Rendszer az éghajlati rendszerben

Középiskolai tanulmányainkból mindannyian emlékezhetünk arra, hogy Magyarország a mérsékelt-övi kontinentális éghajlat fogalmával írható le. De mi alapján lett ez eldöntve és vajon az éghajlatváltozás erre is hatással lehet? Az éghajlati-osztályozás módszertana és eszköztára egy rendkívül sokváltozós rendszerben kíván átláthatóságot teremteni. Az éghajlat-osztályozás segítségével vizsgálhatjuk mely területek alkalmasabbak az életre az embereknek és a többi élőlénynek. A globális klímaváltozás miatt azonban ezek a rendszerek és fogalmaink is mozgásban vannak. Egyes területek besorolását – mint a sarkvidékét – már biztosan meg kell változtatnunk a század végéig, mert mostani fogalmaink nem fogják leírni az akkori állapotokat. Ez pedig túlmutat a klímatudomány hatáskörén, hiszen az éghajlati övek és osztályok megváltozása a mi életfeltételeinket is jelentősen befolyásolja.

Egy Föld, sokféle éghajlat

Ha megkérdezünk valakit az ismeretségi körünkben, mi jut eszébe hazánk éghajlatáról, nagy valószínűséggel megemlíti majd a négy évszakot, esetleg, hogy melyik nagyobb éghajlati övbe sorolható a Kárpát-medence területe. Ha megkérdezünk egy vitorlást, számára az uralkodó szélirány lesz a fontos, míg egy orvost jobban érdekelhet a hőhullámos időszakok gyakorisága vagy egy mezőgazdaságban dolgozót az egyre inkább elmaradozó hótakaró – derül ki a Másfél fok cikkéből.

Már ebből is látszik, hogy sokféle éghajlatalakító tényező együttesen formálja egy terület éghajlatát és határozza meg ezáltal mindennapjainkat. Ahhoz, hogy definiálni tudjuk, milyen egymással összevethető változók, folyamatok alapján határoljuk el az egyik éghajlati típust a másiktól, valamilyen rendszerre, osztályozásra van szükség.

Az éghajlat-osztályozásokat az éghajlat globális, regionális és lokális szintű leírására készítették. Az adatok minőségének és mennyiségének, valamint a számítástechnika fejlődésének következtében az éghajlat-osztályozási módszerek is folyamatosan fejlődnek, de a különböző osztályozások legfontosabb alapelvei évezredes múltra tekintenek vissza.

Az éghajlatosztályozások két fő típusa az egzakt és az empirikus módszerek. Az egzakt módszerek bonyolult statisztikai eljárásokon alapulnak és nem hangsúlyos a módszer fizikai és biológiai vonatkozása. Az empirikus módszerek jóval közérthetőbbek. Ide tartoznak azok a módszerek, amelyekkel mindenki találkozik az élete során, így ezeket részletesebben is bemutatjuk. Az empirikus módszerek közé tartoznak a genetikus és leíró (generikus) osztályozások, ezek közül az utóbbi, amit szinte mindig alkalmazunk, akkor is ha csak hazánkon belül utazunk.

Genetikus éghajlat-osztályozás

A genetikus éghajlat-osztályozás az alapján osztályozza egy terület éghajlatát, hogy azt mely fő éghajlati kényszer alakította ki. Ezek az osztályozási módszerek főként az általános légkörzés hatását és a főbb időjárást alakító folyamatokat veszik figyelembe. Erre példa a Bergeron-féle klasszifikáció, ahol a besorolás alapját a terület időjárását alakító légtömegek képezik. Ilyen például a brit MetOffice által alkalmazott osztályozás, amely elkülöníti, hogy az adott légtömeg óceáni vagy kontinentális területről érkezett-e és nedves vagy száraz. A genetikus osztályozások alkalmazási lehetőségei sokrétűek, Barry D. Keim és munkatársai a Climate Research folyóiratban publikált kutatásukban például az Egyesült Államok keleti részén előforduló időjárási helyzeteket osztályozták az adott időszakban mért PM2.5 szálló por koncentrációkkal összevetve. Ez a módszer a jövőbeni, várható légszennyezettség szempontjából kockázatos helyzetekre való felkészülést segítheti elő.

Az Egyesült Királyság éghajlatát meghatározó légtömegek: sarkvidéki tengeri légtömeg, poláris kontinentális légtömeg, trópusi kontinentális légtömeg, trópusi tengeri légtömeg, trópusi tengeri légtömeg, poláris tengeri légtömeg (visszatérő), poláris tengeri légtömeg. forrás: Met Office, Contains public sector information licensed under the Open Government Licence v1.0

Leíró éghajlat-osztályozás

Amikor azt mondjuk, hogy Magyarország mérsékelt-övi kontinentális éghajlatú vagy, hogy az Egyesült Királyságban óceáni éghajlat az uralkodó akkor leíró osztályozást használunk. A leíró éghajlat-osztályozás egy olyan kritériumrendszer szerint osztályozza egy terület éghajlatát, amely az osztályozásban meghatározott változók adott területre jellemző értékeit veszi figyelembe. Leggyakrabban a hőmérséklet és csapadék valamilyen szempont szerint meghatározott határértékei választják el egymástól az éghajlati osztályokat. De alkalmazási területtől függően más meteorológiai változók is szerepelhetnek a rendszerben, mint a napsugárzás, a szél vagy a párolgás. Az éghajlat-osztályozások az egyes osztályokat elkülönítő feltételrendszerben sokszor figyelembe veszik a földrajzi szélességet vagy a tengerszint feletti magasságot is.

A legismertebb a Köppen-féle éghajlat-osztályozás. A leíró éghajla-tosztályozás atyjaként számon tartott Wladimir Köppen módszere egy biofizikai éghajlat-osztályozási módszer, ami a meteorológiai változók mellett figyelembe veszi a különböző növényföldrajzi adottságokat is. A módszerrel egy adott terület klímaképletét határozhatjuk meg, amely három betűből áll, ezek a nagyobb növénytársulás csoportokhoz (biomok) köthető hőmérsékleti értékek, a csapadék évszakos jelenléte és a nyári hőmérsékletek szerint változnak.

Az éghajlat-osztályozások között kiemelten fontosak a terület vízháztartását vizsgáló módszerek, hiszen az emberek mindig a jó természeti adottságú területeket keresték letelepedés céljából, amelyhez elengedhetetlen az ivóvízforrás közelsége és a mezőgazdasági tevékenység lehetősége. Ehhez azonban ismerni kell a rendelkezésre álló víz mennyiségét.

Arra is rájöttek, hogy a vízháztartás ismeretéhez nem elegendő a hőmérséklet és csapadék ismerete. Tudni kell azt is, hogy a csapadékból mennyi párolog el – így kaphatjuk meg a rendelkezésre álló vízmennyiséget. Hiszen hiába hullik sok csapadék egy területen, ha az a sugárzás vagy egyéb tényezők (mint például a szél) hatására el is párolog. A hőmérséklet és csapadék mellett a potenciális párolgást (a párolgás maximális lehetséges mértéke, ha a szükséges vízmennyiség rendelkezésre állna) is magába foglaló osztályozást alkalmaztak az IPCC 2006-os jelentésében az éghajlati zónák meghatározása során.

IPCC éghajlati-zónák: trópusi hegyi, trópusi nedves, trópusi nyirkos, trópusi száraz, meleg mérsékelt nedves, meleg mérsékelt száraz, hűvös mérsékelt nedves, hűvös mérsékelt száraz, boreális nedves, boreális száraz, poláris nedves, poláris száraz.
Forrás: European Commission – Joint Research Centre Institute for Environment and Sustainability, licenc: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Köppen mellett számos éghajlatkutató, többek között Péczely György is foglalkozott az éghajlat osztályozásával. Péczely hazánkra vonatkozó éghajlatosztályozási térképe az Országos Meteorológiai Szolgálat oldalán érhető el.

A bemutatott néhány példa mellett még sokféle osztályozási módszer létezik és nincs egy egységesen tökéletes. Ennek egyik oka, hogy egy éghajlat-osztályozási rendszer nem tartalmazhatja az összes éghajlat-alakító tényezőt és az ezekhez tartozó számos változót együttesen, hiszen akkor teljesen átláthatatlan lenne. Ezért alkalmazási területtől változhat, hogy adott kutatás esetén melyik módszertan használható. Fontos továbbá figyelembe venni, hogy mekkora terület éghajlatát vizsgáljuk. Egyes módszerek, mint például Köppené nagyon jól működik globálisan, viszont hazánk változatos éghajlati képét nem tudja olyan jól visszaadni, mint más osztályozások.

Az is fontos, hogy milyen adatok állnak rendelkezésre, mivel egyes módszertanokhoz elegendő két-három bemeneti adat, más módszereknél sokféle meteorológiai változóra vagy például talajjal kapcsolatos információra lenne szükség, ami nem mindenhol áll rendelkezésre, így nem végezhető el a vizsgálat.

Éghajlat-osztályozások szerepe a mindennapokban

Az éghajlat-osztályozások alkalmazása során nem egyszerűen csak arról van szó, hogy kategóriákat definiálunk és hasonlítunk össze. Segítségükkel választ adhatunk olyan kérdésekre, hogy mely terület élhető, hol, milyen mezőgazdasági tevékenységre van lehetőség és hogy milyen időjárási helyzetek fordulhatnak elő a térségben.

Az éghajlat-osztályozási módszerek eredményeit, vagyis az éghajlati-osztályok ismeretét a mindennapokban is használjuk. Ha mondjuk nyáron sátrazni megyünk, más kerül a hátizsákba, ha tudjuk, hogy az északkelet-magyarországi 10 °C alatti hajnalokra számíthatunk, vagy az Alpokalján tett túrához gondolkozás nélkül bepakoljuk az esőkabátot is. Ha Kanadába utazunk, nem mindegy, hogy az ország melyik részét látogatjuk meg. Ugyanazzal a kabáttal kihúzzuk majd októbertől márciusig a kontinens nyugati felén Vancouverben, míg keleten Montreálban jóval nagyobb hőingásra számíthatunk. Ha pedig egy országról csak annyit tudunk, hogy mediterrán éghajlatú, már előttünk is van egy kép a lehetséges növényzetről.

Látható, hogy még ha nem is érzékeljük azonnal, az éghajlati típusok osztályozása az életünk része. Emiatt az éghajlat-osztályozási módszerek mind a kutatók, mind a laikusok számára alkalmasak lehetnek az éghajlatváltozás hatásainak ismertetésére az egyes éghajlati osztályok eltolódásának bemutatásával. Az osztályozások fontosak továbbá az éghajlatváltozás várható környezeti hatásainak vizsgálata során, hiszen egyes módszerek a különböző ökorégiók zonalitását követik, és ha egy terület éghajlata megváltozik, az nemcsak a növényzet, de az ember számára is megterhelő hatásokkal járhat.

Változó éghajlat, változó fogalmak

Az éghajlat-osztályozások tehát nem pusztán egy területet jellemző számtalan környezeti tényezőt rendszerezve adnak valamilyen befogadható információt az éghajlatról, hanem használhatók a globális és regionális éghajlati változások elemzésére is, különböző időszakokra.

Az éghajlati osztályok eltolódása jelentős változást jelezhet, hiszen ilyen esetben a megszokott éves és évszakos időjárási viszonyokat új, vagy korábban más területeken megszokott jellemzők váltják fel, a hozzájuk tartozó, a megszokottól eltérő időjárási helyzetekkel. Ezt szemlélteti az Egyesült Államok Légkörkutató Intézetének (NCAR) azon megállapítása, hogy a sarkvidéki éghajlat fogalmát már biztos, hogy újra kell definiálnunk a század végére.

Az eredményeik alapján a sarkvidéken várható hőmérsékleti és csapadékviszonyok, valamint a jégborítottság az éghajlatváltozás hatására oly mértékben megváltozik, hogy már nem tekinthető majd (a jelenlegi fogalmaink szerinti) sarkvidékinek a sarkvidék éghajlata.

A legelterjedtebb Köppen osztályozással foglalkozó osztrák kutatócsoport globális adatbázist és animációkat is készített az éghajlatváltozásról. Az animáción az látszik, hogy az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC) negyedik átfogó értékelő jelentésében használt, a jövőre vonatkozó gyors gazdasági növekedést és fosszilis tüzelőanyagokra alapozott technológiákat feltételező (A1FI) forgatókönyv szerint az éghajlati osztályok jelentős területi eltolódása várható a jövőben (a kutatócsoport oldalán más forgatókönyv szerinti eredmények is elérhetőek).

A fő Köppen-Geiger (az eredeti módszer továbbfejlesztett változata) éghajlati típusok: piros – egyenlítői, sárga – száraz, zöld – meleg mérsékelt, lila – boreális, kék – poláris.
Forrás: Köppen-Geiger. Eredményeket bemutató cikk: Rubel, F., and M. Kottek, 2010: Observed and projected climate shifts 1901-2100 depicted by world maps of the Köppen-Geiger climate classification. Meteorol. Z., 19, 135-141. DOI: 10.1127/0941-2948/2010/0430.

A prágai Károly Egyetem kutatói az utolsó, ötödik jelentésben használt új forgatókönyv család esetében is ugyanerre a következtetésre jutottak. Ha a jelenlegi ütemben folytatódik, vagy tovább növekszik az üvegházhatású-gázkibocsátások mértéke, akkor jelentősen csökken majd a jégsapkák illetve a tundra és boreális klímatípusok területe, miközben növekszik majd a mérsékelt, száraz és szavanna éghajlati osztályok kiterjedése.

Egy másik tanulmányban a Köppen-módszer egyik változatát alkalmazó kutatócsoport arra jutott, hogy még ha a főbb éghajlati kategóriák (vagyis a klímaképlet első betűjével jelölt osztályok) nem is változnak meg egy területen, de az éghajlati altípusok legalább két kategóriával eltolódnak, az már kockázatos lehet egyes ökoszisztémák számára. A tanulmány eredményei alapján a skandináv régiót nem számítva, Európa területének körülbelül 12%-a lesz ekkora változásnak kitéve.

Ha a jelenlegi kibocsátási trendek folytatódnak, komoly változások várhatóak a század végére globálisan és hazánkban is. Ezt erősítik meg az ELTE Meteorológiai Tanszékén zajló kutatások is, amelyek szintén melegebb és szárazabb éghajlatot vetítenek előre a Kárpát-régió esetében a század végére.

A további kutatások, az egyre fejlettebb éghajlati modellek és éghajlati adatbázisok segítségével egyre pontosabb képet kapunk majd arról, mik azok a változások melyekre az eltolódó és megváltozó éghajlatok esetén készülnünk kell, és mi az, amit még rendszerszintű cselekvéssel meg tudunk előzni.

Vezető fotó: Map by Peel, M. C., Finlayson, B. L., and McMahon, T. A. (University of Melbourne), CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons.