2017. december 13. szerda
Hírek a meteorológia világából

OMSZ: 2017. szeptember 15. 23:31

Gondolatok a légköri ózonról az Ózon Világnapja kapcsán

Szeptember 16-át az ENSZ nevezte ki az „ózon világnapjának”. Eredeti angol elnevezése: International Day for the Presevation of the Ozone Layer (azaz az ózonréteg védelmének világnapja). A döntés 1994-ben született, és azért pont szeptember 16-ra esett a választás, mert az azóta már szinte „legendássá vált” Montreali Jegyzőkönyv aláírása az évnek ezen a napján született hét évvel korábban, 1987-ben. Nagyon sok mindent leírtak erről a problémakörről, így a már sokat ismételgetett tények helyett inkább néhány érdekes gondolatot érdemes megemlíteni ennek a napnak a kapcsán.

Tóth Zoltán
OMSZ

Először is mindenképpen érdemes egy neves amerikai kolléga megjegyzését megemlíteni, aki azt mondta egyszer, hogy a Montreali Jegyzőkönyben (és az azt követő egyezményekben) foglaltak végrehajtása és eredménye az emberiségnek a környezete megóvására tett eddigi kísérletek egyetlen sikertörténete. Nos, ezt a 2000-ben Sapporo-ban megrendezett négyévenkénti ózon szimpóziumon (Quadrennial Ozone Symposium) mondta, ami akkor igen meglepő volt, ugyanis 2000-ben maximum csak bíztató előjeleket láthattunk, de biztos eredményt még nem, ugyanis addig még nem telt el elegendő hosszúságú időszak a 90-es évek elejére ijesztő méreteket öltő globális ózoncsökkenés érzékelhető megállása óta. Mind az OMSZ budapesti méréseinek elemzéséből, mind a külföldi mérőállomások mérési adatainak elemzéséből eléggé egybehangzóan az látszott, hogy a 90-es évek második felében nem folyatódott az addig tendenciájában folyamatos ózoncsökkenés. Ugyanakkor a kolléga igen merész volt, mert 4-5 év után ilyet nem lehetett volna kijelenteni. Mindazonáltal az azóta eltelt 17 év az ő kissé „felelőtlen bátorságát” igazolta: minden jel arra mutat, hogy a légkör ózontartalmának több évtizedig tartó globális csökkenése megállt, és egy kis visszanövekedés indult meg. Hogy 2000-ben ezt felelőtlenség volt nyugodt szívvel nagy plénum előtt kijelenteni, azt jól mutatja a budapesti adatsorunk néhány részletének szemügyre vétele. Az ábrán a légoszlop teljes ózontartalmának éves átlagai láthatóak az 1969 és 2016 közötti időszakra az OMSZ Marczell György Főobszervatóriumában folyó mérések alapján. Az ábrán szándékosan nem tűntettük fel az adatsorra illesztett trendet, mert többféle trendet is lehet illeszteni erre az adatsorra, attól függően mire akarunk súlyozni, az adatsornak, a változásnak milyen részletét, szegmensét akarjuk hangsúlyozni (a trendvizsgálatban a „first guess” vagy a jól megalapozott prekoncepció fontos szerepet játszik, de ennek taglalása nagyon messzire vezetne). A 90-es évek közepéig tartó csökkenés az illesztett trendvonal feltűntetése nélkül is szembetűnő, még a nem gyakorlott szemnek is. Nézzük most meg az ózon 80-as évtized alatti viselkedését. Jól láthatjuk, hogy abban az évtizedben egyértelműen növekedés volt tapasztalható. Akkor most ez azt jelenti, hogy hazánkban a világ más részeivel ellentétben nem is volt ózoncsökkenés? Nem, nem ezt jelenti, hanem azt, hogy ha egy ilyen komplex fizikai rendszerben, mint a földi atmoszféra, kiválasztunk egy fizikai mennyiséget a sok közül, amire rengeteg egyéb, eleve sok minden mással kölcsönhatásban és visszacsatolásban lévő tényező hat, nem minden esetben, vagy nem minden rövidebb időszakra fogjuk a hosszú távra érvényes „fő effektust” látni. Azaz kicsit pongyolán fogalmazva: a fő effektus sok esetben elveszik a sok tényező együttes hatása mellett, és csak elegendő hosszú időszak megválasztása esetén „válik láthatóvá”. Senki se kérdőjelezi meg azt, hogy a 80-as évtizedben hazánk felett ugyanúgy ózoncsökkenés volt, mint globális méretekben, pedig az évtized nagyobb részében ellenkező tendenciát tapasztaltunk. Ezért volt elhamarkodott a fent említett szakember véleménye, mert láthatjuk, hogy 4-5 éves intervallum alatt történtekből nem szabad következtetéseket levonni. Az más kérdés, hogy „szerencséjére” – és igazából (sőt főként) – az egész civilizációnk és a bioszféra szerencséjére az lett az érvényes hosszú távú tendencia, amit a 90-es évtized második felében tapasztaltunk.

Ettől függetlenül nem lehetünk teljesen nyugodtak. Bár a modellek előrejelzése szerint a legvalószínűbb végkifejlet az, hogy századunk második felében – legnagyobb eséllyel a 80-as évtizedben – a sztratoszféra kémiájának perturbációja megszűnik, és visszaállhat az eredeti állapot, az utóbbi évtized mérései nem mutatnak javulást, sőt ha szigorúan vesszük, egy kis ózoncsökkenés, vagy legalábbis stagnálás időszakában vagyunk, ahogy ezt az ábrán láthatjuk. Ez jól mutatja, hogy minden kijelentést és következtetést csak nagyon körültekintő vizsgálatok után és elegendően hosszú időszak elteltével tehetünk.

Az tény, hogy az ózonkárosító anyagokat az egyezményeket aláíró országok teljességgel kivonták az iparból, így mára globális mértékben jelentéktelen a halogénezett szénhidrogének légkörbe juttatása. Azaz az ok meg lett szűntetve, már csak azért kell várni a végeredményre, mert az ózonkárosító vegyületek átlagos légköri tartózkodási ideje igen hosszú, így ha már többet nem is juttat az emberiség a légkörbe, a már ott lévők még sokáig ott lesznek. De utánpótlás hiányában fokozatosan csökken a mennyiségük.

Nem szabad azonban elfelejteni, hogy több tényező van, amelyek esetén nem tudjuk, vagy csak nagy bizonytalansággal tudjuk, hogyan kell velük számolni és milyen mértékben kell velük számolni.

Mivel az ózon azon tulajdonsága révén, hogy jelentős abszorbens az ultraibolya és az infravörös sugárzások tartományában, melegíti az alsó sztratoszférát. Ennek a következménye az, hogy a hőmérsékleti profil a troposzférában tapasztalható vertikálisan csökkenőből növekedőbe megy át. A globális cirkulációt jelentősen meghatározza a vertikális profil. Ez feltételezhetően nagyon hosszú ideig közel állandó volt. Viszont az évtizedekig tartó ózoncsökkenés következtében abban a magasságtartományban, ahol a keletkezési mechanizmus következtében a legtöbb ózon van (durván 15-30 km), hosszú távon kicsit alacsonyabb volt az átlaghőmérséklet és ne felejtsük el, hogy még mindig nem növekedett vissza „normálisra” az ózontartalom, tehát az effektus – ha csökkenő mértékben is, de – még fennáll. Ez minden valószínűség szerint hozzájárult a nagytérségű időjárási rendszerek mozgásának kis megváltozásához. Azt viszont nem nagyon lehet tudni, hogy ez a hatás az ózoncsökkenés megszűnte után megszűnik-e, vagy a hosszú ideig fennálló alacsonyabb átlaghőmérséklet az adott magasságtartományban nem visszafordítható változást okoz. A problémát tetézi, hogy a fordított mechanizmus is működik a légkörben: az alacsonyabb hőmérsékletek kedveznek az ózoncsökkentő körülmények létrejöttének a sztratoszférában. Emiatt egy pozitív visszacsatolás jött létre: a csökkenő ózonmennyiség okozta hűlés további ózoncsökkenést okozott. Mivel egy ilyen komplex bolygóatmoszféra, mint Földünk légköre, rendkívül sokféle „finomhangolás” által működőképes csak, kérdés, hogy ezek a folyamatok okozhattak-e olyan hosszú távú következményeket a rendszer más szegmenseiben, amelyek jelentősen késleltetik, vagy akár megakadályozzák a sztratoszféra kémiájában a perturbáció zökkenőmentes megszűnését.

További tényező, hogy az utóbbi évtizedekben gyakoribbá váltak a mediterrán beáramlások hazánk területére, főként nyaranként. Mivel normál esetben az ózon mennyisége az egyenlítőtől a pólusokig növekszik, a mediterrán légtömeg nagyobb eséllyel alacsonyabb ózontartalmú, mint a hazánk felett jellemző mennyiség. Ennek a hatásnak a következményét tapasztaljuk is az ózon adatainkból: az utóbbi két évtizedben folyamatosan ózonhiányt regisztrálunk nyaranként. Az utóbbi 20 évet tekintve azt tapasztaltuk, hogy (az ebből a szempontból négy hónapos nyarakat figyelembe véve) a 80 hónapból mindössze kilencben volt az átlagos eltérés pozitív, de ebből is két hónapot kivéve a pozitív eltérés jelentéktelenül kicsi. Még csak közelítőleg se lehet megmondani, hogy ez az effektus mennyire fogja fékezni az ózon növekedését.

Továbbá még egy fontos folyamat működik, ez pedig nem más, mint az éghajlati rendszer belső autonómiája. Ez azt jelenti, hogy a légkörben hosszú távon (értsd klimatikus skálán) mindig folyamatban vannak kisebb-nagyobb változások minden egyéb drasztikus külső behatás hiányában is. Ez nem meglepő, sőt szükségszerű, hiszen az atmoszférának, mint minden fizikai rendszernek kötelező megfelelnie az alapvető fizikai törvényeknek, és ezen „munkálkodásának” a folyamatos „változásban létezés” a következménye. Például energiaminimum fenntartására törekszik. Ezt a termodinamika II. főtétele értelmében legkönnyebben az „üres hideg” világűr felé történő hűléssel (energialeadással) tudja elérni amit a mindenkori körülményekhez képesti lehető legnagyobb hosszúhullámú (távoli infravörös) sugárzás kibocsátásával tud megvalósítani. Ez csak folyamatos „finomhangolások”, „utánszabályozások” segítségével sikerül neki. Például az egyensúly fenntartásához nem is minden pillanatban, de hosszabb időszakok átlagában egyenlőnek kell lennie a légkör által kapott (és felhasználható) rövidhullámú sugárzásnak (ami a Napból érkezik) a kimenő hosszúhullámú sugárzással. Bármilyen kis változást, ami ezt az egyensúlyt befolyásolja, a légkörnek „utána kell igazítania”. Azaz például, ha egy nagyobb területen a bevetetlen területből mezőgazdasági területet hoznak létre, meg fog változni a felszín rövidhullámú visszaverő- (azaz fényvisszaverő)képessége (albedója). Ez azt jelenti, hogy az addigitól eltérő mennyiségű rövidhullámú sugárzási energia kerül a légkörbe, így a légkörnek különböző „praktikákkal” utána kell állítania, hogy fenntartsa az egyensúlyt. Ezek óhatatlan következményei a légkör különböző fizikai mennyiségeiben (mérhető paramétereiben) bekövetkező változások. Ezen természetes utánaállítások következményei azok a változások, amiket az éghajlati rendszer belső autonómiájának hívunk. 

Korábban a sztratoszféra működésének vizsgálatával foglalkozó szakemberek az erre a célra kifejlesztett ún. kémiai-dinamikai modellek segítségével kiszámolták, hogy a tapasztalt ózoncsökkenés teljesen magyarázható-e az emberi tevékenységgel. Nos, az eredmény érdekes volt: legjobb esetben is csak 60-70 százaléka volt magyarázható az ózonkárosító vegyületek (freonok és halonok) hatásával. Ez azt jelenti, hogy a bőven nem elhanyagolható maradék rész jó eséllyel az éghajlati rendszer belső autonómiájának köszönhető, azaz egyszerűen a légkör „finomhangolásai”, „utánszabályozásai” miatti változások olyan jellegűek, hogy épp bizonyos mértékű ózoncsökkenést okoztak azokban az évtizedekben. Ez a változás szinte független a freonok és halonok hatásától, azaz iparból való kivonásuk után is tart. Mértékének esetleges jövőbeli változását szinte lehetetlen előrejelezni, azaz nem lehet tudni, hogy mennyire szól bele az ózonkárosító anyagok légkörből való kivonása következtében fokozatosan „visszanövekedő” ózontrendbe.

Ezek a folyamatok más egyéb folyamatokkal egyetemben könnyedén okozhatnak kisebb-nagyobb zökkenőket az ózon növekedő tendenciájában, de a legnagyobb esély azért mégiscsak arra van, hogy a század végére megszűnik az ózonprobléma, viszont létük arra figyelmeztet, hogy egy pillanatra sem csökkenhet a szakemberek ébersége.


A légoszlop teljes ózontartalmának éves átlagai az 1969 és 2016 közötti időszakra
az OMSZ Marczell György Főobszervatóriumában folyó mérések alapján

Meteorológiai hírek