Az őskatasztrófához képest is gyors a mai felmelegedés

A földtörténetből ismert leggyorsabb felmelegedés üteme is elhanyagolható volt a mai klímaváltozáshoz képest. A geológiai bizonyítékok szerint az élővilág képes elviselni a klímakatasztrófát - feltéve, ha van pár ezer éve az alkalmazkodásra, úgy, mint 56 millió évvel ezelőtt. Akkor kétszázezer évbe telt, amíg a Föld visszanyerte korábbi állapotát.

Ötvenhat millió évvel ezelőtt, földtörténeti szempontból kurta, alig néhány ezer évet átívelő időszak alatt a globális átlaghőmérséklet 5 Celsius-fokot emelkedett. A bolygót sújtó forróságot a tudomány paleocén-eocén hőmérsékleti maximumként, angol rövidítése után PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum) néven tartja számon, mivel a paleocén és az eocén korszakok határán következett be. Az éghajlati zónák a sarkok felé tolódtak, az alkalmazkodásra vagy elvándorlásra képtelen fajok kihaltak. Az óceánok legmélyebb régiói elsavasodtak, a víz oxigéntartalma csökkent, ami számos vízi élőlény halálához vezetett. Kétszázezer évbe telt, amíg a Föld visszanyerte korábbi állapotát.

Mivel a PETM néhány jellemző vonásában feltűnően hasonlít a ma zajló felmelegedéshez, különösen fontos lehet az akkori események megismerése, hiszen így előre jelezhető lenne a várhatóan bekövetkező eseménysorozat. A fő vádlott mindkét esetben azonos: akkor is a maihoz hasonló nagyságrendű üvegházhatású gáz került az óceánokba és a légkörbe.

A legújabb adatok azonban azt bizonyítják, hogy az üvegházhatású gázok mai kibocsátása túlszárnyalja az 56 millió évvel ezelőttit. A fő különbség az, hogy a PETM idején számos fajnak volt ideje alkalmazkodni vagy hűvösebb területekre vándorolni a gyilkos hőség elől a folyamat lassúságának köszönhetően, a mai felmelegedés lényegesen gyorsabb ütemű. Ennek fényében azonban az előrejelzéseket is újra kell írni, hangoztatja a Scientific American júliusi számában megjelenő tanulmány szerzője, Lee R. Kump, a Pennsylvania Egyetem geológus professzora.

Elégette a kőzetolvadék a szenet

Abban az időben a Pangea szuperkontinens feldarabolódása a végső stádiumában volt, ami jelentős vulkáni tevékenységgel járt együtt (ekkor alakult ki például az Atlanti-óceán északkeleti része). Az óriási tömegű olvadt kőzet és hőmennyiség Európa és Grönland területén keresztül jutott a felszínre, gyakorlatilag elégetve a szénben gazdag üledékes kőzeteket, sőt akár a felszín közelében lévő kőszenet és kőolajat is. Ennek eredményeképpen az üledékekből nagy mennyiségben szabadult fel a két legveszélyesebb üvegházhatású gáz: a szén-dioxid és a metán.

Már ekkor nőhetett néhány fokkal az átlaghőmérséklet, ám a kutatók - többek közt Kump - legújabb felfedezései szerint a vulkáni tevékenység hatására további gázkibocsátás kezdődött, fokozva az ősi klímaváltozást. Az áramlások ugyanis meleg vizet sodortak az alacsony hőmérsékletű tengerfenékig, felolvasztva az üledékben rejlő fagyott metánt. A hidrátok felolvadása után a metánbuborékok a felszínre törtek, és tovább növelték az üvegházhatású gázok mennyiségét a légkörben - ezzel kezdődött a második, intenzívebb felmelegedés. (A metán még hatékonyabban ejti csapdába a hőt, mint a szén-dioxid, de gyorsan átalakul szén-dioxiddá.)

^{Ilyen hatást gyakorol a 4 fokos átlaghőmérséklet-emelkedés (nézők a brit energiaügyi minisztérium plakátja előtt Jakartában)}

A melegedés hatására mind többször alakult ki aszály. A talaj kiszáradásával a növényzet egyre gyakrabban kapott lángra, gigászi erdőtüzek pusztítottak mindenfelé - és további szén-dioxid került a levegőbe. Parázslottak a tőzeglápok és szénmezők, ami szintén a kibocsátást erősítette. (Jelenkori példák alapján tudjuk, hogy a tőzeg- vagy kőszénrétegek akár évtizedekig vagy évszázadokig is izzásban lehetnek.) Az enyhüléssel olvadni kezdtek az örökösen fagyott, sarkköri örökfagy (permafroszt) területek felszíni rétegei. A permafroszt rengeteg szerves anyagot tart fagyasztott állapotban akár több millió évig is. Felolvadva azonban a mikrobák elkezdik lebontani a szerves anyagot, s rengeteg metánt juttatnak a levegőbe. Az Antarktisz jégtakarója már korábban eltűnt.

Metán a mélyből

A kezdeti időszakban a felmelegedést egy ideig ellensúlyozta, hogy az óceánok nagyon sok szén-dioxidot tudtak elnyelni. Egy idő után azonban az óceán vize szénsavval telítődött, elsavasodott. Ezzel egyidejűleg a felmelegedő mélytengeri vízrétegek oxigéntartalma csökkent, mert a melegebb víz kevesebb oldott gázt tud magában tartani, mint a hideg. Ez végzetes hatással volt a tengerfenéken és az üledékben tenyésző, mikroszkopikus méretű likacsosházú (Foraminifera) fajokra: 30-50 százalékuk rövidesen kipusztult.

E vészforgatókönyv első bizonyítékaira 1990-ben bukkant rá néhány kaliforniai kutató az antarktiszi tengerágy üledékeiből kiemelt rétegmintákban. Ezek alapján sikerült nagy vonalakban rekonstruálni az ősi klímaváltozást. Azóta rengeteg hasonló vizsgálat zajlott, hiszen az üledék rétegei - a fa évgyűrűihez hasonlatosan - ezernyi információval szolgálnak a keletkezésük idején uralkodó viszonyokról: mennyi gáz szabadult fel, melyik volt a domináns gáz, mennyi ideig tartott a mélytengeri gázszivárgás.

Bizonyítékok az agyagból

Az egykori vízhőmérséklet megállapításában segíthet a mélytengeri rétegekbe betemetődött ősmaradványhéjak ásványainak oxigénizotópos vizsgálata. A szénizotópok aránya az egykori légkörben lévő üvegházgázok összetételéről nyújt információkat. Néha azonban éppen a kritikus intervallum hiányozhat az adott fúrásból, vagy pedig a későbbi visszaoldódások, átalakulások módosították a héjban az eredeti izotóp-összetételt. A PETM-időszak maradványaival éppen ez a helyzet: az elsavasodott tengervíz jószerével minden szerves vagy meszes maradványt kioldott belőlük.

Ezért Kump és nemzetközi kutatócsoportja (amerikai, angol, norvég és holland munkatársakkal) most a Spitzbergák területéről származó fúrást vizsgált meg részletesen, amelyben az agyagos üledékek folyamatos rétegsora sok megoldatlan kérdésre adhat választ. Szerencséjükre egy norvég bányavállalat évekkel ezelőtt lemélyített egy fúrást a kritikus területen, és az így nyert minták rendelkezésre álltak a vizsgálatokhoz. A hajdani légkör üvegházgáz-szintjének meghatározásához kétszáz rétegsor elemzésével a szerves maradványokból kinyert szénizotópok szintjét vizsgálták.

^{A felmelegedés üteme attól függ, milyen gyorsan és mennnyi üvegházgáz halmozódik fel a légkörben. Ha minden úgy megy tovább, mint jelenleg, akkor 2400-re 8 fokkal lesz forróbb a Föld az ipari forradalom előtti időhöz képest. A légkörbe körülbelül annyi szén kerül, mint a PETM idején, de sokkal rövidebb idő alatt}

Több mint kétszáz minta vizsgálata alapján próbálták kimutatni a gázkibocsátás mennyiségét, forrását és időtartamát, majd szoftveresen modellezték a felmelegedést. Számos különböző forgatókönyvet ellenőriztek. Az eredmény mindenkit meglepett: a rendelkezésre álló adatokhoz leginkább illeszkedő változat azt mutatta, hogy a légkörbe és az óceánokba összesen 3000 és 10 000 petagramm (háromezer milliárd és tízezer milliárd tonna) szén-dioxid került. Ez messze több, mint ami a vulkáni tevékenységből és a tengerfenéki metán felszabadulásából származhatott, tehát az örök fagy kiolvadásával és a széntelepek elégésével is számolnunk kell a PETM-időszakban.

Ha lassú, akkor kibírható a klímaváltozás

Az üvegházgázok ráadásul - a korábbi becslésekhez képest - lényegesen hosszabb idő alatt, mintegy húszezer esztendő leforgása során halmozódtak fel. Ennek megfelelően az éves üvegházgáz-kibocsátás alig kétmilliárd tonna lehetett, csupán töredéke a mai mennyiségnek. Ez egyben azt is jelenti, hogy a szén-dioxid-koncentráció valószínűleg körülbelül tízszer gyorsabban növekszik napjainkban, mint a PETM idején

Ezek az eredmények kulcsfontosságúak: azt mutatják, hogy a klímaváltozás sebességének nagyobb hatása van az élővilágra és az ökoszisztémára, mint a változás mértékének. Az élővilág kedvezőbben reagálhat a lassú változásokra, mint a hirtelen bekövetkező eseményekre. Ilyen eset történt például a kréta időszakban: a felmelegedés a PETM-hez hasonló volt, de nem évezredek, hanem évmilliók alatt következett be, így az élővilág jelentősebb kihalások nélkül megúszta.

A tudósok évekig azt feltételezték, hogy a PETM - mint az eddig ismert leggyorsabb klímaeltolódás - nem is lehetett olyan borzalmas, hiszen az élővilág viszonylag kis veszteségekkel kibírta a hőhullámot. Ez viszont komoly erőfeszítésekkel járt. Egyesek alkalmazkodtak, így például az emlősök a PETM idején jóval kisebbek voltak, mint akár az őseik, akár a leszármazottaik. Más fajokat a sarkok felé irányuló vándorlás mentett meg (a tengerben a dinoflagelláták, míg a szárazföldeken a patások vagy a teknősök alkalmazták ezt a megoldást). Csakhogy napjainkban útját állja ennek a civilizáció emelte megannyi válaszvonal, legyen az vasúti sínpálya, autóút, folyami gát vagy nagyváros. Amennyiben elegendő erre az idő, a növény- és állatfajok alkalmazkodhatnak a megváltozott környezethez. Ám ha túl sebes iramban zajlanak az események, adaptálódás helyett kihalás fenyeget.

Mivel jelenleg a globális fölmelegedés kezdeti szakaszában vagyunk, bajos megjósolni, mi vár ránk. Tény viszont, hogy az elmúlt évtizedekben az erdőirtás, a járművek és a szénerőművei több mint 30 százalékkal emelték a szén-dioxid mennyiségét a légkörben. Manapság évente 9 petagramm, azaz kilencmilliárd tonna szenet pumpálunk az atmoszférába. Számítások szerint a népességrobbanás és a fejlődő államok iparosodása következtében ez a mérték elérheti az évi 25 milliárd tonnát, közvetlenül a fosszilis energiahordozók kimerülése előtti időszakban.

Az új eredmények láttán újra kell gondolnunk a helyzetünket, figyelmeztet Kump. A Föld jégtakarói olvadnak, a tenger szintje emelkedik. A szárazföldeken mind több az aszály és áradás, s ennek okán népcsoportok tömeges vándorlására lehet számítani. A jelenlegi globális fölmelegedés üteme sokszorosa a PETM ideinek, de még nem késő enyhíteni a következményeket - biztat a szerző. Azonnali nemzetközi összefogással csökkenthető a szén-dioxid szintje, és szavatolható, hogy a legutóbbi nagy fölmelegedés megmaradjon maroknyi geológus izgalmas kutatási területének.