torstai 27. marraskuuta 2008

Varmoja faktoja ilmastonmuutoksesta?

Kuva: Seppo Leinonen, www.seppo.net, julkaisulupa saatu

YK:n alainen World Meteorological Organization (WMO) julkaisi juuri Greenhouse Gas Bulletin -tiedotteessaan uusimmat mittaustilaukset maapallon ilmakehän kasvihuonekaasuista vuonna 2007. Hiilidioksidia on ilmassa nyt 383,1 ppm (= parts per million = miljoonasosaa = molekyylien lukumäärä miljoonasta kuivan ilman molekyylistä) eli 0,03831 %, metaania 1789 ppb (= parts per billion = miljardisosaa = molekyylien määrä miljardista kuivan ilman molekyylistä) ja dityppioksidia 320,9 ppb.

Nämä ovat kaikkien näiden kaasujen osalta kaikkien aikojen suurimmat mitatut pitoisuudet teollisen vallankumouksen (jonka alkuvuodeksi ja samalla näiden mittausten vertailuvuodeksi on sovittu vuosi 1750) alkamisen jälkeen. Vuonna 1750 hiilidioksidin pitoisuus oli noin 280 ppm eli 0,0280 %, metaanin 700 ppb ja dityppioksidin 270 ppb. Vuoden 2007 hiilidioksidipitoisuus verrattuna vuoden 1750 arvoon oli siis 137 % (kasvua 37 %-yksikköä), metaanin 256 % (kasvua 156 %-yksikköä) ja dityppioksidin 119 % (kasvua 19 %-yksikköä).

Vuoden aikana (vuodesta 2006 vuoteen 2007) hiilidiosidipitoisuus on noussut 1,9 ppm (0,50 %), metaanipitoisuus 6 ppb (0,34 %) ja dityppioksidipitoisuus 0,8 ppb (0,25 %). Vastaavasti viimeisimmän kymmenen vuoden aikana hiilidioksidipitoisuus on kasvanut vuosittain keskimäärin 2,0 ppm, metaanipitoisuus 2,7 ppb ja dityppioksidipitoisuus 0,77 ppb.

Yksityiskohtaisempaa tietoa kasvihuonekaasuista, niiden määristä ja määrien muuttumisesta kertovat nettisivuillaan Earth System Research Laboratory ja World Data Center for Greenhouse Gases.

Kaikkein voimakkain kasvihuonekaasu on vesihöyry, mutta sen määrään ihminen ei suoraan juurikaan vaikuta. Näiden muiden kasvihuonekaasujen määrää ihmistoiminta sen sijaan lisää merkittävästi. Syinä ovat fossiilisten polttoaineiden käyttäminen, maatalous, metsien hävittäminen, väestönkasvu, kaupungistuminen jne. Erityisen runsaasti viimeisimmän havaintovuoden aikana (verrattuna aiempaan) on lisääntynyt metaanin määrä. Sitä tulee esimerkiksi riisinviljelystä, lehmien suolistokaasupäästöinä ja orgaanisen aineen hajoamisesta hapettomissa oloissa esimerkiksi kaatopaikoilla. Mm. tämän syyn takia riisi ei ole ekologinen ruoka (vaikka kasvisruoka yleensä on), liharavinto ei ole ekologista (myös energiahäviö suuri verrattuna kasvisten syöntiin) ja biojäte pitäisi kerätä erikseen kompostoitavaksi eikä heittää sekajätteeseen. Vielä on ennenaikaista sanoa, tuleeko metaanipitoisuus jatkossakin kasvamaan yhtä rajusti. Metaanin vaikutuksia selostaa tarkemmin Tuomas Laurila Ilmatieteen laitokselta Helsingin Sanomien Kysy ilmastosta -palstalla.

Maapallon lämpötila ei nouse lineaarisesti päästöjen kasvaessa. Esimerkiksi tämä vuosi 2008 tulee olamaan viime vuotta viileämpi (syynä mm. luonnollinen La Niña -ilmiö). WMO ennusti näin jo alkuvuodesta. Silti vuoden 2008 keskilämpötila noussee selvästi yli sadan viimeisimmän vuoden keskiarvon. Ilmastonmuutos ei siis ole pysähtymässä, vaan WMO:n ennusteen mukaan lähimpien viiden vuoden aikana on tulossa jälleen sekä hieman viimeaikaisia vuosia viileämpiä että ennätyskuumia vuosia.

Lämpötila maapallolla ei nouse koko ajan päästöjen lisääntyessä, koska myös luonnolliset satunnaistekijät vaikuttavat säähän sekä ilmastoon. Sellaisia luonnollisia vaikuttavia tekijöitä, joiden vaikutusta ei kuitenkaan sataprosenttisesti tunneta, ovat esimerkiksi auringon aktiivisuuden vaihtelut (auringonpilkut), merivirtojen muutokset (luontaisesti ja kasvihuoneilmiön voimistumisen seurauksena), meri-ilmakehä -tasapaino (mm. tarkat arvot merten kyvystä sitoa hiilidioksidia), pilvisyys jne. Esimerkiksi pilvet toisaalta estävät lämpösäteilyn pääsyä maahan, toisaalta pidättävät lämpöä alapuolellaan.

Maapallolla on ollut nykyistä lämpimämpiäkin jaksoja, ainakin 3 miljoonaa vuotta sitten ja 125 000 vuotta sitten. Ne voidaan kuitenkin selittää auringon säteilyn, maapallon kiertoradan, maapallon akselikaltevuuden ja mannerten sijainnin (mannerliikunnot) muutoksilla. Nykyisessä tilanteessa ei kuitenkaan ole kyse mistään näistä selittävistä tekijöistä. Menneissä ilmastonmuutoksissa alkuperäinen selittävä tekijä näyttääkin olleen jokin muu kuin hiilidioksidi. Hiilidioksidi on tosin on sitten näytellyt merkittävää roolia näiden muista syistä johtuvien ilmastonmuutosten voimistamisessa, koska lämpimässä meriin pystyy sitoutumaan vähemmän hiilidioksidia.

Nykyistä ilmastonmuutosta ei selitä mikään luonnollinen tekijä, vaan syynä ovat ihmisen toimintojen tuottama hiilidioksidi ja muut kasvihuonekaasut. Tästä maapallon ilmastotutkijat ovat erittäin yksimielisiä. Viimeisimpien 650 000 vuoden aikana maapallon ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on ollut 180-300 ppm. Nyt pitoisuus on lähinnä fossiilisten polttoaineiden käytön seurauksena 383,1 ppm, korkeampi kuin ilmeisesti kertaakaan aiemmin kolmeen miljoonaan vuoteen!

Hiilidioksidimäärää poikkeuksellisempi nykyisessä ilmastonmuutoksessa on sen nopeus. Yhtä nopeaa muutosta ei ole tapahtunut ainakaan 50 miljoonaan vuoteen. Viimeisimmän jääkauden jälkeen ilmasto lämpeni 3-7 astetta noin 5000 vuoden aikana. Nyt Pohjois-Amerikan arktisilla alueilla on havaittu kolmen asteen lämpeneminen 30 vuodessa.

Ilmastonmuutos ei etene suoraviivaisesti eikä samaan tahtiin kaikilla maapallon alueilla. Tietyt alueet jopa viilenevät. Voimakkainta havaittu lämpeneminen on ollut Pohjoisnavalla. Tässä kaatuu rytinällä se myytti, että ilmaston lämpeneminen johtuisi siitä, että nykyiset mittauspisteet ovat entistä lähempänä kaupunkien keskustoja (kaupungithan ovat tyypillisesti ympäröivää maaseutua lämpimämpiä lämpösaarekkeita).

Varmaa nykyisessä ilmastonmuutoksessa on vain se, että sen tärkeimpänä syynä ovat ihmisen tuottamat kasvihuonekaasut, jotka lämmittävät maapalloa (tarkasteltaessa maailmanlaajuisesti ja pitkällä aikavälillä). Tämä näkyy selkeästi esimerkiksi New Scientist -lehden, NASA:n, Britannian meteorologian laitoksen ja Climate Research Unitin diagrammeista. Sen sijaan kaikki ennusteet ilmastonmuutoksen seurauksista ovat vain epätarkkoja arvioita. Kukaan ei voi sanoa edes huipputietokonemallien perusteella tarkkoja lukuja vaikkapa merenpinnan nousun määrästä tai sademäärien muutoksista.

Talouden taantumasta huolimatta nyt vaaditaan tehokkaita toimia kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi. Suomi ja EU eivät voi yksin ongelmaa ratkaista, vaan tarvitaan maailmanlaajuisia toimenpiteitä. Otsonia tuhoavien aineiden vähentämisessä maailmanlaajuiset sopimukset toimivat hyvin, kunhan vaan ensin asian tärkeys ymmärrettiin. Olenkin optimistinen sen suhteen, että myös ilmastonmuutos saadaan sopimuksin ja uusin teknisin menetelmin (mm. hiilidioksidin talteenotto) rajoitettua siedettävälle tasolle. Pitää kuitenkin muistaa, ettei kaikkia voimavaroja keskitetä tähän asiaan. Samanaikaisesti on kiinnitettävä huomiota muihinkin ympäristöongelmiin, esimerkiksi raskasmetallien ja muiden haitallisten aineiden vähentämiseen, maailmanlaajuisen väestönkasvun rajoittamiseen jne.

PS. Olen nyt lisännyt blogiteksteihini uuden tunnisteen (tagin) "ilmastonmuutos", kun aiemmin käytin vain tunnistetta "sää ja ilmasto". Aiemmat ilmastonmuutokseen liittyvät kirjoitukseni löytyvät siis tunnisteen "sää ja ilmasto" alta (ks. tunnisteet sivun oikeasta laidasta).

2 kommenttia:

H. Virta kirjoitti...

Katsoin tuota antamaasi linkkiä (Hesarin Ilmastonmuutospiirin blogi). Siellä olikin hyvää tietoa metaanista. Tässä poimittuna keskeisiä kohtia Tuomas Laurilan tekstistä:

"Tarkastellaan ensin arvioita metaanipäästöistä koko maapallolla. Suoria ihmistoiminnasta tulevat kokonaispäästöt vuodessa ovat 400 (Tg) Teragrammaa, joista suurimmat sektorit ovat karjankasvatuksen märehtijöiden ruuansulatus ja riisinviljely. Myös kaatopaikat, hiilen louhinta, maakaasu ja öljyntuotanto sekä biomassa poltto aiheuttavat merkittäviä päästöjä. Luontoperäiseksi metaanin päästöksi arvioidaan noin 200 Tg vuodessa, joista valtaosa tulee soista. Pohjoisten soiden vuosipäästöt ovat noin 50 Tg vuodessa.

Ilmaston lämpiämisen myötä arktisen alueen maan lämpötila nousee ja kasvukausi pitenee. Ikiroutaisilla alueilla roudan sulamisen myötä saattaa muodostua lammikoita maan sisällä olevien jääkappaleiden sulaessa. Metaanin muodostuminen suon hapettomissa osissa riippuu lämpötilasta siten että muodostuminen kasvaa, kun lämpötila nousee. Veden vaivaaman maa-alueen osuus pinta-alasta saattaa kasvaa, mikä sekin lisää metaanin tuotantoa. Toisaalta maanpinta saattaa paikoin kuivua, kun ikiroudan sulaminen etenee syvemmälle niin että maan sisällä tapahtuva pohjaveden virtaus tulee mahdolliseksi. Siperiassa onkin havaittu kahdenlaisia muutoksia. Paikoin järvet ovat kuivuneet, toisaalla taas on syntynyt uusia lampareita ja mutalammikoita. Kokonaisuudessaan on arvioitu että Arktisten soiden metaanipäästö tulee kasvamaan ilmaston lämmetessä. Kahden asteen lämpötilan nousun on arvioitu kohottavan metaanipäästöjä 20-30 % ja 3-5 asteen nousun kaksinkertaistavan päästöt.

Ikiroudassa merenpohjan sedimenteissä ja maaperässä on suuria määriä metaania kiinteässä olomuodossa yhdessä veden kanssa. Hydraattien olomassaolo on mahdollista kylmässä ja suuressa paineessa. Olosuhteiden muuttuessa se saattaa kaasuuntua. Meren pohjasta on ilmeisesti aina purkautunut jossain määrin geologista metaania eli maakaasua. Ilmeisesti myös hydraateista on paikoin ollut pienimuotoista metaanivuota meriveteen, johon se on valtaosin hapettunut. Pääsääntöisesti voidaan sanoa, että valtaosa hydraateista sijaitsee sen verran syvällä että kaasuuntumiseen tarvittavalla ympäristömuutoksella, esimerkiksi lämpiämisellä, kuluu satoja tai tuhansia vuosia edetä sinne. Aivan viime aikoina on raportoitu havainnoista että metaanikuplia olisi tullut merenpintaan asti. Eli merenpohjasta tuleva metaani saavuttaisi ilmakehän.

Viime vuosina on raportoitu metaanin purkautumista Pohjois-Siperian järvistä. Jääkauden aikana muodostunut ruohosavannikarike hajoaa järven pohjan hapettomissa olosuhteissa muodostaen metaania. Jääkauden aikana Itä-Siperiassa ei ollut jääpeitettä vaan se oli ruohikkoaluetta, jossa mammutit elivät. Kylmissä oloissa ruohosta syntynyt karike ei maatunut juuri lainkaan vaan muodosti orgaanista maata, jota kutsutaan nimellä yedoma. Kun tällainen vähän maatunut maa-aines ikiroudan sulaessa paljastuu, niin hapellisissa oloissa se hajoaa hyvin nopeasti hiilidioksidiksi ilmakehään ja hapettomissa oloissa metaaniksi. Ilmastonmuutos kiihdyttää järvien päästöjä, koska ikiroudan sulaessa syntyy lampareiden ja järvien rannoille niin sanottuja termokarsteja. Ne muodostuvat, kun isot maansisäiset jääkappaleet sulavat ja syntyy lammikoita ja kasvipeitteettömiä mutaikkoja. Tässä yhteydessä tuoretta orgaanista ainetta tulee ikiroudasta aktiiviseen ainekiertoon. Suurimmat metaanipäästöt järvistä on havaittu tällaisten termokarstien ympäristöstä. On arvioitu, että vuosituhannen vaihteessa yedoma-alueen metaanipäästöt järvistä olisi noin 3.8 Tg vuodessa ja että 1974 ne olisivat olleet pienempiä (2.4 Tg vuodessa).

Ilmakehämittausten mukaan, jotka siis sisältävät kaikki lähteet, arktisen alueen metaanin kokonaispäästö oli vuosituhannen vaihteessa noin 30-50 Tg vuodessa, mikä arvio vastaa hyvin päästöarvioita soista ja muista edellä mainituista lähteistä.

Vuonna 2007 ilmakehän metaanipitoisuutta seuraavilla asemilla, kuten myös ilmatieteen laitoksen Pallaksen mittausasemalla havaittiin pitoisuudessa nousu. Tarkemmin ei päästön aiheuttajaa tiedetä, mutta ilmeisesti lähde on sekä Siperiassa että tropiikissa. Syy saattaa olla kesän kosteassa ja lämpimässä säässä. Vuonna 2008 ei metaanipitoisuus enää ole noussut.

Luonnosta tulevat päästöt on ilmastosimulaatioissa oletettu pysyvän ennallaan, siis tasolla 200 Tg vuodessa. Arktisen alueen metaanipäästö luonnosta kokonaisuudessaan ovat nykyisin luokkaa 30-50 Tg vuodessa, siis kuitenkin vain noin 20% luontoperäisistä päästöistä maapallolla. Jos siis vaikkapa Siperian arktisista järvistä pulppuava metaanipäästö kymmenkertaistuisi neljästä neljäänkymmeneen Teragrammaan vuodessa, niin ilmakehän lämmitysvaikutuksena se ei ole kovin suuri, kun sitä verrataan ihmistoiminnan suoriin päästöihin ja niissä tapahtuviin muutoksiin. Tämä ei tarkoita sitä etteikö sillä olisi merkitystä.

Ihmistoiminnasta aiheutuvien metaanipäästöjen kasvu on suurelta osin tyrehtynyt, mikä havaitaan ilmakehän metaanipitoisuuden kasvun taittumisena. Tekniset toimet metaanipäästöjen ehkäisemiseksi, esimerkiksi kaatopaikoilla, ovat selvästi halvempia kuin hiilidioksidipäästöillä.

Metaanipäästöjen vertailu luontoperäiset suhteessa ihmistoiminnasta aiheutuviin sekä metaanipäästöjen suhteuttaminen hiilidioksidipäästöihin osoittaa, että ilmaston lämpiämisen aiheuttaja varsinkin tulevaisuudessa ovat hiilidioksidipäästöt. On vaikea kuvitella niin suurta metaanipäästöä luonnosta, joka merkittävästi muuttaisi ilmakehän kasvavan hiilidioksidipitoisuuden ylivertaista merkitystä. Toki luontoperäisten päästöjen positiiviset takaisinkytkennät ovat merkittävä lisäpäänsärky. Tässä suhteessa metaanipäästöjä suurempi vaikutus saattaa olla lämpiävän maaperän kohonnut maahengitys, jonka vuoksi maaperän suuret orgaanisen hiilen varastot siirtyvät ilmakehään hiilidioksidina.

Asiaa voidaan tietysti ajatella myös toisinpäin. Jos pystyttäisiin ehkäisemään vaikkapa 40 Tg vuodessa suuruinen metaanipäästö luonnosta, niin sen rahallinen arvo on todella suuri, jos ilmaston suojelemiseksi vastaava päästövähennys tulisi korvata päästövähennyksillä energiantuotannossa."

Tuossa tuli perusasiat hyvin, mutta oisko tuosta karjankasvatuksen ilmastoa muuttavasta vaikutuksesta tarkempaa tietoa esim. suhteutettuna liikenteen vaikutuksiin?

Jari Kolehmainen kirjoitti...

Kiitokset Tuomas Laurilalle (Ilmatieteen laitos) todella perusteellisesta alkuperäistekstistä (josta tuossa H. Virran referaatissa on todellakin mukana vain osa ja joka muidenkin kannattaa käydä tarkemmin lukemassa HS:n blogista http://www.hs.fi/ilmastopiiri) ja H. Virralle referoinnista sekä kiinnostuksesta asiaan.

Itse olen blogannut metaanista aiemminkin. Jonkinlainen vastaus (likimääräinen arvio) tuohon lehmien piereskelyyn löytyy tuosta aiemmasta tekstistäni:

"Maailmanlaajuisesti tarkasteltuna kaikista ihmisen toimintojen (mukaanlukien maatalous) tuottamista kasvihuonekaasuista 14 % on metaania.

Lehmistä suolistokaasu metaania vapautuu lehmien piereskellessä ja erityisesti röyhtäillessä. Lehmien osuus kaikista maapallon kasvihuonekaasupäästöistä on 4 %.

Metaania on ilmakehässä vain 0,0002 %. Yksittäinen metaanimolekyyli seurannaisvaikutuksineen on kuitenkin noin 23 kertaa (eri laskelmissa 20-24 kertaa) niin voimakas kasvihuonekaasu kuin hiilidioksidi.

Niinpä koko karjatalouden maailmanlaajuinen lämmitysvaikutus (vaikutus kasvihuoneilmiön kiihtymiseen) on noin 18 %, kun liikenteen vaikutus jää 13,5 %:iin.

Tarkkaan ottaen lehmät eivät siis tuota niin paljon kuin 18 % kaikista kasvihuoneilmiötä pahentavista kaasuista, mutta karjatalouden (lähinnä lehmien) vaikutus kasvihuoneilmiön voimistumiseen voi joidenkin laskelmien mukaan olla jopa tämä 18 %.

Jos vastakkain asetetaan lehmät ja peltilehmät, pitää sitten miettiä, kumpien päästöjä on helpompi vähentää. Kumpi on turhempaa: lehmän kasvattaminen maidon ja lihan lähteeksi vai autolla ajaminen puolen kilometrin päähän kuntopolun alkuun? Kaksinkertaisesti paha asia on sekä ajaa autolla että ahmia paljon lihaa. Voisiko autoilija oikeuttaa autoilunsa siirtymällä kotimaiseen kasvisruokavalioon tai lihalla ja riisillä herkutteleva kulinaristi oikeuttaa herkuttelunsa siirtymällä autoilusta pyöräilyyn? Vai olisiko sittenkin mahdollista vähentää sekä autoilua että maatalouden metaanipäästöjä?

Suomen mataanipäästöistä karjatalous tuottaa noin 38 %, mikä vastaa noin 1,9 miljoonaa tonnia hiilidioksidia.

Lehmien mataanipäästöjä voidaan vähentää ottamalla metaani talteen ja käyttämällä se biokaasuna. Lisäksi pitäisi kiinnittää huomiota lehmien oikeaan ruokavalioon. Ulkomailla on kehitelty myös pilleri, jonka avulla lehmien metaaniröyhtäisyjä on mahdollista vähentää.

Kannattaa huomata myös se, että maan peittäminen vedellä synnyttää aina metaanipäästöjä (suoltakin syntyy suokaasua, metaania). Niinpä esimerkiksi riisinviljely on paha metaanin tuottaja. Riisikilon tuottamisessa syntyy noin 40 kertaa niin paljon metaania kuin perunakilon tuottamisessa.

Aina kasviravinto ei siis välttämättä olekaan luonnon kannalta hyvä valinta! Lähellä tuotettu luomuruoka on erinomainen valinta, mutta paljon metaanipäästöjä aiheuttava ja kaukaa kuljetettava riisi ei!

Lisätietoja metaanista:

http://www.ilmasto.org/ilmastonmuutos/perusteet/
kasvihuonekaasut/metaani.html

http://www.guardian.co.uk/environment/2007/mar/
22/germany.climatechange

http://www.virtualcentre.org/en/library/key_pub/
longshad/A0701E00.pdf "