A teljes cikk letöltése képekkel és adatokkal együtt
A teljes cikk letöltése képekkel és adatokkal együtt
SZÉNDIOXID ÉS ÉGHAJLAT
A globális melegedés tény. Vita tárgyát képezi azonban, hogy mi okozza. Az általánosan elfogadott és propagált nézet szerint az éghajlatváltozás oka az üvegház erősödése, és ebben a legfontosabb tényező az ember ipari tevékenységéből származó széndioxid kibocsátás.
Ezt a véleményt kevesen tudják vagy merik vitatni, annál is inkább, mert erre az elméletre jól jövedelmező zöld iparág és nemzetközi CO2 kvóta kereskedelem épült fel, és a befektetők nem szívesen látnák a profitjuk csökkenését.
Vannak azonban ellenvélemények is. Ilyen például Dr. Miskolczi Ferenc elmélete, aki kutató fizikusként dolgozott a NASA klímavédelmi projektjében, és az általa feldolgozott mérési adatok alapján jutott arra a következtetésre, hogy a széndioxid kibocsátás a globális hőmérséklet-emelkedésben alig játszik szerepet, mivel a növekvő mennyiségű széndioxid üvegház növelő hatását a levegőben lévő vízgőz mennyiségének csökkenése gyakorlatilag kompenzálja.
Tudjuk, hogy a Föld éghajlati egyensúlya azon múlik, hogy megfelelő-e a bolygónk „hűtése”, vagyis hogy egyensúlyban van-e egyfelől a Földre beérkező és a Földön termelődő hőenergia, másfelől a Földről a világűrbe kiáramló hőenergia mennyisége.
A Földet főleg a Nap melegíti, és ehhez adódik hozzá még az a hőenergia, ami a Föld belsejében zajló radioaktív bomlásokból, vulkáni tevékenységből, erdőtüzekből, és egyéb természetes hő termelő folyamatokból származik, és az a hőenergia is, amelyet az emberi tevékenység termel.
A legfontosabb melegítő tényező a napsugárzás. A Nap felszíne négyzetméterenként 62-65 megawatt teljesítménnyel sugároz, ami a Föld keringési pályáján – vagyis a Naptól mintegy 150 millió km távolságban – négyzetméterenként 1,3 kilowatt körüli besugárzási teljesítményt jelent. Figyelembe véve a bolygónk napsugárzással szembeni kb. 128 millió négyzetkilométeres hatáskeresztmetszetét, az atmoszféra felső rétegét elérő összes besugárzási teljesítmény 160 milliárd megawatt körül becsülhető, és ez több mint három nagyságrenddel haladja meg a Föld belsejéből felfelé áramló mintegy 42 millió megawattnyi geotermikus hőteljesítményt, így ez utóbbi tényező a további fejtegetésben figyelmen kívül hagyható, akárcsak az emberi tevékenységből származó hőtermelés.
A Napból érkező besugárzás, és a Földről a világűr felé történő kisugárzás is a légkörön halad keresztül, amely bizonyos sugárzásokat átereszt, másokat elnyel, visszaver, vagy szétszór. Atmoszférikus „ablaknak” szokás nevezni azokat a hullámhossz tartományokat, amelyekben a légkör áteresztő képessége magas.
A Nap felszínén a hőmérséklet kb. 6.000 kelvin fok, ez mintegy húszszor akkora, mint a Földön, ezért a maximális kisugárzási intenzitás a zöld színnek megfelelő 0,5 mikron hullámhossz körül van.
A Földet elérő napsugárzás 60-70%-át a légkör a 0,4-1,3 mikron közötti atmoszférikus ablakon átengedi és az eljut a felszínre, amely a sugárzás kb. 30%-át visszaveri, 70%-át elnyeli. A föld felszíne ezért felmelegszik, és hőmérsékleti sugárzást bocsát ki a szemmel láthatatlan infravörös tartományban.
A kisugárzás legnagyobb intenzitása 9-10 mikron hullámhossz körül van, és ennek 60-70%-át a légkör a 7,5-14 mikron közötti atmoszférikus ablakon át kiereszti a világűrbe, a többit elnyeli, majd ennek jelentős részét visszasugározza a felszínre.
A visszasugárzás következménye az „üvegházhatás”, vagyis egy járulékos melegedés az atmoszféramentes állapothoz képest.
2
A Földön az átlagos éves középhőmérséklet +16°C körül van. Ha nem volna üvegház, de a felszín elnyelési tulajdonságai nem változnának, az átlagos hőmérséklet csak –18°C körül lenne.
Az üvegház stabilitása, optimális energetikai egyensúlya létfontosságú a bioszférát benépesítő élőlények szempontjából, hiszen üvegház nélkül a Föld fagyott bolygó lenne, és nem volna lehetséges rajta emberi élet.
Az üvegházi egyensúly kisebb mértékű megbomlása esetén természetes önszabályozó folyamatok gondoskodnak az egyensúly helyreállításáról.
Az ezzel kapcsolatos hivatalos klímaelméletek szerint az egyensúly nagyobb mértékű megbomlása esetén önmagát felerősítő láncreakciószerű folyamatok alakulhatnak ki. Ha például az üvegház hatás csökkenne, a hőmérséklet is csökkenne, több víz fagyna meg, és mivel a jég és hó sok fényt ver vissza, ez tovább gyorsítaná a lehűlést. Az üvegházi egyensúly ellenkező irányban is felborulhat. Ha az üvegház-hatás erősödik, a víz fokozott párolgása miatt a levegő páratartalma megnő és mivel a vízgőz jó infravörös elnyelő, a melegedés erősíti önmagát.
Jelenleg a melegedési tendencia van túlsúlyban, és ezt a légkör növekvő széndioxid tartalmának tulajdonítják. Az amerikai National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) intézet adatai szerint az ipari forradalom előtt a levegőben a széndioxid tartalom kb. 280 ppmv, azaz kb. 0,028 térfogat-százalék volt, jelenleg pedig már eléri a 380 ppmv, azaz térfogat-arányban a 0,038 % értéket.
A széndioxid koncentráció kialakulásában a széndioxid természetes körforgása is fontos szerepet játszik. A levegőbe kerülő széndioxid ugyanis a vízgőzzel vegyülve szénsavat alkot (CO2 + H2O = H2CO3), és ez savanyú eső (amely nem tévesztendő össze az ipari eredetű kén tartalmú savas esővel) formájában lehullik. Ennek jelentős része az óceánokba hullik, és a tengeráramlatok leviszik a mélybe, ahol a széntartalma különféle fizikai-kémiai folyamatokban lekötődik. A savanyú eső másik része a szárazföldre jut, és a vulkanikus eredetű bazalt kőzetekre eróziós hatást fejt ki.
Fontos tudni, hogy a bazalt a Földön az egyik leggyakoribb kőzetféleség, és hogy a tömegének jelentős részét kalcium-szilikát (CaSiO3) alkotja. Ezzel lép kölcsönhatásba a savanyú eső, és bomlástermékként víz, mészkő (kalcium-karbonát), és kvarchomok (szilíciumdioxid) jön létre (H2CO3 + CaSiO3 = H2O + CaCO3 + SiO2) és ezzel a savanyú eső széntartalma itt is lekötődik.
A tűzhányók jelentős része az óceánok mélyén működik, ezért a vulkanikus bazaltképződés nagyobbik része itt zajlik le, és a tengeráramlatok által az óceánok fenekére lejutó szénsav itt is kifejti a fenti kölcsönhatást.
Mivel a földkéreg állandó mozgásban, átalakulásban van, a felszínt és a tengerfeneket borító kőzetek lesüllyednek és előbb-utóbb olyan nyomás és hőmérséklet tartományba kerülnek, ahol a kőzet megolvad, és a benne található mészkő elbomlik (CaCO3 = CaO + CO2), majd a bomlás során keletkező széndioxid a tűzhányókon és termálvizeken keresztül kijut a légkörbe. Ezzel a szén geokémiai körfolyamata bezárul.
Ebben a körfolyamatban ugyanakkor működik egyfajta önszabályozó visszacsatolás, amelynek során, ha a levegőben a széndioxid koncentráció feldúsul, fokozódik a savanyú eső képződés és egyre több szén távozik a légkörből.
A klímaváltozással kapcsolatban az emberiség szerepe több vonatkozásban is vitatható, hiszen az emberiséget megelőzően is voltak jelentős klímaváltozások és globális katasztrófák, amelyek olykor élőlény fajok tömeges kipusztulását okozták.
Mintegy 800 millió évvel ezelőtt például az üvegház annyira meggyengült, hogy a Föld csaknem az Egyenlítő térségéig eljegesedett. Az ok feltehetően egy óriási vulkanikus aktivitás lehetett, amelynek során az Egyenlítő környékén egy hatalmas bazaltkiömlés után mállékony felület alakult
A széndioxid elnyelési spektruma
3
ki, és ez olyan mértékben megkötötte széndioxidot, hogy annak légköri koncentrációja 100 ppmv (0,01%) alá csökkent.
Kétséget támaszthat még a különféle üvegház hatású gázok hatásának összehasonlítása. Sajnos az erre vonatkozó publikált adatok meglehetősen ellentmondásosak. Amit a szakirodalomból és a tudományos közleményekből meg lehet tudni, annak a lényegét az alábbi táblázat foglalja össze.
Üvegház hatású gázok fontosabb tulajdonságai
megnevezés
kémiai képlet
hatékonysági szorzó
hatás megoszlása a sztra-toszférában
hatás megoszlása a teljes atmoszférában
vízgőz
H2O
60 %
széndioxid
CO2
1
66 %
22 %
metán
CH4
30
20 %
18 %
ózon
O3
2.000
8 %
dinitrogénoxid
N2O
300
6%
freon
CF2Cl2
9.000
egyéb ipari gázok
A táblázatban a hatékonysági szorzó azt jelenti, hogy a felszín által kibocsátott infravörös sugárzás azonos mértékű elnyeléséhez hányszoros koncentrációjú széndioxid koncentráció kellene.
A táblázatból kitűnik, hogy az üvegház effektus legnagyobb részéért a vízgőz a felelős. Ennek ellenére mégsem a vízgőz kibocsátást igyekszünk korlátozni, hanem a széndioxidot. Sőt, a zöld mozgalmak azért tartják környezetbarátnak a gázmotoros villamos energia termelést például a vízenergiával szemben, mert a kibocsátott égéstermék nagyobb része nem széndioxid, hanem vízgőz.
Fontos azonban megjegyezni, hogy a vízgőz hatása két irányú. Ha a levegő relatív nedvességtartalma nem éri el a telítési értéket, akkor erősíti az üvegház hatást és ezzel hozzájárul a melegedéshez.
A harmatpont elérésekor azonban a vízgőz pára formájában kicsapódik, köd és felhő képződik. Mivel a felhők a világűr felől nézve nagy fehér fényvisszaverő felületek, kevesebb napsugárzási energia éri el a talajszintet, és ez ellene hat a melegedésnek.
Dr. Miskolczi Ferenc sokat támadott elmélete szerint egy olyan bolygón, amelyen hatalmas mennyiségű felszíni víz található, a kipárolgó vízgőz miatt magától kialakul az elvileg lehetséges maximális üvegházhatás, és ezt már az egyéb gázok nem tudják számottevően tovább növelni, mert ha valamilyen más üvegházgáz koncentrációja növekszik, az ennek megfelelő vízgőz ki fog szorulni a levegőből és a rendszer visszaszabályozza önmagát.
Tudjuk, hogy minél magasabbra megyünk felfelé a légkörben, annál kisebb a nyomás, és annál alacsonyabb a hőmérséklet.
Az atmoszféra rétegeződésének legegyszerűbb modelljében a különféle magasságokban éppen akkora a nyomás, hogy kompenzálja a felette elhelyezkedő rétegek súlyterhelését. A meleg talajszintről a levegő felfelé áramolva ezért kitágul, és mivel közben sehová nem ad le hőenergiát és nem is kap, ezért az állapot változása adiabatikusnak tekinthető.
Ennek megfelelően számítható ki az adiabatikus hőmérsékleti gradiens az ismert termodinamikai egyenletek alapján.
4
A valóságban a levegő nedvessége is befolyásolja a hőmérsékleti gradienst, mivel ha a vízgőz kicsapódik páracseppek formájában, hőt ad le, amikor pedig a vízcseppek elpárolognak, hőt vesznek fel, és emiatt a hőmérsékleti gradiens alacsonyabbra adódik.
Kérdés, befolyásolja-e a hőmérsékleti gradiens értékét a levegő széndioxid tartalma is.
A talajszint és a világűr hőmérséklet különbsége ugyanis a hőmérsékleti gradiens integráljaként számítható, az atmoszféra teljes rétegvastagságára. Ha tehát a széndioxid tényleg növeli a talajszint közelében a hőmérsékletet, akkor a világűrhöz viszonyított hőfok eltérésből következően a hőmérsékleti gradiensnek is növekednie kell az alsóbb légrétegekben. Miskolczi professzor mérései azonban ezt a jelenséget nem igazolják.
A lehetséges magyarázat szerint a talaj által alulról fűtött légkör állapota instabil, és ebben éppen a felfelé törekvő felmelegedett levegő igyekszik helyreállítani az adiabatikus gradienshez közeli állapotot. Bolygónk klímarendszerében ugyanis turbulens áramlásokat tartalmazó sokrétűen összefüggő sztochasztikus folyamatok működnek, és ezek csak bonyolult egyenletekkel írhatók le, és ezért a klíma globális működési mechanizmusának jellemzéséhez kizárólag a légkört alkotó gázok abszorpciós tulajdonságainak figyelembe vétele nem elegendő.
Az önszabályozó folyamat lényege, hogy ha az üvegházhatás megnő, erősödik a felszíni vizek párolgása, ez több hőt von el a felszíntől, és egy bizonyos határ felett a többlet hőelvonás meghaladja a megnövekedett üvegház hatásból eredő hőtöbbletet. A vízpára által szállított többlet hőenergia azután jelentős mértékben konvekciós áramlással jut fel olyan magasra, ahonnan az már túlnyomórészt a világűr felé fog szétsugárzódni.
Ez azonban nem jelenti azt, hogy az üvegház erőssége nem változik, csupán azt, hogy nem képes minden határon túl növekedni, hanem ehelyett egy átlag érték körül ingadozik.
Miskolczi professzor álláspontja szerint az üvegház-gázok szerepét hibásan értelmezzük. Egy 60 éves időtartamra kiterjedő mérési adatsorozat elemzése ugyanis azt mutatja, hogy az atmoszféra teljes infravörös abszorpciós képességének növekedése az 1%-ot sem érte el, és ebből az a következtetés adódik, hogy számos egymásnak ellentmondó folyamat egyenlege irányítja az éghajlat alakulását.
Valószínű, hogy ebben a vonatkozásban nem hagyható figyelmen kívül Földön kívüli hatások befolyása sem, mint amilyen például a Nap aktivitásának ingadozása.
2011. június
Dr. Héjjas István
Forrásmunkák
http://klimabarat.hu/node/382
http://foldrajz.ttk.pte.hu/kornyezet/tematikak/fej06.doc
http://www.matud.iif.hu/08jun/05.html
http://nol.hu/archivum/archiv-486659
http://ismeret.virtus.hu/?id=detailed_article&aid=84471
http://www.szentagothai.ttk.pte.hu/index.php?uveghaz
http://kornyezet.ektf.hu/uploads/doc/kornyezeti_fizika.pdf
http://www.maesholnap.hu/portal/cikk2.php?idc=20100517-111601&id2=20051025-164123&idl=
A teljes cikk letöltése képekkel és adatokkal együtt
© Reális Zöldek Klub . Minden jog fenntartva.
