Ha a klímaváltozás és a légkör kapcsolatáról van szó, akkor a legtöbben ösztönösen csak a légkör legalsó, az emberi életet lehetővé tévő rétegében zajló folyamatokra gondolnak. Ez érthető, hiszen ennek az alsó, nagyjából 8-18 kilométeres magasságig tartó, troposzférának nevezett rétegnek a hőmérséklete az, amelyet a saját bőrünkön érzékelhetünk, és itt zajlanak a mindennapjainkat befolyásoló időjárási jelenségek is, mint az esőzések, szélviharok vagy éppen a hőhullámok. Ha a tömeget nézzük, ebben a rétegben található a Föld légkörének 80 százaléka is.
Ha azonban kiterjedésben nézzük, az atmoszférának csak egy nagyon kis részét teszi ki a troposzféra, ugyanis a Föld légköre csak bolygónk felszínétől nagyjából 500 kilométeres magasságban ér véget. A légkör felsőbb rétegei sokáig szinte teljesen ismeretlen területek voltak a tudomány számára, és még most sem túlzás azt állítani, hogy a felsőbb légkör egyes rétegeiről kevesebbet tudunk, mint mondjuk a világűr bolygónk körüli szegletéről, mivel ide időjárási léggömbök már nem jutnak fel, az időjárást figyelő műholdak viszont még magasabban keringenek.
Egyenlő elosztás
Ez az idegen világ azonban nagyon is kapcsolatban áll mindazzal, ami bolygónk felszínén zajlik. Kezdjük azzal, hogy a légkör összetétele egészen nagyjából 85 kilométeres magasságig, tehát a troposzférán túl a következő két rétegben, a sztratoszférában és a mezoszférában is állandónak tekinthető a légkör összetétele (azaz nagyjából 78 százalék nitrogént és 21 százalék oxigént tartalmaz, a maradék egy százalékon egyéb gázok, elsősorban az argon osztoznak), ugyanis a légköri folyamatok gondoskodnak a molekulák állandó keveredéséről.
Ugyan a szén-dioxid ebben az összevetésben kerekítési hibának is beillene, hiszen nagyjából 0,04 százalékát teszi a légkörnek, aligha lepünk meg valakit azzal, hogy a klímaváltozás tekintetében bizony kulcsfontosságú gázról van szó. Márpedig a szén-dioxid mennyisége gyorsan emelkedik a légkörben, az 1960-as évek 0,032 százalékáról a mostani mérések már 0,042 százalékra teszik az arányát. És, mint az fentebb kiderült, ez bizony nemcsak a szén-dioxid-kibocsátástól közvetlenül befolyásolt troposzférában, hanem a homoszféra egyéb részein is így van.
Azt tudjuk, hogy egyéb más kalamajkák mellett a troposzférában a szén-dioxid mennyiségének növekedése a hőmérséklet emelkedéséhez vezet, mivel a gáz molekulái a nitrogénnél és az oxigénnél hatékonyabban nyelik el a napsugárzás energiáját, hogy aztán visszasugározzák azt környezetükbe, megemelve annak hőmérsékletét.
De mi a helyzet feljebb? Nos, itt a hatás meglepő módon pontosan fordított. A levegő ugyanis itt már olyan ritka, hogy a szén-dioxid molekulák által visszasugárzott energiát nem nyelik el más molekulák, hanem ez az energia végső soron az űrbe szökik. Mivel közben a troposzféra pont a több szén-dioxid miatt több energiát nyel el, és így kevesebbet sugároz vissza felfelé, a mezoszféra hűlni kezd.
Legalábbis ezt feltételezték az első, még valamikor hat évtizeddel ezelőtt kidolgozott korai klímamodellek, de a tudomány csak az elmúlt években jutott el odáig, hogy le is ellenőrizze, ez valóban így történik-e. Nos, a 2002 és 2019 között végrehajtott mérések szerint a mezoszféra és az alsó termoszféra (a légkör következő rétege) átlagosan 1,7°C fokkal süllyedt ebben az időszakban. Martin Mlynczak, a NASA atmoszférakutató fizikusának becslései szerint az évszázad végéig még drámaibb lehet a hatás, a szén-dioxid-koncentráció meredek emelkedése mellett körülbelül 7,5°C fokkal hűlhet le a légkörnek ez a része.
A tudósok egyrészt örülnek ennek a hírnek, hiszen beigazolt egy régi feltételezést, és újabb bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a klímamodellek alapvetően helyesen működnek. Első hallásra talán laikusként is örülhet az ember a hírnek, hiszen végül is a légkör egyik része melegszik, egy másik pedig hűl, akkor talán kiegyenlítik egymást a dolgok, és enyhülhetnek a globális felmelegedés borzalmas pusztítással fenyegető hatásai.
Sajnos azonban a dolgok nem ennyire egyszerűek. Ugyan azt a klímakutatók sem állítják, hogy pontosan tudnák, milyen hatásokkal járhat a troposzférára a felette lévő rétegek ilyen ütemű kihűlése, arra nagy összegben lehet fogadni, hogy nem túl jó ötlet egy olyan végtelenül bonyolult és kaotikus, törékeny egyensúlyban álló rendszerben, mint a földi légkör és az időjárás, egyes paramétereket ilyen sebességgel változtatni. Legalábbis ha az emberi életet és civilizációt fenntartani képes, a világegyetem viszonylatában igencsak szűk hőmérsékleti tartományban szeretnénk tartani bolygónk nagy részét.
„Alapvetően változtatjuk meg a Föld atmoszférájának hőmérsékleti szerkezetét. Nagyon aggasztónak találom ezeket az eredményeket”
– fogalmaz Mlycznak.
Összezavart folyamatok
Bizonyos következményei már most is megfigyelhetők a magaslégkör hőmérsékletcsökkenésének. Az egyik ezek közül az, hogy mint a legtöbb anyag, mezoszféra és a termoszféra levegője is kisebb térfogatúra húzódott össze a hőmérsékletének csökkenésével. Mlycznak eredményei szerint e két szféra magassága 2002 és 2019 között nagyjából 1300 méterrel lett kisebb, és ugyan ennek nagyobb része a naptevékenység periodikus visszaesésére vezethető vissza, közel 350 méter már a szén-dioxid mennyiségének emelkedésére.
Ez csökkenti a magaslégköri pályákon keringő műholdakra és egyéb tárgyakra ható súrlódást, méghozzá 2070-ig akár a harmadával is. Ez azt jelenti, hogy e tárgyak tovább maradhatnak pályán, de ez a működő műholdak mellett az egyre nagyobb problémákat okozó űrszemetet alkotó tárgyakra is vonatkozik.
Ennél aggasztóbb, hogy a magaslégkör lehűlése az ózonrétegre is pusztítóan hat. Az elmúlt években úgy látszott, a CFC-gázok szigorú korlátozásával legalább ezt a problémát sikerült nagyjából orvosolni, az ózonréteg szépen regenerálódni látszott. Az Antarktisz felett továbbra is ez a helyzet, ám az Északi-sarkvidék felett a felső légkör hűlése miatt felerősödött sztratoszférikus felhőképződés éppen ellentétes irányba vitte a dolgokat: 2020-ban figyelték meg első ózonlyukat az északi félteke felett.
A kutatók szerint ez egyértelműen a légköri szén-dioxid koncentrációjának növekedése miatt van, bár arra egyelőre nincs világos magyarázatuk, ez a jelenség miért erősebb az Északi-, mint a Déli-sarkvidék felett. Tény azonban, hogy ez – még ha talán nem is fordítja vissza teljesen a pozitív folyamatokat – jelentősen lassíthatja az ózonréteg regenerálódásának ütemét, ráadásul most a sokkal sűrűbben lakott északi félteke lakosságát veszélyeztethetik a kialakuló ózonhiányos területek.
Ennél is gyorsabb és közvetlenebb hatása lehet életünkre az úgynevezett „hirtelen stratoszférikus felmelegedés” nevű jelenségeknek. Amikor egy ilyen történik, a sztratoszféra uralkodó széljárása hirtelen megváltozik, és a sztratoszféra egyes részei akár 50 fokot is melegedhetnek néhány nap alatt. Ez általában együtt jár azzal, hogy a felszálló meleg levegő helyére a sztratoszférából érkezik levegő a toposzféra tetején mozgó Atlanti futóáramlásba (jet stream). Ha ennek működésében ilyen zavarok jönnek létre, akkor mindenféle extrém időjárási jelenségek jöhetnek létre a tikkasztó aszályoktól a kitartó, intenzív esőzéseken át a hetekig tartó kemény fagyokig.
Az ilyen hirtelen sztratoszférikus felmelegedéseket régóta ismerik a meteorológusok, és előrejelzéseikben is igyekeznek figyelembe venni ezek hatásait, csakhogy gyakoriságuk megváltozhat a légköri rétegek hőmérsékleti viszonyainak megváltozásával. A legtöbb kutató arra tippel, hogy gyakrabban fordulnak majd elő ezek, néhányan viszont arra, hogy ritkulni fognak, mindenesetre a hosszú távú időjárási előrejelzések pontossága mindenképpen csökkeni fog.
Már csak ezért is fontos lenne, hogy a folyamatot továbbra is figyelemmel tudják követni a tudósok, de nem úgy tűnik, hogy erre lehetőségük lesz. A felső légkör érintett rétegeit az elmúlt évtizedekben tanulmányozó hat NASA műhold közül ugyanis egy még tavaly meghibásodott, egyet idén márciusban üzemen kívül helyeztek, másik három pedig hamarosan beszünteti működését, és egyelőre nincs betervezve olyan küldetés, amely a helyükre újabbakat juttatna.
(Wired)
