Magyar kutató vezetésével vizsgálta az éghajlatváltozást egy nemzetközi tudóscsoport

Földünk éghajlati rendszerének egy fontos alapvető problémája a nagy kiterjedésű légköri hőmérsékleti hullámok időjárásunk szélsőségeire gyakorolt hatása. Ezt vizsgálta laboratóriumi áramlástani modellek segítségével fizikusok és meteorológusok egy nemzetközi csoportja a HUN-REN Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet (HUN-REN FI) munkatársa, Vincze Miklós vezetésével. A Scientific Reportsban közölt tanulmányukban a csoport arra a kérdésre kereste a választ, hogy Földünk mérsékelt égövi időjárása egyes „extrém” jelenségeinek előfordulási gyakorisága hogyan változik a sarkvidék és az Egyenlítő közötti hőmérséklet-különbség, az úgynevezett meridionális hőmérséklet-kontraszt függvényében.

A probléma fontosságát az a tény adja, hogy bolygónk globális átlaghőmérsékletének az elmúlt évtizedek során megfigyelt növekedése együtt jár a hőmérséklet-kontraszt csökkenésével, hiszen az Arktisz melegedésének üteme többszöröse a globális értéknek. A hőmérséklet-kontraszt pedig alapvető szerepet játszik abban, hogy a mérsékelt égövi időjárás változékonyságát nagyban meghatározó több ezer kilométeres hullámhosszakkal jellemezhető hőmérsékleti hullámok (Rossby-hullámok) milyen alakot öltenek.

E Rossby-hullámok „kanyargásának” (meanderezésének) mértéke, észak-déli irányú kiterjedésük, illetve nyugatról keletre történő haladásuk sebessége is igen érzékenyen függ a hőmérséklet-kontraszt nagyságától. Az elmúlt évtized szakirodalmában ellentmondásos eredmények láttak napvilágot arról, hogy a hőmérséklet-kontraszt változásának hatására átrendeződő Rossby-hullámok hogyan befolyásolják a hőmérsékleti változékonyságot a mérsékelt égövben. A kérdés tisztázását nagyban megnehezíti, hogy a hullámok dinamikája csak egyike a lokális időjárást meghatározó számos hatásnak, melyek bonyolult éghajlati rendszerünkben nehezen választhatók szét.

Számos kísérletet végeztek

A tanulmány szerzői éppen ezért olyan kísérleti elrendezéseket vizsgáltak, amelyekben elkülönítve tanulmányozhatók a Rossby-hullámok, az áramlástani hasonlóság elvét alkalmazva. Ebben a problémában mindez annak felismerését jelenti, hogy az áramlás jellege elsősorban két időtartam – a tengely körüli fordulat, illetve a hőmérséklet-kontraszt miatti áramlás körbeáramlási ideje – viszonyától függ. Ezek arányának megfelelő beállításával egy lekicsinyített – és ezzel egyidejűleg „felgyorsított” – laboratóriumi méretű rendszerben is nagyon hasonló hullámok alakulhatnak ki, mint a légkörben.

Az egyesült államokbeli Florida State University és a németországi Brandenburg University of Technology geofizikai áramlástani intézeteiben, valamint az ELTE Fizikai és Csillagászati Intézet Környezeti Áramlások Kármán Laboratóriumában végzett kísérleteket forgatott, vízzel töltött, henger alakú tartályokban végezték. A mérések során a falak szabályozható hűtésével és fűtésével biztosították az áramlást hajtó hőmérséklet-kontraszt jelenlétét és változtatását.

A kutatók a mérsékelt égövi légkörzés modelljének tekinthető elrendezésben kapott eredményei arra utalnak, hogy a Rossby-hullámok (önmagukban) nem mutatnak olyan viselkedést, amely a hőmérséklet-kontraszt csökkenése hatására a korábbiaknál nagyobb hőmérsékleti szélsőségek – extrém meleg és extrém hideg időjárási helyzetek – megjelenésével járna. Ugyanakkor kimutatták, hogy az időjárás „előrejelezhetősége”, vagyis annak mértéke, hogy egy nap időjárása mekkora eséllyel lesz azonos az előző napival (perzisztencia), számottevően csökken a Sarkvidék-Egyenlítő hőmérséklet-különbség csökkenése esetén.

Ezek a kísérleti eredmények a szerzők reményei szerint segíthetnek folyamatosan és minden időléptékben átrendeződő éghajlati rendszerünk összetett folyamatainak jobb megértésében, a valóságban egyszerre jelentkező klímajelenségek szétválasztásában, s ezzel azok bonyolult ok-okozati kapcsolatainak feltárásában.