A klíma melegedésének egyik oka az intenzívebb párolgás

(2018 Agusztus)

Abstract: "Az utóbbi húsz évben 6-14 százalékkal növekedett bolygónkon a földfelszínre érkező UV-sugárzás mennyisége", ami a légkör átlátszóságának javulását mutatja, ami részben az ipari gázok csökkenése miatt történt. A sok éves felmelegedési folyamat anticiklonális időjárást okoz Európában. Csökken a jég mennyisége a sarkokon, mert kevesebb víz mozog a körforgásban. A víz az óceánokban halmozódik fel, melyeknek növekszik a hőtartalma és a színtmagassága.  A párolgás intenzitása nő a hőmérséklettel, ami szárazságot, erdőtűzeket okoz, és a talajvízszint csökkenését is okozza. 

Bevezetés

A légkör átlátszósága Magyarországon (azaz az optikai légkör vastagság 2018-ban) a Föld felszínén 10%-al javult, a korábbi minimumhoz viszonyítva. (A budapesti és a Mátra-tetői UV aktuális átlátszóság értékek között 10% körüli az eltérés van.) A javulás oka részben az ipari légszennyezés csökkenése. Mérési módja: az UV sugárzás intenzitása. Az ipari szennyezés hatása másodlagos, mert 1000 m-n is igaz az UV sugárzás intenzitás-növekedés, aminek nem a Nap sugárzásának intenzitás változása az oka (ami  0.1% /24év). Az átlátszóság javulásának másik oka feltehetően a relatív páratartalom csökkenése.  Megfigyelés: a több mint egy C fokos melegedés, szárazság, - kevesebb eső, de ha esik, az gyakran villámárvizet jelent-, a vízpára visszacsatolás következtében. 40 fokos hőség felett az eső nagyon ritka; ez a meleg általában olyan légköri viszonyokkal jár, amelyek nem kedveznek a felhőképződésnek, a légkör stabilitása 15 foktól 40 felé közeledve nő, a felhőképződés csökken. A felmelegedés-lehűlés ciklikus hosszú távon: https://www.origo.hu/tudomany/20200317-a-jegkorszakok-akkor-ertek-veget-amikor-a-fold-tengelyenek-szoge-nagyobb-lett.html, a Főld dőlésszögének megváltozásával kapcsolatos folyamat. 

"Nagy a valószínűsége annak, hogy az időjárás még a globális felmelegedésen alapuló klímamodellek által előre jelzettnél is melegebb lesz a következő öt évben" - írták a Nature Communication folyóiratban megjelent tanulmányukban a franciaországi Országos Tudományos Központ (CNRS) szakemberei és a Southamptoni Egyetem kutatói. (2018) A kutatók nem hagyományos szimulációs technikákat használtak előrejelzésük elkészítéséhez, hanem egy számítógépes statisztikai módszert a 20. és 21. század klíma változásainak kutatására, amely megbízható előrejelzéseket nyújt a felszín és a tengerszint átlag hőmérsékleteinek alakulásáról. A modell figyelembe vesz egyebek között a földfelszíni átlag hőmérsékletet alakító olyan tényezőket, mint az üvegházhatású gázkibocsátás, az aeroszolok jelenléte a levegőben, valamint az időjárás természetes változékonyságát... A legutóbbi három év volt a legmelegebb Földünkön az időjárási feljegyzések 19. század végi kezdete óta. Jelenleg a globális átlaghőmérséklet egy Celsius-fokkal magasabb az iparosodás előtti időszakhoz képest, és 0,17 Celsius-fokkal növekszik évtizedeként." (http://www.origo.hu/tudomany/20180815-a-kutatok-elorejelzese-szerint-szokatlanul-meleg-lesz-2022ig.html). 

A dolgozat befejezése után kb. egy évvel jelent meg:(https://hvg.hu/gazdasag/20200103_Az_Eszakisark_jegmentes_es_politikailag_forro_lesz_par_ev_mulva#rss) "...az egyik társszerzője  Donald Perovich, aki hangsúlyozta, hogy 2019 nem volt egyedi év,  tendenciáról van szó: a jégtakaró nyár végi kiterjedése a legkisebb 13 értékét a legutóbbi 13 évben mutatta. Az elmúlt években a sarki jégtakaró egyre később kezdett hízni a tél beköszöntével, és egyre korábban kezd olvadni tavasszal. A kutatók szerint különösen nagy aggodalomra ad okot, hogy az Arktiszról gyakorlatilag eltűnt az „öreg” (4 évnél régebben keletkezett), erős és vastag jég. Az ilyen jég az 1980-as évek elején még a teljes jégfelület harmadát tette ki, 2019 márciusában, vagyis tél végén már csupán 1,2 százalékát. A globális felmelegedés a világátlagnál sokkal jobban érinti az Arktiszt, az átlaghőmérséklet egész pontosan kétszer gyorsabban nő. Ennek az az oka, hogy a sarkvidéken öngerjesztő folyamat zajlik. A jég ugyanis nagyon erősen visszaveri a napfényt, így jóval kevesebb hőt nyel el, mint a sötétebb színű tengervíz vagy földfelület. Ha azonban kevesebb a jég, akkor a terület kevesebb fényt ver vissza, több hőt nyel el, a melegebb klímában jobban csökken a jégtakaró mérete, ezáltal tovább nő a hőelnyelés egészen addig, amíg az Arktisz teljesen jégmentes lesz, legalábbis az év egy részében." Az előrejelzések elég nagy szórást mutatnak, vannak olyan modellek, melyek  2026-ra jégmentes Arktiszt jósolnak, mások csak 2132-re. Az Antarktiszon is várható a jég mennyiségének csökkenése, de relatív méretéből következik, hogy később mint É-n.

Pára-visszacsatolás**

A bolygó hőmérsékleti sugárzását elnyelő rendelkező gázokat üvegházhatású gázoknak (üvegházgázoknak) nevezzük. A Föld légkörében található természetes üvegházgázok és részvételi arányuk az üvegházhatásban:

vízgőz (36 - 70%), szén-dioxid (9 - 26%), metán (4 -9%) , ózon (3 -7%). 

A Táblázat eredete: https://hu.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cvegh%C3%A1zhat%C3%A1s%C3%BA_g%C3%A1zok

Az ábra eredete: https://hu.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cvegh%C3%A1zhat%C3%A1s%C3%BA_g%C3%A1zok

Vannak, akik szerint 60-80%-ban a felmelegedés oka a többlet vízpára, - ami feltehetően túlzás, de több kutatást érdemel. A felhők és a köd árnyékoló hatása a Föld 60W/m² -s kisugárzott energiát a légkörben tartja, és nem engedi át  a Nap 1360 W/m ² -s sugárzását. Nem tudjuk pontosan értékelni a vízpára többlet hatását 10%-os átlátszóság csökkenés esetén. 

A Nap nélkül a hőmérséklet a felszínen -18 Celsius lenne, a Nappal együtt 15 Celsius fokos az átlaghőmérséklet. Bár a melegedés miatt a légkörbe jutó vízpára hatásában erős üvegházhatású gáz és fokozza a felmelegedést. A légkör növekvő páratartalma  felhőképződéshez vezet, ami növeli a Föld napsugárzás elleni védettségét, a kiindulási felmelegedés ellen hatva, (felhőzet-visszacsatolás: Padányi József -Halász László: „A klímaváltozás hatásai”, tanulmány, TÁMOP 4.2.2./B-10/1-2010-0001 azonosító szám). A felhők és a köd, vízpára szerepét ellentétesen is értelmezik a kutatók. Hatásuk az Egyenlítő környékén maximális - É-n kevesebb van és gyorsan kifagy-, az alábbi ábra mutatja:

A vízpára eloszlása (NASA fotó) az egyenlítő környékén a pára a passzát szelek, monszunok intenzitását növeli (4)

ahol  S = 1370W/m ² , szigma = Stefan-Boltzmann állandó és a = 0.3 az albedó (Wikipedia). Az albedo értéke a teljes felszire vontkozik, beleszámítandók a tengerek, szárazföldek, sarkvidékek és a felhők is. Ha a légkör elektromágneses sugárzást elnyeli, tükrözi: a hő nem sugárzódik szét, lassú hőátadási és áramlási folyamatokkal tud csak eljutni az űr felé. Az infravörös tartományba eső hősugárzás lassú folyamatai okozzák a városok, utak, repülőterek feletti extra túlmelegedést. 

Az átlagos átlátszóság 10%-al növekedett 

A magas légköri vízgőz csökkenése önmagában 25%-al - a szám pontosítandó- járul hozzá a felmelegedéshez***.  Egy egyszerű növekmény (increment model, T=288K fok) modell: a sarkokon gyorsulva olvad a jég, - ez az olvadékvíz az óceánok vízszintjét emeli: 1900 óta 17 cm-el-, és a sarkok és az óceánok között a víz oda -vissza folyamatosan mozog (körforgás levegőben, a felszínen, pl. növényekben, és a talajvízben -első lépésben a mélységi vizeket talán ki lehet hagyni-, és a folyamatok hőmérséklet függők), akkor a kérdés: T=288 fokról növekvő hőmérsékletnél, stabil légköri viszonyok esetén átlagosan mi történik az éves átlátszósággal? Növekszik, mert kevesebb felhő keletkezik. Csökkenő hőmérsékletnél csökkenne.(Ózonjuk: https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/).

Ma  a hőmérséklet növekedésével szárazabb és melegebb időjárás van: az átlátszóság nő,  a csapadék viszont villám-árvíz formában érkezik. Az időjárás változékonyságának nincs mérőszáma: gyakoriságokkal lehetséges jellemezni. Pl. az erdőtüzek relatív számával, ami nő.

(Kitérő, szükség van a váratlan természeti események gyakoriságának általános jellemzésére -pl. a szörnyű "elképesztő" szó helyett-:  egy esemény intenzitása és a gyakorisága, -ez utóbbi esemény/ időintervallum dimenziójú, azaz az átlagos bekövetkezés időintervallummal kapcsolatos mennyiség, a reciproka az időegység alatt bekövetkező események száma-, együtt elégséges leírást adnak. Néhány jelenség mérőszáma - felsorolás következik a Wikipedia alapján-: a tornádók korrigált Fujita skálája (https://hu.wikipedia.org/wiki/Torn%C3%A1d%C3%B3), a  szélerősség-skála https://hu.wikipedia.org/wiki/Beaufort-sk%C3%A1la, ez 0-12 fokozatú skála, ami túl sok, ezért három tartományba osztották, ami riasztás kiadására alkalmas. 5-6 fokozatra lenne szükség.A  hurrikánoké

https://hu.wikipedia.org/wiki/Saffir%E2%80%93Simpson-f%C3%A9le_hurrik%C3%A1nsk%C3%A1la, ami 5 fokozatú, de ma már szükséges egy hatodik. Az árvizeket vízszint magasságban mérik és nem a víztömeg vagy térfogat %-ban.

Javaslat az intenzitás mérőszámára: Small, azaz S, M, L. Bővítve XS, S, M, L, XL (és ha szükséges XXL). Példa a földrengés-tengerrengés Richter-skálája (https://hu.wikipedia.org/wiki/Richter-sk%C3%A1la) alapján⁺.

Az anticiklonális inverzó* (a melegedő levegő nem tud felszállni, lebeg vagy leszáll, amitől a növényzet károsodik, kiszárad, tüzek alakulnak ki) következményei: a magas nyomású öv szélesedett, a Szahara terjeszkedik északra a  Mediterráneum rovására, a datolyapálma jelzi É-n a terjeszkedés határát. A Mediterráneumban a növényzet a D-i oldalakon kiég. (Igaz, a Szahara délre még gyorsabban terjed, a Szahara hatása Európa időjárására jól követhető a szállított por mennyiségének változásával. I.e. 7000  és i.e. 2000 között füves puszta volt, tavakkal, folyókkal, mocsarakkal. I.e. 700 körül alakult ki a mai állapota.

A növénytakaró csökkenésében az erdőirtás, a beépítés, repülőterek és a repülés, az út és városépítés, az ipar- és mezőgazdaság, az erdőtüzek pozitív visszacsatolást jelentenek az albedo csökkenése miatt. A Föld tengelyének kis mértékű megváltozása is okozhat változást. A szárazság (aszály) paraméterei: időtartam, a levegő hőfoka, páratartalma, szélsebesség, csapadék- hiány (mm)-ben, talaj és műtárgy-rengeteg hőmérséklete (lenne az elsődleges, de nem is mérjük), víztartalma, az élő szervezet hő-tűrő képessége. 34-35 C fok felett az élő szervezeteknek párologtatási problémái vannak, kiszáradnak, a kritikus 34-35 fok feletti időtartamok hosszának relatív gyakorisága pedig növekszik. Az aszályos napok és az erdőtüzek számának növekedése szembe tűnőbb, mint az óceánok entalpia növekedése. A tengervíz növekvő mélységben történő felmelegedése késleltetve hat: az É-i féltekén 1-2- fokkal melegebbek a novemberi és decemberi hónapok és csökken az arktiszokon a jégmennyiség (https://bencsik.rs3.hu/?Itemid=313). Érdekesség, hogy az évente megfagyott jég mennyisége alig változik -azaz az évente elvont hő mennyisége nem változik-, ugyan akkor a növekvő entalpia következtében a több éves É-sarki jég kb. 80%-a elolvad a 2020-s évekre. A tengervíz hőmérséklet növekedése (2018-ban kb. 1 F fok = kb.  ​⁵⁄₉  C fok) jobb indikátora (https://www.epa.gov/climate-indicators/climate-change-indicators-sea-surface-temperature) az általános melegedésnek, mint a levegő hőmérséklet átlagértékek növekedése, mert mozgóátlagként működik.      

Következtetések

Egy magyarázat az átlátszóság 10%-os növekedésére: a légkör átlagos stabilitása (csökkenő felhőképződésben mérve) nő a hőmérséklet növekedésével. A felhőmentes adiabatikus hőmérséklet gradiens* északra tolódik, amikor kevesebb felhő alakul ki. Ugyanakkor az átlagos abszolút páratartalom nő Európában, anticiklonális hatásra, és az anticiklonális övezetek százalékos növekedésének észlelése műholdakkal lehetséges.

Figyelembe kéne vennünk a párolgó felület nagyságának változását is. Az óceánok felé vagy felől jövő víz tárolási formái: pára, tó, folyó, az elő anyag, talajvíz (a mélységi vizeket elhanyagolva). Az óceán párolog, a felületével arányosan, a sarki jég szublimál, ez lehet elhanyagolható mértékű jelenség. A felmelegedés következtében elolvadt, és a sarki és gleccser eredetű olvadék vizek kis mértékben növelik ugyan az óceánok, tengerek felszínét, de a 17 cm-e szintemelkedésből -ami 1900 óta 17 cm- mondjuk 16.9 cm-nek megfelelő térfogat nem párolog. A melegedési és a lehűlési folyamatok alatt a párolgás intenzitása különbözik. A lehűlési folyamat relatíve nagyobb mennyiségű párát képez (hó és eső), mint a melegedési folyamat. A felmelegedési folyamat összességében csökkenő éves pára mennyiséget képez, mert stabilabb (!) a légkör, ekkor fogy a jég a sarkokról, kevesebb víz vesz részt a körforgásban, jut az óceánokba, ahol csak kisebb részben párolog. Tehát, bár a párolgás intenzitása a hőmérséklettel nő, de a párolgó víz mennyisége csökken.

+

A Richter-skála, Charles F. Richter kaliforniai földrengéskutató után, a földrengések, tengerrengések nagyságának mércéje a felszabadult energia logaritmusával arányos mennyiség, ami a földrengés regisztráló-készülék írókarja által mért legnagyobb kitérés tízes alapú logaritmusa. Minden fokozat tízszeres kitérést és kb. harmincszoros energianövekedést jelent. (Pl. az 5-ös méretű rengés során harmincszor akkora energia szabadul fel, mint egy 4-es méretűnél.) A skála felső vége 8,5 – 9,5 között van, mert ilyen értékűek az ismert legerősebb rengések./

*

A labilitás-stabilitás és ezzel a változékonyság talán mérhető: a harmatpont átlagos idő-és helyfüggvényével, nem csak évszakokként változik, hanem évenként is. Száraz-adiabatikus hőmérsékleti gradiens különbözik a nedvestől. Értéke: 1°C/100m, nedves-adiabatikus hőmérsékleti gradiens kb. a fele: (http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/MeteorologiaAlapismeretek/ch06.html). A telített levegő adiabatikus állapotváltozása során fellépő hőmérséklet-változás. Mivel a kondenzáció rejtett hője az emelkedő légrészecskéket melegíti, a nedves-adiabatikus hőmérsékleti gradiens mindig kisebb a száraz- adiabatikus hőmérsékleti gradiensnél. Amennyiben a földfelszíntől felfelé haladva a hőmérséklet erősebben csökken, mint száraz adiabatikus esetben, akkor a vizsgált légoszlop abszolút instabil. Ha viszont a nedves adiabatikusnál is kisebb mértékben csökken, vagy esetleg növekszik a léghőmérséklet a troposzférában (pl. inverziós időjárási helyzetben), akkor a légkör abszolút stabil. Végül abban az esetben, ha ezen két feltétel egyike sem teljesül, feltételes instabilitásról beszélhetünk. Ekkor a stabilitás vagy instabilitás attól függ, hogy az adott légtömeg mennyire telített.(http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/MeteorologiaAlapismeretek/ch05s03.html)

illetve felhőképződést gátló (c) hőmérsékleti rétegződés. (http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/MeteorologiaAlapismeretek/ch06.html)

**

Climate change feedback: (https://en.wikipedia.org/wiki/Climate_change_feedback#cite_note-pubs.giss.nasa.gov-48). "The water vapor feedback is strongly positive, with most evidence supporting a magnitude of 1.5 to 2.0 W/m²/K, sufficient to roughly double the warming that would otherwise occur. (Science Magazine February 19, 2009. ). Water vapor feedback is considered a faster feedback mechanism" ("2008: Tipping point: Perspective of a climatologist.", Wildlife Conservation Society/Island Press, 2008. Retrieved 2010).

***

(2010, http://science.sciencemag.org/content/327/5970/1219) "Stratospheric water vapor concentrations decreased by about 10% after the year 2000. Here we show that this acted to slow the rate of increase in global surface temperature over 2000–2009 by about 25% compared to that which would have occurred due only to carbon dioxide and other greenhouse gases. More limited data suggest that stratospheric water vapor probably increased between 1980 and 2000, which would have enhanced the decadal rate of surface warming during the 1990s by about 30% as compared to estimates neglecting this change. These findings show that stratospheric water vapor is an important driver of decadal global surface climate change".