Hidrológiai Közlöny 2004 (84. évfolyam)
1. szám - Szesztay Károly:Vízburok és vízkörforgás a Föld planetáris életrendjében
6 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2004 . 84. ÉVF. 1 . SZ. hiány és a csapadékképzödést kísérő páratelitettség és kicsapódás planetáris méretű önszabályozó rendszerben tartson egyensúlyt egymással. Az egyensúlyi önszabályozás vezérlője és eszköze a felszín közeli relatív nedvességnek a folyamat rendszer egészének alakulását érzékelő és irányító ingadozása. A relatív nedvesség mindenkori értéke adott hőmérséklet mellett egyértelműen jellemzi a felszíni elpárolgást meghatározó páratelítési hiányt, ugyanakkor jól behatárolt pára-dinamikai áttételen nyomon követi és vezérli a csapadék képződési folyamatokat is. Ha az elpárolgás időszakosan túllépi az egyensúlyi feltételnek megfelelő értéket: légköri pára felhalmozódás indul meg, ami növeli a relatív nedvességet és csökkenti a párolgást. Ha pedig időszakosan a csapadékképződés kerül túlsúlyba: apadni kezd a légkör pálrakészlete, ami csökkenti a felszín közeli relatív nedvességet és a csapadék képződést gerjesztő függőleges irányú páramozgást. 100 0.002 0.01 0.06 o.ooc<y 265 -.012 CO p-l -C Q. M ri O >: c bO tn o c >rt > ^ CD N CO ci o r,0 a r-i I. -.'l CO,-eo- -60 . . - 40 "-20 i. Léghőmérséklet, '1,0"" 5. ábra. A légköri ózon sugárzás elnyelésének és a felszín kisugárzásának a fUtóhatása a légkör hőmérsékletének magasság szerinti változásában (Eagleman, 1980) A 4. ábra szerinti páratelítettségi összefüggés egy további vonatkozásban is a légköri vízkörforgás önszabályozásának vezérlője és eszköze. A felszíni sugárzási mérleg egyenlegeként a légkörbe lépő hőáram két összetevőjének (az érzékelt és a látens hőnek) az arányát kifejező Bowen arány hőmérséklet szerinti változása ugyanis a telítettségi páranyomás differenciál görbéjének reciprokával arányos (lásd a 4. ábrán a 100 % relatív nedvességhez tartozó görbét) és ezzel párhuzamos lefutású összefüggés tartozik a más relatív nedvességi állapotokhoz is. Ez azt jelenti, hogy adott hőmérséklet és adott relatív nedvesség esetén a légkörbe lépő felszíni hőáram szerkezetét, vagyis a légkörzés és a vízkörforgás energetikai alapjának egyensúlyi arányát a telítettségi páranyomás számértéke határozza meg, és az egyensúlyt biztosító önszabályozó mechanizmust ebben a vonatkozásban is ennek az értéknek a hőmérséklet szerinti változása vezérli. Ha például a mai éghajlati állapotból (15 C° átlagos hőmérsékletből és 70 % körüli relatív nedvességből) kiindulva a széndioxid kibocsátás növekedésének hatására a következő évtizedek folyamán néhány C°-nyi melegedés következik be, a Bowen arány mai 0,20 körüli egyensúlyi értéke néhány századnyival csökkeni fog. Ez azt jelenti, hogy a légkörbe lépő érzékelt hőáram viszonylagos nagysága csökken (a látens hőáramé pedig ennek megfelelően növekszik), vagyis a páratelítettségi összefüggés által vezérelt negatív visszacsatolású önszabályozás a melegedési irányzatot fékezi. A vízkörforgást fenntartó energetikai folyamatok fentiek szerinti negatív visszacsatolású önszabályozásának jelentős szerepe volt abban, hogy a Föld hőmérsékleti viszonyai az utóbbi 2-3 milliárd év folyamán meglepően szűk (mintegy 25-30 C°-nyi) határok között maradtak és ezzel az élővilág kibontakozásához kedvező előfeltételeket biztosítottak. Az 5. ábrának a Föld légkörének magasság szerinti változásait szemléltető adatai felhívják a figyelmet a planetáris fejlődés középső szakaszában (mintegy két milliárd évvel ezelőtt) bekövetkezett létfontosságú eseményre, a magas légköri ózonréteg kialakulására, ami ugyanakkor reális és közeli veszélyként vetítette előre bolygónk vízkészletének elvesztését. A magas-légköri ózonréteg kialakulásának előzménye a légkör egészét érintő oxigén felhalmozódás, amit a vízi növény-világ ekkortájt bekövetkezett rendkívül gyors fejlődése és kiterjedése okozott. A fotoszintézis oxigén termelése viszonylag rövid idő multán (néhány tízmillió év leforgásával) mintegy 20 %-nyira növelte a légköri oxigén részesedését, és ennek a folyamatnak melléktermékeként az ibolyántúli sugárzás hatására jelentékeny mennyiségű (mintegy 20 km-nyi rétegvastagságú) három-atomos molekulákból álló ózon halmozódott fel a magas-légkörben. Az ózon réteget éppen keletkezésének mechanizmusa, az ibolyántúli sugárzás döntő többségének magas-légköri elnyelése tette a planetáris fejlődés későbbi szakaszainak kulcsponti tényezőjévé. A magas-légkörbeni elnyelődés nélkül ugyanis az intenzív ibolyántúli sugárzás megakadályozta volna a soksejtű szerves vegyületek és ezzel a majdani szárazföldi élővilág kialakulását. Az ibolyántúli sugárzás elnyelődését azonban óhatatlanul hőmérséklet-emelkedés követte, és - amint az 5. ábra szemlélteti - a légkör felsőbb (mintegy 30 és 80 km közötti) rétegeiben igen jelentékeny mértékű "ózon fűtés" alakult ki. Ha a két milliárd évvel ezelőtti oxigén és ózon felhalmozódás a ténylegesnél számottevően tovább folytatódik (vagyis az oxigén egyensúlyt beállító állati élővilág "felzárkózása" későbbre tolódik), az ózon-fiítés hatása mindkét irányban tovább terjed, és felszámolhatta volna a troposzféra zárt páratartály szerepét biztosító 10 és 20 km magasság közötti "hideg-küszöböt" és a Föld viszonylagosan igen gyorsan (néhány millió, vagy tíz millió év múltán) elvesztette volna teljes vízkészletét és élővilágát. A szárazföldi vízkörforgás planetáris kapcsolatai Bolygónk életrendjének eseményei az utóbbi fél milliárd évben a szárazföldekre összpontosultak. A planetáris kibontakozásnak a kőzetburokban, a légkörben és a vízi élettérben a megelőző mintegy 3,5 milliárd év folyamán bekövetkezett mozzanatai - az utólagos visszatekintés számára - a szárazföldek élővilágában összegeződtek, és végső soron az emberi civilizációban jutottak teljességre.
