close
CímlapTudományMaguknak ez tetszik?

Maguknak ez tetszik?

Geresdi István fizikus, a PTE TTK Földrajzi Intézetének igazgatója, kutatási területe a felhőkben lejátszódó csapadékképződési folyamatok számítógépes modellezése, valamint a szilárd és légnemű szennyező anyagok kimosódása a légkörből.

Milyen felhők mennek az égen?
Réteges felhőzet vonul épp fölöttünk.

Melyik a kedvenc felhője?
A zivatarfelhők a legmarkánsabbak. Látványosak, villámok cikáznak benne. Annak szemléltetésére, hogy ez a megítélés mennyire szubjektív hadd mondjak el egy történetet. A kilencvenes évek végén az egyik amerikai kollégával gyakran indultunk tornádó vadászatra az USA közép-nyugati részén. Miután több órás autózás után végre sikerült eljutni egy tornádó közelébe nagyon lelkesek voltunk, és gyönyörködtünk a látványban.  Ott találkoztunk egy farmerrel, aki elhűlten kérdezte, hogy maguknak ez tetszik?

Tisztázzuk, miről beszélünk, mi is az a felhő?
Az a halmazállapot, amikor a levegőben lévő vízgőz kicsapódik és kis vízcseppek vagy kis jégkristályok keletkeznek. Ekkor látjuk, hogy már nem átlátható az a rész, ahol a felhő van. A felhő alapja alatt vízgőz van, fölötte meg már vízcseppek, amik a felhőt alkotják. A felemelkedő levegőben a vízgőz is lehűl, és amikor 100%-osan telítetté válik, kicsapódik az apró aeroszol részecskéken és létrejönnek a vízcseppek. Ezek a vízcseppek mérete kezdetben néhány mikron, ez a milliméter ezredrésze, ezekből keletkeznek a milliméteres nagyságú vízcseppek, vagy az olykor 5 centiméteres méretet elérő jégszemek. Ehhez akár fél óra is elegendő. Ha sok a vízcsepp és sokat ütköznek, hamar megfagynak és elkezdenek hízni, és akkor elkezdenek leesni, így tovább híznak és leérnek a felszínre. Ha két-három kilométeren van a 0 °C-os szint magassága, akkor a kisebb jégszemek megolvadnak, mire leér a földfelszínre, de a nagyobbak túlélhetik az olvadást és akkor jégeső esik a fejünkre.

A köd is felhő? Vagy ez csak általánosítás?
Szerkezetét tekintve az, de itt a lehűlés oka más, itt a talaj hatására hűl le a levegő, nem a felemelkedés miatt, ezért alakul ki gyakran hajnalban a köd.

Mit lehet ma még kutatni a felhők esetén? Mi az, amit tudunk, s mi az, amit még nem?
Leglátványosabban az időjárás-jelentés esetén beszélhetünk javulásról. 1980-ban kezdtem dolgozni, akkor még egy-két napra is nehezen adtunk prognózist, napjainkban két-három napra egész jól meg tudjuk mondani, milyen lesz az idő.

Régóta együtt dolgozik az USA egyik legnagyobb légkörkutató intézetével. Mivel kezdődött a közös munka?
Húsz éves munkakapcsolatom van az USA egyik legnagyobb légkörkutató intézetével. National Center for Atmospheric Research (NCAR), ami a Colorado államban található Boulderben van. Először azt vizsgáltuk, hogyan lehet olyan tartományokat kijelölni a felhőkben, amelyek a repülőgépek szárnyjegesedése szempontjából kritikusnak tekinthetők. Magyarországon nem annyira elterjedtek a kisrepülőgépek, mint az Amerikai Egyesült Államokban, ezek a gépek 3-4 km-es magasságban repülnek. Ebben a magasságban gyakran található az ún. túlhűlt víz, amely nulla foknál hidegebb, de nem fagyott meg (a nagyon tiszta víz csak akkor fagy meg, ha megrázzuk, vagy ha szennyezőanyagot teszünk bele) Ez a jelenség a felhőkben is megfigyelhető. Ebben a magasságban -5 és -10 °C között változik a hőmérséklet. Amikor a gép nekiütközik a túlhűlt vízcseppeknek, azok ráfagynak a szárnyára, aminek a profilja megváltozik, és lecsökken a felhajtóerő és lezuhanhat a gép. Ez komoly kockázatot jelent, elméleti számításokat végeztünk, hogy hogyan lehet azokat a tartományokat kijelölni, ahol nyugodtan repülhetünk. Pécsett most épül repülőgépgyár, reméljük itt is alkalmazzák majd a tudásunkat.

Az éghajlatváltozás és a felhők között szoros a kapcsolat? Kevesebb a csapadék most, vagy ez csak szubjektív megfigyelés?
A csapadék sosem volt egyenletes eloszlású. A 2000-es évek elején kilométereket lehetett a Balatonban sétálni bokáig érő vízben, a Rábából akartak vizet vezetni bele, aztán pár évre rá annyi csapadék hullott, hogy elvetették ezt a tervet. De tény, hogy egyre inkább úgy fest a helyzet, hogy a lehulló csapadék egyre kevésbé képes fedezni az igényeket. Sok helyen – így az USA nyugati államaiban is - az ivóvíz nagyobb része az olvadt hóból származik. Indult egy tudományos projekt, hogy miként lehetne növelni a lehullt hó mennyiségét. A időjárás-módosítás és ezen belül csapadékkeltés hatékonyságát statisztikai módszerekkel nagyon nehéz megbecsülni. Túl kevés az eset, statisztikailag nehéz összehasonlítani, mi változik, ha mesterségesen beleavatkozunk egy felhőben lejátszódó folyamatokba. A természetes folyamatok nagy változékonysága miatt nehéz eldönteni, hogy a beavatkozás miatt nőtt-e meg a lehullott csapadék mennyisége. A számítógépes szimuláció segíthet megoldani ezt a problémát, de ehhez olyan modellre van szükség, ami a jelenleg általánosan alkalmazott  modelleknél sokkal pontosabban írja le a felhőkben lejátszódó folyamatokat.   Egy ilyen modellen dolgozunk jelenleg. Az első eredmények nagyon bíztatóak.

Az Ön által kidolgozott modellhez mekkora számítási kapacitás szükséges?
Nagyon nagy számítógépes kapacitásra van szükség, az Egyesült Álamokbeli Nemzeti Légkör Kutató Intézet több mint ezer processzoros szuperszámítógépét használjuk, ezeken futtatjuk le a programot, egy-egy esetet egy hét alatt tudunk kiszámoltatni a géppel. Ami a felhő élettartamában 6-7 vagy 12 óra, az egy hét a szuperszámítógépben.

Hány változóval kell számolni?
A modellemben minden egyes rácspontnak 400 változója van.

És mennyi a rácspontok száma?
Horizontálisan 600x600 kilométerrel számolunk (egy kilométeres felbontással dolgozunk) vertikálisan a modell felbontását 70 rácspontban kell elképzelnünk (ez a valóságban 16 kilométer). A változók száma tízmilliós nagyságrendű, ezeknek a változóknak kell az értékét két-három másodpercenként megoldani. Mivel a rácspontok közötti távolság kicsi, a stabilitás miatt csak kis időlépéseket lehet használni. A problémát egyébként nem azt teszi igazán bonyolulttá, hogy sok a változó, hanem a figyelmembe vett folyamatok sokrétűsége miatt a számítógépes program is nagyon bonyolult, több tízezer soros.

A felhők változnak a változónak tűnő éghajlattal? Más felhőink lesznek?
Ha a hőmérséklet változik, akkor a felhő szerkezete is vele változik. A vízcseppek kialakulásához kellenek a levegőben szennyezőanyagok. Ha az Amazonas őserdeit égetik, akkor a légkörbe kerülő szerves és szervetlen anyagot tartalmazó aeroszol részecskék már a felhők szerkezetét is képesek megváltoztatni. Ennek hatására több és kisebb vízcsöpp alakul ki. Így nehezebben indul a csapadékképződés, a felhő sokáig az égen maradnak, így a napból érkező sugárzást is hatékonyabban visszaverik – ez így akár mérsékelheti is a globális felmelegedést. A felhők hatását akkor tudjuk pontosan figyelembe venni, ha az egész Földet legalább tíz km-es rácshálóval fedjük le.  Ma legjobb modellekben 100 km-es felbontás. Ezekkel a modellekkel még a hurrikánok kialakulását és fejlődését is nehéz modellezni. 

A hurrikánok gyakoriságának növekedése véletlen, vagy a klímaváltozás része már?
Ezt is klíma modellekkel kell igazolni. Mivel hurrikánok átlagosan  5-600 km-es átmérővel rendelkeznek a jelenlegi modellekkel nem tudjuk megválaszolni ezt a kérdést.

Hurrikán lehet Magyarországon vagy csak tornádó?
Csak az utóbbi, az előbbi kizárt. A tornádó rövid élettartalmú, nehezen megfigyelhető természeti jelenség. A kézi videók elterjedésének köszönhetően gyakrabban találkozhatunk ezzel a jenséggel a médiában.  Még a legmodernebb eszközöket használva sem  könnyű megtalálni őket. A Magyarország fölött kialakuló tornádók szerencsére nem olyan veszélyesek, mint az Amerikában megfigyelhetők. Míg Magyarországon a tornádókhoz kapcsolódó szélsebesség maximuma nem haladta meg a kb. 200 km/h-át, addig az USA-ban a legintenzívebb tornádókban akár 300  - 400 km/h-ás sebességgel is fújhat a szél.

A közlekedés és az ipar okozta légszennyezettség befolyásolja az időjárást?
Természetesen a légkörbe kerülő részecskék befolyásolhatják a légkörben lejátszódó folyamatokat, a kérdés az, hogy ez a hatás hogyan terjed ki térben és időben. Míg például a CO2 molekulák sokáig a légkörben maradnak, így a hatásuk hosszabb időszakra és nagyobb területekre is kiterjed, addig kén-dioxid gyorsan kikerül a légkörből így hatása mind térben mind időben korlátozottabb. 

Én úgy gondolom, hogy napjainkban a levegőszennyezettségért nagy mértékben felelőssé tehetőek a családi házaknál nem ellenőrzött módon történő  füstkibocsátás.

Azt olvastam, hogy egy-egy ingyenes ruhaosztás után a szegényebb falvakban a légszennyezettség közel azonos lehet a kínai főváros légszennyezettségével.
Igen, ez így van, de a jólétnek is megvan a maga hozadéka: Franciaországban megvizsgálták a divatba jött kandallók által kibocsátott füstöt. Mivel az égés nem olyan tökéletes, mint egy kazánban, különböző, az egészségre veszélyes illékony vegyületek kerülnek a levegőbe.

Többször felbukkant a sajtóban olyan fejtegetés, hogy azért romlik el az idő – általában hétvégére – mert a hétközi közlekedés és ipari termelés részecske-kibocsátása addigra eredményez felhőket. Ez bulvár feltételezés?
Igen. Ahogy mondani szokták attól, hogy két esemény korrelál, még nem biztos hogy ok-okozati összefüggés van köztük. Az egybeesés hátterében az áll, hogy általában 5-6 naponta követik egymást ciklonok. Ha ez a rendszer egyszer beáll egy hétvégi időpontra, akkor az jó eséllyel egy darabig úgy is marad. Az ön által említett kibocsátások ezeket a nagy skálájú folyamatokat nem tudják befolyásolni.

A Fülöp-szigeteken volt egyszer a ’90-es évek végén egy nagy vulkánkitörés, utána hűvösebb volt az idő egy évig. Miért okoz problémát egy-egy ilyen kitörés globálisan?
A hatalmas mennyiségű por, ami belekerül a légkörbe, az pár hónap alatt leülepszik. Ennél fontosabb az, hogy hatalmas mennyiségű kén is kerül a levegőbe, amiből nagyon hamar kénsav keletkezik és akár egész a sztratoszféráig felkerül. A vulkánkitörés látványos része a por. Az izlandi vulkánkitörés is csak pár hónapig akadályozta a légi közlekedést. A légkörbe bekerült kénből a légkörben található vízzel kénsavat képez, és ezek kénsav cseppecskék kerülnek fel a sztratoszférába,  és forrás helyétől eltávolodva fokozatosan beborítják az egész Földet. Ehhez az jelenséghez kapcsolódik egy látványos optikai jelenség, az egész égbolt vöröses színű lesz.  Munch Sikoly c. képén is azért vörös az égbolt mert akkor volt a Krakatoa kitörése Indonéziában.

Sokat cikkeznek mostanában Észak Koreáról. Ha felrobbantanak néhány atombombát, akkor mi lesz? A nukleáris téltől nem kell tartanunk?
1984-ben Tallinban jártam egy felhőfizikai konferencián. A Szovjetunió néhány évvel korábban vonult be Afganisztánba.  Az USA nukleáris töltetű rakétákat telepített Európába, így aztán elég feszült volt a helyzet. Ez a feszült nemzetközi helyezet úgy csapódott le a konferencián, hogy az egyik téma a nukleáris tél volt. Ha eltekintünk a radioaktív szennyeződéstől, akkor nukleáris háború hatása hasonló egy nagyobb meteorok becsapadósához. Rengeteg por kerül a levegőbe, ami lecsökkenti a földet érő napfény intenzitását, így a hőmérséklet elkezd csökkenni. Ha befagynak a vizek, akkor hiába érkezik a napfény az óceánokra, azt a jég visszaveri, így  a légkör tovább hűl.  

Észak-Korea egy–egy bombája ebből a szempontból nem jelent ekkora veszélyt, de a radiokatív sugárzás nem csak lokálisan, hanem a globálisan is éreztetné hatását.

Hogy áll a globális felmelegedés? Tényleg létezik vagy csak száz év múlva tudjuk megmondani biztosan? Az óceánok emelkedését most a hőtágulással magyarázzák.
Az éghajlat változását kevesen vonják kétségbe. A sarki jégsapkák olvadnak, csökken a gleccserek kiterjedése. A globális átlaghőmérséklet gyors növekedése 2010 után egy kicsit megtörni látszott, de az újabb adatok azt mutatják, hogy a folyamat nem állt le.  A tudományos közvélemény nem teljesen egységes, az ún. szkeptikusok vagy az egész folyamatot, vagy azt kérdőjelezik meg, hogy ebben emberi hatás is szerepet játszik az éghajlatváltozásban. Kétségtelen, hogy a múltban is voltak éghajlatváltozások, olykor igen jelentősek, pl. 400 millió évvel ez előtt az egész Földet hó és jég borította. Az elmúlt 10 ezer évben az előző időszakhoz képest stabil volt az éghajlat, ami  nagyban hozzájárult az emberi társadalom fejlődéséhez.

Ki okozza a változást?

A kutatók 90 %-a az emberi hatásra szavaz. Akkor miért nem lehet bizonyítani? Nincsenek megfelelő modellek. Egy természettudományos kutatásnál olyat állítok, amit be tudok bizonyítani. Hogy tudom ezt megcsinálni? Laboratóriumban mérésekkel? A Föld légkörében nem tudunk és nem szabad kísérletezni. A numerikus szimuláció lenne a megfelelő módszer, de napjainkban nincsenek még megfelelő minőségű modelljeink. A nehézséget az okozza, hogy a fizikától a biológiáig terjedően nagyon sokféle folyamatot kell figyelembe venni, amelyek között ráadásul nagyon erős kölcsönhatás van.  

És Ön szerint mi a helyzet?
A globális átlag hőmérséklet növekszik, amelyben szerepet játszanak antropogén folyamatok is.

Sokan úgy gondolják, hogy 1 – 2 °C-os globális felmelegedés nem igazán ad okot aggodalomra. A probléma csak az, hogy ez egy globális átlag,

például Egyenlítőnél az átlagosnál kisebb, a sarkok felé haladva fokozatosan az átlagot meghaladó lesz a felmelegedés. Ugyanúgy az átlagtól felfelé történő eltéréséket várhatunk az éjszakai órákban, míg nappal ennél kevesebb lehet a felmelegedés. Így aztán könnyen összejöhet, hogy a nyári éjszakákon, Magyarországon a hőmérséklet akár a 30 °C-ot is elérheti.  A csapadékot illetőn sokkal nehezebb becslést adni. Vannak olyan régiói a Földnek (pl Közel-Kelet, Kalifornia), ahol már most is nagy gondot okoz a csapadékhiány. Ha azt vizsgáljuk, hogy mely országok lehetnek nyertesei a klímaváltozásnak, akkor sok szempontot kell vizsgálni. Például Oroszország sokat nyerhet azzal, hogy hajózhatóvá válik a Jeges-tenger, ugyanakkor a felolvadó tajga mindent elnyelhet, városok, utak tűnhetnek el. Ugyanakkor a jövőt illetően optimista vagyok. Úgy gondolom, hogy az új technológiák, például az elektromos autók elterjedése lényegesen csökkentheti a CO2 kibocsátást, még akkor is ha tudjuk, hogy a működtetésükhöz szükséges energiát is meg kell termelni.

Balogh Robert

Balogh Robert