Vulkáni hamufelhők terjedése a változó klímában

Az utóbbi időben egyre nagyobb figyelem irányul arra, hogy miként változik a légköri nagyskálájú szennyeződések terjedése a klímaváltozás hatására. Itt elég, ha csak a vulkáni hamufelhők (pl. Eyjafjallajökull [2010], Merapi [2010]), vagy éppen a nukleáris katasztrófák (pl. Csernobil (1986), Fukushima [2011]) utáni kibocsátások lehetséges terjedési útvonalára, illetve lehetséges ülepedési helyére gondolunk, máris láthatók e folyamatok óriási környezeti, gazdasági hatásai.

Fontos hangsúlyozni, hogy a nagyobb vulkánkitörések, vagy ipari balesetek okozta szennyeződések nemcsak a forrás közelében szóródnak szét, veszélyeztetve a helyi környezetet, hanem a Föld távolabbi pontjaira is eljuthatnak, felhalmozódhatnak, így különösen fontos terjedésük megismerése. Ugyanakkor az is lényegi kérdés, hogy a terjedésben a változó éghajlat milyen szerepet játszik. Erre a kérdésre kereste a választ az ELTE Elméleti Fizikai Tanszék és az MTA-ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport két kutatója, Haszpra Tímea és Herein Mátyás. Kutatásaik eredményét a Scientific Reportsban publikálták. A kutatók újszerű módon, elsőként vizsgálták a szennyeződések terjedését sokasági éghajlati modellekben, a párhuzamos klímák elméletét alkalmazva.

A h a,s nyúlási ütem területi-évszakos átlagának és a |ξa,s| relatív örvényesség abszolútértékének területi-évszakos átlagának kapcsolata a trópusokon június–július–augusztusban. A színezés az egyes éveket jelenti lilától (az éghajlatváltozás előtti időszaktól) pirosig (az éghajlatváltozás kezdete után 100 évvel, 6 °C-os globális átlaghőmérséklet-növekedés mellett). Az üres körök az egyes sokasági tagok által felvett értékeket, a teli körök a sokaságátlagot jelölik egy-egy évben.

Forrás: ELTE

Módszerük alapja, hogy a nagyskálájú szennyeződések terjedésének erőssége meghatározható egy, a kaotikus mechanikából már ismert mennyiséggel, az ún. topologikus entrópia segítségével. A topologikus entrópia kapcsolatban áll a jellemzően exponenciálisan növekvő szennyeződésfelhők hosszának nyúlási ütemével.

A vizsgálat két különböző éghajlati modellel előállított sokasági éghajlati szimulációkat felhasználva megmutatta, hogy a klímaváltozás hatására, emelkedő globális átlaghőmérséklet mellett, közel egy évszázad alatt a szennyeződésfelhők „megnyúlási hajlandósága”, azaz nyúlási üteme globális átlagban csökken, vagyis a terjedés kevésbé „hordja szét” a szennyeződéseket, ezáltal bizonyos földrajzi területek nagyobb környezeti terhelésnek lehetnek kitéve, hiszen az adott területre eső koncentráció növekszik. Továbbá az is kiderült, hogy a nyúlási ütem és a relatív örvényesség között erős korreláció mutatkozik. Ez azért fontos eredmény, mert a legtöbb nagy éghajlati modell számítja a relatív örvényességet, így a fenti kapcsolatnak köszönhetően a szennyeződések nyúlási üteme közvetlen módon, terjedési modellek futtatása nélkül is megbízhatóan becsülhető.