25 éves a hegyhátsáli üvegházgáz mérőállomás

Haszpra László

1978-ban a WMO megbízásából az Országos Meteorológiai Szolgálatnál (OMSZ) megindultak a háttérlevegőszennyezettség-mérő hálózat létrehozásával (Background Air Pollution Monitoring Network – BAPMoN) kapcsolatos, nemzetközi továbbképző tanfolyamok, és a WMO egy szén-dioxid koncentrációt mérő műszert is az OMSZ-nak adományozott. A műszert 1981-ben az akkor épült K-pusztai mérőállomáson folyamatos üzembe állítottuk, így a tanfolyamok résztvevői valós mérési körülmények között ismerkedhettek vele és a kapcsolódó értékelő munkával.

A korabeli koncepció szerint szén-dioxid méréseket csak vegetációtól távoli helyen érdemes végezni, mert a vegetáció ciklikus szén-dioxid felvétele és leadása (fotoszintézis/respiráció) olyan mértékű zajt okoz a mérési adatsorban, ami nehézzé teszi a tendenciák tisztázását. Ezért mérőállomások döntő részben sarkvidéki területeken, elszigetelt óceáni szigeteken és magas hegycsúcsokon létesültek.

Az éghajlatvédelmi stratégiák kidolgozásához azonban nem elegendő csupán nyomon követnünk, hogy hogyan változik az egyik legfontosabb üvegházhatású gáz mennyisége, azt is tudnunk kell, hogy miért, milyen folyamatok révén. Az 1980-as évek végére derült ki, hogy a korábbi feltételezésekkel ellentétben a bioszféra meghatározó szerepet játszik a légkör szén-dioxid tartalmának hosszabb távú alakításában. Nincs egyensúlyban, mint ahogy azt korábban feltételezték, hanem felveszi az emberi kibocsátás egy részét is. A bioszféra szén-dioxid forgalma viszont igencsak érzékeny az éghajlat alakulására. A folyamatok tisztázására mérőállomásokat kellett létesíteni a korábban mérési szempontból ellenjavallt területeken is. Itt, a megfelelő területi reprezentativitás elérése érdekében, célszerűnek látszott a mérőállomásokat magas tornyokra telepíteni, hogy ne csak a közvetlen közelükben lévő növényzet szén-dioxid forgalmát érzékeljék, hanem a bioszféra jelentős részének viselkedését jellemezzék.

Ez a paradigma-váltás felértékelte az addig tudományos szempontból nem sokra becsült K-pusztai CO₂ mérőállomást, hiszen éppen a korábbi állomástelepítési koncepció miatt Európában az 1980-as években csak a Német Szövetségi Köztársaságban működött néhány, a bioszféra viselkedését is érzékelni képes mérőhely. A magyarországi mérési tradíciók felkeltették az amerikai National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) üvegházhatású gázok mérésével foglalkozó csoportjának figyelmét is, amely az új felismerésnek megfelelően meglévő globális mérőhálózatát a vegetációval borított kontinentális területekre is igyekezett kiterjeszteni. A szakmai együttműködés kibontakozására a rendszerváltás után létrehozott Magyar-Amerikai Tudományos és Technológiai Közös Alap (MAKA) adott módot, amely lehetővé tette a kölcsönös szakmai tanulmányutakat, közös kutatási programok indítását, továbbá az ezekhez szükséges eszközök beszerzését.

Az Amerikai Egyesült Államokban 1992-ben hozta létre a NOAA az első magas tornyos szén-dioxid-mérő állomást. K-pusztán azonban nem volt sem műszaki, sem anyagi lehetőség egy legalább 100 m magas torony felállítására. Ezért az 1992-ben indult első MAKA projekt feladata volt, hogy olyan, legalább 100 m magas tornyot találjunk Magyarországon, amely egyrészt távol esik az emberi szennyezőforrásoktól, másrészt minél síkabb területen áll, ahol a domborzat lokális áramlásmódosító hatásával kevéssé kell számolni. Ilyen magassággal csak a TV- és rádió-adótornyok jöhettek számításba, ezek azonban – műsorszórási szempontból érthetően – elsősorban hegytetőkön találhatók. A rendkívül támogató, a környezetvédelem iránt elkötelezett Magyar Műsorszóró Vállalat (a mai Antenna Hungária Rt. jogelődje) segítségével végül a nem sokkal korábban épült 117 m magas hegyhátsáli adótornyot találtuk a legalkalmasabbnak a céljainkra (1. ábra), amely a közlekedési, ipari és lakossági szennyezőforrásoktól viszonylag távol, a környezetéből alig kiemelkedő lankás dombon helyezkedik el (2. ábra).

A szén-dioxid mérések drága eszközöket és hozzáértő szakembereket igényelnek, továbbá biztosítani kell azt is, hogy a különböző mérőállomások műszerei nagy pontossággal ugyanahhoz a mérési skálához kötődjenek. Egy globális mérőhálózat létrehozásánál ezeket a feltételeket nehéz biztosítani. A NOAA azt a megoldást választotta, hogy az egyes mérőállomásokon csak levegőmintát vesz, amihez nem kell sem drága eszköz, sem különösebb szakértelem, a postázott levegőmintákat pedig egyetlen helyen, a NOAA boulderi (Colorado állam) központi laboratóriumában elemzik. Így az egyes állomások mérési skáláinak szétcsúszása fel sem merül, továbbá a levegőmintákból nem csak a szén-dioxid, hanem más gázok koncentrációja, illetve izotóp-összetétele is mérhető.

Mivel Magyarországon a szaktudás és a MAKA jóvoltából a komolyabb mérési programokra is lehetőséget adó anyagiak is rendelkezésre álltak, 1994 őszére elkészült az a mérőrendszer, amely a hegyhátsáli tornyon négy magassági szintben (10 m, 48 m, 82 m, 115 m) folyamatosan méri a levegő szén-dioxid koncentrációját. Ezekre a szintekre egyszerű meteorológiai érzékelők is kerültek (szélirány, szélsebesség, hőmérséklet, relatív nedvesség), amelyek adatait a meteorológusok is használhatják (3. ábra). Egy újabb MAKA projekt jóvoltából 1997-ben megkezdhettük a felszín és a légkör közötti szén-dioxid áramlás folyamatos közvetlen mérését is, ami alapvető fontosságú információkat ad arról, hogyan reagál a vegetáció szén-dioxid forgalma az éghajlat ingadozására, illetve változására.

A Kiotói Jegyzőkönyv aláírását követően Európa számára is kiemelt kérdéssé vált az éghajlatvédelem, így mire a magyar-amerikai projektek kifutottak, addigra az állomás már bekapcsolódhatott a nagy uniós kutatási projektekbe. A szakmai tapasztalatokon és a kiépült infrastruktúrán túlmenően az európai kutatások számára a hegyhátsáli mérőállomás földrajzi elhelyezkedése is értékes. A döntően a nyugati szelek övében elhelyezkedő Európában Hegyhátsál mindmáig a legdélkeletibb üvegházgáz mérőállomás, amely egyrészt nyomon tudja követni a nyugat- és közép-európai üvegházgáz-kibocsátás hatását, másrészt, ellenkező irányú légáramlások esetén, a legmélyebben „lát be” a helyi mérésekkel egyelőre lefedetlen kelet- és délkelet-európai régióba.

A 2000-től kezdődően érkezett Európai Uniós kutatási támogatásoknak köszönhetően 2001. és 2009. között nyolc éven keresztül repülőgépes mérések is folytak a hegyhátsáli torony felett, melyek adatai – újabb adatok híján – ma is meghatározó jelentőségűek a légköri üvegházgáz-mérleg modellekben.

2006-tól indult meg néhány nem-CO₂ üvegházhatású gáz koncentrációjának folyamatos mérése (4. ábra). A teljes mérési programot az 1. táblázat tartalmazza. A mérőállomás jövőjét elsősorban a mostanság szerveződő pán-európai üvegházgáz-mérőhálózathoz, az ICOS-hoz (Integrated Carbon Observation System) való csatlakozás jelenti.

Az évek során csaknem 40 olyan tudományos publikáció jelent meg, amelyek kifejezetten a hegyhátsáli méréseken alapultak, és másfél tucatnyi külföldi kutató épített olyan mértékben a hegyhátsáli mérésekre, hogy munkájába szerzőtársként magyar kutatókat is bevont. A hegyhátsáli mérések beépülnek azokba a globális modellekre alapított kutatásokba is, ahol az egyes résztvevő mérőállomások nevesítésére már nincs mód. A globális üvegházgáz mérőhálózat szolgáltatja azokat az ismereteket, amelyekre aztán az éghajlati modellek épülnek. A magyar-amerikai együttműködésen túlmenően az állomás részt vett az AEROCARB, a CHIOTTO, a CarboEurope-IP, a Carbon-Pro, az IMECC, az InGOS és a RINGO Európai Uniós kutatási projektekben, egy-egy japán-magyar és holland-magyar bilaterális projektben, de az itt folyó mérésekre épült öt hazai OTKA és egy GVOP-KMA kutatási program is. A hegyhátsáli mérések eredményeinek jelentős része nyilvánosan hozzáférhető a Meteorológiai Világszervezet Üvegházgáz Adatbázisában (WMO World Data Centre for Greenhouse Gases), illetve az ICOS Carbon Portal honlapon.

1. ábra: A 117 m magas hegyhátsáli adótorony és az előtérben a 10 m-es (hagyományos meteorológiai) mérőárbóc

2. ábra: Hegyhátsál település a térképen

3. ábra: A szén-dioxid, a szén-monoxid és a dinitrogén-oxid felszín és légkör közötti áramlását mérő
műszeregyüttes a torony 82 m-es magassági szintjén

4. ábra: A mérőállomás műszerparkja az alapítás 25. évfordulóján

1. táblázat: A hegyhátsáli mérőállomás mérési programja