Szinte folyamatosan a klímaváltozásra figyelmeztető jeleket láthatunk magunk körül: olvadnak a sarkokat borító jégsapkák, egyre gyakoribbak az erdőtüzek, pusztulnak a korallzátonyok és veszélyeztetett fajok tűnnek el a Föld színéről. Minden tudományos terület kiveszi a szerepét az éghajlatváltozás okozta károk mérsékléséből, különösen igaz ez a metrológiára, amely egy kevéssé közismert terület.
Korábbi cikkünkben az óceánok éghajlatváltozásra gyakorolt hatásaival kapcsolatban már megfogalmaztuk mi is, hogy milyen égető adathiány jellemzi a klímaváltozáshoz kapcsolódó kutatásokat. A metrológia, más néven méréstudomány éppen ezért jelentőségteljes mértékben hozzá tud járulni a vizsgálatok alapját képező mérések elméleti hátteréhez és a gyakorlati megvalósításra vonatkozó támpontokkal. A legújabb mérőeszközök tudásáról és felhasználási lehetőségeiről méréstani kutatók osztottak meg részleteket.
A legújabb műszer a légszennyezés mérésére
A dél-nyugat londoni Teddingtonban működő National Physical Laboratory (NPL), azaz a brit nemzeti fizikai laboratórium méréstani kutatói egy Boreas-nak nevezett lézeres spektrométert használnak a levegőben fellelhető metánrészecskék koncentrációjának mérésére. A metán az üvegházhatású gázok csoportjába tartozik, nagy mértékben szabadul fel például mezőgazdasági tevékenységek vagy üzemanyag használat következtében, de a természetben is megtalálható. A Boreas a nap 24 órájában gyűjt adatokat a levegő relatív metánkoncentrációjával összefüggésben. Működése alapját az képezi, hogy a levegőből vett mintát egy -160 C fokra hűtött, apró műanyaggyöngyökkel töltött csövön vezetik keresztül, így lehűlt állapotban lehetővé válik a metánrészecskék oxigén és nitrogéntől való elválasztása. A cél nemcsak a különböző metánmolekulák légköri arányának megismerése, hanem ezen keresztül a szennyező anyag forrására való következtetés, ami a szennyezés csökkentése elleni harcban nélkülözhetetlen tudás.
Izotópokkal a forrás meghatározásáért
„Bár a korábbi eszközök is képesek voltak a levegőben fellelhető metán koncentrációjának mérésére, azokból az adatokból a légszennyező anyagok forrását nem tudtuk megállapítani” – mondta Emmal Safi, az NPL kutatója. A metán egy központi szénatomból áll, amelyet négy hidrogénatom vesz körül, azonban vannak ettől kissé eltérő metán molekulák is, ezeket izotópoknak hívják. Safí kiemelte, hogy a különböző eljárások olyan apró változásokhoz vezetnek, hogy az egyes izotópok relatív koncentrációja indikátora lehet a metán forrásának, származásának meghatározásában.
Az eddigi eredmények a tudósok várakozásainak megfelelőek. „Az északi félgömbre jellemző friss atlanti levegő keveredik helyi mezőgazdasági forrásból származó anyagokkal, attól függően, hogy épp milyen irányból fúj a szél az adott napon.” – ismertette Chris Rennick, az NPL kutatója. Ami igazán különlegessé teszi a Boreast, az a benne rejlő lehetőség. Az NPL bízik abban, hogy több hasonló eszközt építhetnek és telepíthetnek ki további régiókban is. Különösen izgalmas lehet az Északi-sark, ahol nagy mennyiségű metán lehet a jégbe zárva. „Jelenleg az Egyesült Királyság metánkibocsátására vonatkozó értékek megbecslésére használják az adatokat, a későbbiekben azonban más országoknak is javát szolgálhatnák a Boreas mérési eredményei.” – egészítette ki a gondolatmenetet Rennick.
A Boreas csak az egyike az NPL által a szennyező anyagok mérésére használt megközelítőleg egy tucat különleges felszerelésnek. Ezek közül történelmileg az egyik legjelentősebb a Kibbe Balance nevet viselő nagyon magas precizitású mérlegszett, amit az 1970-es években fejlesztettek ki az elektromos és mechanikus energia összehasonlításának céljából. Ötven évvel később, ma már a légköri metánkoncentráció meghatározására alkalmazzák ezt is.
Egy lépéssel közelebb az igazsághoz
A Boreason dolgozó metrológusok nem klímával kapcsolatos kutatást végeznek, céljuk nem a klímaváltozás tényének beigazolása, hanem a méréstudomány tanulmányozásának segítségével a többi tudományág eredményeinek validálása és tisztázása az adatok pontossága érdekében. Ez teszi a méréstani szakembereket az abszolút igazság kapujának őreivé. Richard Barker, az NPL Energia és Környezeti vezetője szerint a tudományos mérés iránti elköteleződés az abba vetett hittel egyenlő, hogy ezen az úton lehet legközelebb kerülni az igazsághoz. Ha ez nagyon filozofikusan hangzik, az nem véletlen. A hétköznapok során nagyon kevesen kérdőjelezzük meg, hogy miért gramm a gramm, vagy miért méter a méter? A metrológusok számára ezek, és a mérések pontosságához, gyakorlatiasságához kapcsolódó kérdések folyamatos párbeszéd alapját képezik. Amikor a világ vezetői összegyűltek Glasgowban a klímakonferencián, Barker is ott volt az NPL-től, hogy a precíz mérések ügyét és a tudományok ebből származó előnyét a köztudatba hozza.
Történelmileg ugyanis az NPL a felelős azért, hogy hogyan vannak kalibrálva a mérésék, milyen módszereket használunk az elvégzésükre, és bizonyos jellemzők értékeit milyen mértékegységekben adjuk meg. A közelmúltban a brit laboratórium az üveghatású kibocsátások mértékegységének kérdéskörét helyezte figyelme középpontjába. Az elhatározás annak a felismerésnek az eredményeként született, hogy a jelenlegi klímamodell számítások pusztán statisztikai modellezési alapokon nyugodnak, ami nem elég a bizonyosságra való következtetéshez. Ha a klímaváltozás kapcsán felmerülő kérdések számára, a klímakatasztrófa elkerüléséhez szükséges kormányzati beruházások mértékére gondolunk, hamar realizálódik, hogy több milliárd dollárba kerülő változtatások kellenek. Barker szerint ez felveti a kérdést, hogy ténylegesen mennyire vagyunk, voltunk közel az igazsághoz az eddigi klímamodellekkel?
A metrológia lerövidítheti az új klímamodellek, trendek elfogadási idejét
A jelenlegi klímamodellekkel az is probléma, hogy valamilyen változás trendként való elfogadása tipikusan 20 évbe kerül. Hiába tapasztalják a kutatók a tengervíz hőmérsékletének emelkedését munkájuk során, mivel a mérések eredményét sok külső változó is befolyásolja, ezért a tendenciaként való elismerés folyamata hosszas. Ez azonban nem hagy elég időt az országoknak a nettó zéró kibocsátásra vonatkozó és egyéb klímavédelemmel kapcsolaton ígéreteik betartásához.
Barker nem állna meg a Boreas-hoz hasonló műszerek földi elhelyezésénél. Az Európai Űrügynökség Truths (Traceable Radiometry Underpinning Terrestrial- and Helio-Studies) missziói keretében egy referenciális egységet terveznek küldeni az űrbe, amely a műhold által közvetített adatok pontosságát földkörüli pályáján kalibrálná be. A Truths misszók célja ugyanis az atmoszférában fogságba esett hő űrből való megfigyelése, ezáltal a klímacélok teljesítése irányába tett lépések eredményességének a vizsgálata. A tudósoknak így végre nem kell majd annyi időt várniuk egy előrejelzés trendként való elfogadására az éghajlatváltozással összefüggésben, ennek pedig óriási hatása lehet a klímaváltozás ellen tett lépések ütemének felgyorsításában. „A méréstudomány a hétköznapokban egy „láthatatlan” tudományág, de szerves részét képezi minden tudományos tevékenységnek” – zárta a gondolatsort Barker.
Forrás: wired.com
