Mi történik, amikor a hőmérséklet egyetlen napon belül drámai mértékben változik? Hogyan vezethetnek ezek az ingadozások áramkimaradásokhoz és akár halálesetekhez is? Spanyolországban és Portugáliában már tapasztalták ezeket a jelenségeket – vajon Magyarország is hasonló kihívások elé néz? Milyen hatással van mindez az elektromos hálózat stabilitására és az egészségügyi rendszerekre? A Másfélfok cikke mélyrehatóan elemzi a klímaváltozás ezen új, kevésbé ismert következményeit, és felhívja a figyelmet arra, hogy ideje felkészülnünk a váratlan kihívásokra.
Egyre több napon belüli nagy …
hőmérsékleti ingadozást és ezzel a spanyolországihoz hasonló áramkimaradásokat és többlethalálozást hozhat a klímaváltozás
A Spanyolországot és Portugáliát jelenleg érintő áramszünetet a levegő gyors hőmérséklet-változása és az ebből eredő hálózati instabilitás idézhette elő, ez pedig a rendszer összetettsége miatt káoszhoz vezetett. De már tudjuk azt is, hogy a napon belüli gyors hőingadozások erősebben növelik a halálozás mértékét, mint maguk a szélsőséges hőmérsékleti értékek. Az ELTE Meteorológiai Tanszékének kutatói azt vizsgálták, miként változik e szervezetünket és elektromos hálózatainkat próbára tevő hőmérsékleti változások gyakorisága, és mire számíthatunk a következő években.
Szerzők: Szabó Péter, éghajlatkutató, az ELTE Meteorológiai Tanszékének doktorandusza, korábban az Országos Meteorológiai Szolgálat és a Nemzeti Alkalmazkodási Központ szakértője; Pongrácz Rita, meteorológus, hidrológus, a földtudományok doktora, az ELTE Meteorológiai Tanszékének adjunktusa.
Az éghajlatváltozás hatásainak elemzése során eddig legfeljebb napi meteorológiai változókon alapuló kutatásokat végeztünk, azonban úgy tűnik, a finomabb időbeli skálákon is történik egyfajta átrendeződés. A napi hőingás, amely a maximum- és minimumhőmérséklet különbsége, jó indikátora a regionális változásoknak, hiszen az ökoszisztéma, benne a növényzet és az ember is nagyon érzékenyen reagál rá. Egy vizsgálat szerint az éghajlati szempontból hozzánk közel álló országokban az elmúlt évtizedekben 4-6%-kal nőtt a halálozási kockázat a növekvő napon belüli változékonyság miatt. Ez magasabb érték, mint amit az extrém alacsony vagy magas hőmérsékletek okoznak, ami indokolja a napon belüli hőmérsékleti folyamatok vizsgálatát.
Mi történt eddig?
Egy megfigyeléseken alapuló, ún. reanalízis adatbázis alapján megnéztük, mely hónapokban fordulnak elő gyors, 3 órán belüli melegedések – ezek közül az 5 és 7 °C-os küszöbértékeket mutatjuk csak be. A legtöbb ilyen nap március–áprilisban, illetve szeptember–októberben fordul elő, de az igazán nagy (7 °C feletti) 3 órán belüli melegedések főként márciusra és októberre jellemzők, mely elsősorban a reggel 8 és 11, másodsorban az 5 és 8 óra közötti időszakhoz köthető.
Ezután azt vizsgáltuk, hogyan változott a jelen (2005–2024) a múlthoz (1971–1990) képest: a legnagyobb növekedés áprilisban történt, ugyanakkor a legtöbb gyors melegedés továbbra is márciusban fordul elő. Éves szinten az igazán nagy 3 órán belüli melegedésekből jelenleg már átlagosan 7 nappal több következik be, mint néhány évtizede – ez közel 40%-os növekedést jelent.
A gyors, 3 órán belüli hűlések jóval ritkábbak: legalább 5 °C-os hőmérsékletcsökkenés csak negyed-ötödannyi napon fordul elő, mint azonos mértékű melegedés. Ezért itt a 4 és 5 °C-os küszöbértékeket mutatjuk be. Leggyakrabban a nyári félév során, azaz március és október között fordulnak elő. A múlt és a jelen közötti legnagyobb növekedés – a melegedéshez hasonlóan – áprilisban figyelhető meg (nem véletlenül nevezzük a legváltozékonyabb hónapnak), de a nagyobb 3 órán belüli hűlések jelenleg leginkább március és július között jellemzők, melyek elsősorban a délután 5 és 8, másodsorban az este 8 és 11 óra közötti időszakhoz köthető.
Keressük az okokat!
A napi hőingás térségünkben nyáron a legnagyobb, majd tavasszal, aztán ősszel, végül télen a legkisebb. Ezek alapján állíthatjuk, hogy nem ugyanakkor fordulnak elő a leggyakoribb napon belüli nagy hőmérséklet-változások, amikor a napi hőingás a legnagyobb, ezért a lehetséges okok feltárásához ún. kontingencia-táblázatot hoztunk létre. A március, április, illetve szeptember és október hónapok elemzése alapján ezek a gyors melegedések a klímaátlaghoz képest melegebb periódusokban (amelyből a globális klímaváltozás miatt egyre több van), illetve egy hideg időszakot követő erőteljesebb felmelegedés során fordulnak elő. Ez összhangban van egy nemzetközi kutatás eredményével, amely európai nagyvárosok esetében kimutatta, hogy meleg anomáliák idején gyakoribbak a napon belüli nagyobb hőmérséklet-ingadozások.
A gyors hűlés vizsgálatához más módszertant alkalmaztunk, nevezetesen a március és október közötti hónapokra elvégzett ún. korrelációvizsgálat alapján arra jutottunk, hogy tavasszal és ősszel – a melegedéshez hasonlóan – ezek is leginkább a meleg anomáliák alatt fordulnak elő, különösen akkor, ha a talaj száraz. A másik gyakori kiváltó ok nyáron jelentkezik, amikor egy-egy hőhullámot követően (lehűléssel járó frontokból vagy zivatarokból) csapadék érkezik térségünkbe. Ehhez a magyarázathoz is kapcsolódik egy nemzetközi tanulmány, amely szerint a felhőzet csökkenése és a talajnedvesség változása jelentősen befolyásolja a napon belüli hőmérsékleti ingadozásokat.
Még rosszabb lesz a jövőben?
A jövőre vonatkozóan azt vizsgáltuk, hogy mi történik abban az esetben, ha az üvegházhatású gázok jelenlegi kibocsátási trendje 2050-ig folytatódik. A jövőt a 2031–2050 időszak átlagával jellemezzük, de hogy jobban látható legyen a változás íve, a térképeken a múlt és a jelen is szerepel. A gyors melegedések közül az 5 °C-ot emeljük ki tavasszal (március–április) és ősszel (szeptember–október), míg a gyors lehűléseknél a 4 °C-ot ábrázoljuk a márciustól októberig tartó hosszabb időszakban.
A tavaszi gyors melegedések száma főként az ország északi részén ugrott meg: a múlthoz képest nagy területen a növekedés átlagosan havi 3 napnál is több. A jövőben ez a nagyobb változás szűkebb területre koncentrálódik: elsősorban a Dunakanyar–Budapest–Tisza-tó térségére, ahol a sűrűn lakott övezetek és a turizmus együttese miatt fokozott stresszterhelésre számíthatunk. Ősszel kisebbek a változások: mostanra az ország északkeleti vidékén nőtt a gyors melegedések száma 2 nappal, de a jövőben nagyobb területen, az ország nyugati-északnyugati részén és a főváros környékén várunk jelentősebb változásokat.
A március és október közötti gyors hűlések tekintetében az Északi-középhegyég térségében és északkeleten látjuk a legnagyobb gyakoriságnövekedést a múlthoz képest, ezeken a területeken a megfigyelt átlagos növekedés eléri a havi 2 napot. A jövőben viszont a nagyobb hűlések inkább a főváros térségében és az Alföldön várhatóak. A gyors hűlés és melegedés tekintetében a Balaton tágabb környezete továbbra is “nyugodt” hely marad.
És milyen hatásokkal számolhatunk?
- A borászatban akár pozitív hatás is jelentkezhet, mivel a nagyobb esti lehűlés javítja a szőlő természetes savait – ugyanakkor nem szabad figyelmen kívül hagyni a tartós nyári hőség okozta stresszt.
- A mezőgazdaság számára megterhelő lehet, mivel a növények nehezebben alkalmazkodnak a hirtelen változásokhoz: a fotoszintézis csökken, miközben a növények légzése fokozó Ilyenkor a gyökerekből szén vonódik el, ami végső soron kimeríti a növényeket. Mindez hosszabb távon visszavetheti a növekedést és a terméshozamot.
- Vélhetően megviseli a frontérzékenyeket, emellett mentális és fizikai stresszt is okozhat, ezáltal rontva az életminőséget – a ruházkodással kapcsolatos kihívásokat nem is említve.
- A jelentős napon belüli hőingás fokozza a halálozási kockázatot, különösen szív- és légzőszervi betegségek esetén, ami plusz terhet róhat az egészségügyi rendszerre.
- A gyors hőmérséklet-ingadozások erősen veszélyeztetik az olyan kritikus infrastruktúrák működését, mint a nagyfeszültségű elektromos hálózatok. Az április végi, Spanyolországot és Portugáliát érintő áramszünetet a levegő gyors hőmérsékletváltozása és az ebből eredő hálózati instabilitás idézhette elő, ez pedig a rendszer összetettsége miatt káoszhoz vezetett.
- Az energiarendszert is megterhelhetik, hiszen gyorsan változó hűtési vagy fűtési igények jelentkezhetnek.
- A hatások súlyosabban érintik a szegényebb rétegeket és egyes népcsoportokat, továbbá a városi lakosságot, akik egyébként is jobban szenvednek a hőhullámoktól.
A döntéshozóknak az alkalmazkodási stratégiák kidolgozásakor a hőhullámok mellett egyre inkább számolniuk kell a gyors napon belül hőingadozások egészségügyi és egyéb közvetett hatásaival is. Mindez egyértelművé teszi, hogy a szén-dioxid és más üvegházhatású gázok antropogén kibocsátásának azonnali, globális csökkentése mindannyiunk érdeke.
Rövid tudományos módszertan
1. Megfigyelések
A napon belüli, gyors hőmérsékletváltozás elemzéséhez nem áll rendelkezésünkre hazai, rácsponti, ellenőrzött megfigyelési adatbázis, így a műholdas, repülőgépes, felszíni és egyéb méréseken alapuló, de szimulációkkal készített, a légkör vertikális szerkezetét is figyelembe vevő ún. ERA5-Land reanalízis adatbázis 10 km-es, órás eredményeit dolgoztuk fel 1971-től egészen 2024-ig.
Éghajlati skálán egy-egy húszéves időszak átlagai megadják azt, hogy az időszakon belül bármely évben milyen értékre számíthatunk, míg az átlagos változás ezen időszakok közötti különbséget adja meg. A múltat az 1971–1990 időszak eloszlása, míg a jelent a 2005–2024, a jövőt pedig a 2031–2050 időszak reprezentálja. Jelen elemzéshez a szimulációs eredmények bemutatásakor az ún. relatív delta módszert használtuk, amely az eloszlások átlagait figyelembe véve végzi a hibák javítását. A korrekciós referencia-időszak egy megfigyelésekkel közös múltbeli időszakot tekint, esetünkben a 2005–2024-et.
2. Új jövőbeli szimulációk
A földi éghajlati rendszert és az azokat meghatározó fizikai folyamatokat megfelelően továbbra is csak a globális klímamodellek képesek leírni, míg hazánk éghajlatának vizsgálatához általában regionális klímamodellekre van szükség, hiszen azok a légköri folyamatokat már jobb térbeli felbontással és sokkal pontosabban írják le. Ugyanakkor az IPCC legújabb jelentéséhez a korábbitól eltérően olyan modellszimulációkat is végeztek már, ahol a globális modellek önmagában használhatók azok finom térbeli, a légkört 25 km-en felbontással leíró egyenletei révén.
Ezen új szimulációk a jövőre vonatkozóan, 2015-től indítva 2050-ig azt vizsgálják, hogy az emberi tevékenységek eddigi üvegházgáz-kibocsátási trendjeinek folytatódásával („business-as-usual”) – az SSP5-8.5 vagyis az RCP8.5 forgatókönyv szerinti sugárzási kényszer-változással kisebb adaptáció figyelembevételével számolva – hogyan reagál a teljes éghajlati rendszer. A modellezésből származó bizonytalanságot a nekünk szükséges háromóránkénti hőmérsékleti változóra, 1971 és 2050 között elérhető, összesen öt szimulációból az azonos modellcsaládhoz tartozó, három ún. perturbált szimulációt tekintettük az éghajlati átlagok megadása során.
3. Módszertanok
Mivel az éghajlati modellek adatai legfeljebb 3 órás időfelbontással állnak rendelkezésre, jellemzően a meteorológiai fő- és mellékterminusokban (nyáron: 2, 5, 8,…, 23 órakor; télen: egy órával korábban), ezért azt vizsgáltuk, hogy e két egymást követő időpont között milyen gyakran fordul elő legalább 4, 5, 6, 7, 8, 9 vagy 10 °C-os melegedés vagy hűlés.
A kontingenciatábla a diszkrét eloszlású változók közötti kapcsolat feltárását segíti. Ennek alkalmazásához az (i) x °C-os gyors melegedési vagy hűlési küszöböket naponta párosítottuk olyan változókkal, (ii) amelyek például a klímaátlagtól való eltérés alapján (legalább y °C) vagy az előző naphoz viszonyított változás alapján (legalább z °C) kerültek meghatározásra. Ezután húszéves bontásban, havi gyakoriságokra lebontva határoztuk meg a négyféle kombináció előfordulását: (i) és (ii) is teljesül, csak (i) teljesül, csak (ii) teljesül, egyik sem teljesül.
A trendeket lineáris regresszió illesztésével, a legkisebb négyzetek módszerével becsültük. A korreláció, azaz két változó közötti lineáris kapcsolat szorosságát a [-1;1] intervallumba eső Pearson-féle korrelációs együtthatóval adtuk meg. A trendek és a korrelációs együtthatók statisztikai szignifikanciáját t-próbák segítségével vizsgáltuk meg.
Köszönet illeti a finomfelbontású globális modelleredményekért a HighResMIP konzorcium modellező intézeteinek tagjait, a megfigyeléseken alapuló ERA5-Land reanalízis elkészítéséért pedig az EU-s ECMWF-et. Az adatok elérhetőségét a nemzetközi ESGF konzorciumnak, illetve az EU-s Copernicus programnak köszönjük. A kutatás megjelenését az ECF támogatta.
Forrás: masfelfok.hu
