Mani kövek

Spectator: A permafroszt olvadása nagyon rossz üzenet

A globális felmelegedés tanulmányozása kapcsán – számos egyéb vizsgálódás mellett – a sarki jégsapkák és gleccserek területén lejátszódó folyamatokra nagyobb figyelem irányul, a várható tengerszint változások miatt. A tengerszint változásának előrejelzett mértéke a Föld lakossága jelentős része számára az életkörülmények változását fogja jelenteni. Kétségkívül fontos és eredményes tudományos vizsgálódások történnek azonban a szárazföldi, nagy kiterjedésű fagyos térségének, a permafroszt területeknek a felmelegedést számottevően befolyásoló hatásának tisztázására. A klímakutatásnak kétségkívül egyik fontos tanulmányozási területe az örökös fagy birodalma. Azt a talajt tekintik a tudósok állandóan fagyottnak, aminek hőmérséklete  legalább két, egymást követő évben (vagy sokkal tovább) fagypont alatt van. Amennyiben évente megolvad a pórusokban levő víz, majd újra megfagy, akkor szezonálisan fagyottnak nevezik. Az átfagyott talajzónát 80 %- víz alkotja, mindössze 20 % a szilárd kőzetszemcse. A fagyott zóna vastagsága fél métertől több száz méterig terjedő lehet. A szárazulati permafroszt területek az északi félgömb 24 %-át fedik le. A zord klimatikus viszonyok miatt mindössze 35 millió ember él a hatalmas területen. A hozzávetőlegesen 23 millió km² kiterjedésű, állandóan fagyott felszín Szibéria, Alaszka, továbbá Kanada és Grönland jó részét lefedi. Az arktikus fagyott zóna északi részén megszakítás nélküli. Vastagsága  Észak-Szibériában eléri az 1500 m-t, Alaszkában kevesebb (750 m).

A permafroszt területeket sajátos összetételű tundra növényvilág, és  kiterjedt tőzeglápok jellemzik. A fél méternél vastagabb tőzegtakaró 1,4 millió km²-t fed le, ennél vékonyabb takaró ennél jóval nagyobb területet foglal el. A tőzegtakaró és a mocsarakkal tagolt tőzeglápok területe az utóbbi évtizedekben történt rendszeres megfigyelések szerint jelentős mértékben csökkent. Földrajzi adatok azt bizonyítják, hogy az örökké fagyott területek kiterjedése 10 %-kal csökkent az elmúlt egy évszázadban. Ezt a megfigyelést megerősíti, hogy az utóbbi két évtizedben az övezet déli határa északi irányban 30 – 80 km-rel húzódott vissza. A borúlátó klímamodellekre alapozott előrejelzés szerint 2050-ig a fagyott felszín területe 35 %-kal fog csökkenni. A csökkenés oka világos. A mérési adatok szerint a permafroszt felszín felmelegedése kétszer gyorsabb ütemű, mint a globális felmelegedés. Bár a folyamatok részleteit és területi eloszlását csak nem túl régen tanulmányozzák a tudósok, a felszínen egyre gyakoribbak az olvadás okozta jelenségek. Az összefüggő tőzegrétegek az ősi mocsaras felszínen, nedves és oxigénmentes környezetben halmozódnak fel, ami megakadályozta az elhalt növények (sphagnum) teljes lebomlását. Ez a tőzegtakaró – becslés szerint – ma a világon a talajban lekötött szén mennyiségének felét tartalmazza.  A permafroszt bizonyítható gyors ütemű olvadása a benne lekötött szerves szén miatt valószínűleg jelentős következményekkel lehet a globális éghajlatváltozásra. Az 1400 gigatonnára becsült lekötött szénmennyiség alapján az arktikus övezet a világ egyik legnagyobb széndioxid elnyelő térsége. Ez a mennyiség négyszer annyi, mint amennyit az emberiség az ipari forradalom kezdete óta kibocsátott, és kétszerese annak, amennyit jelenleg a légkör tartalmaz. A permafroszt globális klímát befolyásoló hatása elvitathatatlan.             

A szerves széntartalmat a réteg fagyott vízének olvadásakor aktiválódó mikrobák lebontják, átalakítják széndioxid és metán gázzá, amit részben felhasználnak, részben pedig közvetlenül a légkörbe kerül. A maradék szerves anyagot folyóvizek elszállítják, vagy környező tavakba halmozódik át. Szakértők arra számítanak, hogy a lekötött szén a századforduló elejére a legjelentősebb szerves szénforrás lesz a világon.  Biológiai összetétele miatt a permafrosztot borító tőzeg jelentős mennyiségű higanyt tartalmaz, ami az olvadás nyomán a környezetbe kerül. (Becslések szerint az arktikus fagy övezetében kétszer annyi higany lehet, mint a világ további maradék talajaiban.) A talaj jegének olvadása számos környezeti változást eredményez, amelyeknek egy részét a kutatók újabban kezdték felismerni. Az olvadás folyamatát jelentékeny mértékben felgyorsítja, ha a napfény és napsugárzás visszaverődése csökken; ez okozza többnyire a korábban egységes felszín tagolódását, és a mocsarasodás mértékének növekedését. Alaszkai területen mutatták ki botanikusok azt is, hogy a tundrán a gyors növekedésű cserjék környezetében napokkal korábban elkezdődik a hó és talaj vizének olvadása. Az olvadás időbeli különbözősége azután hosszabb távon a környezet hidrológiai tulajdonságait is megváltoztatja. A permafroszt olvadásának a leginkább szembetűnő jelei a felszín morfológiai változásaiban mutatkoznak meg. A Jamal félsziget sarkkörön túli, lakatlan tundravidékén 2013 novemberében egy váratlanul megjelenő 16-18 m átmérőjű krátert fedeztek fel helikopter repülés során. Műhold felvételek sorozatának elemzése eredményeként azután kiderült, hogy egy hónappal korábban itt 5-6 m magas domb emelkedett ki a sík tundrából, ennek helyén keletkezett a kráter az Orosz Tudomány portálon közzétett adatok szerint. Egy évvel később 25 m-re bővült, jelenleg pedig már 85 méter a „kráter” átmérője, és víz tölti ki. Tüzetesebb vizsgálódás eredményeként még abban az évben további öt, hasonló képződményt találtak, 2017 nyarán pedig egy újabbat. A félsziget északi partja mentén elhelyezkedő Belij szigeten működő tudományos megfigyelő állomás kutatói a felső talajrétegből történt mintavétel során kis méretű, spontán gázkitöréssel szembesültek. A bizonyíthatóan a talajból származó gáz metán koncentrációja ezerszeresen, a széndioxidé pedig huszonötszörösen haladta meg a normál légköri értéket. 500 km-rel keletre, szintén a sarkkörön túl, a Gidan félszigeten két hasonló, bár jóval kisebb átmérőjű (15 m és 4 m) krátert találtak a kriogeológus szakértők. Az addig szerzett tapasztalatok nyomán orosz kutatócsoportok módszeresen kezdték átvizsgálták terepen és műhold felvételeken a sarkkörön túli tundra vidéket és nem kis meglepetésre 7000 olyan kisebb-nagyobb kiemelkedést találtak, ami arra utalt, hogy azok a jamalihoz hasonló gázkitörés potenciális helyei is lehetnek. A Jamal félszigeten a gáz robbanásszerű kiszabadulásának magyarázata az orosz szakemberek egyöntetű véleménye szerint az, hogy az utóbbi évtized meglepően gyors nyári hőmérséklet-emelkedések miatt a permafrosztrétegen belül az addig fagyott és izolált metánhidrát hőmérséklete fagypont fölé emelkedett, a felszabadult gáz a felszínre tört. Ez az értelmezés első látásra meghökkentő, mert az általánosan elfogadott geológiai felfogás és megfigyelések szerint a metánhidrát képződése a tenger közepesen mély, hideg zónájában, meghatározott nyomástartományban történik. A gélszerű állagú, nagy tömbökben található képződmény ismert előfordulásainak 99 %-a azonban tengeri környezetben van. (A metánhidrát koncentrált energiahordozó, 1 m³ gázhidrátból 160 m³ metán szabadul fel.) Amerikai kutatók alaszkai vizsgálati eredmények alapján úgy vélik, hogy a permafroszt zónában előforduló gázhidrát csekély mennyiségű, és korábbi mikrobiológiai folyamatok terméke. A jamali „kráterek” peremre kidobott anyagai viszont  arra utalnak, hogy kis mértékű energiafelszabadulás történhetett, azaz kategorikusan nem zárható ki kis mennyiségű gázhidrát jelenléte az örökös fagy rétegeiben.

A fagyott tundra felmelegedésének következménye nem csak a „kráterek” kialakulása. A felszín helyenkénti süllyedése nyomán termokarszt és tavak hálózatának összekapcsolódó rendszere alakul ki. A területileg a talaj hőelnyelési különbségei okozzák az egyenetlen olvadást. A lapos, vagy enyhe lejtésű tundrán változatos méretű hátságok és tavak jönnek létre. A felszín olvadása az ökoszisztéma gyors és jelentős változásával jár; megváltozik a víz minősége, a vegetáció, szén és tápanyagok tárolása is. A vizes környezetben a tőzeg felhalmozódása gyorsul, és nagy a valószínűsége a metánképződés növekedésének, ami a nagyobb veszélyt jelenti a felmelegedés szempontjából. A tavak hosszú távon nagyon jelentős metán és széndioxid kibocsátási források, a visszacsatolási reakció miatt már önmagában ez a folyamat a századunk végéig 0,4°C-kal növelheti a globális felszíni hőmérsékletet. A termokarszt rendszerint a nem- összefüggő permafroszt zónán belül, és az örökké fagyott zóna szegélyén alakul ki. Nagy területen kialakult hőkarszt rendszerek ismertek Alaszka területén, Észak-Kanadában és Oroszország szibériai területein.  

A ma ismert legnagyobb méretű termokarszt a világ leghidegebb lakott régiójában, a jakutföldi Batagaj település közelében van. (Az orosz szakirodalomban „hasadék” ennek a jelenségnek a neve, de termokarsztnak tartják.) A 60-as években kivágtak a környezetében egy szélesebb erdősávot, és légifelvételek szerint 1967 óta egyre fokozódó mértékben, évente 30 méterrel szélesedik a szakadék.  (Jelenleg 1 km hosszú, 800 m széles,  helyenként 100 m mély.) A talajcsúszás falai mentén 200 ezer évre visszamenően élt állatok maradványait tárták fel a paleontológusok. A tavaszi megismétlődő árvíz és a földcsuszamlás jelentősen felgyorsítják az eróziót.

  A fagy roppant kiterjedt birodalmának óriási gazdasági jelentősége is van részben a fosszilis energiahordozók, részben pedig más nyersanyagok miatt. Az arktikus övezetben történő nyersanyag-kitermelés különleges műszaki és technológiai kihívásokat jelent, miközben a megoldásoknak meg kell(ene) felelni a roppant érzékeny ökoszisztéma védelmének is. Ez sajnos nem  mindig sikerül: az elmúlt két évtizedben folyamatosan növekedett az ipari infrastruktúrában bekövetkezett balesetek száma a permafroszt területeken. Az ipari létesítmények térségében – az erőteljes klimatikus felmelegedés okán is  – a talaj teherbíró képessége a következő évtizedben várhatóan még 25 – 50 %-kal fog csökkenni (Északi sarkvidék Megfigyelési és Értékelési Program, AMAP számítása). Bár markáns jelei már jelenleg is bőven vannak ennek a folyamatnak, többnyire mégsem a megelőzésen, hanem az eseti elhárításon van a hangsúly. Az arktikus tundra vidékén elsősorban a fosszilis energiahordozók kutatása és kitermelése jelent fokozott környezeti kockázatot a felmelegedés miatt. A kanadai Észak-Nyugati Területen a Mackenzi delta térségében folytatott kutatások során, az elmúlt évtizedekben az olajvállalatok 150-200 nagy lerakóhelyet létesítettek fúrási melléktermékeik tárolására, az átfagyott talajban. Mára azután kiderült, hogy a permafrost felmelegedése és a termokarsztok kialakulása következtében a lerakók korábban fagyott anyagaiból a sósvizű fúróiszapból nátrium, kálium és klorid a környező tavakba szivárgott át, az időszakos mocsári tavak hidrológiai kapcsolatrendszere pedig folyamatosan változik és kezd követhetetlenné válni. Alaszka területének 85 %-a a folyamatos fagyott permafroszt régiójában van, a tundra felmelegedésének következményei alapvetően az épített olajipari infrastruktúrát érintik. A sarkkörtől 400 km-rel északra elhelyezkedő Prudhoe Bay lelőhelyen a 60-as évektől nagy mennyiségű olajat termeltek ki, aminek elszállítására megépült a transzalaszkai csővezeték, valamint kiterjedt termelési létesítmények épültek. Mára azonban már az 1988 évi csúcstermeléshez képest 70 %-kal csökkent a termelt olajmennyiség, és a csővezeték kapacitásának alig harmada kihasznált. A felszín felmelegedésének hatására viszont a létesítmények biztonságos működőképességének fenntartására a korábban tervezettnél sokkal többe kerül. Alaszka állam ráadásul sajátos csapdában van; az állami bevételek 90 %-a a folyamatosan csökkenő olajkitermelésből származik, a környezetvédelem halaszthatatlan költségei pedig növekednek. Oroszország helyzete még sokkal sajátosabb. Az örökké fagyott területek az ország 65 %-át fedik le. Az Állami Hidrológiai Intézet (Roszhidromet) számítása szerint a felmelegedés gyorsulása miatt az örök fagy zónája 2030-ig 10-12 %-kal, 2050-ig pedig 15-20 %-kal fog csökkenni, miközben az időszakosan váltakozó olvadás mélysége 15-20 %-kal növekszik. Ezek a változások nemzetgazdasági méretű fenyegetettséget jelentenek a már létező ipari és lakossági infrastruktúrára. (Érdekes tény, hogy az állandóan fagyott „sivatagon” kívül az ország területének további 13 %-a áthatolhatatlan mocsárvidék, további 7 % pedig mocsaras tajga. Oroszország teljes területének fele lakhatás és gazdálkodás szempontjából sok tekintetben élhetetlen, a szövetségi földmérési szolgálat (Rosreestr) adatai szerint.

Az ország népességének mindössze 4 %-a él az állandóan fagyott zóna kb. 5 millió km² kiterjedésű területén, viszont az orosz földgáztermelés 93 %-a, a kőolaj kitermelés 75 %-a ide összpontosul. A bánya- és kohóiparnak, továbbá az energiaiparnak ugyancsak jelentős központjai vannak Szibériában. Az emberi tevékenység, beavatkozás (kitermelőhelyek, üzemek, erőművek, hatalmas csővezeték állomány, ideiglenes és állandó utak, közlekedés, lakóépületek, raktárak, stb.) által igénybe vett és megbolygatott terület nagysága eléri a teljes állandóan fagyott terület 15 %-át. A tajga jegének olvadásával, a talaj deformációjával évente 7500 műszaki meghibásodás (pl. vezeték törés) hozható kapcsolatba Nyugat-Szibériában. Az amerikai kontinensen a permafroszt területen kisebb települések vannak, Oroszországban viszont számos nagyváros (pl. Norilszk, Jakutszk), és tucatnyi kisebb város.  A Szövetségi Vészhelyzeti Minisztérium értékelése szerint 2030-ra a 30-50 éve épített építmények, lakóházak statikája nem fog megfelelni a gyorsuló szezonális olvadás mélységének, részben vagy teljesen használhatatlanná válnak. Az építések költsége a kiegészítő hőstabilizációs intézkedések miatt 10-56 %-kal növekedhetnek a közeli jövőben. (Az évtizedekkel ezelőtt épített lakások és kommunális létesítmények rossz állapotáért azonban nem csak a talaj mai instabilitása felelhet, hanem az eredeti építkezés felelőtlen, nem körültekintően végzett kivitelezése is.) Az északi félgömb területén kiterjedt permafroszt gyorsuló olvadása, és a globális felmelegedés közötti közvetlen összefüggés ma már nem képezi tudományos vita tárgyát. Arra azonban sajnos nem látszik esély, hogy a folyamatot meg lehet állítani, és arra sem, hogy a fagyott területek korábbi ökológiai állapota – akár csak részben – visszaállítható lenne. Ismételten be kell látni, hogy az emberiség legalább egy évszázados, behozhatatlannak látszó késésben van. 2020. 05. 25.

Iratkozz fel most!

Ha tetszett a cikk, de még olvasnál, ha esténként van időd leülni a gép elé, akkor légy az előfizetőnk a Szalonnázón. Naponta 18 órakor élesedő további 3 cikket ajánlunk, jellemzően szintén olyan magyar és nemzetközi közéletet, lényegében az életünket érintő témákról, amelyeket fontosnak tartunk, de nem férnek bele a Szalonna napi kínálatába. Szeretettel várunk!

Tovább