Az ősznek ugyan már vége van, de érdemes visszatekinteni, és megvizsgálni, hogy a globális felmelegedés hatásai hogyan jelennek meg a csapadékmennyiségekben. Az elemzést főként az indokolja, hogy a mezőgazdasági terméshozamokat leginkább a megelőző év őszén hulló csapadék határozza meg, és a tervezéshez alapvető információként tekintünk ennek mennyiségére, illetve előfordulási gyakoriságára.
Egy amerikai tanulmány kimutatta, hogy az őszi csapadék 70-85%-a hasznosulni tud azáltal, hogy a talajba szivárog még a komolyabb fagyok beállta előtt, mivel a párolgás a nyárinál már alacsonyabb a hidegebb és egyre rövidebb nappalok következtében, illetve a növények gyökerei ekkor már nagyon kis arányban használják fel a talajban tárolt vizet (hiszen a legtöbb gabonát learatták), vagy már a téli nyugalmi időszakra készülnek.
Ahhoz, hogy a csapadék a mélyebb talajrétegekbe is eljusson a tartós fagyok előtt, az egyre melegedő őszök pozitívan hatnak, ugyanakkor fontos a lefolyási veszteség elkerülése végett, hogy a csapadék már ne érkezzen annyira intenzíven, mint nyáron. Az elemzések bemutatása előtt megjegyezzük, hogy a csapadék a hőmérsékletnél mind térben, mind időben jóval változékonyabb meteorológiai elem, ennek megfelelően sokkal nagyobb bizonytalanságra kell számítanunk a klímaváltozással összefüggésben, mint a hőmérséklet esetén.
A szeptember lett a legcsapadékosabb őszi hónap
Az elmúlt 50 évben az őszi csapadékösszeg országos átlagban közel 20%-kal nőtt: az Alföldön, délnyugaton és a Kisalföldön 20-40 mm-rel. Nézzük meg, hogyan alakultak a napi csapadékösszegek országos átlagai az 1970-80-as években és a 21. század első két évtizedében a megfigyelések szerint (1. ábra)!
Az eredmények azt jelzik, hogy szeptemberben jelentősen, 38%-kal, októberben 27%-kal nőtt a csapadékösszeg.
Egyedül szeptember végén és október első harmadában nem változott az átlagos csapadékosság az 1970-80-as évekhez viszonyítva. Ezzel szemben novemberben gyenge csökkenést tapasztalhattunk, amellyel a szeptember vált a legcsapadékosabb őszi hónapunkká, és a korábbi októberi minimum, a novemberi őszi maximum (és egyben éves másodmaximum) megszűnt. Jelen tanulmányban röviden azt vizsgáljuk, hogy ezen őszi növekedés a múltban minek tulajdonítható, s vajon mi várható a jövőben a mérsékelt vagy fokozódó üvegházgáz-kibocsátások esetén.
Most még nem a klímaváltozás a felelős
Az őszi száraz napok száma a tavaszi és nyári növekedéssel ellentétben az országban egyértelműen csökkent az elmúlt 50 év alatt, ezzel párhuzamosan mindhárom őszi csapadékkategória nőtt (2. ábra, zöld árnyalatok). Mivel más nagyságrend tartozik az eltérő csapadékeseményekhez (~1-1,5 nap az extrém csapadékhoz, ~15 nap a kiscsapadékhoz és ~70 nap a száraz napokhoz), és az összehasonlíthatóság érdekében azonos skálabeosztással ábrázoltuk a változásokat, ezért természetesen erősebb színek jelentkeztek a száraz napoknál és a kiscsapadék változásánál – annak ellenére, hogy utóbbiak az extrém csapadéknál jóval kisebb területen változtak statisztikailag is szignifikánsan.
A nagycsapadékok az Alföld keleti és déli területein, míg az extrém csapadékok inkább délnyugaton nőttek jelentősebben (itt a 0,5-1 napos változás is jelentősnek számít).
Ezzel megegyezően az országos átlagok a nagycsapadékok és az extrém csapadékok kivételével nem mutattak szignifikánsan növekvő trendet 1971 és 2020 között. Ahhoz, hogy ezen megfigyelt (nagy és extrém csapadék) trendekről eldöntsük, hogy az emberi tevékenység vajon hozzájárult-e a bekövetkezésükhöz, tíz-tíz különböző globális klímamodell historikus és csak természetes kényszereket tekintő szimulációit használtuk fel 1971 és 2014 között, azonban
ezek alapján nem jelenthetjük ki, hogy az emberi tevékenység felelős a megfigyelt változásokért.
Amit nyerünk a réven, azt elveszítjük a vámon? Több kibocsátás, több extrém csapadék
A 21. század második felére egy zöldebb jövőképet követve vagy egy fokozódó kibocsátási forgatókönyv esetén is közel azonos, 10, illetve 15%-os növekedésre számíthatunk az őszi csapadékösszegben. Ezért megvizsgáltuk, hogy az eddig tekintett négy csoport hogyan változik a jövőben, hiszen
a kiscsapadékok növelik a beszivárgást, a nagycsapadékok viszont sokkal kevésbé, így nagyon fontos az egyes kategóriák szerint külön vizsgálni a várható változásokat.
Jelentős hosszútávú trendet a száraz napok, a kiscsapadékok és a nagycsapadékok tekintetében nem találtunk, vagy csak olyan kicsik voltak, hogy nem tartottuk bemutatásra érdemesnek. Tekintsük tehát a jövőbeli modelleredményeket az extrém csapadékok (amikor 20 mm feletti a napi összeg) 20 évre összegzett gyakoriságaira! A közeljövőben a modellek még mindkét forgatókönyv szerint a megfigyelt múltbeli átlag körüli értékeket jeleznek (3. ábra), azonban a jelentől egyre távolodva, és különösen
2060-tól a pesszimista forgatókönyv esetében jelentősen, a múltbelinél legalább 20%-kal többször várhatunk extrém csapadékot az országban, míg az optimista forgatókönyvhöz tartozó bizonytalanság mindvégig magába foglalja a múltbeli átlagot.
A két forgatókönyv közötti különbség a teljes század folyamán nem túl nagy (azaz az ábra szerinti két zöld sáv mindvégig részben fedi egymást), azonban a modellszimulációk átlaga egyre jobban eltér egymástól, és
2060 után a pesszimista forgatókönyv szerint a jelenleginél akár kétszer több extrém őszi csapadékra is fel kell készülnünk.
Ez már a nyári gyakoriságnak felel meg, és bizonyosan jelentősen növeli majd a lefolyási veszteség valószínűségét is.
Csak kibocsátáscsökkentés mellett tud igazán hasznosulni a növekvő őszi csapadék
Összefoglalásként elmondhatjuk, hogy:
- Az elmúlt 50 évben az őszi csapadékösszeg nőtt (szeptemberben és októberben), mely elsősorban a nagy és extrém csapadékok növekvő gyakoriságának köszönhető. A detektált változásokért egyelőre nem az emberi tevékenység a felelős.
- A jövőben az őszi csapadékmennyiség az optimista forgatókönyvet követve is nő, azonban a pesszimista forgatókönyv szerint a jelenleginél akár kétszer több alkalommal várható extrém csapadék, mely főleg délnyugaton és a Kisalföldön jelentős növekedéssel járhat.
Az őszi csapadékösszeg nagyon fontos a rákövetkező évi terméshozamok tekintetében a tartós fagy beállta előtti talajba szivárgás folyamatán keresztül. A növekvő őszi hőmérsékletek hozzájárulnak ennek a hasznosulásához, ezért a várható őszi csapadéknövekedés még további pozitív hatással járhat.
Egy fokozódó vagy egy zöldebbre váltó emberi tevékenység esetén is közel azonos mértékben nőhet az őszi csapadék mennyisége, azonban fontos különbség, hogy a pesszimista forgatókönyv szerint a növekvő csapadékintenzitás és az extrém csapadékok gyakoribbá válása egyértelműen növelik a lefolyási veszteséget is, mellyel pedig a beszivárgás csökkenni fog az arra érzékeny talajok esetében. Az ősszel várható éghajlatváltozás okozta pozitív hatásokat tehát inkább csak a visszafogott antropogén kibocsátások esetén tudjuk majd hasznosítani.
Szerzők: Szabó Péter, Pongrácz Rita
Köszönet illeti a globális modellszimulációk elkészítéséért a WCRP CMIP 6. fázisában résztvevő intézményeket, a regionális modelleredményekért az Euro-CORDEX konzorcium modellező intézeteinek tagjait, a hazai megfigyelésekért pedig az Országos Meteorológiai Szolgálatot.
Rövid tudományos módszertan:
1. Regionális klímamodellekkel végzett éghajlati szimulációk:
A teljes földi éghajlati rendszert és a rendszer elemei közötti fizikai folyamatokat globális klímamodellek tudják megfelelő módon szimulálni. Egy térség éghajlatának részletesebb vizsgálatához azonban regionális klímamodellekre van szükség, hiszen azok a légköri folyamatokat pontosabban és finomabb térbeli felbontással írják le, mint a globális modellek. A regionális modellek historikus szimulációi nagy számban jelenleg még mindig csak 2005-ig állnak rendelkezésünkre, míg a jövőre vonatkozóan, 2006-tól indítva 2100-ig azt szimuláljuk, hogy egy-egy hipotetikus üvegházgáz-kibocsátási forgatókönyvre (az optimistább RCP4.5-re és a pesszimista RCP8.5-re) hogyan reagál az éghajlati rendszer. Az elemzésben az Európa egészét 10 km-es rácsfelbontással lefedő, ún. Euro-CORDEX együttműködés keretében futtatott hat-hat különböző regionális klímamodell-szimulációt tekintettünk. Ezen hattagú együttes már megfelelően tudja reprezentálni a modellek különbözőségéből eredő bizonytalanságot, illetve ezeket mindkét említett forgatókönyvvel meghajtva az emberi tevékenység jövőbeli alakulásából származó bizonytalanságot is.
2. Szimulációk hibakorrekciója és a megfigyelések:
Az elmúlt évtizedek fejlesztései ellenére az éghajlati szimulációk még ma sem tökéletesek, a meteorológiai változóktól függően kisebb-nagyobb hibával terheltek a megfigyelésekkel szemben. A hibák javításához hibakorrekciós módszerre és jó minőségű megfigyelésekre egyaránt szükségünk van. A klímaszimulációk eredményeit a legjobb hazai, homogenizált, minőségileg ellenőrzött, ~10 km-es rácsfelbontású, 1971-től rendelkezésre álló, ún. HUCLIM adatbázissal korrigáltuk (adatforrás: Országos Meteorológiai Szolgálat), hiszen ezen adatbázis szolgáltatta az utolsó 50 év (1971-2020) méréseire bemutatott eredményeket is. Jelen elemzéshez a jövőbeli eredmények bemutatásakor a standardizálás módszerét használtuk, amely az eloszlások szórását és átlagát is figyelembe véve végzi a szimulációk hibáinak javítását. A korrekciós referencia-időszak egy olyan múltbeli időszakot jelent, amelyben a regionális modellek még historikus, a forgatókönyvek bevezetése előtti kényszerekkel vannak meghajtva, azaz az 1986-2005 időszakot fedi le.
3. Átlag, változás, statisztikai szignifikancia-vizsgálat és trend:
Egy hosszabb, általában húszéves időszak átlagai megadják, hogy az időszakon belül bármely évben milyen értékre számíthatunk (az 1. ábra mm-ben, a 4. ábra nap/ősz-ben kifejezve), míg az idősorra illesztett trend azt adja meg, hogy mekkora az adatsorban adott idő alatt bekövetkezett átlagos változás. A változásokat két hosszabb, 20-20 éves időszak átlagainak különbségére adtuk meg (a 2. ábrán nap/év-ben kifejezve), és Welch-teszttel megvizsgáltuk, hogy a két időszak eloszlása szignifikánsan különbözik-e egymástól. Ezt 80%-os megbízhatósági szint mellett tekintjük a csapadék nagy időbeli változékonysága miatt. Ezen felül 20 éves összegeket is megadtunk (napban kifejezve a 3. ábrán). Annak eldöntésére, hogy az emberiség felelős-e a változásokért a bármely eloszlású mintára alkalmazható Mann-Kendall tesztet használtuk. Ugyanígy ezt a tesztet tekintettük a megfigyelések trendjének vizsgálatához is, és ezen eredményeket szintén 80%-os megbízhatósági szint mellett közöljük
