Időjárási szélsőségek és éghajlatváltozás a laborasztalon
Köztudott, hogy bolygónk globális átlaghőmérséklete az elmúlt évtizedekben megnőtt, miközben a sarkvidék és az Egyenlítő közötti hőmérsékletkülönbség (az ún. meridionális hőmérsékletkontraszt) csökkent (hiszen az Antarktisz melegedésének üteme többszöröse volt a globális értéknek).
A hőmérsékletkontraszt nagysága erős hatással van a többezer kilométeres hullámhosszakkal jellemezhető hőmérsékleti hullámokra
(Rossby-hullámok), amelyek "kanyargásának" mértéke, észak-déli irányú kiterjedésük, illetve nyugatról keletre történő haladásuk sebessége a mérsékelt égövi időjárás változékonyságát nagyban meghatározza.
Az elmúlt évtized szakirodalmában ellentmondásos eredmények láttak napvilágot arról, hogy a hőmérsékletkontraszt változásának hatására átrendeződő Rossby-hullámok hogyan befolyásolják a hőmérsékleti változékonyságot a mérsékelt égövben. A kérdés tisztázását nagyban megnehezíti, hogy a hullámok dinamikája csak egyike a lokális időjárást meghatározó számos hatásnak, amelyek bonyolult éghajlati rendszerünkben nehezen választhatók szét.
E bonyolult ok-okozati viszonyok szétválasztása embert próbáló, nem egyszer lehetetlen feladat elé állítja a kutatókat. Épp ezért rendkívül hasznos a modellezés, amelynek során „laborasztalra fektetik” és konyhai edényekkel összevethető nagyságú tartályokban tanulmányozzák a nagy léptékű jelenségeket. Vincze Miklós nemzetközi kutatótársaival korábban világviszonylatban elsőként vizsgálta laboratóriumi kísérletekben a mérsékelt övi éghajlati rendszert és annak változását.
A HUN-REN–ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport most olyan kísérleti elrendezéseket vizsgált az áramlástani hasonlóság elvét alkalmazva, amelyekben elkülönítve tanulmányozhatók a Rossby-hullámok.
Ehhez azt kellett felismerniük, hogy az áramlás jellege elsősorban két időtartam – a tengely körüli fordulat illetve a hőmérsékletkontraszt miatti áramlás körbeáramlási ideje – viszonyától függ. Ezek arányának megfelelő beállításával egy lekicsinyített (s ezzel egyidejűleg "felgyorsított")
laboratóriumi méretű rendszerben is nagyon hasonló hullámok alakulhatnak ki, mint a légkörben.
A Florida State University (Egyesült Államok) és a Brandenburg University of Technology (Németország) geofizikai áramlástani intézeteiben, valamint az ELTE Fizikai és Csillagászati Intézet Környezeti Áramlások Kármán Laboratóriumában végzett kísérleteket forgatott, vízzel töltött henger alakú tartályokban végezték. A mérések során a falak szabályozható hűtésével és fűtésével biztosították az áramlást hajtó hőmérsékletkontraszt jelenlétét és változtatását.
Hőkamerás felvételek a Rossby-hullámok különböző állapotairól a tanulmányban használt egyik kísérleti berendezésben (fölül). A szélmező által kirajzolt légköri Rossby-hullám –amely hasonlatos alakú a második és harmadik laboratóriumi kísérleti felvételen láthatókhoz – két nézetből (alul). Forrás: NOAA
A vizsgálatok alapján a kutatók megállapították, hogy a Rossby-hullámok (önmagukban) nem mutatnak olyan viselkedést, amely a hőmérsékletkontraszt csökkenése hatására a korábbiaknál nagyobb hőmérsékleti szélsőségek – extrém meleg és extrém hideg időjárási helyzetek – megjelenésével járna. Ugyanakkor kimutatták, hogy az időjárás "előrejelezhetősége", vagyis annak mértéke, hogy egy nap időjárása mekkora eséllyel lesz azonos az előző napival (perzisztencia) számottevően csökken a Sarkvidék–Egyenlítő hőmérsékletkülönbség csökkenése esetén.
Az eredmények segítenek folyamatosan és minden időléptékben átrendeződő éghajlati rendszerünk összetett folyamatainak jobb megértésében, a valóságban egyszerre jelentkező klímajelenségek szétválasztásában, s ezzel azok bonyolult ok-okozati kapcsolatainak feltárásában.