Haszpra Lászlónak a Magyar Tudomány 2011/5. számában megjelent tanulmánya szorosan köthető az IPCC 2007-es jelentéséhez, annak is egyik vezérábrájához, melyre a szerző külön is hivatkozik. A szóban forgó ábra (IPCC, 2007) a Föld globális éves átlagos energiamérlegét írja le, és számszerű becsléseket ad a tanulmányban is említett egyes rövidhullámú és hosszúhullámú sugárzási mennyiségekre. Ezen mennyiségek ismerete nélkülözhetetlen a szóban forgó kérdés, az éghajlati rendszer és mozgatói működésének megértéséhez.
E mozgatók működésére vonatkozóan tanulmánya elején Haszpra László kijelenti: „Mind a rövidhullámú, mind a hosszúhullámú sugárzásátvitelt a légkör összetétele, a benne lévő, sugárzási szempontból aktív (elnyelő, visszaverő) anyagok mennyisége szabályozza.” Jelen reflexióm erre az állításra irányul.

Első közelítésben valóban számos esetben gondolhatjuk azt, hogy egy folyamatot a benne részt vevő anyagok mennyisége szabályoz. Azt például, hogy egy autó milyen messzire juthat, nyilván befolyásolja, hogy mennyi benzin van a benzintankban. Vannak azonban esetek, amikor a szabályozásban más tényezők, például energetikai korlátok vagy egyéb fizikai kényszerek is alapvető szerepet játszanak. Például az autó motorjának hatásfokát nem befolyásolja, hogy több vagy kevesebb üzemanyagot töltünk a benzintankba. Az előttünk álló kérdés ez: vajon a rövid- és hosszúhullámú sugárzásátvitelt valóban a légkör összetétele, azaz a benne lévő, sugárzási szempontból aktív anyagok mennyisége szabályozza-e.

Ha igen, miként Haszpra László (valamint az IPCC és a ma általánosan elfogadott elmélet) állítja, akkor a szén-dioxid légköri mennyiségének növekedéséből a légkör hosszúhullámú sugárzásátvitelének változására, az elnyelt sugárzás mennyiségének növekedésére, az üvegházhatás erősödésére és az ebből eredő éghajlati (hőmérsékleti) változásokra lehet következtetni. Első lépésben és lokálisan az állítás minden bizonnyal igaz: nagyobb mennyiségű szén-dioxid (minden egyéb feltétel változatlansága mellett) nagyobb mennyiségű sugárzást nyel el (Beer−Lambert-törvény). Kérdés, hogy a Föld valós légköri és energetikai körülményei közepette, globális léptékben is igaz-e az állítás. Ennek eldöntésére nem elégségesek sem a laboratóriumi, sem a modellkísérletek, ehhez a földi légkör mért adataira és az azokon elvégzett nagy pontosságú energetikai számításokra van szükség. Itt kell visszatérnünk a szóban forgó ábrához.

A Haszpra László által hivatkozott 2009-es sugárzási energiamérlegnek két újabb verziója is megszületett (Stephens, 2011; Wild, 2011), egy harmadikkal pedig Miskolczi Ferenc Amerikában élő magyar légkörfizikus szolgált (Miskolczi, 2004, 2007, 2010, 2011). A két új mérleg érdekessége, hogy egy igen lényeges ponton alátámasztja a harmadik érvényességét, nevezetesen tartalmazza, visszaigazolja az emlegetett sugárzási mennyiségek belső viszonyainak, összefüggéseinek Miskolczi által feltárt szerkezetét.

A Miskolczi Ferenc által megadott energiamérleg ugyanis a vizsgált kérdésünkre („az anyagok mennyisége szabályozza-e a folyamatot”) nemleges választ ad. E válasz érvényességéhez bizonyos feltételek fennállása szükséges, melyek közül a legfontosabb, hogy a szóban forgó anyag fölös mennyiségben álljon rendelkezésre. Ilyenkor értelemszerűen nem az anyagmennyiség szűkössége, hanem a rendszert működtető valamely egyéb fizikai feltétel, esetünkben az elérhető energiamennyiség végessége veszi át a vezérlést. Miskolczi fluxusösszefüggései és energiamérlege azt mutatják, hogy a (globális éves átlagos) felszínhőmérséklet nem a légkör CO₂-tartalmának, hanem a bejövő elérhető energia mennyiségének és a rendszer fizikai kényszereinek egyértelmű függvénye.

A valós légköri szerkezeten elvégzett nagy pontosságú sugárzásátviteli számítások és a fluxuselemekre vonatkozó mérések alapján az állítás így fogalmazható meg: a felszín-légkör rendszer a számára adott elérhető (a bejövő napsugárzásból a reflexiók után megmaradó) teljes rövidhullámú energiamennyiséget elnyeli, különféle energiaformákká alakítja, és hosszúhullámon kisugározza. Rendszerünk nem az üvegházhatású gázok mennyisége, hanem az elérhető energia mennyisége szempontjából hiánygazdaság. Vízben gazdag bolygónkon ugyanis a párautánpótlás

bőségesen rendelkezésre áll. A sugárzásátviteli folyamatot így nem az egyes üvegházhatású nyomgázok változó mennyisége, hanem a vízgőz eloszlása és dinamikája határozza meg. A hidrológiai ciklus révén a rendszer képes beállítani és fenntartani az összes bejövő elérhető energia abszorpciójához és emissziójához szükséges felszíni és légköri hőmérséklet- és páraeloszlást, beállítva és fenntartva a maximális üvegház-faktort.

Haszpra László nem ad numerikus értéket arra vonatkozóan, hogy a CO₂ légköri növekedésének következményeként szerinte miként lett nagyobb az üvegházhatás; csupán állítja azt. Miskolczi a NASA sugárzási kutatóközpontjának munkatársaként az elérhető legjobb adatbázisokon számította ki a valós légkör hosszúhullámú abszorpcióját (infravörös optikai mélységét), és arra jutott, hogy ez az elmúlt hat évtizedben nem mutatja a CO₂ 20 %-os mennyiségi emelkedésétől várt növekményt; ellenkezőleg, pontosan az energiakorlát által megkövetelt elméleti egyensúlyi érték körül ingadozik.

E helyütt e számítások interpretációjába nem kívánok belemenni. A legtöbb, amit most mondhatunk, hogy a tapasztalat szerint bolygónk sajátos óceán-légkör-felhőzet rendszere a rendelkezésére álló összes napenergiát elnyeli, megemészti és hosszúhullámon kisugározza; s e folyamat dinamikáját nem a nyomgázok mennyisége, hanem a beérkező energia mennyisége és termikus újraelosztása szabályozza. Ez az energiamérleg-egyenletekre elvi korlátot szab, aminek következtében a fluxusok stacionárius belső arányokat, stabil (üvegházgáz-invariáns) szerkezetet, „geometriát” mutatnak, melynek elemeit nem lehet az egyes nyomgázok koncentrációjának megváltoztatásával ide-oda tologatni.

A rendszernek tehát bizonyos értelemben az inverz problémát kell megoldania: nem a légkörben levő szén-dioxid mennyisége állítja be az üvegházhatást, hanem a rendelkezésre álló bejövő energiamennyiség által meghatározott (rögzített, maximált) üvegházhatáshoz kell az üvegházhatású gázok effektív összmennyiségét és eloszlását hozzáigazítania. A szabályozás eszköze a páratartalom turbulens keveredése és a meridionális hőtranszport dinamikája.

Miskolczi kutatási eredményeinek hazai és nemzetközi elemzése intenzíven zajlik. Ám minthogy Haszpra László tanulmánya e munkát egyáltalán nem említi, idézett kijelentésével szemben tartottam szükségesnek a fentiekre a figyelmet felhívni — az Accademia del Cimento szellemében: Provando e riprovando. Ellenőrizni és újra ellenőrizni!
 

Kulcsszavak: üvegházhatás, sugárzásátvitel, energiamérleg
 

IRODALOM

IPCC (2007): What Factors Determine Earth’s climate? IPCC Assessment Report 4, WG1, Chapter 1, Frequently Asked Questions 1.1., Figure 1, p. 96., újabb változat lásd Trenberth et al., 2009.

Miskolczi Ferenc M. – Mlynczak, Martin G. (2004): The Greenhouse Effect and the Spectral Decomposition of the Clear-sky Terrestrial Radiation. Időjárás. Quarterly Journal of the Hungarian Meteorological Service. 108, 4, 209–251. • WEBCÍM >

Miskolczi Ferenc M. (2007): Greenhouse Effect in Semi-transparent Planetary Atmospheres. Időjárás. Quarterly Journal of the Hungarian Meteorological Service. 111, 1, 1–40. • WEBCÍM >

Miskolczi Ferenc (2010): The Stable Stationary Value of the Earth’s Global Average Atmospheric Planck-weighted Greenhouse-gas Optical Thickness. Energy & Environment. 21, 4, August Special Issue: Paradigms in Climate Research.

Miskolczi Ferenc (2011): The Stable Stationary Value of the Earth’s Global Average Atmospheric Infrared Optical Thickness. Poster-presentation at the European Geosciences Union General Assembly, 7 April 2011, Vienna, presented by Miklós Zágoni. • WEBCÍM >

Stephens, Graeme L. – Lecuyer, T. – Kato, S. (2011): The Radiation Balance of Earth Revisited. Geophysical Research Abstracts Vol. 13. EGU2011-10758. EGU General Assembly • WEBCÍM >

Trenberth, Kevin E. – Fasullo, T. – Kiehl, J. (2009): Earth’s Global Energy Budget. Bulletin of the American Meteorological Society. 90, 3, 311–323. • WEBCÍM >

Wild, Martin (2011): The Global Energy Balance from a Surface Perspective. Geophysical Research Abstracts Vol. 13, EGU2011-3009, EGU General Assembly • WEBCÍM >