|
|
|
|
Nem sokkal ezelőtt még az üvegház-hatással foglalkozó tudósok a légkör legalsó szintjére, a troposzférára összpontosítottak. Ez elég érthető. Hiszen ez a mindössze 12-15 km vastagságú légréteg foglalja magába a légkör tömegének 75 százalékát. Itt alakul ki az időjárásunk, itt közlekedik repülőgépeink döntő része – és itt gyűlnek a bizonyítékok, hogy az üvegház-gázok globális felmelegedést okoznak. Mégis, újabban felsőbb légrétegek a globális felmelegedésről szóló vita egyik legégetőbb pontjává váltak. A légkörünk legfelsőbb része egyre hűl, és furcsa módon ezért az üvegház-hatás tehető felelőssé.
Idén februárban a ritka légkör szakértői gyűltek össze az indiai Pune-ban. Bár mindenki egyetértett, hogy még korai következtetéseket levonni, széleskörű volt az aggodalom, hogy nem tudunk eleget arról, hogy a felsőbb légköri változások hogyan képesek befolyásolni a bolygó lakott területeit.
A troposzféra csupán egy része a légkörnek, és nincs okunk azt hinni, hogy az üvegház-hatás nem lesz ugyanolyan fontos a troposzféra fölötti légrétegekben – a sztratoszféra, a mezoszféra és a termoszféra széles légrétegeiben – is. Már egyes kísérletek kimutatták, hogy az ezekben a légrétegekben előforduló változások sokkal nagyobbak, mint az alsóbb rétegekben. És ezek a változások ellenkező irányúak: nem felmelegedések, hanem lehűlések.
Vegyük a sztratoszférát, a közvetlenül a troposzféra fölött elhelyezkedő légréteget. Ez a Föld felszínétől 15-50 kilométer távolságban helyezkedik el, és ez tartalmazza az ózonréteget, amely megvéd minket a nap ártalmas ultraibolya-sugárzásától. Tavaly a kutatók figyelmeztették az embereket, hogy amennyiben az üvegház-gázok tovább halmozódnak a légkörben, a sztratoszféra lehűlése siettetni fogja az ózon leépülését, és hasonló mértékűt ózonlyukat hoz létre az Északi-sark fölött, mint ami már kialakult a Déli-sark fölött.
Ugyanakkor azt találjuk, hogy a mezoszférában, 50-90 kilométer magasságban az utóbbi 30 évben a lehűlés tízszer olyan gyors, mint ahogy bárki is megjósolta. Gary Thomas a Kolorádói Egyetem légköri és űrfizikai laboratóriumából úgy látja, ez az utolsó, a legnagyobb, legegyértelműbb jele, hogy a globális éghajlat valójában változik.
Körülbelül tíz évvel ezelőtt kezdték el vizsgálni a tudósok, hogyan hat a globális felmelegedés a felső légkörre. Az akkori sémájuk egyszerű volt: a troposzféra nagymértékben felmelegedett a bolygó felszínéről érkező sugárzás hatására.
Amikor az üvegház-gázok koncentrációja megnövekszik a légkörben, a sugárzott hő nagy része a földfelszín közelében marad, alulról felfelé melegítve a légkört. Az eredmény: ahogy a troposzféra melegszik, a légkör felsőbb rétegei fokozatosan hűlnek. Ez a hatás, a sugárzási lehűlés, nem lenne lényeges, ha az alacsonyabb rétegek képesek lennének fokozatosan hőt sugározni a felsőbb rétegekbe. Az a gond, hogy erre nem képesek.
Amikor a meleg levegő felemelkedik a troposzférában – például a hatalmas trópusi viharfelhők esetében –, megáll a tropopauzánál, a troposzféra és a sztratoszféra határánál. Ennek az az oka, hogy az ózonréteg a sztratoszféra alján hatékonyan gyűjti magába közvetlenül a nap hőjét, így itt a levegő melegebb, mint a troposzféra tetején. Az eredmény a fordított hőmérséklet, ami hasonlóan állítja meg a levegőt, mint ahogy a meleg levegő lent tartja a városi szmogot. A meleg levegő felemelkedik a troposzférán keresztül, elérkezik a sztratoszférához, és ott már nem lesz melegebb, mint a környező levegő. Így elveszíti a felhajtóerejét, és képtelen feljebb emelkedni. Így az üvegház-gázok által begyűjtött meleg nem tud szétoszlani, és a felsőbb légrétegek egyre hűlnek.
Tíz évvel ezelőtt, amikor a kutatók először fedezték fel ezt a lehűlési folyamatot, az egésznek alig tulajdonítottak nagyobb fontosságot, mint egy érdekességnek. Mára már világossá vált, hogy ez a lehűlés hatással van a Föld felszínén folyó életre.
Főleg az ózonréteg elvékonyodásához járul hozzá, mivel a kémiai folyamatok, amelyek a leggyorsabban roncsolják az ózonréteget, lényegesen függnek a hőmérséklettől. A régi hűtőszekrények és légkondicionálók ózonfaló vegyi anyagai a –80 fok alá lehűlő sarki sztratoszférikus felhőkkel együtt képesek rombolni az ózonréteget. Ez körülbelül a Déli sark sztratoszférájának téli hőmérséklete. Az Északi sark általában ennél enyhébb, és ezért eddig még elkerülték az olyan nagy ózonlyukak, mint délen, de most úgy tűnik, ez megváltozik.
„A sztratoszféra éghajlata lényegesen megváltozott az utóbbi évtizedekben" – mondja Hans-Friedrich Graf, a Hamburgi Meteorológiai Intézet tudósa. Különösen az Északi-sark vált hidegebbé. A kutatók kimutattak némi lehűlést, azt feltételezték, hogy mivel csökken a légkörbe kerülő ózonfaló vegyületek mennyisége, a helyzet összességében nem romlik.
A riadót az okozta, hogy a sztratoszféra lehűlése az utóbbi öt évben nagyobb mértékű volt, mint ahogy azt előre megjósolták, különösen télen, a sarkköröknél. Nő a gyanú, hogy a sugárzás okozta hűlés mellett valami más is közreműködik a magas légkör lehűtésében. Vajon mi történik? Az egyik tényező az, hogy a hőmérséklet-inverzió miatt létrejött fedél ellenére a két réteg mégsincs teljesen elvágva egymástól. Az északi sarki sztratoszféra hideg alapja időnként felmelegszik, amikor áttör a meleg, áramló levegő a tropopauzán keresztül. Ezzel kapcsolatban amiatt kell aggódnunk, hogy ezek az áttörések egyre ritkábbak lesznek. Az utóbbi tíz évben csupán két ilyen áttörés volt a téli hónapokban, míg a nyolcvanas években öt. Drew Shindell, a NASA munkatársa szerint ez lehet a globális felmelegedés közvetlen oka, és az eredményként fellépő lehűlésé is abban a zónában, ahol az ózonlyukak keletkeznek.
Tavaly áprilisban Shindell megjelentetett egy cikket a Nature című lapban, amely egy új elemzést mutat be arról, hogyan válaszol a légkör az üvegház-hatásra. Azt állítja, hogy az északi sarkkörön tapasztalható meglepően gyors sztratoszférikus lehűlés oka a trópusokon keresendő. Shindell modellja bemutatja, hogy a globális felmelegedéssel párhuzamosan a forró levegő felszálló áramlatai a tropikus tengerek fölött erőteljesen melegítik az adott terület troposzférájának felső rétegét. Ez különbséget idéz elő a trópusok és a magasabb szélességi körökön fekvő területek között.
Kibővítve a trópusoktól a sarkokig terjedő hőmérsékleti görbét, kiszámolta az erős téli szelek erejét és sebességét, amelyek körülfogják az északi sarkot az alsóbb sztratoszférában. Az erősödő szél elzárja a hideg északi-sarki levegőt a környező hatásoktól. A tropikus területek felmelegedését és a sarkvidékek lehűlését megjósolta ez a modell, úgy, mint ahogy láttuk is az utóbbi évtizedben. A sugárzó lehűlést megerősítette a légköri cirkuláció üvegház-hatásból eredő megváltozása.
Shindell megjósolja, hogy az elkövetkező néhány évben az északi sarki örvénylés egyre inkább hasonlítani fog déli párjához. 2020-ig az északi sarki sztratoszféra 8-10 fokkal hidegebb lesz, mint ahogy az üvegház-hatás nélkül lett volna. Eredményképpen az ózonveszteség a kétszeresére nő annak, mint ami egyébként lett volna, és késik az ózonréteg regenerálódása érdekében szükséges, az üvegház-gázokra vonatkozó globális emissziócsökkentés. Shindell azt állítja, hogy az északi sarki ózonveszteség tovább folytatódik 10-15 éven keresztül. Shindell modellja szerint Grönland és Észak-Európa fölött nagyobb lesz az ózonveszteség, mint bárhol délen.
Úgy tűnik, a mezoszférában is hasonló folyamatok indulnak meg, mint a sztratoszférában. Bár a bizonyíték elég hiányos, ugyanaz a váratlanul erős lehűlés terjedt ki a mezoszférában, csak még erősebben.
A mezoszféra az atmoszféra legkevésbé vizsgált területe. Túl magasan van mind a kutató repülőgépekhez, amelyek 20 km-es magasságot érhetnek el, mind a meteorológiai léggömbökhöz, amelyek 45 kilométer magasságig képesek felszállni. Ugyanakkor túl alacsony a műholdakhoz, amelyek nem könnyen tarthatók fent 140 km-nél alacsonyabb röppályán.
Mindigis a mezoszféra volt a leghidegebb része a bolygónak. Az aljánál, ahol a sztratoszférával találkozik, körülbelül 0 fokos, de a felső határánál –100 fokos vagy még hidegebb, és az 1960 óta hozzáférhető adatok szerint egyre hűl.
Ezek az adatok különféle forrásokból erednek. Közöttük szerepelnek az orosz rakéták, amelyek a 60-as években az űrbe jutottak és a mezoszférában levő fématomok megkülönböztető rétegeinek lézeres radar mérési eredményei. Az is bizonyított, hogy a mezoszféra egyre felhősebb lesz – ahogy Gary Thomas bebizonyította egy évtizeddel ezelőtt, ez is a lehűlésre utal. Az is bizonyíték a hűlésre, hogy a légkör kezd összezsugorodni. Thomas még vizsgálja az adatokat, de Pune-ban már bejelentette, hogy az utóbbi 30 évben a mezoszféra átlagosan évente egy fokot hűlt.
A mezoszféra lehűlése nem történt váratlanul, ugyanúgy, ahogy a sztratoszféra ki volt téve a lehűlésnek a troposzféra felmelegedése során. Csupán a lehűlés mértéke lepett meg mindenkit. Ray Roble, a boulderi (USA, Colorado) légköri kutatóintézet munkatársa 1989-ben megjósolta, hogy az üvegház-gázok légköri megkétszereződése következtében – ami a jelenlegi arányok mellett egy évszázad múlva fog bekövetkezni – a mezoszféra 10 fokkal fog lehűlni, a termoszféra pedig ennél is sokkal nagyobb mértékben: körülbelül 40 fokkal.
Talán a legimpozánsabb bizonyíték a felsőbb atmoszféra lehűlésére annak összehúzódása. Mint ahogy bárhol máshol, a hidegebb gázok ott is kisebb helyet foglalnak el. Tavaly brit tudósok jelentettek meg egy tanulmányt a Journal of Geophysical Research-ben arról, hogy az égbolt valóban közeledik. A mezoszféra bizonyos rétegeinek vizsgálatai, amelyek visszaverik a rádióhullámokat, alátámasztják ezt a hipotézist. Az utóbbi negyven év alatt a Déli sark fölött a mezoszféra legfelsőbb pontja 8 kilométert süllyedt. Hasonló vizsgálatokat folytattak Európa fölött is. A mérés nem könnyű.. A légkör rétegei nagymértékben tágulnak ki és húzódnak össze, követve a napi hőmérsékletingadozást. Az évszakok is jelentős változásokat okoznak, és a naptevékenységek, valamint a Föld mágnesessége úgyszintén. De a kutatók szerint a hosszú távú változások kétségtelenek. Martin Jarvis, a Déli sarkot tanulmányozó brit kutatócsoport tagja nem biztos benne, hogy a sugárzási lehűlést az üvegház-hatás okozza, lehetségesnek tartja, hogy a légköri cirkuláció változásában keresendő az ok.
Az üvegház-hatás siettetése mellett kicsi a kétsége, hogy a légkör folytatja összehúzódását. Ray Roble például kiszámította, hogy a szén-dioxid szint megkétszereződése a következő évszázadban 20 kilométerrel fogja közelebb hozni a légkör külső szélét. Roble úgy véli, hogy a mezoszféra fölötti terület, a termoszféra ritkábbá válik majd. A légkör összehúzódásának előre nem látható következményei lehetnek, többek között a műholdak számára is. Roble becslése szerint a légsűrűség a termoszféra adott magasságaiban, ahol a műholdak keringenek, néhány évtized alatt felére csökkenhet, ami kisebb légellenállást jelent. Ez felboríthatja a műholdak pályáját, és teljes újratervezést igényel. Még ijesztőbb, hogy az űrben keringő törmelékek lassabban égnek majd el a légkörben, veszélyeztetve ezzel a műholdakat és az űrhajósokat.
Forrás: New Scientist
Fordította: Mikola Klára
