Szaharai porfelhalmozódás a Kárpát-medencében és ennek jelentősége az interglaciális talajképződésben

Tanulmányunkban a szaharai porfelhalmozódás jelentőségét taglaltuk, melynek szerepe van az interglaciálisok során képződött paleotalajok finomszemcsés frakciójának megnövelésében. Így az őskörnyezeti rekonstrukciók során feltétlenül szükségesnek tartjuk mindezen folyamatok figyelembevételét is.

Varga et al. 2016. Saharan dust deposition in the Carpathian Basin and its possible effects on interglacial soil formation. Aeolian Research 22. pp. 1-12.

A Kárpát-medence területének csaknem felét borító, nagy vastagságú lösz-paleotalaj sorozatok – feküjükben gyakran vörösagyaggal – a térség elmúlt 3–3,5 millió évében bekövetkezett paleoklimatológiai és őskörnyezeti változásainak egyedülálló archívumai. A késő- és részben a középső-pleisztocén löszsorozatokat tagoló sztyep-, erdőssztyep- és barna erdőtalajok más típusú talajképződési folyamatokhoz köthetőek, mint az idősebb vörös, mediterrán-jellegű paleotalajok. Előbbiek a feküjükben található löszből képződtek, míg a vörös talajok kialakulásában hullópor szerepe, vizsgálataink alapján, jelentősebb volt; hasonlóan egyes vörösagyagokhoz.

Az elemzések során kimutatható volt, hogy az idős, vörös paleotalajok szemcseeloszlási paraméterei eltérőek a fiatalabb képződményekétől. Következtetéseink szerint a finomszemcsés komponens részarányának a megemelkedése a mállási, talajosodási folyamatokon túl a viszonylagosan megnövekedő háttérpor szedimentációjának az eredménye. A háttérpor mennyiségének abszolút mértékben történő megemelkedéséhez a szaharai eredetű porkifúvások intenzívebbé és gyakoribbá válása is hozzájárulhatott, melyhez az időszakban uralkodóvá váló mediterrán klímahatás és az ehhez kapcsolódó fokozódó meridionális áramlási viszonyok vezettek. Ezt a hazai rétegsorok Földközi-tenger keleti részmedencéjéből szárazó mélyfúrásokkal történő párhuzamosításaink eredményei is alátámasztották, melyek szerint a kora-pleisztocén végén markáns interglaciális időszaki szaharai porfluxosokkal kell számolni.

Mindezen eredmények újabb kérdéseket vetnek fel. Megfontolandóvá válik a széles körben alkalmazott szemcseméret elemzési adatok értelmezési lehetőségeinek pontosítása, valamint a geokémiai klímafüggvények és mállási indexek által szolgáltatott hőmérsékleti- és csapadékértékek revideálása. Ennek oka, hogy a talajok képződésekor uralkodó viszonyok rekonstruálásakor a detritális és a talajodási folyamatok során képződő, másodlagos üledékkomponensek közül az utóbbiak rendelkeznek releváns lokális környezeti információkkal. Ezt a klímajelet a hullóporos eredetű finomszemcsés komponens torzítja, melynek mértékének (és részben anyagi minőségének) meghatározásával a rekonstrukciók pontosabbá válnának.

Interglaciálisok - Bevezetés, avagy porban az igazság

Földünk éghajlati rendszerének mélyebb megértésében nagy segítséget jelent a múltbéli klímaváltozások rekonstrukciója. Különösen igaz ez manapság, mikor is egyre többet szeretnénk tudni a jelenleg zajló változásokról és mindebben az ember szerepéről. De hogyan is lehetne a jelenlegihez hasonló éghajlati jellemzőkkel bíró időszakot találni az oly hosszú földtörténeti múltban? És ha találunk is ilyet, hogyan tudjuk az akkor uralkodó környezetet, hőmérsékleti és csapadékviszonyokat rekonstruálni? Erről szól a következő néhány gondolat.

A globális időkeret
A 2,6 millió évvel ezelőtt kezdődött pleisztocén kor utolsó 1–1,2 millió évének glaciális-interglaciális váltakozásai két, egymással ellentétes előjelű hosszú távú éghajlati állapotot képviselnek, melyeket rövid átmeneti időszakok kötnek össze. Ekkoriban részben a Nap körül keringő Föld pályaelemeinek ciklikus megváltozása, a légkör összetételének módosulása, részben pedig a kontinensek elhelyezkedése miatt hosszabb-rövidebb időszakokra nagy kiterjedésű, vastag jégtakaró borította Észak-Amerika, Európa és Ázsia jókora részét. Globális, mélytengeri üledékek, jégfuratok és cseppkövek stabilizotóp mérésein alapuló referenciagörbék adatsorai alapján már régen ismertté vált, hogy a felmelegedési periódusok hossza, intenzitása és éghajlati viszonya meglehetősen változatos volt.
A pleisztocén glaciális-interglaciális ciklusok kialakításában döntő szerepe volt a Föld pályaelemek (excentricitás, tengelyferdeség, precesszió) periodikus változásának. Az eltérő jellemzőkkel bíró harmonikus ciklusok egymásra rakódása révén különböző hullámhosszú és amplitúdójú nem-harmonikus ciklusok jönnek létre. Lényegében ezek a nem-harmonikus fázisok határozzák meg a bolygónkat érő napsugárzás mennyiségét. (Az 57 mélytengeri fúrás mészvázasainak oxigén-izotóp adatait felhasználó kompozitgörbe alapján szerkesztett legteljesebb plio–pleisztocén paleohőmérsékleti klímagörbe spektrális elemzése rámutatott, hogy időszakonként más-más pályaelemek dominanciája figyelhető meg. A pliocén során döntően 19–23 ezer éves ciklusok a jellemzőek, 2,6 és 1 millió év között a 41 ezer éves periódusok dominálnak, míg 1 millió évtől jelentkeznek 100 ezer évenként a nagy változások.)

Az utolsó mintegy 800 ezer év glaciális-interglaciális váltakozásait ismerjük legjobban, hiszen ebből az időszakból a mélytengeri üledéksorok stabilizotóp adatsorait (Lr04) antarktiszi jégfuratok adataival (EDC) is össze tudjuk már vetni. Az utolsó 100 év éghajlati eseményeit még pontosabban és jobb felbontásban ismerhettük meg a grönlandi jégminták segítségével, mely mérési eredményeket az északi és déli félteke kismértékben eltérő felmelegedési és lehűlési fázisainak, azaz időbeli eltolódásának magyarázatául szolgáló elméletnek (bipolar-seesaw model) a felhasználásával szintén kiterjeszthetjük 800 ezer évre (GL_syn). Így már 3 különböző referenciagörbe adataira támaszkodhatunk klímarekonstrukciónk során.

A jelként szolgáló közvetett paleohőmérsékleti görbék felmelegedési szakaszait lehatárolva tapasztalhatjuk, hogy a különböző meleg periódusok eltérő hosszúságúak és intenzitásúak voltak. A különböző referenciagörbék, némi eltéréssel, de viszonylag jól egyezve jelzik számunkra, hogy mely időszakok voltak a legmelegebbek vagy melyikek voltak a leghosszabbak. A meleg-nedves időszakok kialakulásához vezető folyamatoknak és az interglaciális periódusok környezeti állapotának megismerése révén a jelenlegi, holocén interglaciálishoz hasonló, annak analógiájaként tekinthető időszakokat azonosíthatunk, melynek rekonstruált viszonyait felhasználva az éghajlatváltozás természetes ütemét, valamint az emberi hatások mértékét is lehetőségünk lehet meghatározni.

Lösz-paleotalaj sorozatok

A glaciálisok, azaz eljegesedések során a szárazföldi jég őrlő és a fagyváltozékonyság kőzetaprózó hatására nagy mennyiségben képződtek a szél által könnyen szállítható finomszemcsés törmelékek, melyek a jégpajzs előterében kialakult olvadékvizes síkságokon, valamint az eljegesedett magasabb hegységek törmelékkúpjain halmozódtak fel. A jelenleg vízzel fedett kontinentális perem fokozódó szárazra kerülése következtében és a magasnyomású, anticiklonális központok kialakulása miatt az uralkodó szelek ereje, munkavégző képessége megnőtt. A jégtakarók előteréből a gyérülő növényzet kevésbé tudta kifejteni pormegkötő hatását, így hatalmas mennyiségű ásványi por került a „szél szárnyán” (eolikus folyamatok révén) a levegőbe.

A forrásterületektől távolodva a szél sebességének csökkenése miatt a poranyag kihullott és jellemzően füves pusztákon halmozódott fel; évente alig néhány tized milliméter, ezerévente talán pár deciméter. Ám a földtörténeti múlt jelenségei türelmesek, olykor több tízezer éves periódusokkal van dolgunk. Így némely helyen nagy vastagságban halmozódhatott fel a jégkorszakok poranyagából egy sajátos kőzet, a lösz, melyet fakósárga színéről, rendkívül finomszemcsés alapanyagáról könnyen felismerhetünk. Az apró, 10–50 mikrométer (0,01–0,05 milliméter) átmérőjű, döntően kvarcból, földpátból, kalcitból, dolomitból és agyagásványokból álló szemcséket kalcit cementálja össze. Földünk szárazföldjeinek mintegy 10 százalékát borítják löszök, hazánk területének pedig csaknem harmadán megtalálhatjuk.

Közelebbről szemügyre véve azonban érdekes jelenséget figyelhetünk meg a csaknem egynemű löszsorozatokban: a fakósárga üledékeket vékony, néhány tíz centiméteres sötétebb, barnás, vöröses sávok tagolják. A sötétebb horizontok az eljegesedéseket tagoló felmelegedési időszakok – az interglaciálisok – képződményei. Ezekben az időszakokban a belföldi jégtakaró visszahúzódott a pólusok irányába és a jégkorszaki klímát felváltotta egy melegebb-nedvesebb periódus, melynek viszonyai a manapság uralkodó éghajlat jellemzőihez hasonlók. A korábban felhalmozódott löszök legfelsőbb rétegei a mállási folyamatok hatására talajokká alakultak.

A pleisztocénre jellemző ciklikus éghajlatváltozások következtében azonban néhány ezer, olykor néhány tízezer év után újból beköszöntött a zord, hideg jégkorszak és ismét a porfelhalmozódásé és a löszképződésé lett a főszerep. A korábban létrejött talajok betemetődtek, őstalajokká (paleotalajokká) váltak és lösz rakódott rájuk. Ezek a periódusok váltották egymást újra és újra, míg kialakultak a löszrétegek és a paleotalajok egymással váltakozó, nagyvastagságú sorozatai. A hideg időszakok monoton hőmérséklet-csökkenését gyors, határozott váltással követik az intenzív felmelegedési periódusok. Ez az asszimetria megfigyelhető az eolikus szedimentációban is: a jégtakarókon a legtöbb ásványi por közvetlenül a meleg időszakok előtt halmozódott fel, illetve a löszképződés is közvetlenül a talajosodási ciklusok előtt érte el a tetőpontját. A melegebb szakaszokból származó jégmintákban az oldhatatlan, terresztrikus eredetű komponensek részaránya csaknem nullára csökkent, a löszterületeinken pedig talajok képződtek. A Kárpát-medence paleotalajainak képződésében a porhullások szerepe a granulometriai adatok alapján jelentéktelen volt, a talajok a feküjükben található löszökből alakultak ki.

Hazai löszeink rétegtana

A hazánk területén uralkodó múltbéli klíma megismerése szempontjából kiemelt jelentőségű üledéksorozatot ismerünk a Kárpát-medence területéről. A lösz-paleotalaj sorozatok országunk területének csaknem harmadán megtalálhatók, és a Duna-völgy alföldi szakaszán, a Mezőföld 50–60 méteres vastagságú üledéktakarója a magaspartok függőleges falaiban bukkan felszínre, például Paks, Dunaföldvár, Dunaszekcső térségében.Tovább délre, a határainkon túl Stari Slankamen (Szalánkemén), Surduk (Szurdok) és Batajnica löszsorozatai ismertek a legjobban. A Duna–Tisza köze déli részén a Bácskai-löszhát lerakódásai emelkednek az árterek szintjénél 20–30 méterrel magasabbra, míg a Tisza mellett a Titel-fennsík 50 méteres rétegsora mutat impozáns látványt.

A löszök és lösszerű üledékeket hazánk területén öt fő egységre szokás bontani: a fiatal löszöket képviselik a Dunaújváros–Tápiósüly és a Mende–Basaharc sorozatok, az idős löszök pedig a Paks I., Paks II. és a „Dunaföldvári Formáció” rétegsoraiban találhatók. Az idős löszöket tagoló vörös talajok vagy vöröses agyagok átmenetet jelentenek a típusos vörösagyagok felé, melyek gyakran a löszök feküképződményeként jelennek meg. A fiatal löszöket tagoló talajosodott rétegek általában mezőségi jellegeket is mutató erdős-sztyepp talajok, míg az idősebb sorozatokban jellemzően erdőtalajok képviselik a felmelegedési időszakokat. A rétegsor, alsó vörös paleotalajai mediterrán-jellegű klímán képződött talajok. Az egyes paleotalajok Magyarországon sajátos nevezéktan alapján lettek beazonosítva. A hazai löszkutatás egyik legnagyobb alakjának, Pécsi Mártonnak a rendszerében egy-egy talaj neve annak a feltárásnak a nevéből származik, ahol a legjobban kifejlődött változata található. Így a hazai paleotalajok között megtalálhatjuk a Mende Felső (MF), a Basaharc Dupla, a Basaharc Alsó (BA), a Mende Bázis (MB) vagy éppen a Paks Dupla (PD) elnevezésű talajokat. E talajoknak a rétegsorban való elhelyezkedésük alapján egy, a magyarországi viszonyokat jól tükröző általánosított rétegsort állíthatunk össze. Ez az elvi rétegsor az eljegesedések porfelhalmozódásához kapcsolódó löszképződést, valamint a melegebb időszakok talajképző időszakainak minden egyes mozzanatát rögzítette számunkra.

Löszsorozataink a globális folyamatok tükrében

A folyamatosan fejlődő mérési módszerek segítségével viszonylag jól meg tudjuk határozni az egyes rétegek korát. A minél precízebb kormeghatározáshoz a sokkal pontosabb adatsorokat tartalmazó mélytengeri üledékekkel és antarktiszi jégfuratokkal történő párhuzamba állítás nyújthat támpontot. A löszökkel ellentétben ezek az üledékek környezetüknél fogva és felhalmozódási körülményeikből adódóan az elmúlt mintegy 800 ezer év éghajlatváltozásainak legpontosabb archívumai. A jégfuratok levegőbuborékainak, valamint a mélytengeri lerakódások apró mészvázainak oxigén- (δ18O) és deutérium- (δD) méréseiből a múltbéli hőmérsékleti viszonyok megváltozását rekonstruálhatjuk. Ennek hátterében az a felismerés áll, hogy a különböző atomsúlyú oxigén- és hidrogénizotópok megoszlása hőmérsékletfüggő.

A globális referenciagörbékkel történő összehasonlítás révén az ezekben a sorozatokban található, szintén hullóporos eredetű horizontokkal is korrelálhatjuk a hazai löszöket. Így vált egyértelművé, hogy a jégkorszakok idején bolygószerte megnövekedett a légköri porkoncentráció. A legteljesebb, az egyes helyeken 350–400 méteres vastagságot is elérő kínai löszsorozatokkal történt összehasonlítás révén a felmelegedési időszakok hasonlóságait fedezhettük fel. Bizonyos, az átlagosnál melegebb és hosszabb interglaciálisok során fejlettebb és vastagabb talajok alakultak ki a Kárpát-medencében és a kínai Lösz-fennsíkon egyaránt, tükrözve, hogy a felmelegedési időszakok sem voltak egyformák.

A hazai löszsorozatok kutatási eredményei rámutattak, hogy rétegsoraink kialakulása nagyvonalakban hasonló körülmények között ment végbe, mint a többi jégkorszaki, hullóporos eredetű üledéksor. A magyarországi lösz–paleotalaj sorozatok komplex elemzésével az elmúlt mintegy 1 millió év őskörnyezeti változásait ismerhetjük meg. A poranyag származási helyének azonosításával és a felhalmozódott üledék szemcseméretének változásaiból a glaciális időszakok uralkodó szélirányait és szélsebességeit, az interglaciálisok során képződött paleotalajok talajtani és geokémiai elemzésével a felmelegedési időszakok hőmérsékleti és csapadékviszonyait, a pollen és őslénytani leletek alapján pedig a hajdani környezeti és ökológiai körülményeket tárhatjuk fel. Hozzájárulva mindezzel a múltbéli éghajlati és egyéb környezeti változások kialakulásának mélyebb megértéséhez.

Hazai szaharai poros események katasztere

A Kárpát-medence területére (É.sz. 45,5°–48,5°; K.h. 16–23°) kiszámított NASA TOMS és OMI Aeroszol Indexek idősoraiból a térségre jellemző átlagtól magasabb értékek szűrésével adódó napok aeroszoltérképei, trajektória-számítások és műholdas felvételek alapján azonosítottuk a légköri poros eseményeket. A légtömegek és velük együtt a szállított por mozgáspályája alapján egyértelműen észak-afrikai eredetű, döntően szaharai porkitörések termékei kerültek az adatbázisba.

Az 1979 és 2011 közti vizsgálati időszakban 130 szaharai porviharos eseményt sikerült hazánk légkörében azonosítani. A poros események száma évenként jelentős eltérést mutatott, ellenben a szezonalitásában egyértelműen jelentkezett a térségre várható tavaszi, illetve nyári maximum.

Mostanra időszerűvé vált az adatok frissítése és pontosítása, melynek első fázisában számítógépes modellszámítások eredményeire hagyatkozunk. A szaharai porral kapcsolatos modellek közül a Barcelona Supercomputing Centre (BSC) DREAM 8b v1.0 és v2.0 adatbázisát használtuk fel, mivel ezek a szimulációk rendelkeznek a leghosszabb elérhető, szabad-hozzáférésű adatokkal (Pérez et al. 2006a, 2006b; Basart et al. 2012).

A modellszámítások nyers adatainak feldolgozásával szerkesztett porterjedési térképek és szezonalitás vizsgálatok jó egyezésben állnak a NASA Aeroszol Index térképekkel, melyeket korábbi munkáink során állítottunk elő (Varga 2012; Varga et al. 2013; Varga et al. 2014). 

A korábbi vizsgálatok során olyan szaharai poros eseményeket azonosítottunk, mely során magas porkoncentrációjú légtömegek érték el hazánkat. Az, hogy szaharai port tartalmazó légtömeg van fölöttünk, még nem jelenti azt, hogy a poranyag el is éri a felszínt. A számítógépes modellek adatait felhasználva a kiülepedésről is szerezhetünk új információkat.
A száraz és nedves ülepedés szezonális eloszlásának térképein jól látszik, hogy a száraz ülepedés hazánk területén tavasszal és nyáron a legjelentősebb, ellenben a nedves ülepedés télen és tavasszal a legnagyobb. Ez a különbség a kétféle depozíciós mechanizmus eltérő jellegéből is fakad, mivel a jelentősebb száraz kihullás legfőbb feltétele, hogy viszonylag nagy mennyiségű poranyag legyen a légkörben, addig egy viszonylag intenzívebb nedves ülepedéshez nem feltétlenül kell magas légköri porkoncentráció; adott térségben a csapadék nagyobb hatásfokkal kimossa a poranyagot a légkörből. 

A kiülepedő por szezonális eloszlásának modellszámításokkal szimulált mintázata az eddigi vizsgálataink alapján jól tükrözi a valós helyzetet, azonban a felszínen lerakódó por mennyiségére vonatkozóan jelentős alulbecslést feltételezünk. A Földközi-tenger térségéből ismertek publikált porülepedés mérések, melyek alapján szintén alulbecsültnek adódtak a szimulációs számítások. Egyes területeken akár két nagyságrenddel is kisebb értékeket adnak a porszimulációk. A 2006. január 1-től rendelkezésre álló v2.0 modell számítási mechanizmusa már egy továbbfejlesztett depozíciós sémával dolgozik. A 2006-2012-es időszak adatait elemezve, mely időszakra vonatkozóan mind a v1.0 mind a v2.0 modelladatok elérhetőek, megállapítható, hogy az új eredmények jelentős javulást hoztak a modellszámításokba. A száraz ülepedést tekintve a v2.0 modell 3,6-szoros, míg a nedves ülepedést tekintve 1,8-szoros eredményeket kapunk. Ezek már közelebb állnak a feltételezett valós adatokhoz, de még mindig túl alacsonynak tűnnek.

A Magyarország területére számolt ülepedési értékek is jelentősen alacsonyabbaknak adódtak, mint amennyire a távolság függvényében vagy az epizodikus porviharos események után gyűjtött minták alapján számíthatnánk.

A napi rendszerességű modellfuttatások adatai alapján számolt légköri por mennyiségét jelző mutatók (pl. aeroszol optikai mélység [550 nm]; portelítettség [kg/m^3]; PM10), valamint a száraz és nedves ülepedés napi gyakoriságú idősorai is előállíthatók. Ezeknek segítségével a porviharos eseményeket azonosíthatunk, gyakoriságukat, szezonalitásukat elemezhetjük.

Példa a légköri portelítettség idősoros elemzésére:

2014. májusi szaharai poros esemény

Szaharai por a Kárpát-medence légkörében

Újabb szaharai eredetű por és homok szemcsék mosódtak ki hazánk területén, melyekről számos hírportál beszámolt (pl. index.hu). A 2013. május 28-án és 29-én történt látványos szaharai porkitörés szépen látszik a  NASA WorldView képein. Ez a poranyag ülepedett ki a csapadék által Közép-Európában is.

Álljon most itt egy kis összefoglalás a Kárpát-medence légkörét elérő szaharai eredetű porról, melyet korábban megjelent cikkeim alapján készítettem (Varga Gy. 2012; Varga, Gy. et al. 2013).

A Kárpát-medence területére (É.sz. 45°–48,5°; K.h. 16–23°) kiszámított TOMS Aeroszol Indexek idősoraiból a térségre jellemző átlagtól magasabb értékek szűrésével adódó napok aeroszoltérképei, trajektória-számítások és műholdas felvételek alapján azonosítottam a légköri poros eseményeket. A légtömegek és velük együtt a szállított por mozgáspályája alapján egyértelműen észak-afrikai eredetű, döntően szaharai porkitörések termékei kerültek az adatbázisba. Más régiókból (pl. Kelet-Európai-síkság) érkező aeroszolt nem észleltem.

Az 1979–2012. időszakból összesen 130 olyan esemény került az adatbázisba, mely során a Szaharából és részben a Száhel egyes területeiről kifújt por a Kárpát-medence légkörébe eljutott. A porkitörések eloszlása évenként jelentős eltéréseket mutatott. 1984–1985., 1992., 2000–2001. és 2008. kiemelkedően magas értékeivel szemben voltak olyan évek is ahol 1–2 (1981., 2006.) vagy éppen egyetlen poros nap sem volt (2009.).

Az egyes hónapokra külön-külön meghatározott poros napok számának segítségével a szezonális eloszlásról kapunk információt. Az egyértelmű tavaszi (áprilisi) maximum mellett megállapítható, hogy nyáron (elsősorban júliusban) is gyakran található szaharai por a légkörünkben, míg a téli események ritkának mondhatók. A tavaszi és nyári maximum megjelenése és a határozott téli minimum jó egyezésben állnak a Szahara és a Száhel régió legaktívabb forrásterületeinek szezonális jellemzőivel.

A poros események szinoptikus helyzetei és a porszállítás útvonalai

A finomszemcsés, konszolidálatlan ásványi pornyag az észak-afrikai forrásterületeken bőségesen rendelkezésre áll és így a légkör is nagy mennyiségű port tartalmaz az év jelentős hányadában. Ahhoz, hogy ez az anyag a Kárpát-medence fölé kerülhessen meghatározott meteorológiai feltételeknek is teljesülnie kell. Az azonosított poros eseményekhez rendelt napi geopotenciál- és légnyomástérképek, valamint a légtömegek mozgását jelző trajektóriák alapján három szinoptikus helyzetet tudtam elkülöníteni. Az egyes típusokat a hozzájuk tartozó napok 700hPa-os abszolút topográfia (AT) térképeiből készített átlagos geopotenciál szint és széltérképek segítségével mutatom be. A vizsgálatokhoz kiválasztott két geopotenciál szint alapján a térségre jellemző porszállítási magasságok (tszf. 1500–3000 m) áramlási viszonyairól nyerhetünk információkat (HAMONOU, E. et al. 1999). A trajektória számítások alapján ugyancsak ezek a magassági szintek voltak a meghatározóak a Kárpát-medence légkörébe is eljutó szaharai eredetű poranyag esetében.

1-es típus

Az 1-es típus alá lettek besorolva azok az események, melyeket egy az Atlanti-óceán északi medencéje és egy Észak-Afrika felett található magnyomású légköri képződmény, és a kettejük közé északról lehúzódó teknő vagy ciklon kialakulása hoz létre. Az összes esemény 66,2%-a (86 db) került besorolásba ebbe a típusba. A szélvektorok és a trajektória-számítások alapján mindkét esetben a Szahara nyugati térségei és az algériai és tunéziai sóstavak környéke jelölhetők ki jellemző lehordási területekként. A keleti, líbiai magasnyomású központ erőteljesebb kialakulásakor a kelet-szaharai 3-as sorszámú forrásterületről származó poranyag is eljuthat a Kárpát-medence térségébe. A vizsgálati időszakban ugyan nem került azonosításra olyan esemény, mely során a Bodelé-területéről érkezett volna hazánk fölé a por, de ha feltételezzük, hogy ez előfordulhatna, akkor a szélvektorok alapján ez legnagyobb valószínűséggel a fenti, 1-es típusú helyzethez lenne köthető.

2-es típus

A Földközi-tenger medencéje felett található ciklonok előoldalán létrejövő erőteljes délies áramlás következtében kialakuló poros események kerültek a 2-es típusba. A típushoz tartozó porviharos események esetében a viszonylag közeli, Szaharai-Atlasz déli előterében található sóstavak környéke és a kelet-szaharai lehordási régióból kifújt por jelenik meg a Kárpát-medence légkörében.

3-as típus

Az afrikai kontinens északnyugati régiója felett kialakuló nagykiterjedésű magasnyomású légköri képződmény következtében a Szahara nyugati térségeiből az Atlanti-óceán fölé sodródó, majd onnan északra áramló légtömegek eljuthatnak a magasabb szélességekre. Az é.sz. 45°–60°-a körül uralkodó erőteljes nyugatias áramlások révén a poranyag a kifejezetten hosszú szállítási periódus után a Kárpát-medence légkörébe is eljuthat.

Az egyes típusokhoz tartozó poros események havi és évenkénti számának változásaiban jelentős eltérések tapasztalhatók. Ezzel párhuzamosan a Kárpát-medence légkörébe érkező poranyag mennyisége és származási területe is határozott éves eltérésekkel jellemezhető. 

A porszállítás évszakonkénti eloszlása az észak-afrikai légköri por mennyiségének szezonális változásaihoz hasonló, ugyanakkor havi és típusonkénti felbontásban vizsgálva már jelentős eltérések mutatkoznak. Feltehetően a Szahara területéről légkörbe kerülő ásványi por mennyiségének jelenkori kisebb módosulásai nem jelentenek oly mértékű változásokat, melyek a Kárpát-medence térségébe eljutó kifúvások gyakoriságát nagyban befolyásolnák. Sokkal inkább valószínű az, hogy az észak-afrikai légkör porterhelése csaknem állandóan megfelelő mennyiségű szemcsét tartalmaz, és a hazánk felé irányuló porszállítást a szinoptikus helyzetek szabályozzák.

Az észlelt poranyag lehetséges forrásterületei

A globális aeroszol térképen jól látszik, hogy Földünk légköri por-emissziójának nagy része jól elkülöníthető, viszonylag kis területű körzetekből származik. Az észak-afrikai legfőbb lehordási területek többsége a környezetüknél alacsonyabban fekvő, geomorfológiai értelemben vett depressziókban található. Területüket a pleisztocén pluviális időszakaiban átmenetileg víz borította, így nagy mennyiségű finomszemcsés anyag halmozódhatott fel bennük. Gyakori, hogy a felszínüket kovamoszatokból felépülő vagy sós kéreg fedi, melyet a szél nem képes megbontani. Az, hogy mégis hatalmas mennyiségű por kerül ki ezekről a területekről, a közeli valódi homoksivatagoknak köszönhető, amelyek területéről lehordott durvább szemcseméretű anyag becsapódási energiája felszakítja a port védelmező kérget. Ilyen terület Földünk legaktívabb kifúvási régiója a Bodelé (1) vidéke is (GOUDIE, A.S. – MIDDLETON, N.J. 2001), melyet a pleisztocénben és holocénben a jelenleginél sokkal nagyobb kiterjedésű Csád-tó borított el (SCHUSTER, M. et al. 2005), valamint Algéria északkeleti és Tunézia nyugati részén, a Szaharai-Atlasztól délre fekvő sottok (2) környéke is. [A globális térképen jól látható, hogy szerte a Földön az időszakos tavak (sott-ok, playá-k, sebkhá-k, kevír-ek, kavír-ok, salinas-ok, saladá-k, salar-ok, nor-ok, gol-ok, boinká-k) képezik a porkifúvások pontszerű, de igen fontos forrásait (GILL, T.E. 1996).]

A hegységi előterekben a lepusztulási folyamatok termékeként kialakuló törmelékkúpok finomszemcsés anyagát, illetve az időszakos vízfolyások alluviális üledékét szintén könnyen légkörbe emelheti a szél. A kelet-líbiai Kirenaika vádirendszere és a Kattara-mélyföld  területe (3) vagy az Ahaggartól délre, az Aїr és az Iforas-hegység között fekvő  Azaouak-völgye (4) eklatáns példái ennek. A Taudeni-mélyedés (5) hatalmas területe szintén fontos por forrásterület, beleértve ebbe a Niger egykori, feltételezett belföldi deltájának lerakódásait is Timbuktutól északra. Ehhez a térséghez csatlakozik a nyugat-szaharai, partvonallal párhuzamosan futó vonulatok keleti oldalán fekvő pleisztocénben jelentősebb vízhálózattal, ma időszakos vízfolyásokkal és változó területű sekély tavakkal rendelkező régió (6). A meghatározott lehetséges lehordási területek jó egyezésben állnak a korábbi kutatások során azonosított régiók elemzésének eredményeivel (PROSPERO, J.M. et al. 2002; WASHINTON, R. et al. 2003; ENGELSTAEDTER, S. et al. 2006).

Az egyes forrásterületek porkibocsátása nem állandó. Meghatározható évenkénti és szezonális eloszlása van a különböző lehordási régiókról légkörbe jutatott ásványi por mennyiségének. Az évenkénti változásokat általában a nagytérségi éghajlati módosulások, kilengések, aszályos periódusok szabályozzák, melyek hatása jellemzően több év por-emisszióját is befolyásolja. Az észak-afrikai szezonális eltérések kialakulásában nagy szerepe van a termikus egyenlítő meridionális mozgásának és az összeáramlási zónában létrejövő heves konvektív feláramlásoknak. Helyi jelentőségű meteorológiai folyamatok is módosítják az egyes térségek porviharainak évközi eloszlását, így például a szárazföld és a tengerek eltérő felmelegedése folytán, tavasz elején kezdődő, a Földközi-tenger partvidékére jellemző, sajátos ciklogenezis, mikor az Atlasztól délre kialakulnak a Sharav-ciklonok, melyek keleti irányba mozogva líbiai–egyiptomi területeken okoznak széllökéseket (ALPERT, P. – ZIV, B. 1989). A nyár kezdetekor az Atlasztól délre fekvő alacsony nyomású terület még fennmarad, de a Líbia felett kialakuló magasnyomású légtömeg blokkolja a Sharav-ciklonok kelet felé történő mozgását. Ebben az időszakban a heves déli, délnyugati szelek Algéria, Tunézia és Líbia nyugati részén eredményeznek porviharokat.

Szaharai por körülöttünk - 2013. április-május

Az elmúlt napokban a légköri por mennyiség légkörünk nem csökkent. Az eget most sem látjuk olyan kéknek, mint szoktuk. A légkör porral foglalkozó modellek futtatásai egyöntetűen jelzik számunkra, hogy a folyamatos délnyugati áramlás következtében a Kárpát-medence fölött igen nagy mennyiségű por tartózkodik jelenleg is. (Ilyen hosszú időn keresztül ez rendkívül ritka jelenségnek számít).

Légköri porkoncentráció - SKIRON (University of Athens)

Az ég kékjének szürkébe fordulását jól mutatják Landy-Gyebnár Mónika szebbnél-szebb légköroptikai felvételei is, melyeken jól látszik, hogy a légkör fényáteresztő képessége jelentősen lecsökkent. A légkör por Földünk energiagazdálkodásában játszott szerepét a jelenleg fennálló helyzet is jól mutatja. A légköri por közvetlen és közvetett módon is képes befolyásolni Földünk energiaháztartását (Varga, Gy. 2010). Az atmoszférába juttatott ásványi szemcsék hatására a Napból érkező rövidhullámú sugárzás egy része visszaverődik, szóródik és elnyelődik. Az, hogy e három folyamat közül melyik játszódik le, a szemcsék mikromorfológiai és mineralógiai tulajdonságaitól, illetve a vertikális eloszlásuktól függ. A teljes sugárzási mérlegben betöltött szerepük azért is nehezen megállapítható, mert egy-egy porfelhőben többféle (kvarc, kalcit, gipsz, agyagásványok, csillámok, stb.) ásványi szemcse és aggregátum található (Arimoto, R. et al. 2006), melyek más és más optikai tulajdonságokkal rendelkeznek. A sötétebb színű szemcsék több sugárzást nyelnek el, lokálisan fűtő hatásúak, míg a világosabbak esetében a visszatükrözés és szórás a domináns, hőmérséklet-csökkenést eredményező (Liao, H. − Steinfeld, J.H. 1998; Sokolik, I.N. − Toon, O.B. 1999). Az ásványi összetétel a lehordási terület földtani felépítésétől függ döntően, de a légköri szállítás folyamán állandóan változik, hiszen a nagyobb és/vagy nehezebb szemcsék korábban kihullhatnak a porfelhőből, módosítva ezzel a radiatív tulajdonságokat is. Összességében a légköri por a sugárzási mérleget negatív irányban alakítja, dominánsan hűtő hatást fejt ki (Solmon, S. 2007).

A besugárzást közvetett módon is alakítják a porviharok. A kőzetliszt méretű szemcsék a légkörbe jutva a felhőképződéshez szükséges kondenzációs magként is viselkedhetnek, melyek nélkül nem alakulhatnának ki a felhőket felépítő cseppek (Twomey, S.A. et al. 1984). A kondenzációs magvak számának növekedése adott vízgőztartalom mellett több, de kisebb méretű felhőcsepp kialakulásához vezet, így a felhő színe világosabb lesz, tehát több sugárzást ver vissza (Shine, K.P − Forster, P.M.D. 1999). A kisebb cseppek másik tulajdonsága, hogy légköri tartózkodási ideje viszonylag hosszú, következésképpen a felhő radiatív hatását hosszabban fejti ki, illetve a csapadék valószínűsége csökken, növelve ezzel a terület ariditását és a légkörbe kerülő por mennyiségét (Rosenfeld, D. et al. 2001).

A por hatására lecsökkent légköri átlátszóság (Landy-Gyebnár Mónika felvétele)

Hivatkozott irodalom:

Arimoto, R. − Kim, Y.J. − Kim, Y.P. − Quinn, P.K. − Bates, T.S. − Anderson, T.L. − Gong, S. − Uno, I. − Chin, M. − Huebert, B.J. − Clarke, A.D. − Shinozuka, Y. − Weber, R.J. − Anderson, J.R. − Guazzotti, S.A. − Sullivan, R.C. − Sodeman, D.A. − Prather, K.A. − Sokolik, I. N. 2006. Characterization of Asian Dust during ACE-Asia. Global and Planetary Change 52. pp. 23–26.

Liao, H. − Steinfeld, J.H. 1998. Radiative forcing by mineral dust aerosols: sensitivity to key variables. Journal of Geophysical Research 103. pp. 31637−31645.
Rosenfeld, D. − Rudich, Y. − Lahav, R. 2001: Desert dust suppressing precipitation: a possible desertification feedback loop. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 98. pp. 5975–5980.
Shine, K.P. − Forster, P.M.D. 1999. The effect of human activity on radiative forcing of climate change: a review of recent development. Global Planetary Change. 20. pp. 205−225.
Sokolik, I.N. − Toon, O.B. 1999. Incorporation of mineralogical composition into models of the radiative properties of mineral aerosol from UV to IR wavelengths. Journal of Geophysical Research 104. pp. 9423–9444.
Solmon, S. (ed.) 2007. Climate Change: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Forth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, 996 p.
Twomey, S.A. − Piepgrass, M. − Wolfe, T. 1984: An assessment of the impact of pollution on global cloud albedo. Tellus B 36. pp. 243−249.
Varga Gy. (2010). Gondolatok a porviharok és a klimatikus, környezeti folyamatok összefüggéseiről. Földrajzi Közlemények 134 (1) pp. 1−14.

Szaharai por fölöttünk - 2013. április

2013. áprilisában sokaknak feltűnhetett, hogy a kissé elhúzódó télt követően egy rövid tavaszi epizód után megérkezett a nyár. (No, amiatt azért szerintem nincs okunk aggódni, hogy nem lesz idén tavasz...) A hirtelen kitört nyár hátterében Afrika felől érkező száraz-meleg légtömegek a felelősek, melyek - jelen esetben, különösen jelen blog hasábjain - azért érdekesek, mert hatalmas mennyiségű sivatagi port (és részben némi homokot) szállítanak hazánk légkörébe. 

A szaharai eredetű ásványi szemcsék jelenléte légkörünkben nem számít különösképpen ritka jelenségnek. Egy viszonylag új tanulmányunkban (Varga, Gy. et al. 2013) beszámoltunk arról, hogy 1979 és 2012 között 130 olyan eseményt sikerült azonosítanunk, melyek során észak-afrikai eredetű ásványi por került hazánk fölé. Ellentétben a legtöbb, csupán mérési adatsorokon és műhold felvételeken feltűnő szaharai poros helyzettel, a jelenlegi porkitörés következtében légkörünkbe kerülő szemcsék ki is mosódtak (autók szélvédőjén és tetőablakok üvegén könnyen felismerhető az elszíneződött, "koszos eső" nyoma), valamint érdekes légköroptikai jelenségek kialakulásához vezettek.

A porszállítás szinoptikus meteorológiai hátterében Ibériai-félsziget és a Földközi-tenger nyugati medencéje fölött található ciklon és az egyre jobban északra tolódó szubtrópusi magasnyomású öv szaharai anticiklonális központja között kialakuló intenzív délnyugati áramlás áll. Az Európát érintő szaharai porkitörések nagy része hasonló meteorológiai helyzet következtében alakul ki.

A porszállítás meteorológiai háttere (700 hPa-os geopotenciál szint és szélvektorok ) és műholdképe (2013. április 26-27-28.)

A szaharai poros események modellezésére és előrejelzésére specializált programok a heves porkitörést jól előrejelezték, valamint a poranyag száraz és nedves kiülepedésének mértékét is megbecsülték. A Barcelonai Szuperszámítógép Központ BSC-Dream8 modellje alapján Magyarország egyes térségeiben négyzetméterenként 50-100 milligrammnyi por ülepedett ki 72 óra alatt, míg a záporok valószínűleg ennél jóval nagyobb mennyiségű ásványi szemcsét mostak ki egyes kisebb térségekben.

BSC-Dream8 modell légköri por 48 órás előrejelzése (2013. április 25-i futtatás).