 58-77.
Forrás: 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
1999.tél 1999.tavasz 1999.nyár 1999.ősz 2000.tél 2000.tavasz 2000.nyár 2000.IV.né. g C/m 2 /negyedév BIOME-BGC folyamat orientált ökológiai rendszer modell 300 200 modell mérés 100 0-100 -200-300 -400
NEE (g C/m 2 /yr) nem volt mérés Farkasfa március-október csapadék (mm) 800 700 600 1960-1990 átlag 500 400 100 1960-1990 átlag 16 14 12 Farkasfa március-október hőmérséklet ( o C) 50 0-50 -100-150 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
Néhány következtetés: a légköri CO 2 koncentráció rövid távú ingadozása indikátora lehet a regionális éghajlat ingadozásának a fokozatosan melegebbé és szárazabbá váló vegetációs időszak az 1990-es évek végétől 2003-ig egyre csökkentette a bioszféra szén-dioxid felvételét, amely 2003-ra nettó szén-dioxid forrássá vált a hűvösebb és csapadékosabb (átlaghoz közeli) időjárás visszatértével 2004-ben és 2005-ben ismét nettó széndioxid nyelővé vált természetes viszonyok között bebizonyosodott, hogy az éghajlat melegebbé és szárazabbá válásával a bioszfératalaj rendszer nettó szén-dioxid nyelőből nettó széndioxid forrássá válhat