12. fejezet - A várható éghajlatváltozás dinamikus modelleredmények alapján: csapadék

Tartalom

12.1. Várható csapadékváltozás Magyarországon az ENSEMBLES-modelleredmények alapján
12.2. Várható csapadékváltozás Magyarországon különböző kibocsátási forgatókönyvek figyelembe vételével
Összefoglaló ellenőrző kérdések

Az előző fejezethez hasonló szerkezetben tárgyaljuk a regionális klímamodellek szimulációi alapján a jövőre valószínűsíthető csapadékváltozást hazánk térségére. Míg az első alfejezetben az A1B kibocsátási forgatókönyv alapján készített 11 modellszimuláció eredményét összegezzük, addig a második alfejezetben a kibocsátási forgatókönyvek közötti eltéréseket vizsgáljuk a PRECIS modell három szimulációjára (B2, A1B, A2 szcenáriók). Kiemelten foglalkozunk a csapadékkal kapcsolatos szélsőségek XXI. században várható alakulásával.

12.1. Várható csapadékváltozás Magyarországon az ENSEMBLES-modelleredmények alapján

A hőmérséklettel ellentétben a csapadékbecslések bizonytalansága sokkal nagyobb. Az egyes RCM-szimulációk által prognosztizált változások sokszor előjelükben sem azonosak. A 11 rendelkezésre álló modellszimuláció felhasználával a 12.1 ábrán összegezzük az éves és az évszakos csapadékösszegek várható alakulását, melyet a meghajtó GCM-ek szerint csoportosítva láthatunk. A grafikon az 1961–1990 referencia időszakhoz viszonyított relatív változásokat mutatja a 2021–2050, illetve 2071–2100 időszakra. Az évszázad közepére csak kis mértékű változások várhatók, melyek a legtöbb modellszimuláció esetén nem szignifikáns. A XXI. század végére kapott eredmények alapján télen összességében a csapadék növekedése, nyáron pedig a klíma szárazabbá válása prognosztizálható. Az átmeneti évszakokban kisebb mértékű változásra számíthatunk, mely azonban statisztikailag szintén nem szignifikáns. Az ellentétes előjelű téli és nyári tendenciák miatt az évi csapadékösszegben nem várhatunk jelentősebb változást, az RCM-ek által jelzett évi csapadékváltozás abszolút értékben nem haladja meg a 10%-ot.

Az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz képest a Magyarországra várható átlagos éves és évszakos csapadékösszeg megváltozása a 2021 és 2050 közötti időszakra, illetve a 2071 és 2100 közötti időszakra

12.1. ábra. A Magyarországra várható átlagos éves és évszakos csapadékösszeg megváltozása 2021–2050 (zöldes színárnyalatokkal) és 2071–2100 (kék színárnyalatokkal) időszakra, referencia időszak: 1961–1990. A becsült változások a HadCM esetén 5 RCM szimulációból, az ECHAM esetén 4 RCM szimulációból, az ARPEGE esetén 2 RCM szimulációból kerültek meghatározásra (Pongrácz et al., 2011b). A téglalapok alsó és felső lapja rendre a legkisebb és a legnagyobb becsült változást jelzi.

A becsült jövőbeli tendenciák és a XX. század második felétől napjainkig bekövetkezett múltbeli változást hasonlíthatjuk össze a 12.1. és 12.2. interaktív animáción nyárra, illetve télre. A modellszimulációk mindkét évszakban az eddigi tendenciák megváltozását valószínűsítik. A nyári és téli ellentétes irányú becsült változások a teljes csapadékösszeg éven belüli átrendeződéséhez vezetnek a század végére. Míg a nyári csapadék hazánk területén az utóbbi 60 évben jellemzően 100 mm és 250 mm között volt, addig a téli 50 mm és 150 mm közé esett. A grafikonokról jól látszik, hogy a nyári csapadékösszegnek nem csak az értéke, hanem a változékonysága is lényegesen nagyobb volt a télinél. A jövőre becsült csapadékváltozások szintén nagyobb bizonytalanságot mutatnak nyáron, mint télen. Az interaktív animációk lehetővé teszik, hogy a jövőre becsült évszakos csapadékváltozás területi eloszlását a XXI. század közepére és végére külön is tanulmányozzuk.

12.1. interaktív animáció: A XX. század közepétől napjainkig detektált nyári csapadéknövekedés Magyarország térségére és a XXI. századra várható csapadék tendenciák modellszimulációk eredményei alapján. A múltra vonatkozó idősor az E-OBS adatbázis alapján készült.

12.2. interaktív animáció: A XX. század közepétől napjainkig detektált téli csapadékcsökkenés Magyarország térségére és a XXI. századra várható csapadék tendenciák modellszimulációk eredményei alapján. A múltra vonatkozó idősor az E-OBS adatbázis alapján készült.

A XXI. század végére várható csapadékváltozások területi eloszlását évszakonként a 12.2–12.5. ábrák térképsorozatain mutatjuk be részletesebben a meghajtó feltételeket biztosító GCM-ek szerint csoportosítva. Jól látható, hogy az egyes modellszimulációk által prognosztizált változások jelentős mértékben eltérhetnek egymástól, ami a csapadékbecslések óriási bizonytalanságára utal. Az eltérések ellenére a 11 RCM-szimuláció eredményeiből képzett kompozittérképek a valószínűsíthető csapadékváltozásokat mutatják be. A kompozittérképek alapján a legnagyobb mértékű (mintegy 15–20%-os) csapadéknövekedés télen, a legnagyobb mértékű (mintegy 10–30%-os) szárazodás pedig nyáron prognosztizálható térségünkben. A télen várható változásokban (12.5. ábra) az ország területén belül nincs nagy különbség, a kompozit térkép alapján az egyes rácspontok közötti eltérés nem haladja meg az 5%-ot. Az átmeneti évszakokban (12.2. és 12.4. ábra) kis mértékű csapadéknövekedést valószínűsítenek az RCM-outputok átlagai. Ősszel arra számíthatunk, hogy a csapadék mennyisége várhatóan északnyugat felé haladva növekszik Magyarország területén belül, s a Fertő-tó környékén akár a 10%-os csapadéknövekedési mértéket is meghaladhatja. Nyáron (12.3. ábra) délkelet felé haladva számíthatunk egyre erősödő szárazodásra, s így a határvidék közelében már 30%-ot meghaladó mértékű lehet a csapadékcsökkenés.

Az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz képest az egyes modellszimulációk által tavaszra becsült átlagos csapadékváltozás a 2071 és 2100 közötti időszakra

12.2. ábra: A tavaszra várható átlagos csapadékváltozás 2071–2100 időszakra. A bal felső sarokban mért adatok alapján az 1961–1990 referencia időszakra jellemző átlagos csapadékmezőt láthatjuk. Jobbra mellette a 3 oszlopban a 3 GCM (ECHAM, HadCM, ARPEGE) által meghajtott RCM-szimulációk eredményei láthatók egyenként. Bal oldalon lent pedig a rendelkezésre álló 11 RCM-szimuláció átlagolásával kapott kompozittérképen a századvégre várható csapadékváltozás területi eloszlása jelenik meg.

Az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz képest az egyes modellszimulációk által nyárra becsült átlagos csapadékváltozás a 2071 és 2100 közötti időszakra

12.3. ábra: A nyárra várható átlagos csapadékváltozás 2071–2100 időszakra. A bal felső sarokban mért adatok alapján az 1961–1990 referencia időszakra jellemző átlagos csapadékmezőt láthatjuk. Jobbra mellette a 3 oszlopban a 3 GCM (ECHAM, HadCM, ARPEGE) által meghajtott RCM-szimulációk eredményei láthatók egyenként. Bal oldalon lent pedig a rendelkezésre álló 11 RCM-szimuláció átlagolásával kapott kompozittérképen a századvégre várható csapadékváltozás területi eloszlása jelenik meg.

Az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz képest az egyes modellszimulációk által őszre becsült átlagos csapadékváltozás a 2071 és 2100 közötti időszakra

12.4. ábra: Az őszre várható átlagos csapadékváltozás 2071–2100 időszakra. A bal felső sarokban mért adatok alapján az 1961–1990 referencia időszakra jellemző átlagos csapadékmezőt láthatjuk. Jobbra mellette a 3 oszlopban a 3 GCM (ECHAM, HadCM, ARPEGE) által meghajtott RCM-szimulációk eredményei láthatók egyenként. Bal oldalon lent pedig a rendelkezésre álló 11 RCM-szimuláció átlagolásával kapott kompozittérképen a századvégre várható csapadékváltozás területi eloszlása jelenik meg.

Az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz képest az egyes modellszimulációk által télre becsült átlagos csapadékváltozás a 2071 és 2100 közötti időszakra

12.5. ábra: A télre várható átlagos csapadékváltozás 2071–2100 időszakra. A bal felső sarokban mért adatok alapján az 1961–1990 referencia időszakra jellemző átlagos csapadékmezőt láthatjuk. Jobbra mellette a 3 oszlopban a 3 GCM (ECHAM, HadCM, ARPEGE) által meghajtott RCM-szimulációk eredményei láthatók egyenként. Bal oldalon lent pedig a rendelkezésre álló 11 RCM-szimuláció átlagolásával kapott kompozittérképen a századvégre várható csapadékváltozás területi eloszlása jelenik meg.

A 12.6. ábrán látható diagram a 11 RCM-szimuláció összesített eredményeit szemlélteti havi bontásban, melyet a magyarországi rácspontokra vonatkozó becslések átlagos havi csapadékváltozásai alapján határoztunk meg. A modelleredmények alapján a XXI. század közepére prognosztizált változások még kis mértékűek (nem haladják meg a 15%-ot), s statisztikailag sem szignifikánsak. Az évszázad végére azonban jelentős mértékű csapadéknövekedés valószínűsíthető a téli félév hónapjaiban, különösen decembertől februárig, ugyanakkor nagymértékű, szignifikáns csapadékcsökkenés várható a nyári félévben, elsősorban május-június-július-augusztus hónapokban. Az augusztusi szárazodó tendencia meghaladja a 25%-ot. Az éves csapadékösszeg jelentős mértékű változása nem várható, hiszen a téli és a nyári ellentétes tendenciák részben kioltják egymást.

Az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz képest a 2021 és 2050 közötti időszakra, illetve a 2071 és 2100 közötti időszakra becsült várható átlagos havi csapadékváltozás mértéke a 11 RCM-szimuláció alapján

12.6. ábra: A 2021–2050 és 2071–2100 időszakra vonatkozó várható átlagos havi csapadékváltozás mértéke a 11 RCM-szimuláció alapján, referencia időszak: 1961–1990

Az átlagos csapadékviszonyok várható alakulása mellett elsősorban hidrológiai, vízgazdálkodási és mezőgazdasági hatásvizsgálatok céljából kiemelten fontos a szélsőségek elemzése, mind a nagy csapadékok, mind a szárazságok szempontjából. Ehhez különféle csapadékindexeket (Bartholy és Pongrácz, 2005) alkalmazhatunk, melyek definícióját a 12.1. táblázat tartalmazza.

Jel

Definíció

Egység

CDD(Consecutive Dry Days)

Az egymást követő száraz napok maximális száma. (Rnap < 1 mm)

nap

RR1

A csapadékos napok száma: azon napok száma, amelyeken a lehullott csapadék mennyisége meghaladja az 1 mm-t. (Rnap ≥ 1 mm)

nap

RR5

A csapadékos napok száma: azon napok száma, amelyeken a lehullott csapadék mennyisége meghaladja az 5 mm-t. (Rnap ≥ 5 mm)

nap

RR10

Azon napok száma, amelyeken a lehullott csapadék mennyisége meghaladja a 10 mm-t. (Rnap ≥ 10 mm)

nap

RR20

Azon napok száma, amelyeken a lehullott csapadék mennyisége meghaladja a 20 mm-t. (Rnap ≥ 20 mm)

nap

RX1

Az 1 nap alatt lehullott maximális csapadékösszeg. (Rmax,1nap)

mm

RX5

Az 5 nap alatt lehullott maximális csapadékösszeg. (Rmax,5nap)

mm

SDII (Simple Daily Intensity Index)

Csapadékintenzitás: a teljes csapadékösszeg és a csapadékos napok számának hányadosa. (Rsum/RR1) – a csapadékos napokon lehullott átlagos csapadékmennyiség

mm/nap

12.1. táblázat. A vizsgált csapadékindexek jele, definíciója és egysége

Az 12.2. táblázatban foglaljuk össze a vizsgált nyolc éghajlati indexre a magyarországi rácspontok figyelembe vételével a statisztikailag szignifikáns trendek irányát a 11 RCM-szimuláció outputmezői alapján. A felfelé, illetve lefelé mutató nyilak rendre a szignifikáns növekedést, illetve a szignifikáns csökkenést jelzik. A zöld nyilak az éghajlat nedvesebbé, a barnák pedig az éghajlat szárazabbá válására utalnak. Az eredmények azt jelzik, hogy hazánkban a XXI. század végére nyáron (továbbá kisebb mértékben ősszel és tavasszal) jellemzően szárazodásra számíthatunk, ugyanakkor a csapadékesemények valószínűsíthetően nagyobb intenzitásúak lesznek (főként ősszel). Télen szintén várhatóan intenzívebb lesz a csapadékhullás, de ebben az időszakban összességében is a csapadék növekedése prognosztizálható.

12.2. táblázat. A vizsgált csapadék indexek várható változása hazánk területén 2071–2100 időszakra 11 RCM-szimuláció alapján (referencia időszak: 1961–1990). A felfelé, illetve lefelé mutató nyilak rendre a szignifikáns növekedést, illetve a szignifikáns csökkenést jelzik. A zöld nyilak az éghajlat nedvesebbé, a barnák pedig az éghajlat szárazabbá válására utalnak.

A következőkben két kiválasztott indexre vonatkozóan (CDD és SDII) mutatjuk be részletesebben az eredményeket. A diagramokon a magyarországi rácspontok 1961–1990 időszakhoz viszonyított átlagos várható változása látható a XXI. század közepére (2021–2050) és végére (2071–2100). A távolabbi jövőre vonatkozó eredményeket szürke háttérrel emeltük ki. Az eredményül kapott várható átlagos változások közül beszínezett szimbólumok jelölik a 95%-os szinten szignifikáns változásokat. A térképes megjelenítést csak az évszakos változási mezőkre mutatjuk be, hiszen az éves változásokban ezek eredőjeként megjelenő tendenciák sokszor félrevezetőek lehetnek az egymással ellentétes évszakos változások miatt.

Elsőként az egymást követő száraz napok maximális számának (CDD) várható alakulását tekintjük át. Magyarországon éves átlagban nagyrészt növekedésre számíthatunk (12.7. ábra): a távolabbi jövőben öt modellszimuláció (az ARPEGE és a HadCM által meghajtott RCM-szimulációk többsége) szerint lesz ez a változás szignifikáns, mintegy 10–30%-os. A becsült évszakos változásokat sorra véve az alábbi következtetéseket foglalhatjuk össze. (1) Télen a modellszimulációk többsége csökkenő trendet valószínűsít 2071–2100-ra. A HIRHAM/ECHAM, a RACMO2 és az RCA/ECHAM is szignifikáns csökkenést prognosztizál, amelynek mértéke meghaladja a 20%-ot. A 2021–2050-re becsült változás nagyobb bizonytalanságú, a szignifikáns változást jelző modellek eredményei ellentétes előjelűek. Ennek oka az, hogy a csapadék mind térben, mind időben rendkívül változékony meteorológiai elem, ezért nagy a szórás és az éghajlati becslések bizonytalansága. (2) Tavasszal feltehetőleg mindkét időszakban meg fog növekedni az egymást követő száraz napok maximális száma, a statisztikailag szignifikáns becslések szerint mintegy 20–35%-kal. (3) Nyáron 2021–2050-re még nem szignifikáns a modellek által becsült növekedések többsége, de 2071–2100-ra minden modellszimuláció egyértelműen a CDD értékének növekedését valószínűsíti, s ezek nagy többsége 95%-os szinten szignifikáns. A legnagyobb mértékű (70–80%) növekedést a CLM és az ALADIN szimulációi jelzik. (4) Ősszel csupán három modellszimuláció feltételez szignifikáns változást: a CLM és az ALADIN 20–25%-os, az RCA3 pedig kb. 60%-os növekedést jelez a XXI. század végére.

A CDD várható átlagos változása Magyarországon a XXI. század közepére és végére az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz viszonyítva

12.7. ábra. A CDD várható átlagos változása Magyarországon a XXI. század közepére és végére (referencia időszak: 1961–1990). Beszínezett szimbólumok jelölik a 95%-os szinten szignifikáns változásokat.

A becsült változások térbeli szerkezetét a 12.8. ábrán mutatjuk be. A kompozit térképek alapján általában a XXI. század közepéig várható tendenciák további erősödésére számíthatunk a század végére (kivéve az őszt). Részletesebben áttekintve az évszakos becsléseket tartalmazó térképeket, az alábbi következtetéseket összegezhetjük. (1) Tavasszal kb. 10–15%-os növekedésre számíthatunk hazánk területén; a legnagyobb (20%-ot meghaladó) mértékű változás a Kárpát-medence déli részén várható a 2071–2100 időszakra. (2) Nyáron az évszázad közepére 10%-os a hazánk területére becsült átlagos növekedés, mely az évszázad végére mintegy 43%-ká fokozódik. Láthatjuk, hogy az index értékeiben prognosztizált változások mértéke északnyugatról délkeletre haladva nő, s vizsgált tartomány délkeleti részén a CDD értékének becsült átlagos növekedése akár az 50%-ot is meghaladhatja. (3) Ősszel csupán a távolabbi jövőben valószínűsíthető jelentősebb (10–20%) változás; az évszázad közepére becsült tendencia a legtöbb modellszimuláció esetén nem szignikáns, s átlagosan inkább a száraz időszak hosszának csökkenése várható, amely azonban a vizsgált célterületen belül sehol sem éri el a 10%-ot. (4) Amennyiben a 11 modellszimuláció által prognosztizált változások átlagát tekintjük, télen egyik időszakra vonatkozóan sem várható jelentős változás az egymást követő száraz napok maximális számának értékében.

Kompozit térkép a 11 RCM-szimuláció eredményei alapján a CDD index évszakonként várható %-ban kifejezett relatív változásáról a 2021 és 2050 közötti időszakra, illetve a 2071 és 2100 közötti időszakra az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz viszonyítva

12.8. ábra. Kompozit térkép a CDD index évszakonként várható relatív változásáról (%) 2021–2050 és 2071–2100 időszakokra a 11 RCM-szimuláció eredményei alapján (referencia időszak: 1961–1990)

Az ENSEMBLES keretében végzett RCM-szimulációk alapján hazánkban a csapadékintenzitás (SDII) várhatóan mind a négy évszakban és éves átlagban is szignifikánsan meg fog növekedni (12.9. ábra). A valószínűsíthető évszakos változásokat tekintve az alábbi következtetéseket foglalhatjuk össze. (1) Télen a közelebbi jövőben kb. 10%-os, a távolabbi jövőben pedig mintegy 20%-os növekedés várható, amely az ALADIN kivételével az összes modellszimuláció szerint szignifikáns változást jelent. (2) Tavasszal valószínűsíthető a legkisebb mértékű növekedés, mely mindkét időszakra maximálisan csupán 10%-os (2021–2050-re a HIRHAM/ECHAM, 2071–2100-ra a REMO/ECHAM modellszimuláció szerint), s a rendelkezésre álló modellszimulációk alig fele jelez szignifikáns változást. (3) Nyáron a modellszimulációk többsége növekedést prognosztizál, amelynek mértéke azonban nem haladja meg a 15%-ot. A közelebbi jövőre csupán egy modellszimuláció (RegCM/ECHAM) jelez szignifikáns (mintegy 10%-os) növekedést, a 2071–2100 időszakra viszont már négy szimuláció (RegCM/ECHAM, HIRHAM/ECHAM, RCA/HadCM, REMO/ECHAM) szerint lesz szignifikáns az SDII növekedése (5–15%). (4) A legnagyobb mértékű növekedés ősszel várható. A 2021–2050 időszakra vonatkozóan 5–20%-os változást jeleznek a modellszimulációk. A XXI. század második felében valószínűsíthetően tovább nő a csapadékintenzitás, s 2071–2100-ra a 11 modellszimulációból 10 szerint szignifikáns lesz az 1961–1990 referencia időszakhoz viszonyított növekedés mértéke, amely akár a 30%-ot is elérheti (a RACMO2/ECHAM modellszimuláció szerint).

Az SDII várható átlagos változása Magyarországon a XXI. század közepére és végére az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz viszonyítva

12.9. ábra. Az SDII várható átlagos változása Magyarországon a XXI. század közepére és végére (referencia időszak: 1961–1990). Beszínezett szimbólumok jelölik a 95%-os szinten szignifikáns változásokat.

A becsült átlagos változások kompozit térképeit (12.10. ábra) nézve is szembetűnő a zöld szín dominanciája, ami az index értékének várható növekedését jelzi Magyarország térségében. Részletesebben áttekintve az évszakos becsléseket, az alábbi következtetéseket összegezhetjük. (1) Tavasszal átlagosan 4–8%-os növekedés várható; a távolabbi jövőben az általunk vizsgált kivágat déli és keleti részén a 10%-ot is meghaladhatja a változás mértéke. (2) A csapadékintenzitás legkisebb (mintegy 6%) mértékű növekedése a 11 klímaszimuláció alapján nyáron valószínűsíthető, sőt, egyes területeken, például a Kárpát-medence északkeleti és déli részén akár kis mértékű csökkenésre is számíthatunk (ez a modellszimulácók nagy többsége alapán azonban statisztikailag nem szignifikáns). (3) A legnagyobb mértékű növekedés ősszel várható: ezt a 12.9. ábra is alátámasztja, hiszen 10 szimuláció szerint is 95%-os szinten szignifikáns a becsült növekedés. Az Alföldön az évszázad közepéig átlagosan 12%-kal, a 2071–2100 időszakra pedig akár 20%-kal is nőhet az index értéke. (4) Télen 2021–2050-re még nem várható jelentős változás. A XXI. század végére viszont az index várható változásának mértéke feltehetően a Kárpát-medence egész területén eléri a 8%-ot. Az Északi-középhegységben, valamint hazánk északnyugati részén pedig akár a 16%-ot is meghaladhatja a becsült növekedés mértéke.

Kompozit térkép a 11 RCM-szimuláció eredményei alapján az SDII index évszakonként várható %-ban kifejezett relatív változásáról a 2021 és 2050 közötti időszakra, illetve a 2071 és 2100 közötti időszakra az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz viszonyítva

12.10. ábra. Kompozit térkép az SDII index évszakonként várható relatív változásáról (%) 2021–2050 és 2071–2100 időszakokra a 11 RCM-szimuláció eredményei alapján (referencia időszak: 1961–1990).