Az előadásban áttekintjük a földi éghajlati rendszer elemeit és azt, hogy ennek az összetett rendszernek a megváltoztatásában mekkora szerepet játszik az ember. Bemutatjuk, hogyan lehetséges (lehetséges-e egyáltalán) előrejelezni az éghajlat jövőbeli alakulását. Röviden ismertetjük az erre szolgáló éghajlati modellezés alapjait, s vázoljuk a modellek legfontosabb eredményeit, különös tekintettel a Magyarországon várható változásokra. Kitérünk az éghajlattal és az éghajlat megváltozásával kapcsolatos sztereotípiákra, például arra, hogy értelmezhető-e az a kérdés, hány fok lesz 2021. szeptember 12-én. Megpróbáljuk eloszlatni azt a tévhitet, hogy egy előrejelzés csak tökéletesen jó vagy rossz lehet, helyette megismertetjük a hallgatóságot az árnyaltabb valószínűségi szemlélettel.
3. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 3
• Szeretnénk ismerni, kiszámítani a jövőt
• Napjaink fontos környezeti, gazdasági és társadalmi
problémája az éghajlatváltozás – de!
Motiváció
A klímaváltozás befolyásolja a hegységek növényvilágát
A tengeri uborkák védik meg a korallzátonyokat a klímaváltozástól
Az éghajlatváltozás miatt csökkenhet a búzatermés
Veszélyben a biológiai sokféleség
Árvizek jelenthetnek veszélyt a jövőben az Egyesült Királyságban
Az éghajlatváltozás veszélyezteti a kakaótermelést Nyugat-Afrikában
Gyakoribbak lesznek a pusztító viharok a század végén?
A klímaváltozás fenyegeti az antarktiszi halakat
A kozmikus sugárzás és az éghajlat kapcsolata
Tanzániában növelnék a manióka termelését
Gondok lehetnek a jövőben a biztonságos vízellátással
Milyen hatással volt a klímaváltozás az ember evolúciójára?
A Matterhorn olvadó gleccserei kőomlásokhoz vezetnek
Orvosok figyelmeztetnek a klímaváltozás egészségügyi hatásaira
Akár métereket is emelkedhet a tengerszint a század végéig
A nyugat-himalájai gleccserek talán mégsem olvadnak
Kisebbek lehetnek a halak a század közepére
A klímaváltozás hatása a kis szigeteken okozhat először problémát
A klímaváltozás befolyásolja a pingvinek természetes élőhelyét is
A klímaváltozás miatt megállíthatatlanul emelkedik a tengerszint
A globális felmelegedés fenyegeti a vízellátottságot
Az éghajlatváltozás a kávéültetvényeket is fenyegeti
Eltűnhetnek a korallok Japánból, ha tovább emelkedik a szén-dioxid szint
Az éghajlatváltozás jelentősen befolyásolja a biodiverzitást
A jég olvadása rossz hír a jegesmedvéknek
Az óceánok növekvő savasodása a korallzátonyok eltűnését jelentheti
Az éghajlati előrejelzések a terméskiesésre is figyelmeztetnek
2012.
2013.
Forrás:
www.met.hu
• A témára adott gyakori reflexiók:
• Nincs éghajlatváltozás
• Van, s igaz, hogy a jegesmedvék élettere idővel
beszűkül, de ez nem a mi gondunk (egyébként is
van fontosabb problémánk)
• Az éghajlatváltozás nem az elvárt módon zajlik
• Sejtjük, mi várható a Kárpát-medencében a 21.
században (meleg és szárazság), és erre
készülünk
4. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 4
Az éghajlati rendszer elemei
5. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 5
Időjárás és éghajlat
Éghajlat (klíma):
• Az éghajlati rendszer (ami már
nemcsak a légkör) hosszú idő
folyamán tanúsított állandósult
viselkedése
• Jellemzése: statisztikai paraméterekkel
Időjárás:
• A légkör egy adott időponthoz tartozó állapota
• Gyors változások – néhány órás, napos, hetes
előrejelezhetőség
• Jellemzése: pillanatnyi értékekkel
Az időjárási és éghajlati folyamatok előrejelzése modellezéssel lehetséges
6. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 6
Modell: a valóság egyszerűsített vagy idealizált mása
Cél: a folyamatok megértése, gyakorlati kipróbálása
A meteorológiai modell célja: a valóságot (időjárást, éghajlatot)
• megismerni
• leírni
• előrejelezni
Mi a modell?
7. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 7
• Az éghajlati rendszer, illetve a rendszer összetevőinek
tanulmányozására, s az összetevők közötti kölcsönhatások
elemzésére
• Egyetlen válaszadási lehetőség a kérdésre: miként reagál az
éghajlat egy feltételezett kényszerre?
• Fizikai törvények minden összetevő és kölcsönhatás esetében
• Matematikai egyenletrendszer + kezdeti és peremfeltételek –
numerikus megoldás
Éghajlati modellezés
8. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 8
ü Newton II. törvénye
(mozgásegyenletek – áramlási
sebesség)
ü Energia-megmaradás (hőmérséklet)
ü Tömeg-megmaradás (légnyomás)
ü Nedvesség tömeg-megmaradása
(nedvesség)
• Fizikai törvények
• Matematikai egyenlet-
rendszer: nem-lineáris
parciális differenciálegyenlet-
rendszer
• Nincs megoldó-képlet à
numerikus megoldás
(közelítések, rácshálózat,
számítógépes megoldás)
Mit jelentenek az előbbiek?
2a
4acbb-
x
2
1,2
−±
=
...=
dt
dp
9. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 9
Forrás:
PRUDENCE
• Globális modellek: 250-100 km-es
vízszintes rácssűrűség
• Magyarországra néhány (2-10) pont
• A regionális éghajlatváltozás iránya
ellentétes lehet a globális
tendenciákkal
• A globális információ finomítása
szükséges: regionális éghajlati
modellek
• Kisebb terület, finomabb felbontás,
folyamatok pontosabb leírása
90-es évekMa
Forrás: IPCC, AR4
Globális és regionális modellek
10. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 10
1. Múltra vonatkozó tesztelés: az
eredmények összehasonlítása
mérésekkel
2. Elvárt pontosság: az éghajlat
átlagos jellemzőinek
visszatükrözése több évtizedes
(30-éves) skálán
3. Modellfejlesztés
4. Jövőre vonatkozó feltételes
projekciók (ha à akkor):
forgatókönyvek az emberi
tevékenység alakulására
A modellek alkalmazása
• Pesszimista
• Átlagos
• Optimista
11. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 11
Modell
Mérés
Természetes hatások
Modell
Mérés
Természetes + emberi hatások
Globális átlaghőmérséklet változása [oC]
Emberi hatás – valóban van?
12. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 12
1. Kezdeti feltételek: a jelen állapot sem mérhető
meg pontosan
2. Modellek különbségei: eltérő közelítő
módszerek à különbségek az eredményekben
3. Emberi tevékenység: a jövőbeli fejlődés
kiszámíthatatlansága
Előrejelezhetőség és bizonytalanság
időjárás
• A felhasználók szeretnek úgy tekinteni az előrejelzésekre, mint
amik 100 %-osan jók (vagy rosszak)
• A meteorológiai előrejelzéseknek számszerűsíthető
bizonytalansága van, melynek forrásai:
éghajlat
13. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 13
25–75 %
0–100 %
medián
• Ensemble technika: egy
modellkísérlet helyett több,
kismértékben különböző
szimuláció
• Több forgatókönyv, több
globális és regionális modell
• Az így készített előrejelzések
egyformán lehetségesek à
valószínűségek az egyes
kimenetelekhez
Bizonytalanságok számszerűsítése
14. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 14
• A különböző forrásból származó bizonytalanságok
számszerűsítése: több modellkísérlet együttes kiértékelése
• Az OMSZ-ban kutatások két adaptált modellel:
• További vizsgálatok európai modelleredmények
felhasználásával
• Vizsgált időszakok: 1961–1990, 2021–2050, 2071–2100
Modell Felbontás Forgatókönyv Időszakok
ALADIN 10 km A1B 1961–2100
REMO 25 km A1B 1951–2100
Nem vagyunk
pesszimisták
Hazai vizsgálatok
15. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 15
A melegedés nem
érvényes minden évre
Időszak: 2021–2050, referencia: 1961–1990
Hőmérsékletváltozás [oC]
1,4–2,6 oC
Modell 1 Modell 2
Nyár
Tél
Átlagos melegedés
minden évszakban,
legnagyobb nyáron
16. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 16
Téli csapadékváltozás [%], 2021–2050
csökkenés
:
növekedés
=
1
:
1
Modell
1
Modell
2
%
17
modell
csökkenés
:
növekedés
≈
3
:
14
növekedés
≈
80–100
%
%
Növekedés
valószínűsége
[%],
17
modell
17. September 13, 2013 Budapest Science Meetup 17
Éghajlati projekciók felhasználása
Az éghajlatváltozás
becslése modellekkel
(modelleredmények + bizonytalanság) Nyári átlaghőmérséklet [oC]
Budapest, 2001–2010
10 km-es felbontás
Kovács et al., 2012
Példa
Felhasználás: stratégiai tervezés
(pl. önkormányzat)
Vizsgálatok az éghajlatváltozás
egyéb hatásaira
(egészségre, környezetre, stb.)
Nyári átlaghőmérséklet [oC]
Budapest, 2001–2010
1 km-es hatásvizsgálat