Küszöbön a klímakatasztrófa, de még mindig meg lehet állítani

A Qubit a szabad és tájékozott magyar nyilvánosságért dolgozik. Segítsd a munkánkat!

Szép sorban felborulnak a Föld fontos rendszerei a klímaváltozás miatt: két jégtakaró, a korallzátonyok jelentős része és a permafroszt is veszélybe kerülhet 1,5 fokos felmelegedésnél, 2 foknál pedig a magashegyi gleccserek elolvadása fenyeget – állítja egy a Science-ben nemrég közölt tanulmány.

Armstrong McKay, a Stockholmi Egyetem kutatója és kollégái a Föld éghajlati fordulópontjait összegezték, amelyeknek a kutatók által meghatározott hőmérsékleti tartomány feletti átbillenése emberi léptékben örökre megváltoztatná a bolygó arculatát. A kutatók olyan időszakban hívják fel a figyelmet a klímaváltozás katasztrofális kockázataira, amikor sok millióan a megélhetésüket fenyegető európai energiaválság és a következő rezsiszámláik miatt aggódnak.

Az új kutatásról és az éghajlati fordulópontokról Paul Ritchie, az Exeteri Egyetem éghajlatkutatója és Chris Stokes, a Durhami egyetem gleccserkutató professzora nyilatkozott a Qubitnek. Ritchie szerint egyes fordulópontok ideiglenesen átléphetők lehetnek, ha utána sikerül a felmelegedést megfordítani, míg Stokes elmondta: „Összességében saját [a kelet-antarktiszi jégtakaróval foglalkozó] kutatásunk és McKayék munkája is a párizsi klímaegyezmény betartásának fontosságát és ennek sürgősséget hangsúlyozza. A kelet-antarktiszi jégtakaró esetén van még egy kis ablakunk arra, hogy cselekedjünk, és megóvjuk a világ legnagyobb jégtakaróját.

A McKay és kollégái által meghatározott globális és regionális éghajlati fordulópontok, a hozzájuk tartozó hőmérsékleti küszöbbelFotó: Armstrong McKay et al. nyomán

McKay és kollégái 9 globális és 7 regionális jelentőségű éghajlati fordulópontot (climate tipping points) határoztak meg, a hozzájuk tartozó átbillenési hőmérséklet-tartománnyal és hőmérsékleti középértékkel. A kutatók által vizsgált fordulópontok jelentősen hozzájárulnak az egész Föld-rendszer működéséhez, átlépésük az egész bolygó állapotát és a civilizációnk jövőjét is jelentősen befolyásolhatja. Eredményeik alapján reális lehetőség, hogy már a párizsi egyezményben meghatározott, egyre nehezebben elérhetőnek tűnő 1,5 fokos klímacél is az együttesen 12,5 méternyi tengerszintnek megfelelő jeget tároló grönlandi és nyugat-antarktiszi jégtakarók összeomlását okozhatja.

Mik azok az éghajlati fordulópontok?

A Föld nagy rendszereiben, mint a jégtakarók, a tengeráramlások, vagy az Amazóniai-esőerdő, a klímaváltozás hatására egy ponton túl olyan változások indulhatnak el, amelyek jelentős hatással bírnak a bolygó egészére.

A fordulópontok a küszöbérték átlépése után emberi időskálán általában visszafordíthatatlanná és önfenntartóvá válnak, vagyis a rendszer változásai akkor is folytatódnak, ha megszűnik a rájuk mért kényszerítő hatás, jelen esetben az üvegházhatású gázok kibocsátása által okozott globális felmelegedés. A kutatók a fordulópontok átlépését a hőmérsékleti tartományuk minimumértéke felett lehetségesnek, a fő becslésük felett pedig valószínűnek tekintik.

Az éghajlatváltozási kormányközi testület (IPCC) 2021-es, a klímaváltozás fizikai alapjait összefoglaló (AR6 WGI) jelentése a fordulópontokat kritikus küszöbértékként definiálja, amelyen túl a rendszer újraszerveződik, gyakran hirtelen és visszafordíthatatlanul.

A fordulópontoknál nemcsak a hozzájuk tartozó hőmérsékleti érték, hanem maguknak a rendszereknek a reagálási sebessége is számít. „A lassabban bekövetkező éghajlati fordulópontok, mint a jégtakarók vagy az Észak-Atlanti-óceán áramlási rendszere (AMOC), lehetőséget kínálnak a küszöbértékük biztonságos túllépésére, elkerülve tényleges átbillenésüket. Ennek feltétele, hogy a hőmérséklet-emelkedést gyorsan visszafordítsuk, és jelentősen az átbillenési értékük alatt stabilizáljuk” – válaszolta a Qubit kérdésére Paul Ritchie.

Az új tanulmány idézi Ritchie-ék tavalyi, a Nature-ben közölt eredményeit az egyes éghajlati fordulópontok ideiglenes túlléphetőségéről. McKayék azt is rögzítik, hogy a fordulópontok hő-, só-, víz- és szénáramláson keresztül ki is hathatnak egymásra. Ez felveti annak kockázatát, hogy az egyik átbillenése megnövelheti más fordulópontok átlépésének kockázatát, ami akár egyfajta átbillenési kaszkádhoz is vezethet. Ritchie elmondta, hogy „az egymással kölcsönható éghajlati fordulópontok esetén fontos teljes mértékben figyelembe venni az időskálákat, amelyeken az egyes fordulópontok változásai lezajlanak”.

McKay és kollégái úgy látják, hogy az elmúlt években jelentősen nőtt a tudásunk a fordulópontokról, az éghajlati rendszer „nem lineáris” változásainak megfigyelésével, a múltbeli éghajlat (paleoklíma) vizsgálatával, fejlettebb modellekkel és újabb mérésekkel.

A nyugat-antarktiszi jégtakaró helyzete a legkritikusabb

A legkritikusabb fordulópont kétségtelenül az 5 méternyi tengerszinttel egyenértékű jeget tároló nyugat-antarktiszi jégtakaró (WAIS). A déli kontinens nyugati felét borító, először 18 millió éve kialakult jégtömeg a tengerszint alatt fekszik, és amint arról korábban részletesen írtunk, ki van téve a tengeri jégtakarókat érintő instabilitás (marine ice sheet instability, MISI) jelenségének.

Ennek lényege, hogy a melegebb óceáni áramlások megolvasztják a jégtakaró külső gleccsereinek tengerfenékkel érintkező aljzatát, elvékonyítják őket, és jégtáblák leszakadását, valamint határvonaluk visszahúzódását okozza. A folyamat egy ponton túl megállíthatatlanná válhat, és destabilizálhatja a teljes jégtakarót, mivel a WAIS nagy része a kontinens belseje felé lejtő, tengerszint alatti aljzaton fekszik.

A Thwaites gleccsert határoló selfjégFotó: NASA

Ez a folyamat vezethetett a jégtakaró összeomlásához a korábbi eljegesedések közti interglaciális időszakokban. Egy, a PNAS-ben két éve közölt kutatás szerint a WAIS a 129 ezer éve kezdődő és 116 ezer évvel ezelőttig tartó időszakban összeomlott, jelentősen veszített tömegéből, és a mainál több méterrel magasabb tengerszintet eredményezett.

Ma a jégtakaró egyes gleccsereinek, mint a Pine Island vagy a Thwaites, kritikus az állapota, jégveszteségük mértéke 5 ezer éves szinten példátlannak tűnik. A Thwaites az elmúlt évtizedekben gyorsan olvadt, jelenlegi visszahúzódási sebessége 800 méter körül alakul évente. Ha a gleccser visszahúzódása elér egy, a mai határától közel 30-70 kilométerre található kritikus határvonalat, amely után a domborzat a kontinens belseje felé kezd lejteni, az egész nyugat-antarktiszi jégtakaró destabilizálódhat.

McKayék a WAIS összeomlásának fordulópontját a korábbiaknál alacsonyabbra teszik. Úgy vélik, a fordulópont átlépése már 1,5 fokos felmelegedésnél bekövetkezhet, és az olvadás időtartama 2 ezer évig tarthat.

A kelet-antarktiszi jégtakaró egyelőre egyensúlyban maradhat

Még augusztusban, a Nature-ben Stokes és kollégái által publikált átfogó tanulmány alapján azt is áttekintettük, hogy mi vár a következő évszázadokban a Föld legnagyobb jégtakarójára, amely 52 méternyi tengerszintnek megfelelő jeget tárol. A WAIS-szel ellentétben a kelet-antarktiszi jégtakaró (EAIS) ebben az évszázadban még egyensúlyban maradhat a megnövekvő csapadékmennyiségnek köszönhetően, és 2 fok körüli globális felmelegedés esetén később is elkerülhető lehet jelentős olvadása.

Az Antarktisz térképe és jégtakaró nélküli topográfiája

„A kelet-antarktiszi jégtakaróval foglalkozó munkánk egybevág McKay és kollégáinak tanulmányával, amely szerint a kelet-antarktiszi jégtakaró három nagy tengerszint alatti medencéje (Wilkes, Aurora, Recovery) fő globális fordulópontnak minősül. Ezek a medencék több olyan, a nyugat-antarktiszi jégtakaróra jellemző vonással bírnak, amely már most úgy tűnik, hogy reagál a klímaváltozásra, és ami egyesek szerint visszafordíthatatlan lehet” - mondta a Qubitnek Stokes.

A kutató hozzátette: „Már láthatók jelei annak, hogy a kelet-antarktiszi Aurora-medence gleccserei veszítenek tömegükből a melegebb tengeráramlások hatására, a WAIS-hez hasonlóan. A mi vizsgálatunk a jégtakarómodellek előrejelzései alapján nagyrészt szintén egybevág McKay és kollégáinak konklúziójával, miszerint ennek a három medencének 3 fok körül lehet a fordulópontja. Az ugyanakkor még nem tisztázott, hogy a három közül melyik van leginkább és legkevésbé veszélyben.

McKayék a teljes kelet-antarktiszi jégtakaró fordulópontját 7,5 fokra teszik, az elolvadáshoz szükséges időt pedig 10 ezer évre. A kutatók szerint az ilyen szintű felmelegedés elérése elméletileg lehetséges, nagyon magas (RCP8.5) kibocsátás esetén, ennek a forgatókönyvnek a bekövetkezte az utóbbi években ugyanakkor egyre valószínűtlenebbé vált.

1,5 foknál veszélyben a grönlandi jégtakaró is

A kutatók szerint a nyári északi sarki tengeri jégnek (Artic Summer Sea Ice, ASSI) nincs ugyanilyen önfenntartó fordulópontja, ugyanis az a kiterjedésének az 1970-es évek óta tartó gyors csökkenésével egyenletesen reagál az üvegházhatású kibocsátásra. Másfél fokos felmelegedés felett a klímamodellek időnkénti jégmentes szeptembert jeleznek előre, amelyek 2 fok után gyakorivá, 3 foknál pedig permanensé válhatnak.

Az egész éves tengeri jégnek (Arctic Winter Sea Ice, AWSI) viszont már van fordulópontja. Amint McKayék megállapították, ehhez 6,3 fokos felmelegedésre lenne szükség, amely 20 éven belül a téli tengerjég elvesztéséhez vezetne. A regionális fordulópontként meghatározott Barents-tengeri téli jég (Barents Sea winter ice, BARI) elvesztése már 1,6 fokos felmelegedés esetén bekövetkezhet, akár 25 év alatt. Hatását tekintve a kutatók szerint nagyon valószínű, hogy ez regionális felmelegedést okozna. A Barents-tengeri jégnek jelentős hatása van a légköri áramlásokra, az európai éghajlatra és valószínűleg az Észak-Atlanti-óceán áramlási rendszerére is.

Olvadó grönlandi gleccserFotó: JOHN SONNTAG/AFP

Ma a grönlandi jégtakaró mérete gyors ütemben csökken a felszíni olvadás és a jég oldalgleccsereiről történő fokozódó letöredezése miatt – foglalják össze a jelenlegi helyzetet McKayék. Az először a miocénben kialakult jégtakaró elmúlt néhány millió éves története arra utal, hogy az ipari forradalom előttihez képest 0,3-0,5 fokkal magasabb hőmérsékletnél hosszabb időtávon visszahúzódik. Ez történt a legutóbbi eljegesedések közti időszakban, az eemianben, ami hozzáadott a mostaninál jelentősen magasabb tengerszinthez. A kutatók szerint emellett a jégtakaró lényegében összeomlott a 1,5 fokkal melegebb, 424 ezertől 374 ezer évvel ezelőttig tartó hosszú interglaciális időszakban (MIS 11).

Jonathan Gregory és kollégái 2020-ban, a Cryosphere folyóiratban közölt tanulmányukban a jégtakaró és a légkör viselkedését modellezték. Arra jutottak, hogy nincs egy adott hőmérsékleti küszöb, amely a grönlandi jégtakaró teljes összeomlását eredményezné, ugyanakkor 2-2,5 fokon túl már visszafordíthatatlanok lennének veszteségei. Ez alapján fogalmazta meg azt az IPCC AR6 jelentése, hogy limitált bizonyítékok vannak a jégtakaró visszafordíthatatlan elvesztésére 3 fokos felmelegedés alatt.

McKayék az általuk áttekintett bizonyítékok alapján, korábbi kutatásokkal összhangban a grönlandi jégtakaró fordulópontját nagy biztonsággal 1,5 fokban határozták meg, ami 10 ezer éves olvadáshoz vezethet. A grönlandi jégtakaró összeomlása azt jelentené, hogy a Föld elhagyja a 2,6 millió éve kezdődő negyedidőszaki jégkorszak állapotát, és visszatér az egypólusú jégkorszakba, amikor csak az Antarktiszon volt kiterjedt jégtakaró.

1,5-2 foknál felenged az északi permafroszt, és elolvadnak a magashegyi gleccserek

Az északi sarkvidéki területek örök fagyott talaja és üledékrétegei (permafroszt) ezer gigatonnányi szenet tárolnak, amelynek egy része a permafroszt felengedésével szén-dioxid vagy metán formájában a légkörbe kerülhet, írják McKayék tanulmányukban. A kutatók a permafroszt gyors felengedésének küszöbét 1,5 fokra teszik, ennek idejét pedig 200 évre. Teljes összeomlásához 4 fokos felmelegedés és 50 év kellene. Utóbbi esetben 125-250 gigatonnányi szén kerülne a légkörbe, ami 0,2-0,4 fokkal emelné az átlaghőmérsékletet.

A Plaine Morte gleccser tömegegyensúlyának változása idén (piros vonal) és a megelőző 10 év átlagát véve (kék szaggatott vonal)Illusztráció: Matthias Huss/GLAMOS

Az idei európai nyár hőséghullámai katasztrofális hatással voltak az alpesi gleccserekre is, ami példátlan olvadást okozott. Ez előrevetíti, hogy mi vár rájuk a folytatódó felmelegedéssel. McKayék szerint 2 fok már elég lehet, hogy szinte teljesen eltűnjenek az Alpokból a gleccserek, míg a Föld más magashegységeinél ez a határ 1,5-2 fok között, a Himalája esetén pedig 2 fok felett húzódik. A kutatók összességében a magashegységi gleccsereket (GLCR) regionális fordulópontnak tekintik, és hőmérsékleti küszöbüket 2 fokban határozzák meg. Ennek elérése után a gleccserek 200 év alatt olvadhatnak el.

Az Atlanti-óceán fontos tengeráramlásának felborulása ebben a században valószínűtlen

Az Észak-Atlanti-óceán áramlási rendszere (AMOC) egy északi irányú felszínközeli, meleg, sós vízű áramlásból, és egy déli irányú mélyebb, hideg vízi áramlásból áll, ami csatlakozik a globális tengeráramlások rendszeréhez.

Az AMOC-nak McKayék szerint két stabil állapota (a mostani erősebb és egy gyengébb) lehet, amelyek közt a múltban hirtelen átmenetek történtek. A felmelegedés az északi sarki csapadékmennyiség befolyásolásán, a grönlandi jégtakaró olvadásán és a tengerek felszíni hőmérsékletének megemelésén keresztül hat az áramlásra. Ezek mind gyengítették az AMOC-ot, az elmúlt 50 évben akár 15 százalékkal. Egy tavalyi, a Nature Climate Change folyóiratban közölt tanulmány pedig egyenesen az AMOC összeomlásának első korai előjeleit vélte azonosítani.

Az IPCC legutóbbi jelentése szerint valószínűtlen, hogy ez még ebben az évszázadban bekövetkezik. McKayék az áramlás fordulópontját 4 fokos felmelegedéshez és 50 éves időtávhoz kötik. Az AMOC összeomlása az egész világra hatással lenne, a globális átlaghőmérséklet 0,5 fokkal való csökkentésétől a regionális hőmérséklet -4-től -10 fokig tartó mérsékléséig, a globális csapadékeloszlás megváltoztatásáig és a déli félteke felmelegítéséig.

Az AMOC északi részén található észak-atlanti szubpoláris körforgáshoz (North Atlantic subpolar gyre, SPG) McKayék külön globális jelentőségű éghajlati fordulópontot rendelnek: 1,8 fokos felmelegedés esetén, 10 év alatt omolhat össze. Ennek az lenne az eredménye, hogy 0,5 fokkal csökken a globális, és 2 vagy 3 fokkal a regionális hőmérséklet, valamint az időjárás szélsőségesebb lesz Európában.

3,5 fok felett elbúcsúzhatnánk az amazóniai esőerdőtől

Fontos globális jelentőségű fordulópont még az amazóniai esőerdő, amelynek háromnegyedét egy idén márciusban megjelent kutatás szerint pusztulás fenyegeti a klímaváltozás és az erdőírtás miatt. A 150-200 gigatonnányi szenet tároló esőerdő biodiverzitásának értéke mellett McKayék szerint fontos elnyelője az emberi üvegházhatású gáz kibocsátásnak.

Az esőerdő pusztulása 3,5 fokos felmelegedés esetén lehet garantált, függetlenül az erdőírtástól, ami ezt a küszöböt csökkentheti. Az esőerdő jelentős részeinek elvesztése 100 év alatt megtörténhet, ami 0,1 fokkal melegítené a bolygót.

Tarra vágott őserdő újrahasznosítása BrazíliábanFotó: Marizilda Cruppe/ WWF Brazília

A kutatók az északi tajga fenyőerdeihez két regionális fordulópontot rendeltek. Az erdők déli területeinek destabilizációja (Boreal Forest, BORF) 4 fokos felmelegedés esetén tűnik elkerülhetetlennek., az északi sarkvidéki tundra erdősödése (Tundra, TUND) pedig szintén 4 fokos felmelegedés esetén kezdődhet meg. A kettő együttesen 0,3 fokkal fokozná a klímaváltozást.

A Sahel-övezet (SAHL) éghajlatának radikális megváltozása annak nedvesebbé és zöldebbé válásával 2,8 fokos felmelegedésnél következhet be, 50 év alatt. Ennek hatásai bizonytalanok, de a folyamat valószínűleg további regionális felmelegedéshez vezetne. A klímaváltozás által közismerten veszélyeztetett trópusi és szubtrópusi korallzátonyok is rendelkeznek fordulóponttal, ez az IPCC jelentése alapján 1,5-2 fok közt húzódhat. Elvesztésük beláthatatlan veszteséget okozhat a Föld biodiverzitásában, az óceáni táplálékláncban, és több millió ember megélhetését veszélyeztetné világszerte. McKayék a korallzátonyokat (REEF) regionális fordulópontnak tekintik, küszöbüket 1,5 foknál húzzák meg.

Mi várható?

A McKay és kollégái által összegzett kép azt mutatja, hogy a küszöbén állunk annak, hogy bolygónk legfontosabb rendszerei megváltozzanak. A szakemberek úgy vélik, hogy a ma már túlszárnyalt, 1 fokos felmelegedés lehet a Földnek a jelenlegi holocén kor körülményeit megtartó biztonságos éghajlati értéke, ami minimalizálná bármely fordulópont átlépésének lehetőségét.

A jelenlegi 1,1 fokos felmelegedésnél a kutatók szerint azt sem lehet kizárni, hogy a nyugat-antarktiszi és grönlandi jégtakarók fordulópontjait már átléptük, ami 1,5 fok felett válik valószínűvé. Ehhez azt a kulcsfontosságú kitételt társítják, hogy a jégtakarók összeomlása elkerülhető, ha sikerül viszonylag gyorsan a 1,5 fokos határ alá vinni a globális felmelegedés mértékét.

McKay és kollégái nem győzik hangsúlyozni, hogy a klímaváltozás 1,5 foknál való megállítása biztonságosabb, mint a 2 fokos határ elérése, amely tovább növeli a jégtakarók, a permafroszt, a korallzátonyok és a magashegyi gleccserek fenyegetettségét. A net zero kibocsátási vállalások a felmelegedést 1,9-2 fok közt állíthatják meg, azonban ha a jelenlegi úton haladunk tovább, az RCP4.5/SSP2-4.5 forgatókönyvvel nagyjából egybevágó, 2,6 fok körüli felmelegedésre számíthatunk 2100-ig. A kutatók szerint a klímaszenzitivitás körüli bizonytalanságok miatt elméletileg 4 fokos hőmérséklet-emelkedés is lehetséges a század végéig.

A jelenlegi kibocsátási trendek által kijelölt 2,6 fokos, vagy optimistább elemzések szerint 2,2 fokos felmelegedés esetén a grönlandi jégtakaró, a nyugat-antarktiszi jégtakaró, a trópusi és szubtrópusi korallzátonyok, a magashegyi gleccserek, és a Barents-tengeri jég veszhet el, valamint leállhat a észak-atlanti szubpoláris körforgás.

Ha viszont sikerül a net zero vállalásokat teljesíteni, a felmelegedés az üvegházhatású gázok légköri szintjével együtt nagyrészt megállhat. Ezután a szén-dioxid-szint és a hőmérséklet is lassú csökkenésnek indul évszázados és évezredes távlatban. A klímaváltozás minimalizálásával és az üvegházhatású gázok szintjének csökkentésével – például a szén-dioxid légkörből való nagymértékű kivonásával  – esélyünk lehet arra, hogy a klímaváltozásra lassabban reagáló jégtakarókat még éppen megmentsük.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: