Mezőgazdaság: fő tényező a globális felmelegedésben?

Kategória: Agrárgazdaság | Szerző: Dr. Anda Angéla professzor Pannon Egyetem Georgikon Kar, Keszthely, 2016/07/23

A jövőkép felvázolása előtt azonban ismerkedjünk meg az időjárás, éghajlat legfontosabb alakító tényezőivel, s próbáljuk megkeresni a globális felmelegedést előidéző okokat. Nem szabad megfeledkezni azonban arról sem, hogy a melegedés az egész Földre kiterjedően jelent átlaghőmérséklet-növekedést, amellyel egy időben kisebb térségekben lehűlés is jelentkezhet; például a déli félteke Csendes-óceáni térségének trópusi területein a La Ninának nevezett áramlás hűtése miatt 1998-tól 2000-ig 0,1 °C-kal csökkent az ottani területek évi átlaghőmérséklete.

Az éghajlatunkat alakító három tényezőből az első kettő tőlünk függetlenül fejti ki hatását; ezekből az első kategória a Föld–Nap pályaelemeinek alakulása, a Nap sugárzásának az intenzitása, a nem rendszeres vulkánkitörések. A második alakító a légköri rendszer rendkívül bonyolult belső változékonysága, melyről keveset tudunk; talán csak a sokrétűségére hívnám fel a figyelmet, amely térben és időben egyaránt jelentős (térben a mm-es nagyságrendtől az Egyenlítő hosszúságával egyező folyamatok játszódhatnak le, illetve időben a másodperctől a sok száz éves óceáni vízkörzésig terjed a lépték). A Föld–Nap rendszer pályaelemeinek változékonyságát azért nehéz megismernünk, mert emberi léptékben rendkívül hosszan tartó folyamatokat tartalmaznak (több tízezer évtől százezer éves nagyságrendig). Csak a harmadik tényező, az ember hatása a többek által jól ismert éghajlat-alakító tényező, amely antropogén néven vált közismertté. Számos példát tudunk felhozni ez utóbbi hatásra, amelyek negatív következményeikről váltak közismertté, mint például az ipari tevékenység környezetkárosítása, az esőerdőirtás, a szavanna övezet túllegeltetése stb.

A felsorolt három hatótényezőből az első kettő a napjainkban bekövetkező változások mélyebb megértését segíti elő, míg az antropogén körülmények azok, amelyekre hatással vagyunk, amely a másik két csoporthoz képest gyors reakcióidejű. A három tényező hatásának pontos aránya mind a mai napig kevésbé tisztázott, gyakran képezi kutatók élénk eszmecseréjének tárgyát. Az 1. ábránk a csak a természetes hatásokat (felső részábra), az ember módosításait (középső rész) és mindkettő együttes figyelembevételének (alsó rész) eredményességét mutatja a modellezések során (IPCC Helyzetértékelő Jelentése alapján).

Mi is az az üvegházhatás?

A Földünket körülölelő légkör sajátos összetételű; sok a nitrogén, N2 (78 térfogat %), s elég sok még a két-atomos oxigén molekula, az O2 is (közel 21 térfogat %). Ezen fő alkotók mellett azonban számtalan egyéb gázt, szilárd és cseppfolyós halmazállapotú komponenseket is tartalmaz légkörünk, amelyek közül néhány sajátos energia-visszatartó tulajdonsággal rendelkezik. Ha csak a N2 és az O2 lenne a légkörben, a Föld légkörének talaj közeli rétegében az évi középhőmérséklet –18 °C lenne. Ha megmérjük a tényleges hőmérsékletet, azt találjuk, hogy az több, mint 30 fokkal melegebb, mint a két gázra korlátozott összetételű légkörben tapasztalható lenne; jelenleg 15 °C. Összehasonlításképpen álljon itt a két szomszédos bolygó (Vénusz és Mars) légköre, melyek tulajdonságai jelentősen eltérnek a Földétől, s ennek megfelelően felszínhőmérsékletük is másképpen alakul (1. táblázat).

A speciális, ún. üvegházhatású gázok, amelyek a napsugárzás energiájának visszatartását eredményezik, ugyan alacsony koncentrációban vannak jelen, hatásuk mégis rendkívüli. A működési elvük egyszerű, 1824-ből Jean-Baptiste Fourier francia matematikustól származik. Szerinte a légkör üveglapként működik, mellyel egy edényt lefedve a napsugárzást beengedi, de a visszajuttatni kívánt hősugárzást már nem engedi megszökni.

A Föld – hasonlóan más bolygókhoz és holdjaikhoz – az elenyésző mennyiségű saját energiaforrásként szolgáló radiokatív bomlások mellett szinte kizárólag a Nap sugárzási energiájára van utalva. Ez táplálja a Földet, amely saját hőmérsékletének megfelelő sugárzási energiát bocsát ki az abszolút nulla fokos világűrbe. Tudományos igényességgel is megfogalmazhatjuk az üvegházhatást. Eszerint a Napból döntően rövidhullámú sugarakra a légkör áteresztő – lásd. üveglapos példánkat –, ezek „akadály” nélkül elérik a felszínt. A rövidhullámú sugarak a felszín Napnál jóval alacsonyabb hőmérséklete miatt visszaverődnek, de már hosszúhullámú sugarakként, amelyre viszont a légkör már nem áteresztő, hanem itt tartja az energiát a felszín közelében, az üvegházak működésével teljesen analóg módon. E nélkül a melegítő hatás nélkül a bolygónk csupán hideg pusztaság lenne, sokkal kevésbé lakályos, mint amilyennek ismerjük.

A hatás kiváltói: üvegház­hatású gázok a légkörben

Az üvegházi gázok közül a legkevésbé ismert a légköri vízgőz, pedig ez felelős a melegítés mintegy kétharmad részéért! „…ha kivonjuk a levegőből a vízgőzt… biztosak lehetünk benne, hogy minden növény elpusztul, amely érzékeny a fagyra. A szántóföldek és a kertek melege eltávozik a világtérbe, s a Nap olyan szigeten kelne fel, amelyet a fagy tart vasmarkában” – írta Tyndall. Talán azért nem emlegetjük olyan gyakran a vízgőzt, mert antropogén kibocsátása csekély. Emellett speciális üvegházi gáznak tekintendő, mivel önmagában nem, csak a többi üvegházi gázzal együtt képes melegítő hatást kifejteni; de akkor viszont igen jelentőset.

A népszerűségi rangsorban a szén-dioxid üvegházhatása áll első helyen. A CO2 gáz légköri felhalmozódásának következményeire, nevezetesen az éghajlatváltozásra, a kémiai Nobel-díjas Arrhenius 1896-ban hívta fel a figyelmet, amivel kortársai között akkoriban nem okozott feltűnést. A légkör többi üvegház gáza – a CH4, a N2O, az O3 és a több mint száz tagból álló halogénezett szénhidrogének vagy freonok nagy családja kevésbé ismert.

A CO2 koncentrációja a földtörténeti korokban nem volt állandó. Az őslégkör döntő többségét, kutatók szerint CO2 és CO alkotta. A holocén korban kialakult CO2 egyensúly, a kb. 280 ppm (milliomod rész) az ipari forradalom idején indult növekedésnek, s ez tart napjainkban is, elérve a 400 ppm-es évi átlagot. A növekedés a természetes folyamatokkal párhuzamosan a fosszilis tüzelőanyagok égetése, az erdőirtás, faégetés, mocsarak lecsapolása, intenzív mezőgazdaság és egyéb antropogén tevékenységek eredője (2. ábra).

A mezőgazdaság globális felmelegedésben érintett szerepe sokak előtt kevésbé ismert, ezért egy példával szemléltetjük azt. Az erdőirtás miatti felszínátalakulás környezetre kifejtett negatív következményei nem ismeretlenek. Amellett, hogy a CO2-nyelőként funkcionáló erdő „kiesik” a rendszerből, a fákban hosszabb idő alatt megkötött CO2 és néhány egyéb üvegházhatású gáz (metán; nitrogén-oxid) az égetés során egyszerre válik szabaddá úgy, hogy a gáz természetes nyelőinek kapacitása változatlan marad. Eredményül a légkör összetétele módosul, amely az időjárás-alakítás folyamatában nem marad hatástalan. Az égetés során felszabadult gázok a légköri üvegházhatást fokozzák, melynek legismertebb következménye a globális felmelegedés. A fentiek mellett egyéb hatásokkal is szembesül az, aki az erdőirtás környezetre gyakorolt hatásait számbavételezi. A trópusokon a termőtalaj csapadékkal való elhordása (erózió), a sugárzás-visszaverés folyamatainak módosulása környezeti változásokat indukálhatnak. S akkor a csak eszmei értékben kifejezhető közvetett hatásokat, mint az élőhelyek átalakulását, a fajösszetétel módosulását, esetenként az ezzel járó egyes fajok kipusztulását még nem is említettük.

A CO2 gáz forrásaiból egyértelmű, hogy a mezőgazdaság jelentős CO2-kibocsátó, hatása a Föld időjárás-, illetve éghajlat-alakulására igen számottevő. A mezőgazdaság (erdőgazdálkodást is beleértve) CO2-kibocsátása a teljes kibocsátás mintegy 30%-a, de nem szabad elfeledkeznünk arról sem, hogy a növényi rendszerek egyben fontos CO2-tározók is. Nem tudjuk biztosan, de lehetséges, hogy a biomassza mennyisége az intenzívebb növénytermesztési technológia miatt növekedett, a talaj szervesanyag-tartalmával egyetemben. A mezőgazdasági példaként említett tényezők számszerűsítése nehéz, bár meghatározására több eltérő eredménnyel záródott próbálkozás is történt az elmúlt évtizedekben.

Bár a világ különböző területeinek CO2-kibocsátása erősen változó; abban a fejlett országok hatalmas dominanciája érvényesül. A fejlődő országoknál az egy főre vetített kibocsátás lehet alacsonyabb, de egy-egy népesebb országban ez összességében tekintélyes mennyiségű környezetterhelést jelenthet. 2015-től a legnagyobb üvegházgáz-ibocsátó Kína lett, megelőzve ezzel a sok éven keresztül vezető szennyezőt, az Amerikai Egyesült Államokat. Az ok egyértelmű, Kína gazdaságának szárnyalása, ahol a növekvő iparosodásnak ára van. Emellett a gépjárművek száma is emelkedő tendenciát mutat. A legfontosabb ok azonban a szénerőműveken alapuló ipar térhódítása (mert helyben rendelkezésre áll számukra ez az erőforrás, így olcsó). Az Egyesült Államok CO2-kibocsátása csökkenő tendenciát mutatott az elmúlt évtizedekben, s jelenleg az 1991-es szinten áll. Itt Kínával ellentétes tendencia figyelhető meg a szénerőművekkel kapcsolatosan: az USA leállítja az elöregedett szénerőműveit. Harmadikként Indiát érdemes figyelembe venni, amely Kínához hasonlóan fejlődő ország, 1,3 milliárdhoz közeli lakossággal a világ második legnépesebb országa. A Föld CO2-kibocsátását évente mintegy 1600 millió tonnával emeli.

A metán a CO2 mellett a második nagy fontosságú üvegházi gáz, melynek kibocsátásáért több mezőgazdasági folyamat is felelős (3. ábra). A talaj elárasztásával anaerob viszonyok mellett folytatott rizstermesztés, melynek növekvő mértékével kell a jövőben számolnunk, a teljes földi CH4-kibocsátás 12%-áért felelős. A teljes metánkibocsátás 16%-a a kérődzők gyomrából (szarvasmarha, juh, kecske, teve, bivaly) szabadul fel a cellulóz emésztése melléktermékeként. Ezek mellett még az állattenyésztés hulladékainak feldolgozása, a biomassza-égetés és a lápok kibocsátása is köthető a mezőgazdasághoz.

A nitrogén-oxid szintén üvegházi gáz, forrásait a 4. ábra tartalmazza. A mezőgazdasági eredetű gáz légkörbe jutása a talajborítottság mérséklésekor vagy a kijuttatott nitrogén műtrágya átalakulásával történhet. Becslések szerint a műtrágyaként felhasznált nitrogén hatóanyag 0,1–1,5%-a a talajban való átalakulás után nitrogén-oxidként kerül be a légkörbe.

Az üvegházi gázok közül a nitrogén-oxid kibocsátásáért a mezőgazdaság csak csekély mértékben felelős (2%), ebben az esetben a közlekedés emissziója a legjelentősebb.

Az ózont legtöbben nem üvegházi gázként ismerik, hanem inkább az ozonoszféra alkotójaként, mely a Föld körüli védőpajzsot alkotva szűri a rövidhullámú, élet számára káros sugárzást. Kétarcú gázként a magas légkörben szűr, a felszín közelében pedig rendkívül erős energia-visszatartó hatással rendelkezik, melegít. Az utolsóként említett halogénezett szénhidrogének 100-nál több gázt tartalmazó családja is hasonlóan az ózonhoz, nem üvegházi gázként ismert, pedig igen jelentős fűtőhatással bírnak. Összefoglalásképpen álljon a 2. táblázat, mely a legfontosabb üvegházi gázok néhány jellemzőjét tartalmazza (ózon kivételével). Kiinduló állapotként az ipari forradalom kezdetét tekintjük, amikor elkezdtük a fosszilis tüzelőanyagok közül a rendkívül szennyező szén nagymértékű felhasználását.

Az utolsó két sor információtartalma különösen fontos. A légköri élettartam az az időszak, amíg egy gáz a légkörben marad; forrásaitól eljut a nyelőkig. Ez az érték nem állandó, hanem a gáz mennyisége határozza meg a légköri élettartamot, a tartózkodási időt. Minél több gázt juttatunk a légkörbe (pl. elégetjük a fosszilis tüzelőanyagokat), a gáz koncentrációja annál magasabb, s ugyanaz a természetben rendelkezésre álló nyelő nem képes a korábbi kapacitását növelve elnyelni a megemelkedett mennyiségű gázt, hanem ezzel megnöveli a gáz légköri tartózkodási idejét. Itt jegyezzük meg, hogy ez a CO2-nál jelenleg 15 év. A helyzeten rontunk a nagyobb gázkibocsátással, s öngerjesztő folyamatként tovább fokozhatjuk a melegedési tendenciát. A táblázat utolsó sora pedig arra a kérdésre ad választ, hogy miért nem lehet csak egyetlen gázzal (pl. a CO2) közelíteni a globális felmelegedés összetett folyamatát. Az egyes üvegházi gázok összehasonlítására azok melegítő hatásának meghatározásához alapként a CO2 fűtő hatását tekintjük egységnyinek 100 évre vonatkozóan. Ha ehhez a hatáshoz hasonlítjuk a többi üvegházi gáz melegítését, azok koncentrációjának egységnyivel történő emelésekor többszörös melegedéssel számolhatunk, például a freonoknál ez az érték két mintaként bemutatott CFC-11 és a HCFC-22-nél több ezerszeres melegedést jelenthet!

Az előzőekben bemutatott folyamatoknál a mezőgazdaság globális felmelegedés általi érintettségéhez nem férhet kétség. A következő számban ezt a hatást tekintjük át.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználásaHarasztiné Lajtár Klára:
A borkezelés, palackozás, csomagolás és szállítás berendezései - Borászati technológiák II.

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai