Happy birthday globális felmelegedés!

1975. Augusztus. 8-án jelent meg Wally Broecker cikke a „Science” című folyóiratban „Are we on the brink of a pronounced global warming?” cím alatt, vagyis „Megkezdődött-e egy kifejezett globális felmelegedés?” És ezzel megszületett a „globális felmelegedés” fogalma. Tanulmányában Broecker helyesen jósolta meg, hogy „ha a jelenlegi hűvösödő klíma egy évtizeden belül átengedi helyét a széndioxid által gerjesztett kifejezett melegedésnek.” Valamint „a következő évszázad elején a széndioxid a Föld átlaghőmérsékletét az elmúlt 1000 évben tapasztalt legmelegebb időszak fölé fogja emelni. Broecker megjósolta, hogy a XX. század alatt a Föld átlaghőmérséklete 0,8 °C-t fog emelkedni a CO₂ miatt, és kifejtette aggodalmát a mezőgazdaságra és a tengerszintre gyakorolt hatásával kapcsolatban.    

A fenti grafikon bemutatja a globális hőmérsékletet 2010 Júniusáig a NASA GISS adatai alapján. A szürke vonal a 12 hónapok átlagát köti össze. A piros pontok az éves átlag értékek. A vastag vörös vonal a nem lineáris trendet jelzi. Broeckernek ezek az adatok természetesen nem álltak a rendelkezésére, még 1975-ig sem, mivel a korábbi adatokat csak a 70-es évek végén állították össze (Hansen et al. 1981), számításait csak a rendelkezésére álló meteorológiai adatokra támaszkodva végezhette el.

Azok részére, akik azt állítják, hogy a globális felmelegedés nem volt megjósolható, Broecker tanulmányának az évfordulója figyelmeztetés lehet, hogy a felmelegedést ténylegesen megjósolták, még mielőtt a globális hőmérsékleti feljegyzésekből az világossá vált, egy teljes évtizeddel később, amikor 1988-ban Jim Hansen, azóta híressé vált, bejelentését megtette: „a globális felmelegedés ránk köszöntött.”

Érdemes végigkísérni, hogyan jutott Broecker 1975-ben a megállapításához, elsősorban azért mert még ma is sokan, igen helytelenül úgy gondolják, hogy a globális felmelegedés a széndioxid következménye, mivel a hőmérséklet és a CO₂ kéz a kézben együtt halad felfelé, vagyis korrelálnak egymással. Broecker akkor írta tanulmányát, amikor a hőmérséklet két évtizeden keresztül csökkent, viszont Broecker ismerte az alapvető fizikai törvényeket.

Előrejelzése alapvetően három egyszerű lépésre támaszkodott: 1) A jövőbéli CO₂ kibocsátás felbecsülése. 2) A jövőbéli CO₂ koncentráció felbecsülése. 3) A globális hőmérséklet változás kiszámítása.

1. A jövőbéli CO₂ kibocsátás felbecsülése: Broecker egyszerűen feltételezte, hogy 1975-től kezdve a CO₂ kibocsátás évente 3 százalékkal fog növekedni. Ezt alapul véve kiszámította, hogy 2010-re a kumulatív CO₂ kibocsátás 1.670 milliárd tonna lesz. A 35 évre szóló előrejelzés teljesen elfogadható, mert a tényleges érték 1.300 milliárd (Canadell et al, PNAS 2007). A mai ismereteink szerint Broecker elkövette azt a hibát, hogy az egyéb üvegházhatású gázokat nem vette figyelembe. Ezzel szemben már ő is felfigyelt a levegőben lévő szilárd szennyeződésre, amit a szakirodalom „erozól részecskéknek” nevez, ő viszont „por” elnevezéssel illetett és feltételesen számolt vele. „Amennyiben az emberi tevékenységből származó pornak nincs jelentős szerepe, úgy feltételezhető, hogy a jelenlegi csökkenő hőmérséklet trend körülbelül egy évtizeden belül igen kifejezett hőmérséklet emelkedésbe megy át a széndioxid kibocsátás következtében.” Az 1970-es évek hőmérséklet csökkenésének oka könnyen lehet az erozól kibocsátás. Broecker ezzel kapcsolatban ezt írta: „Nehéz meghatározni a második legfontosabb klímát befolyásoló, ember által létrehozott tényező fontosságát, mert a por optikai tulajdonságai és a por eloszlása nehezen meghatározható.”

2. A jövőbéli CO₂ koncentráció felbecsülése: ha ismert a széndioxid kibocsátás mennyisége a koncentráció kiszámításához tudni kell, hogy a kibocsátás hány százaléka marad a légkörben. Broecker az összegyűjtött múltbéli adatok alapján feltételezte, hogy a kibocsátott széndioxid fele a légkörben marad. Ez a feltételezés ma is megállja a helyét. Broecker számításai szerint a kibocsátott széndioxid 35 százalékát a tengerek nyelik el, míg 15 százalékát a növények dolgozzák fel. Ez megint csak közel áll a ma elfogadott értékekhez (Canadell et al.). Erre támaszkodva állította azt, hogy ha az óceánok nyelik el a legtöbb széndioxidot, akkor az atmoszférikus széndioxid növekedés állandó értéken marad a következő évtizedekben (2010-ig számolva). Ezek alapján az 1975-ös 295 ppm-ról 2010-re 403 pp-re várható a növekedés. A tényleges érték az idén 395 ppm volt, csak kevéssel a megjósolt érték alatt.

3. A globális hőmérséklet változás kiszámítása: Elérkeztünk a széndioxid koncentráció okozta hőmérséklet változáshoz. Ezzel kapcsolatban Broecker 35 évvel ezelőtt a következőket írta: „Az atmoszférikus széndioxid mennyiség növekedésére a globális hőmérséklet változás nem lineáris.  A széndioxid koncentráció növekedésével az infravörös sugárzás abszorbeálása „telítődik” a frekvencia tartomány egyre nagyobb részén. Eredményében azt jelenti, hogy az atmoszférikus széndioxid koncentráció hatására a hőmérséklet emelkedés logaritmikus.” A mindmáig érvényben lévő logaritmikus összefüggés szerint a széndioxid koncentráció 10 százalékos növekedés 0,3 °C hőmérséklet növekedést jelent. Vagyis a CO₂ koncentráció megduplázása 2,2 °C hőmérséklet emelkedéssel jár. Ez azonban a mai felfogás szerint a hőmérséklet emelkedés lehetséges alsó határa. Különböző tényezők miatt a CO₂ koncentráció megduplázása 2….4,5 °C közötti hőmérséklet emelkedéssel jár. A bizonytalanság tehát elég nagy.

Ma már világos, hogy az óceánok hatalmas víztömege termikus tehetetlensége miatt a klímaváltozás késik. Mivel Broecker ezt nem vette figyelembe, a melegedést túlbecsülte, de a klíma érzékenység ezt lenullázta, így a XX. század alatt a Broecker féle 0,8 °C melegedés előrejelzése majdnem tökéletes (a valóság 0,74 °C körül van).

Broecker azonban hibázott is. Véleménye szerint az 1940 és 1970 között jelentkezett hőmérséklet csökkenés a természetes ingadozásnak tudható be. Ezzel szemben sokkal valószínűbb, hogy az emberi tevékenységből származó „por” következménye, ami azonnal jelentkezett, míg a CO₂ hőmérséklet nővelő hatása csak később érvényesült. Harmincöt év alatt a klímakutatás sokat fejlődött, de az világos, hogy a Föld globális melegedéséről a tudósok már  múlt század hetvenes éveiben is figyelmeztették az emberiséget.