Világjáró vulkáni hamufelhők változó klímánkban
Az utóbbi időben egyre nagyobb figyelem irányul arra, miként változik a légköri nagyskálájú szennyeződések terjedése a klímaváltozás hatására. Elég, ha csak a vulkáni hamufelhők (például Eyjafjallajökull [2010], Merapi [2010]) vagy éppen a nukleáris katasztrófák (például Csernobil [1986], Fukushima [2011]) utáni kibocsátások lehetséges terjedési útvonalára, illetve ülepedési helyére gondolunk, már látjuk is, hogy e folyamatok óriási hatással vannak környezetünkre és a gazdaságra.
Fontos hangsúlyozni, hogy
a nagyobb vulkánkitörések vagy ipari balesetek okozta szennyeződés nemcsak a forrás közelében szóródik szét,
veszélyeztetve a helyi környezetet, hanem a Föld távolabbi pontjaira is eljuthat, így különösen fontos megismernünk terjedését. Ugyanakkor azt is tudnunk kell, hogy a terjedésben a változó éghajlat milyen szerepet játszik. Erre a kérdésre kereste a választ az ELTE Elméleti Fizikai Tanszék és az MTA–ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport két munkatársa, Haszpra Tímea és Herein Mátyás. Kutatásuk eredményét a Scientific Reports-ban publikálták. A kutatók újszerű módon, elsőként vizsgálták a szennyeződések terjedését sokasági éghajlati modellekben, a párhuzamos klímák elméletét alkalmazva.
A vizsgálat során a nagyskálájú szennyeződések terjedésének erősségét a kaotikus mechanikából már ismert mennyiség, az ún. topologikus entrópia segítségével határozták meg. A topologikus entrópia kapcsolatban áll a jellemzően exponenciálisan növekvő szennyeződésfelhők hosszának nyúlási ütemével. A vizsgálat két különböző éghajlati modellel előállított sokasági éghajlati szimulációkat felhasználva megmutatta, hogy a klímaváltozás hatására, emelkedő globális átlaghőmérséklet mellett, közel egy évszázad alatt a szennyeződésfelhők „megnyúlási hajlandósága”, azaz nyúlási üteme globális átlagban csökken, vagyis a terjedés kevésbé „hordja szét” a szennyeződéseket, ezáltal
bizonyos földrajzi területek nagyobb környezeti terhelésnek lehetnek kitéve,
hiszen az adott területre eső koncentráció növekszik.
Az is kiderült, hogy a nyúlási ütem és a relatív örvényesség között erős korreláció mutatkozik (ld. 1. ábra). Ez azért fontos eredmény, mert a legtöbb nagy éghajlati modell számítja a relatív örvényességet, így a fenti kapcsolatnak köszönhetően a szennyeződések nyúlási üteme közvetlen módon, terjedési modellek futtatása nélkül is megbízhatóan becsülhető.
1. ábra. A ha,s nyúlási ütem területi-évszakos átlagának és a |ξa,s| relatív örvényesség abszolútértékének területi-évszakos átlagának kapcsolata a trópusokon június–július–augusztusban. A színezés az egyes éveket jelenti lilától (az éghajlatváltozás előtti időszaktól) pirosig (az éghajlatváltozás kezdete után 100 évvel, 6 °C-os globális átlaghőmérséklet-növekedés mellett). Az üres körök az egyes sokasági tagok által felvett értékeket, a teli körök a sokaságátlagot jelölik egy-egy évben.
Fotó: pxhere.com