40 évnyi Szaharai por a Kárpát-medencében

Varga, Gy. (2020). Changing nature of Saharan dust deposition in the Carpathian Basin (Central Europe): 40 years of identified North African dust events (1979–2018). Environmental International 139. 105712

Kárpát-medence: negyven év, 218 azonosított szaharai porviharos esemény, több millió tonnányi kiülepedett sivatagi por… Eddig érdekesen szól, de nézzünk bele. Miről van még szó?

Röviden:

Arról, hogy...

(1) több és intenzívebb a téli szaharai porviharos esemény az elmúlt néhány évben, ami mögött a klímaváltozás áll;

(2) a kiülepedett szemcsék mérete jóval nagyobb, mint korábban gondolták/korábban mérték, ami amiatt fontos, mert a finomszemcsés por hűti a légkört, míg a durvább fűti;
(3) nagyméretű porszemcsék nagyobb száma fokozottan (értsd: köbösen) jelenik meg a portömeg egyenlegben, így részben a pormodellek alábecsült porkiülepedési értékeit is meg tudjuk magyarázni.

Hosszabban:

Milyen időintervallumot vizsgáltunk? És milyen gyakoriak ezek az események?

Kutatásaink során a hazánk területét érintő szaharai porviharos eseményeket vizsgáltuk az 1979 és 2018 közti időszakban. Összesen 218 ilyen epizódot sikerült beazonosítani a műholdas felvételek és mérések, illetve számítógépes modellek eredményei alapján. Meghatároztuk a porviharos események meteorológiai hátterét, a porszállítás útvonalát, a lehetséges forrásterületeket, a kiülepedett por mennyiségét és szemcseméretét; valamint mindezek időbeni változását.

Mikor találkozhatunk porral a légkörünkben?

A Közép-Európát érintő porviharos események egy jellemző tavaszi-nyári szezonális eloszlással rendelkeznek. Az elmúlt években mégis egyre több alkalommal figyelhettünk meg őszvégi-téli, jelentős porkimosódással együtt járó epizódot. Ennek hátterében a jelenleg zajló éghajlatváltozást és az ennek következtében kialakuló egyre nagyobb délies amplitúdójú magaslégköri áramlásokat sejtjük. 

Mi alapján gondoljuk? És hogyan játszik ebben szerepet a klímaváltozás?
Megbízható műszeres mérési adatokkal az 1880-as évek óta rendelkezünk, azóta a globális átlaghőmérséklet csaknem 1˚C-ot emelkedett. Ennek a melegedésnek a döntő többsége az elmúlt 10-15 évben történt és a térbeli eloszlása sem egyenletes; a poláris területek melegedése többszöröse az alacsonyabb szélességek hőmérsékletváltozásának (ezt nevezzük arktikus amplifikációnak). A mérsékeltövi ciklontevékenységért felelős Rossby-hullámok alakulása a meridionális hőmérséklet függvényében változik, minél kisebb ez a különbség, annál lomhább, nagyobb amplitúdójú magaslégköri hullámok képződnek az arktikus amplifikáció miatt.

Ha ez valóban így működik, akkor kettős következménye lehet a hazánkat érintő szaharai porviharos eseményekre vonatkoztatva: (1) a lassabb nyugat-keleti irányú mozgás révén tovább fennmarad a porviharos epizód kialakulásáért felelős szinoptikus meteorológiai helyzet; (2) a nagyobb délies kilengése egy ilyen magaslégköri hullámnak nagyobb valószínűséggel vezet a teknőről lefűződő hidegcsepp létrejöttéhez, mely a legintenzívebb porviharos események hátterében áll.

Miért érdekes, hogy mekkorák a porszemcsék?
Előzetes mérési eredményeink rámutattak, hogy a szaharai poranyag elméleti úton nyert, valamint a távérzékeléses és közvetett módon meghatározott szemcseméret adatai ellentmondásosak és nem összeegyeztethetők az e területen mindezidáig csak általunk alkalmazott automata statikus képfeldolgozásos közvetlen méréseink eredményeivel. Mindebből kifolyólag a korábbi adatok alkalmazása problémát okoz (1) a szállított por mennyiségének és (2) a kiülepedett ásványi poranyag tömegének a meghatározásában, (3) a porszállítás mechanizmusának mélyebb megértésében; (4) a légköri por éghajlati, felhőfizikai és egyéb környezeti hatásának a megállapításában.
A pontos granulometriai jellemzők fontos bemenő adatként szolgálnak a porterjedési és kiülepedési modellek számára, melyek segítségével az eddig egyértelműen megállapítható, numerikus szimulációk során kapott ülepedési alulbecslések részben kiküszöbölhetővé válnának.
A porszemcsékre jellemzően a légkört hűtő faktorra gondoltunk, de amint megjelennek a számításokban a nagyobb méretű szemcsék, az egész kérdéskör átfordul. Ezek az óriási (giant dust) szemcsék fűtő szerepet töltenek be, alapvetően befolyásolva ezzel a sugárzási egyenleteket.

Miért érdekes mindez nekünk?

A szél által légkörbe juttatott porszemcsékkel és azok kiülepedése után felhalmozódott finomszemcsés, úgynevezett hullóporos eredetű üledékekkel kapcsolatos vizsgálatok a környezeti kutatások homlokterében állnak. Az eolikus por mennyisége érzékenyen reagál az éghajlati változásokra, így az akkumulálódott poranyag fizikokémiai tulajdonságai is mind tükrözik a felhalmozódásukkor uralkodó környezeti viszonyokat. Éppen ezért használjuk a legismertebb, hazánk területének is csaknem felét borító hullóporos löszsorozatokat előszeretettel a paleoklimatológiai rekonstrukciók során.

Különösen igaz ez manapság, amikor az emberi tevékenység hatására lezajló, a földtörténeti múltban nem látott dinamikájú, sebességű éghajlatváltozással nézünk farkasszemet. A Föld-rendszer megértése szempontjából rendkívüli jelentőséggel bírnak a (1) légkörben lezajló különböző léptékű változások; a (2) változásokra érzékenyen reagáló, sérülékeny térségek (pl. szárazságokkal sújtott régiók) környezeti állapota; (3) az egyre gyakoribbá váló szokatlan természeti jelenségek (pl. szaharai porhullás és kimosódás a Kárpát-medencében) megmagyarázása valamint (4) a rendszerben lezajló változásokban játszott emberi szerep mértékének meghatározása, mely a természetes variabilitás megismerése nélkül lehetetlen.
A kérdéskör bonyolultságát mutatja, hogy vizsgálatok során számos tudományterület eredményeinek felhasználására van szükségünk, hogy a folyamatokat rendszerként elemezhessük (pl. a kőzetliszt-méretű szemcsék kialakulásának földtani folyamatai; a porviharokat eredményező szinoptikus meteorológiai viszonyok és légtömegek mozgáspályáinak, trajektóriáinak elemzése; az ásványi por biogeokémiai ciklusokban betöltött szerepe; éghajlatmódosító folyamatok kölcsönhatásai; antropogén hatások stb.). 

A földrajzi gondolkodásmód szintetizáló jellege alapjaiban szükséges azoknak a tér- és időbeli kereteknek az egységes kezeléséhez, melyeket figyelembe kell vennünk munkánk során; a néhány mikron átmérőjű ásványi szemcséktől a több tízezer kilométer távolságokra eljutó légtömegekig (~10^-6-10⁷ m); a néhány órás, napos porviharos eseményektől indulva a földtörténeti múltban évmilliós ciklusokig (~10^-3-10⁶ év), kiegészítve ezt még a jövőre vonatkozó modellekkel. A számos nagyságrendet átölelő dimenziók az egységként történő kezelésének és elemzésének az igénye teszi ezt a kérdéskört a mai modern földrajztudomány egyik legérdekesebb és legizgalmasabb problematikájává.