Neumann szobányi számítógépe, adatgyűjtés műholdakkal, a vízkörforgás modellezése, hollywoodi sikerfilm. Mindezek szóba kerültek, amikor Szöllősi-Nagy Andrással, a kőszegi Institute of Advanced Studies professzorával, a Víz Világtanács kormányzó tanácsának tagjával beszélgettem a Közép-Európai Diatóma (azaz kovaalga) konferencián tartott megnyitó előadása után. Kiderült, hogy a vízkörforgás modellezése igen komplex folyamat, amellyel előre lehet jelezni az árvizek és aszályok gyakoriságát.
– Napjainkban gyakran halljuk, hogy világszerte megnövekedett az extrém időjárási jelenségek – az árvizek és az aszályok – gyakorisága. Statisztikailag kimutatható, hogy ez tényleg így van, vagy pedig ma a médián keresztül jobban értesülünk a Föld másik felén történő katasztrófákról?
– Ez két külön, de egymástól nem független dolgot vet föl. Nagyon igaz, amit kérdezett: vajon amiről a médiából értesülünk valós időben, az a valóságot tükrözi? Tényleg felgyorsult a hidrológiai ciklus és több árvíz van? Vagy pedig a CNN-jelenség érvényesül, hogy mindenről rögtön értesülnek az emberek, amiről a korábbi évtizedekben, évszázadokban nem tudtak? Az mindenesetre tény – és ez egyszerű statisztikai eszközökkel bizonyítható – hogy a szélsőségek előfordulási valószínűsége, és ennek megfelelően a gyakorisága is növekvő tendenciát mutat a Föld számos helyén. Mindeközben a Földön és a légkörben található víz mennyisége ugyanannyi maradt, mint például a holocén klímaoptimum esetében, ami 10000 évvel ezelőtt volt. Csak megnőtt a szélsőséges események gyakorisága. Más magyarázat nincs erre, mintsem az, hogy a ciklus felgyorsult. Ami egy egyszeri gondolatkísérlettel – persze ez végtelenül le van egyszerűsítve – látható be. Ha megnő az atmoszférában a szén-dioxid mennyisége és csökken a kifelé sugárzás, akkor a légkörben levő hőmérséklet megnő. Ha pedig az nő, akkor a növényekből, a szabad felszínről és a talajból induló párolgás is. Ezáltal pedig megnő a felhőképződés valószínűsége, ez pedig magával vonja a csapadékhullás esélyének növekedését. Ha több csapadék van, akkor megnő a lefolyás valószínűsége. És ha több a lefolyás, akkor több árvíz van. Ez egy nagyon egyszerű modell, amiben persze egy sereg visszacsatolás, nemlinearitás és véletlen hatás is van. A tudomány ma már rendkívül összetett modelleket is használ, amelyekkel a főbb tendenciák jól kimutathatók. A lényeg tehát az, hogy felgyorsult a hidrológiai ciklus, így nagyobb a szélsőséges események előfordulásának valószínűsége.
A Meteorológiai Világszervezet főtitkárának legutóbbi jelentése is azt mutatta, hogy a meteorológiai szélsőségek valószínűsége meg fog nőni. Nem szabad elfelejteni ugyanakkor azt, hogy az összes katasztrófának 85-90%-a vízzel kapcsolatos. Vagy egyéb, szintén vízzel vagy annak hiányával megjelenő jelenség, mint a cunami, tengerár, illetve aszály. A víz az, ami összeköti ezeket az elemeket.
– Vannak esetleg olyan térségek, amelyek pozitívan profitálnak ebből a folyamatból?
– Vannak. Sokan úgy vélik, hogy a klímaváltozásnak Kanadában jó hatása lesz a mezőgazdaságra, és Szibériában is melegebb lesz. Bár sokan amiatt aggódnak, hogy ha Szibériában kiolvad a fagyott talaj, a permafroszt, akkor annak a hatására nagy mennyiségű metán fog az atmoszférába jutni, ami még inkább megnöveli az üvegházgázok koncentrációját, és még inkább negatív irányba tolja el a klímaváltozást. Vannak olyan kutatók is, akik azzal érvelnek – ezek a modellek persze igen erős feltételezéseken alapulnak –, hogy ha a nagy szibériai folyóknak 2-3 fokkal megnövekszik a hőmérséklete, amihez elképesztő mennyiségű energia kell, akkor az kikapcsolhatja a Golf-áramlatot. Ennek iszonyatos lenne a hatása. De ezek inkább a katasztrófa-szcenáriók szélsőségeit jellemzik, ám nem kizárt, hogy megvalósulhatnak.
– Néhány évvel ezelőtt volt egy film, a Holnapután, ami ezzel foglalkozott.
– Igen, amelyben lefagyott New York. Természetesen olyan gyorsan ez nem történhet meg, ahogy azt a filmben bemutatták. Az ilyen típusú filmek abból a szempontból jók, hogy segítenek eljuttatni a köztudatba a klímaváltozás kockázatait, azonban többnyire tudománytalan állításokat tartalmaznak.
– A hidrometeorológiai modellekről olvassuk, hogy szuperszámítógépek segítségével futtatják őket. Hogyan folyik egy ilyen modellezési folyamat?
– Mindez a hidrodinamikai egyenleteken alapszik, amelyek nem újak. Alapjukat a XIX. században kidolgozott Navier–Stokes-egyenletek képezik. Akkoriban ezeket a számítási korlátok miatt nem lehetett megoldani. Itt érdemes megjegyezni, hogy az első olyan atmoszferikus cirkulációs modellt, amit meteorológiai célokra lehetett használni, Neumann János fejlesztette ki az ötvenes évek elején, az ENIAC számítógépre. Ez voltaképpen egy ötszintes hidrodinamikai modell volt, amivel a nyomásviszonyok változását lehetett megközelítőleg kiszámítani. Ez óriási lépés volt az előrejelzések pontosságának növelésében. A modellek ma már lényegesen komplikáltabbak: egyesek az egész glóbuszt lefedik 500 méteres, sőt annál is sűrűbb rácshálózattal. Elképzelhető, hogy hány milliárd adatot kell kezelni. Ez a szuperszámítógépek korát megelőzően nem volt megtehető.
– Napjainkban gyakran halljuk, hogy világszerte megnövekedett az extrém időjárási jelenségek – az árvizek és az aszályok – gyakorisága. Statisztikailag kimutatható, hogy ez tényleg így van, vagy pedig ma a médián keresztül jobban értesülünk a Föld másik felén történő katasztrófákról?
– Ez két külön, de egymástól nem független dolgot vet föl. Nagyon igaz, amit kérdezett: vajon amiről a médiából értesülünk valós időben, az a valóságot tükrözi? Tényleg felgyorsult a hidrológiai ciklus és több árvíz van? Vagy pedig a CNN-jelenség érvényesül, hogy mindenről rögtön értesülnek az emberek, amiről a korábbi évtizedekben, évszázadokban nem tudtak? Az mindenesetre tény – és ez egyszerű statisztikai eszközökkel bizonyítható – hogy a szélsőségek előfordulási valószínűsége, és ennek megfelelően a gyakorisága is növekvő tendenciát mutat a Föld számos helyén. Mindeközben a Földön és a légkörben található víz mennyisége ugyanannyi maradt, mint például a holocén klímaoptimum esetében, ami 10000 évvel ezelőtt volt. Csak megnőtt a szélsőséges események gyakorisága. Más magyarázat nincs erre, mintsem az, hogy a ciklus felgyorsult. Ami egy egyszeri gondolatkísérlettel – persze ez végtelenül le van egyszerűsítve – látható be. Ha megnő az atmoszférában a szén-dioxid mennyisége és csökken a kifelé sugárzás, akkor a légkörben levő hőmérséklet megnő. Ha pedig az nő, akkor a növényekből, a szabad felszínről és a talajból induló párolgás is. Ezáltal pedig megnő a felhőképződés valószínűsége, ez pedig magával vonja a csapadékhullás esélyének növekedését. Ha több csapadék van, akkor megnő a lefolyás valószínűsége. És ha több a lefolyás, akkor több árvíz van. Ez egy nagyon egyszerű modell, amiben persze egy sereg visszacsatolás, nemlinearitás és véletlen hatás is van. A tudomány ma már rendkívül összetett modelleket is használ, amelyekkel a főbb tendenciák jól kimutathatók. A lényeg tehát az, hogy felgyorsult a hidrológiai ciklus, így nagyobb a szélsőséges események előfordulásának valószínűsége.
A Meteorológiai Világszervezet főtitkárának legutóbbi jelentése is azt mutatta, hogy a meteorológiai szélsőségek valószínűsége meg fog nőni. Nem szabad elfelejteni ugyanakkor azt, hogy az összes katasztrófának 85-90%-a vízzel kapcsolatos. Vagy egyéb, szintén vízzel vagy annak hiányával megjelenő jelenség, mint a cunami, tengerár, illetve aszály. A víz az, ami összeköti ezeket az elemeket.
– Vannak esetleg olyan térségek, amelyek pozitívan profitálnak ebből a folyamatból?
– Vannak. Sokan úgy vélik, hogy a klímaváltozásnak Kanadában jó hatása lesz a mezőgazdaságra, és Szibériában is melegebb lesz. Bár sokan amiatt aggódnak, hogy ha Szibériában kiolvad a fagyott talaj, a permafroszt, akkor annak a hatására nagy mennyiségű metán fog az atmoszférába jutni, ami még inkább megnöveli az üvegházgázok koncentrációját, és még inkább negatív irányba tolja el a klímaváltozást. Vannak olyan kutatók is, akik azzal érvelnek – ezek a modellek persze igen erős feltételezéseken alapulnak –, hogy ha a nagy szibériai folyóknak 2-3 fokkal megnövekszik a hőmérséklete, amihez elképesztő mennyiségű energia kell, akkor az kikapcsolhatja a Golf-áramlatot. Ennek iszonyatos lenne a hatása. De ezek inkább a katasztrófa-szcenáriók szélsőségeit jellemzik, ám nem kizárt, hogy megvalósulhatnak.
– Néhány évvel ezelőtt volt egy film, a Holnapután, ami ezzel foglalkozott.
– Igen, amelyben lefagyott New York. Természetesen olyan gyorsan ez nem történhet meg, ahogy azt a filmben bemutatták. Az ilyen típusú filmek abból a szempontból jók, hogy segítenek eljuttatni a köztudatba a klímaváltozás kockázatait, azonban többnyire tudománytalan állításokat tartalmaznak.
– A hidrometeorológiai modellekről olvassuk, hogy szuperszámítógépek segítségével futtatják őket. Hogyan folyik egy ilyen modellezési folyamat?
– Mindez a hidrodinamikai egyenleteken alapszik, amelyek nem újak. Alapjukat a XIX. században kidolgozott Navier–Stokes-egyenletek képezik. Akkoriban ezeket a számítási korlátok miatt nem lehetett megoldani. Itt érdemes megjegyezni, hogy az első olyan atmoszferikus cirkulációs modellt, amit meteorológiai célokra lehetett használni, Neumann János fejlesztette ki az ötvenes évek elején, az ENIAC számítógépre. Ez voltaképpen egy ötszintes hidrodinamikai modell volt, amivel a nyomásviszonyok változását lehetett megközelítőleg kiszámítani. Ez óriási lépés volt az előrejelzések pontosságának növelésében. A modellek ma már lényegesen komplikáltabbak: egyesek az egész glóbuszt lefedik 500 méteres, sőt annál is sűrűbb rácshálózattal. Elképzelhető, hogy hány milliárd adatot kell kezelni. Ez a szuperszámítógépek korát megelőzően nem volt megtehető.
– Hogyan történik a konkrét adatok gyűjtése?
– A műholdas adatgyűjtés az egyik megoldás. A digitális technikák és a műholdak fejlődése párhuzamosan történt, és visszacsatolás van a kettő között. A szatellitekből naponta exabájt – azaz milliárd gigabájt – mennyiségű adat áramlik terahertz sebességgel a Földre. Ennek a feldolgozására nagyon speciális, gyors algoritmusok kellenek, amik a nagy adatmennyiségeket tudják kezelni. Azonban ez csak egy része a folyamatnak. Nem szabad azt elfelejteni, hogy maga a szatellit hidrometeorológia nem ad olyan adatokat, amelyek elégségesek a nagy pontosságú és nagy biztonságú modellezéshez. Pontosan azért, mert ezeket az adatokat kalibrálni kell a földi adatok segítségével. Sajnos világjelenség, hogy a hidrometeorológiai szolgálatok adatgyűjtő képessége csökken, mert a kormányzatok elsőként általában onnan vonnak ki pénzeket. Pedig ez egy globális felelősség kellene legyen, mert például ha kevés adat van Afrikában – márpedig kevés van –, akkor az kihat a globális modellek bizonytalanságára, és globálisan megnöveli a kockázatot.
– A kutatás nemzetközi együttműködések keretében folyik?
– A szakterületen a Meteorológiai Világszervezet, az UNESCO, a német és az angol meteorológiai szolgálat, az Egyesült Államokban a MIT, a Stanford Egyetem, a NASA, számos nemzeti hidrometeorológiai szolgálat játszik vezető szerepet. Ezek az intézmények a hidrológiai részrendszerekre vonatkozó tudást próbálják beépíteni a nagy modellekbe, amelyek a hidrológiai ciklusnak a terresztris, földi részéről állnak rendelkezésre.
– Milyen kapcsolat van a klímaváltozással foglalkozó IPCC-jelentésekkel?
– Az IPCC-hipotéziseket, vagy ha úgy tetszik, szcenáriókat képezik le a globális cirkulációs modellek. Mi történik akkor, ha a jelenlegi trendek folytatódnak? Mit kell tenni ahhoz, hogy a melegedés két fok alatt maradjon? Április végén írták alá az új klímaváltozási egyezményt New Yorkban. Mi lesz akkor, ha ez nem bizonyul fenntarthatónak? Igazából nem a kétfokos hőmérséklet-emelkedés itt a lényeg, hanem pontosan az, hogy a hőmérséklet-emelkedés következtében felgyorsult hidrológiai ciklus sebessége ne menjen az irreverzibilitás határán túl. Ellenkező esetben még inkább megnő a szélsőségek előfordulásának valószínűsége és tényleg nagy bajban leszünk.
BAJOMI BÁLINT
2016/21
