A Déli-óceán jege, avagy gondolatok a változás változásáról
Az elmúlt hetekben bejárta a világsajtót egy új, az Antarktiszt körülvevő óceánt borító jégtakaró kiterjedésével foglalkozó, az elmúlt 40 év műholdas adatait összefoglaló kutatás híre. Szükségtelen talán említeni is, hogy a kontinensnyi jégtakaró fizikája rendkívül komplex, és bár a mai napig nem értünk minden részletet, az ismereteink az elmúlt évtizedben jelentősen bővültek ezen a területen. Ebben a bejegyzésben azonban most még nem mennék bele a fizikai folyamatok taglalásába, mert a mérési eredmények (fontos hangsúlyozni, hogy itt nem számítógépes modellekről van szó, hanem ténylegesen megmért adatokról) és leginkább azoknak a széles tömegekhez eljutó médiafelületeken való interpretációja önmagukban is értelmezhetőek és roppant tanulságosak!
Az adatok
Kezdjük mindjárt a lényegében az egész tanulmányt összefoglaló ábrával! Mivel egy ilyen, az átlagosnál komplexebbnek mondható grafikon extra magyarázat nélkül valószínűleg az ilyesmihez nem szokott szemek számára nehezen értelmezhető, ráadásul igen nagy helyet foglal, így a legtöbb témának szentelt sajtótermékből ez tulajdonképpen érthető okok miatt hiányzott. Mi azonban nem kerülhetjük meg ezt a diagramot, mert pont ennek megértése szükséges az interpretációk kontextusba helyezéséhez.
A grafikonok mind az eredeti PNAS tanulmányból származnak, a pontos hivatkozás linkkel együtt a bejegyzés alatt található.
A felső, „A” panelen minden pont a déli félgömbön található összefüggő tengeri jégtakaró adott havi átlagos kiterjedését jelöli millió négyzetkilométerben 1979 októbere és 2018 szeptembere között. (Összehasonlításképpen: Magyarország területe 93030, azaz nagyságrendileg 0,1 millió négyzetkilométer.) A februárokat a szerzők külön kiemelték pirossal, a szeptembereket pedig zölddel. A panel bal felső sarkában látható kisebb ábrán a havi átlagok teljes időszakra vett átlagát tüntették fel annak érzékeltetésére, hogy miként néz ki nagyjából egy éves ciklus.
Az ábra azt mutatja, amit intuitíve is várnánk: a jégtakaró a nyár végén éri el a minimális méretét, hogy aztán a tél végéig folyamatosan hízzon. Figyeljük meg, hogy az évenkénti visszahúzódás gyorsabban megy végbe, mint a hízás: előbbi 5 hónap alatt zajlik le, míg utóbbi 7 hónapig tart. Érdemes egy pillanatra rácsodálkozni arra a tényre is, hogy az ingadozás nagyjából 4 és 18 millió négyzetkilométer között történik, azaz irtózatosan nagy területekről beszélünk, ahogy az jól látszik az alábbi ábrán! 
Az ábra az Environmental Protection Agency oldaláról származik, amely azt a NASA Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio-tól vette át.
A folyamat magától értetődően periodikus, évenként ismétlődik, és ugyan látszanak kisebb különbségek az évek között, de azokat nehéz értékelni pusztán az A jelű diagram fényében. Haladjunk hát tovább!
A B ábra az A-n nehezen kivehető eltéréseket hivatott felnagyítani. Itt minden hónaphoz hozzárendelték az adott hónaphoz tartozó kiterjedés és az adott hónaphoz tartozó 40 éves átlag (ez olvasható le az A ábrába ékelt kis grafikonról) közti különbséget. Vegyünk egy egyszerű példát! Ha négy egymást követő februárban a kiterjedés 4, 3, 4 és 5 millió négyzetkilométer volt, akkor az átlag 4 millió lesz, az átlagtól való eltérések pedig 0, -1, 0 és 1 millió négyzetkilométer. Ezek a számok kaptak helyet B-n. Itt már fel-feltűnnek bizonyos trendek, de érdemes inkább a C ábrára pillantani, amit a felesleges görgetés megspórolása céljából külön kiemelünk újra: 
Itt jóval kevesebb pont látható, ugyanis a havi adatok helyett csak az évenkénti átlagokat ábrázolták. A szaggatott vonal a pontokra illesztett egyenes, amely a trendet írja le. Eszerint évenként átlagosan 11300 négyzetkilométerrel nőtt az átlagos tengeri jégtakaró mérete. Emellett a szám mellett helyett kapott még a +/- 5300, ami az illesztés bizonytalanságát jellemzi, és tulajdonképpen azt fordítja le a számok nyelvére, hogy az átlagos trend körül nagyok a fluktuációk. Ez minden matematikai háttérismeret nélkül is jól látható.
Az adatok fényében két, egymással meglehetősen ellentétes érzetet keltő kijelentést tehetünk, amelyek közül a különböző orgánumok természetesen sokszor saját ideológiájuk szerint választottak egyet…
- Az Antarktiszt körülvevő tengeri jégtakaró átlagos mérete az elmúlt 40 évben növekedett;
- Az elmúlt 4 évben az Antarktiszt körülvevő tengeri jégtakaró mérete soha nem látott mértékben csökkent, és 40 éves minimumot ért el.
A helyzet az, hogy amint az nyilvánvaló lehet az ábrából mindeni számára: mind a kettő állítás igaz! Külön-külön azonban egyik sem mondja el a teljes történetet.
40 éves átlagos növekedés
A szóban forgó jégtakaró egyrészt valóban növekedett az elmúlt 40 évben, amely komoly fejtörést okoz a kutatóknak főleg annak fényében, hogy az északi félgömbön a Jeges-tengeren a jégtakaró mérete rohamos mértékben csökkent ugyanebben az időszakban. Jól illusztrálja ez azt a tényt, hogy a globális átlaghőmérséklet növekedéséből még nem következik sem az, hogy mindenhol melegebb lesz; sem az, hogy mindenhol olvadni kezd a jég (pont ezért helyesebb a klímaváltozás kifejezést használni a globális felmelegedés helyett). A folyamatok és visszacsatolások ennél sokkal összetettebbek, ahogy azt a hőhullámokról szóló korábbi bejegyzésben is láthattuk. Kritikus szerep jut például a tengeráramlásoknak, amelyekre hat például többek között a sótartalom alakulása, stb. Az északi és a déli félgömb alapvetően eltérő karakterisztikájú. Északon sokkal több a szárazföld, a nagy óceánokat egymástól kiterjedt kontinensek választják el, a sarkvidéken hullámzó Jeges-tengert pedig néhány tengerszorost leszámítva szárazföldek veszik körbe. Ezzel szemben az Antarktisz önmagában is egy kontinens, amelyet egy hatalmas, a bolygó többi óceánját egymással összekötő óceán ölel körbe.
Mielőtt túlságosan elkanyarodnánk a témától, fókuszáljunk az Antarktiszra! Eddig az egész térséget egységesen kezelő átlagokról beszéltünk, pedig itt is megkülönböztethetünk egymástól meglehetősen eltérő földrajzú régiókat. A Weddell- és a Ross-tenger méretes öblei vagy a Bellinghausen-tenger partját képező, Dél-Amerikának valósággal kezet nyújtó Antarktiszi-félsziget környéke nagyon más, mint például az Indiai-óceánra néző, nagyobb kiszögellésektől mentes partszakasz.
A kutatók elkészítették a bejegyzés elején láthatóhoz teljesen hasonló diagramokat a fenti ábrán vastag vonalakkal határolt régiókra külön-külön is. Azt tapasztalták, hogy egy kivételével mind hasonlóan viselkedik nagy vonalakban. A kivételt a Bellinghausen- és az Amudsen-tengerek régiója képezi, ahol a vizsgált 40 éves időszakban a tengeri jégtakaró mérete átlagosan csökkent, és pont az elmúlt években számottevően nőtt! Ennek pontos oka egyelőre nem ismert, de megint egy jó illusztráció arra, hogy mennyi részlet, mennyi komplexitás rejlik az átlagok mögött!
4 éves rohamos csökkenés
Ismét vegyük elő az eredeti C ábrát:
Az az állítás is igaz, miszerint az elmúlt 4 évben korábban nem látott mértékben zsugorodott a jégtakaró, és egy új, 40 évre vonatkoztatott minimum rekord is született. Pusztán ezt az egy gondolatot kiemelni azonban félrevezető, mert a tanulmány szerzői is hangsúlyozzák: egyelőre nem lehet megítélni, hogy egy trendfordulóról van-e szó. Ahogy az ábrára nézve intuitíve is elképzelhető: egy oszcilláció része is lehet a dolog, egy „hullámvölgyben” készült pillanatfelvétel. Csábító lehet hát – főleg megfelelő politikai vagy gazdasági motiváció esetén - azt mondani, hogy „természetes ingadozással állunk szemben, nincs itt semmi látnivaló, a növekvő trend önmagáért beszél”. Azonban önmagában ez is félrevezető lenne!
Konklúzió, avagy akkor most mit kezdjünk ezzel?
Véleményem szerint a tanulmány igazi üzenete ugyanaz, mint a hőhullámokról szóló kutatásoké: a szélsőségek egyre erősödnek, és az oszcillációk mértéke nő. A szerzők ezt külön ki is emelték az alábbi ábra segítségével: 
Mi látható itt? Minden évhez az azt követő 4 éves időszak trendjét rendelték hozzá. Nézzünk ismét egy egyszerű példát. Legyen a 4 éves adatsorunk az 1, 2, 3, 4. Ekkor a 4 évre vetített növekedés 1 egység évente. A fentihez hasonló ábrára ilyenkor az egyes kerülne az időszak kezdetét jelentő esztendő fölé.
Világosan látszik az ábráról, hogy van egy 4-6 éves periódusú, a 90-es évektől fogva egyre markánsabban megjelenő ingadozás. A természetben nem ritkák az ilyen oszcillációk, különösen nem azok a klimatológia világában (gondoljunk például az El Nino jelenségre). Ingadozás és ingadozás között azonban óriási lehet a különbség, és sokszor még egy réteggel mélyebbre kell ásnunk – ahogy az itt is történt: az ingadozások változását is szemügyre kell venni.
Miért hiba egy egyszerű kézlegyintéssel elintézni az ingadozások felerősödését még akkor is, ha az átlag „jó” irányba mutat? Mert ha nem ismerjük pontosan az ingadozások okait, akkor nem tudhatjuk azt sem, hogy ezek következtében bekövetkezhet-e valamiféle „fázisátalakulás”, amikor a rendszer egy új állapotba kerül, ahonnan már nem tud egykönnyen (vagy egyáltalán) visszatérni. Ezt egy hétköznapi példán keresztül érthetjük meg a legegyszerűbben. Képzeljünk el egy vízzel megtöltött lezárt üveget, amit berakunk egy nem túl megbízhatóan működő hűtőszekrénybe. Elvileg a víznek a hűtőben 5 fokosnak kéne maradnia, de valójában a régi masinában a hőmérséklet eleinte 4 és 6 fok közt ingadozik. Ezt észre sem vesszük. Aztán az ingadozás mértéke nő: néha 2 fokos a víz, néha 8. Ezt már megéreznénk iváskor, de még kellemetlenségnek is nehéz lenne nevezni. Aztán egy napon az ingadozás maximuma eléri a 10 fokot, a minimum pedig a nullát… a víz megfagy, a teli üveg széttörik, a hűtőt üvegcserepekkel tele, elázva találjuk. Ezután bárhogy változik a hőmérséklet, már soha nem kapjuk vissza a zárt üvegünket.
Ez az adatsor a hozzá fűzött magyarázattal reményeim szerint sikerrel világított rá arra, hogy a megértéshez elengedhetetlenül szükséges az átlagok és lineáris trendek relatíve egyszerűnek mondható világból való kilépés, és legtöbbször még a változások változásait is gondosan meg kell vizsgálnunk, kontextusba kell helyeznünk. Különösen fontos a részrendszerek egymásra hatásának és a köztük fellépő visszacsatolási mechanizmusoknak a megértése, illetve a potenciális „fázisátalakulási pontok” azonosítása.
----------------------------------
Forrás
