Viime aikoina on esitetty yksittäisiä väitteitä,
joiden mukaan hiilidioksidi lämmittäisi ilmastoa aiempaa
ennustettua vähemmän. Ilmastonmuutosongelmaa ei kuitenkaan silti
ole voitettu, eivätkä väitteet edes ole kiistattomia.
Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus ylitti juuri
400 ppm:n rajan ensimmäistä kertaa ihmiskunnan historiassa ja ensimmäistä kertaa miljooniin vuosiin. Tästä huolimatta viimeisimpien 15 vuoden aikana ilman
keskimääräinen lämpötila maapallon pinnalla on pysynyt melko samalla
tasolla, vaikka kasvihuonekaasupäästöt ovat edelleen kasvaneet
voimakkaasti.
Ilmakehään vapautui noin sata miljardia tonnia lisää
hiiltä vuosina 2000-2010. Tämä on noin neljännes kaikesta
ihmiskunnan vuodesta 1750 lähtien ilmakehään päästämästä
hiilidioksidista. Kuitenkin
James Hansen, Nasan Goddard Institute for
Space Studies -laitoksen johtaja, huomauttaa:
"Viiden vuoden
liukuva keskiarvo globaalista lämpötilasta on ollut tasainen
vuosikymmenen ajan."
Tämä tilannekatsaukseni maapallon lämpenemisestä ja sen tutkimisesta perustuu lähinnä
The Economist -lehdessä äskettäin julkaistuun, osin kiistanalaiseen artikkeliin.
Viime vuosikymmen oli ennätyslämmin, mutta globaali keskilämpötila ei noussut yhtä paljon kuin pahimmillaan pelättiin
Lämpötilat vaihtelevat lyhyellä
aikavälillä, mutta viimeisimmän 15 vuoden aikana havaittu lämpenemisen puute on silti yllätys.
Ed
Hawkins brittiläisestä Readingin yliopistosta huomauttaa, että
vuoden 2005 jälkeiset pintalämpötilat ovat jo 20 eri ilmastomallin
ennusteiden alapäässä. Jos ne pysyvät tasaisina, ne eivät enää
muutaman vuoden jälkeen mahdu mallien antamien vaihteluvälien
sisään.
|
Vuoden 2005 jälkeiset maapallon keskilämpötilat ovat 20 eri ilmastomallin ennusteiden alapäässä, vaikka ne vielä mahtuvatkin mallien antaman vaihteluvälin sisään. Lähde: The Economist, 2013. |
Toisaalta
Arizonan yliopiston uusi tutkimus osoittaa, että ilmastomallit ovat tämänhetkisen tiedon mukaan todella hyviä ennustamaan pitkän aikavälin (yli 30 vuotta) ilmaston vaihtelua maanosan laajuisesti tai maailmanlaajuisesti, mutta ennustettavuus heikkenee, kun käytetään pienempiä maantieteellisiä alueita ja alle 30 vuoden aikajaksoja.
Nature Geoscience -lehdessä äskettäin julkaistun tutkimuksen mukaan ilmastomallit ovat viimeisimpien 15 vuoden aikana kaikesta huolimatta arvioineet erittäin tarkasti ilmaston lämpenemisen. Tutkimuksessa verrattiin havaittuja lämpötiloja vuodesta 1996 lähtien ilmastomallien ennusteisiin ja huomattiin lämpötilojen nousseen ilmastomallien ennustamalla tavalla. Ilmastomalleissa ennustettiin, että kymmenen vuoden jakso 2003-2012 on 0,25 astetta lämpimämpi kuin kymmenen vuoden jakso 1957-1966, mikä osoittautui lähes täsmälleen oikeaksi. Nykyisen vuosituhannen alku oli hiukan ennusteita lämpimämpi. Viime vuosien ajalta ilmastomallien ennusteet ja mitatut lämpötilat ovat erittäin lähellä toisiaan. Ilmaston lämpeneminen on siis tämän tutkimuksen mukaan edennyt 1990-luvulla tehtyjen ennusteiden mukaisesti, vaikka vuosituhannen vaihteessa oli ennustettua lämpimämpää. Tulevaisuudessakin on odotettavissa vuosittaista vaihtelua lämpötilakehityksessä, vaikka pitkällä aikavälillä ilmasto lämpenee.
Epäsuhta kasvavien
kasvihuonekaasupäästöjen ja nousemattomien lämpötilojen välillä
on silti tällä hetkellä arvoitus, josta on julkaistu
useita tutkimuksia. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että ilmaston lämpeneminen olisi harhaa.
Tasaisuudesta huolimatta lämpötilat 2000-luvun ensimmäisellä
vuosikymmenellä pysyivät lähes asteen korkeammalla kuin 1900-luvun
ensimmäisellä vuosikymmenellä.
Maaliskuu 2013 oli 337. peräkkäinen kuukausi, jolloin maapallon keskilämpötila ylitti 1900-luvun keskiarvon. Viimeksi 1900-luvun keskiarvoa alempi lämpötila on ollut helmikuussa 1985.
Viime vuosikymmenen oli
mittaushistorian lämpimin kaikissa maanosissa sekä globaalisti ja sen aikana esiintyi
ennätysmäärä helleaaltoja monilla maapallon alueilla. Ympäri maailman esiintyy nykyään paikallisia ennätyskorkeita kuukausien keskilämpötiloja keskimäärin viisi kertaa niin paljon kuin olisi odotettavissa vakaassa ilmastossa, jossa pitkäaikaista lämpenemistä ei tapahdu.
Yhdysvalloissa vuosi 2012 oli mittaushistorian lämpimin ja
Australiassa koettiin ennätyksellinen helleaalto vuoden vaihteessa 2012-2013. Lisäksi
arktisen alueen kesäaikainen merijää on vähentynyt nopeammin kuin mallit ovat ennustaneet.
Brittiläisen ilmatieteen laitoksen (MetOfficen) ennuste sanoo, että ajanjakso 2013-2017 tulee olemaan globaalisti keskimäärin 0,43 celsiusastetta (90 prosentin luotettavuudella 0,28-0,59 astetta) lämpimämpi kuin ajanjakson 1971-2000 keskiarvo.
Kolme mahdollista syytä lämpenemisen tasaantumiselle
Epäsuhta hitaan lämpenemisen ja ennustetun ilmastonmuutoksen välillä saattaa tarkoittaa sitä,
että jostakin syystä on ollut tilapäinen
viive hiilidioksidipitoisuuksien kohoamisen ja lämpenemisen välillä
vuosina 2000-2010.
Viimeisimpien 16 vuoden aikana lämpeneminen on hidastanut esimerkiksi luonnollisen, viilentävän La Niña -ilmiön takia. Jos luontaiset vaihtelut poistetaan, maapallo on lämmennyt keskimäärin 0,15 astetta vuosikymmenessä ja viimeisimpien 16 vuoden aikana lämpenemistrendi vuosikymmentä kohden on ollut 0,16 astetta. Lämpeneminen on siis jatkunut edelleen, vaikka se näyttää hidastuneen, ellei luontaisesti vaihtelevia tekijöitä poisteta. Kun luontaisesti ilmastoa viilentävät tekijät taas muuttuvat toiseen suuntaan, lämpeneminen tulee kiihtymään.
Toinen mahdollisuus voisi olla se, että
1990-luvulla, jolloin lämpötilat kohosivat nopeasti, oli poikkeava
ajanjakso. Maapallon lämpeneminen
olikin odottamattoman nopeaa 1900-luvun puolivälistä 2000-luvun alkuun. IPCC ei kuitenkaan pitänyt sitä todisteena lämpenemisen kiihtymisestä. Tämä oli aivan oikeaan osunutta varovaisuutta, koska lyhyellä aikavälillä satunnaiset tekijät (mm. El Niñon ja La Niñan vuorottelu, auringon aktiivisuuden vaihtelut, tulivuorenpurkaukset jne.) aiheuttavat paljon vaihtelua.
Kolmas mahdollisuus voi olla se, että ilmasto reagoi suurempiin
hiilidioksidipitoisuuksiin sellaisella tavalla, jota ei aiemmin ole
ymmärretty. Jos tämä mahdollisuus olisi totta, havainto voisi olla
erittäin merkittävä sekä ilmastotieteelle että
ympäristöpolitiikalle.
Ilmakehän tasapainotilan
ilmastoherkkyys (equilibrium-herkkyys)
Tutkijat käyttävät termiä
ilmastoherkkyys kuvaamaan sitä, miten ilmasto reagoi
hiilidioksiditason muutoksiin. Tämän on yleensä määritelty
tarkoittavan sitä, kuinka paljon maapallo lämpenee
hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistuessa. Tavallisimmin käytetty
ilmakehän tasapainotilan ilmastoherkkyys eli ns.
equilibrium-herkkyys (ECS) viittaa lämpötilan nousuun sen jälkeen, kun (lähes) kaikki palautemekanismit toimivat.
Hiilidioksidi itse imee lämpösäteilyä
tasaisella nopeudella. Aina hiilidioksidipitoisuuden
kaksinkertaistuessa lämpötila kohoaa noin asteella. Nousu
esiteollisen tason hiilidioksidipitoisuudesta 280 ppm arvoon 560 ppm
lämmittäisi siis maapalloa asteella.
Kahdesta syystä asiat eivät
kuitenkaan ole niin yksinkertaisia. Ensiksikin nouseva
hiilidioksidipitoisuus vaikuttaa suoraan vesihöyryn määrän (myös
kasvihuonekaasu) ja pilviin, jotka joko vahvistavat tai vähentävät
lämpötilan nousua. Tämä vaikuttaa suoraan
equilibrium-herkkyyteen, mikä tarkoittaa sitä, että
kaksinkertaistuva hiilipitoisuus aiheuttaa yli yhden asteen
lämpötilan nousun. Toisekseen on muita asioita, kuten noen ja
muiden aerosolien lisääntyminen ilmakehässä, jotka lisäävät
tai vähentävät hiilidioksidin vaikutuksia. Kaikki vakavasti
otettavat ilmastotutkijat ovat samaa mieltä näistä kahdesta
ajatusmallista, mutta he ovat eri mieltä ennustetun muutoksen
suuruudesta.
Hallitustenvälinen
ilmastonmuutospaneeli (IPCC), joka edustaa ilmastotieteen
valtavirtaa, arvioi equilibrium-ilmastoherkkyyden olevan noin kolme
astetta (2-4,5 astetta). Tuoreimmassa julkaistuissa raportissa
vuodelta 2007 IPCC kirjoitti:
"Equilibrium-ilmastoherkkyys ...
on todennäköisesti välillä 2 °C - 4,5 °C parhaan arvion ollessa
noin 3 ° C ja erittäin epätodennäköisesti alle 1,5 °C. Yli 4,5
asteen arvoja ei voida sulkea pois."
|
Ilmastoherkkyyden jakauma tuhansista eri simulaatioista, joissa lähtöarvoja on muutettu. Ilmastoherkkyys on hyvin epävarma, mutta se näyttäisi todennäköisemmin olevan IPCC:n parasta arviota (3,0 astetta) suurempi kuin pienempi. Lähde: Nasa Earth Observatory, 2010. |
IPCC:n seuraavan raportin
on määrä valmistua syyskuussa 2013. Luonnosversio vuoti hiljattain
julkisuuteen. Siinä arviot ovat likimain samat, mutta herkkyyden
ylärajaa on nostettu 6-7 asteeseen. Lisäksi raportissa todetaan, että tiedemiehet ovat nyt
käytännöllisesti katsoen varmoja (”virtually certain”) siitä, että ihmiskunnan aiheuttamat päästöt ovat (pääasiallisena) syynä nykyiseen ilmastonmuutokseen. Varmuudeksi ilmoitetaan 99 %, kun vielä edellisessä raportissa vuodelta 2007 varmuus oli luokkaa 90 %.
Kolmen asteen nousu voi olla
äärimmäisen vahingollista. IPCC:n aiemman arvion mukaan tämä
voisi tarkoittaa sitä, että kuivuus vaikuttaisi entistä
laajemmilla alueilla, jopa 30 % lajeista voisi olla suuremmassa
vaarassa kuolla sukupuuttoon, useimpien korallien biodiversitetti
heikkenisi ja voimakkaiden trooppisten hirmumyrskyjen määrä
todennäköisesti kasvaisi sekä merenpinta nousisi.
Uusia arvioita ilmastoherkkyydestä
Jotkin viimeaikaiset tutkimukset
kuitenkin antavat erilaisen kuvan. Julkaisematon Norjan Research
Councilin (valtion rahoittama tutkimuslaitos) raportti, jonka on
koonnut Oslon yliopiston tutkija Terje Berntsenin johtama työryhmä,
käyttää eri menetelmää kuin IPCC. Se päättelee, että 90
prosentin todennäköisyydellä kaksinkertaistuvat
hiilidioksidipäästöt nostavat lämpötiloja 1,2-2,9 astetta
todennäköisimmän luvun olessa 1,9 astetta. Vaihteluvälin huippu
on selvästi IPCC:n arvioiman herkkyyden todennäköisen ylärajan
alapuolella.
Tätä Berntsenin työryhmän tutkimusta ei ole
vertaisarvioitu, ja se voi olla epäluotettava. Tutkimus onkin saanut osakseen
paljon kritiikkiä. Tutkimuksessa käytetty malli ehkä ottaa liian painokkaasti huomioon viimeaikaisen lyhytaikaisen kehityksen, mihin viittaa mm. se, että tulokset poikkeavat erittäin paljon toisistaan sen mukaan, otetaanko mukaan vuoden 2000 jälkeiset lämpötilahavainnot vain ei. Jos mukaan otetaan tiedot vain vuoteen 2000 asti, ilmastoherkkyyden todennäköisimmäksi arvoksi sadaan 3,9 astetta, mikä on yli IPCC:n arvioiman ilmastoherkkyyden parhaan arvion. Sää vaihtelee luontaisesti lyhyellä aikavälillä. Ilmastolla tarkoitetaan säätapahtumien säännönmukaisuutta pitkällä aikavälillä, yleensä 30 vuoden aikana. Vaikka ilmastonmuutos etenee, välillä voi olla vuosikymmenen tai kahdenkin vuosikymmenen pituinen jakso, jolloin lämpenemistrendiä ei näy tai jolloin näkyy jopa väliaikaista pientä viilenemistä. Norjalaistutkimusta on arvosteltu myös siitä, että se käyttää yksinkertaista ilmastomallia, joka lienee hyvin riippuvainen viimeisimpien vuosien havainnoista, vaikka ilmastonmuutos näkyy vasta pitkällä aikavälillä. Myöskään lämpöenergian varastoitumista merten syviin kerroksiin ei ilmeisesti ole otettu riittävästi huomioon. Norjalaistutkimuksesta on blogosfäärissä noussut kohu siksi, että tutkimus on vielä julkaisematon ja vertaisarvioimaton. Tutkimus on osa väitöskirjaa ja se on myös tiedelehden vertaisarvioinnissa, mutta tuloksia ei siis ole vielä virallisesti julkaistu. Tuloksia on siis toistaiseksi pidettävä alustavina ja epävirallisina.
Lyhyellä aikavälillä, esimerkiksi vuosikymmenessä, havaittujen mittauslämpötilojen ja todellisen ilmastoherkkyyden välillä voi olla
uuden tutkimuksen mukaan jopa asteen ero johtuen luontaisesta sään ja ilmaston vaihtelusta, mm. El Niño -ilmiöstä.
Julia Hargreaves Yokohaman
Research Institute for Global Change -tutkimuslaitoksesta julkaisi
vuonna 2012 tutkimuksen, joka arvioi todellisen muutoksen olevan 90
prosentin todennäköisyydellä 0,5-4,0 astetta (keskimäärin 2,3
astetta). Tämä perustuu siihen, miten ilmasto käyttäytyi noin 20
000 vuotta sitten viime jääkauden huippuvaiheen aikana, jolloin
hiilidioksidipitoisuudet muuttuivat nopeasti. Riippumaton
ilmastotutkija
Nic Lewis sai julkaistavaksi hyväksytyssä
tutkimuksessaan jopa vieläkin pienemmän vaihteluvälin 1,0-3,0
astetta (keskimäärin 1,6 astetta). Hänen laskelmissaan
analysoitiin uudelleen IPCC:n siteeraamat tutkimukset ja otettiin
huomioon uudempia lämpötilatietoja. Kaikissa näissä laskelmissa
ilmastoherkkyyden mahdollisuus ylittää 4,5 astetta oli häviävän
pieni.
Tässä joitakin
muita tuoreita laskelmia ilmastoherkkyyden suuruudesta:
Schmittner et al. 2011: 2,3 astetta
Köhler et al. 2010: 2,4 astetta
Hansen ja
Sato 2011: 3,0 astetta
Huber ja
Knutti 2012: 3,6 astetta
Rohling 2012: 2,0-4,5 astetta
Jos arviot alhaisesta ilmastoherkkyydestä olisivat
oikeassa, ne vaatisivat muutoksia ilmastonmuutostieteeseen ja
mahdollisesti julkiseen politiikkaan. Jos maapallon lämpötila voi nousta kolme astetta tai
enemmän hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistuessa, oikea
reagointi olisi sellainen, jossa suurin osa maailman maista
sitoutuisi estämään lämpenemistä ja sitä aiheuttavien
kasvihuonekaasujen päästöjä. Tätä kutsutaan ilmastonmuutoksen
hillitsemiseksi. Jos lisäksi olisi mahdollisuus katastrofiin, kuten
kuuden asteen lämpenemiseen, tämä voisi oikeuttaa rajutkin
toimenpiteet.
Jos kuitenkin lämpötila saattaa
nousta vain kahdella asteella hiilidioksidipitoisuuden
kaksinkertaistuessa (ja jos todennäköisyys kuuden asteen nousuun on
merkityksettömän pieni), laskenta saattaa muuttua. Ehkä maailman
olisi The Economist -lehden mukaan pysäyttämisen sijaan pyrittävä sopeutumaan
kasvihuonekaasujen lisääntymiseen. Se olisi silti hyvä neuvo vain, jos nämä alhaiset arviot
todella olisivat luotettavampia kuin korkeammat. Eri mallit kuitenkin
antavat erilaisia tuloksia.
Erilaisia ilmastomalleja
Koko maapallon ilmakehän kiertoa
simuloivat GCM-mallit käyttävät alhaalta ylös -lähestymistapaa.
Nämä jakavat maapallon ja sen ilmakehän ruudukoksi, mikä tuottaa
valtavan määrän laskelmia, joilla jäljitellään
ilmastojärjestelmää ja useita siihen vaikuttavia tekijöitä.
Tällaisten monimutkaisten mallien etuna on se, että ne ovat
erittäin yksityiskohtaisia. Niiden haittana taas on se, että ne
eivät reagoi uusiin lämpötilatietoihin. Ne simuloivat ilmaston
toimintaa pitkällä aikavälillä ottamatta huomioon tämänhetkisiä
havaintoja. Niiden herkkyys perustuu siihen, kuinka tarkasti ne
kuvaavat ilmastojärjestelmän prosesseja ja palautekehiä.
Sen sijaan energiatasapainomallit ovat
yksinkertaisempia. Ne tarkastelevat tilannetta ylhäältä alas.
Maapalloa käsitellään yhtenä yksikkönä tai kahtena
pallonpuoliskona. Tällaisessa mallissa asioita kuvataan muutamilla
yhtälöillä, kuten muutokset kasvihuonekaasujen määrässä,
tulivuorenpurkausten pienhiukkaset eli aerosolit ja maapallon
lämpötila. Näissä malleissa ei yritetä kuvata ilmaston
monimutkaisuutta, mikä on haittapuoli. Näillä malleilla on
kuitenkin myös etu. Toisin kuin GCM-mallit ne käyttävät suoraan
lämpötilatietoa ilmastojärjestelmän herkkyyden arvioinnissa,
joten ne reagoivat tämänhetkisiin ilmastohavaintoihin.
IPCC:n arviot ilmastoherkkyydestä
perustuvat osittain GCM-malleihin. Koska nämä heijastavat
tutkijoiden ymmärrystä siitä, miten ilmasto toimii, ja koska
ymmärrys ei ole muuttunut paljon, myöskään mallit eivät ole
muuttuneet, eivätkä ne vastaa viimeaikaista lämpötilan nousun
tasaantumista. Sen sijaan uusi norjalainen tutkimus perustui
energiatasapainomalliin. Samoin oli laita aiemmissa tutkimuksissa,
joita tekivät
Reto Knutti (Institute for Atmospheric and Climate
Science, Zürich),
Piers Forster (Leedsin yliopisto) ja
Jonathan
Gregory (Readingin yliopisto),
Natalia Andronova ja
Michael
Schlesinger (Illinoisin yliopisto) sekä
Magne Aldrin (Norwegian
Computing Centre). Aldrin oli mukana kirjoittamassa myös uutta
norjalaista tutkimusta. Kaikki nämä päätyivät pienempiin
ilmastoherkkyyksiin. Forster ja Gregory arvioivat
equilibrium-herkkyyden olevan noin 1,6 astetta ja 95 prosentin
todennäköisyydellä 1,0-4,1 astetta. Aldrin ym. arvioivat sen
olevan 90 prosentin todennäköisyydellä 1,2-3,5 astetta (noin 2,0 astetta).
Aldrinin tutkimusta on tosin
kritisoitu mm. siksi, ettei se ota huomioon epäsuoria aerosoli- ja pilvivaikutuksia. Epäsuorien aerosolivaikutusten jälkeen todellinen arvio olisi luokkaa 1,2-4,8 astetta (noin 2,5 astetta). Kun
pilvivaikutuksetkin otetaan huomioon, equilibrium-ilmastoherkkyyden arvio on noin 3,3 astetta.
Saattaa vaikuttaa itsestään selvältä,
että energiatasapainomallit ovat parempia.
Myles Allen Oxfordin
yliopistosta toteaa, että energiatasapainomallit ovatkin parempia
tarkasteltaessa yksinkertaisia ja suoria palautekehiä kuin
tarkasteltaessa epäsuoria ja dynaamisia vaikutuksia. Useimmat
kasvihuonekaasut vaikuttavat yksinkertaisesti lämmittäen ilmastoa.
Myös tulivuorten suora vaikutus on yksinkertainen: purkaustuotteet
viilentävät ilmastoa heijastamalla auringonvaloa takaisin.
Tulivuorenpurkaukset kuitenkin myös muuttavat ilmakehän
kiertovirtauksia, mikä voi sitten epäsuorasti lämmittää ilmastoa
tai ainakin osittain vähentää suoraa jäähdytystä.
Yksinkertaiset energiatasapainomallit eivät ota huomioon tätä
välillistä palautevaikutusta. Siksi ne saattavat liioitella
tulivuorenpurkauksen jäähdytysvaikutusta.
Toisaalta
uuden tutkimuksen mukaan myös melko matalalle purkaustuotteitaan sylkevät tulivuoret ovat voineet viime vuosikymmenen aikana vaikuttaa ilmastoa viilentävästi enemmän kuin aiemmin on ymmärretty. Stratosfäärin aerosolit 20-30 kilometrin korkeudella ovat lisääntyneet 4-10 prosenttia vuodessa vuodesta 2000 lähtien, mikä on riittävä määrä viilentämään maapalloa. Tulivuoritoiminnan ohella asiaan voi vaikuttaa hiilen polton lisääntyminen Aasiassa.
Jos
jostakin syystä olisi tekijöitä, jotka tilapäisesti vaimentavat
kasvihuonekaasupäästöjen vaikutusta maailmanlaajuisiin
lämpötiloihin, yksinkertaiset energiatasapainomallit eivät ehkä
kykene havaitsemaan näitä tekijöitä. Ne ovat liian herkkiä
osoittamaan lämpenemisen hidastumista. Lyhyesti sanottuna erilaiset
ilmastomallit mittaavat hieman eri asioita.
Tämä tarkoittaa myös sitä, että
väite ilmaston aiempaa pienemmästä herkkyydestä
hiilidioksidipäästöille ei voi perustua pelkästään malleihin.
On oltava muita selityksiä. Tällaisia ovat yksittäisten tekijöiden
ilmastovaikutukset ja monimutkaisemmat takaisinkytkentämekanismit,
jotka voimistavat tai joskus heikentävät ilmastonmuutosta.
Aerosolit eli pienhiukkaset ehkä
jäähdyttävät aiempaa arviota vähemmän
Aerosolit eli
pienhiukkaset, kuten sulfaatit, estävät ilmakehän
lämpenemistä heijastamalla auringonvaloa pois. Jotkin aerosolit
kuitenkin myös lämmittävät ilmastoa, mutta kaiken kaikkiaan
aerosolit vähentävät hiilidioksidin ja muiden
kasvihuonekaasupäästöjen vaikutuksia. Useimmat ilmastomallit
olettavat, että aerosolit viilentävät ilmastoa noin 0,3-0,5
astetta. Jos oletus aliarvioi aerosolien vaikutuksia, tämä ehkä
voisi selittää puutetta viimeaikaisessa lämpenemisessä.
Silti näin ei ole. Itse asiassa arvio
aerosolien viilennysvaikutuksesta voi olla liian suuri. Viime vuosina
aerosolimittaukset ovat parantuneet valtavasti. Tarkemmat tiedot
satelliiteista ja havaintopalloista näyttävät osoittavan, että
aerosolien viilentävä vaikutus on pienempi (ja niiden lämmittävä
vaikutus suurempi silloin, kun lämmittävä vaikutus ilmenee).
Vuotanut IPCC:n alustava arviointiraportti (joka voi vielä muuttua)
ehdottaa, että aerosolien arvioitu säteilypakote (niiden lämmittävä
tai viilentävä vaikutus) on muuttunut vuoden 2007 raportin arvosta
-1,2 W/m² arvoon -0,7 W / m². Jäähdyttävä vaikutus arvioidaan
siis entistä pienemmäksi.
Yksi tavallisimmista ja tärkein
aerosoleista on noki (tunnetaan myös nimellä musta hiili). Tämä
lämmittää ilmakehää, koska se imee auringonvaloa, kuten
yleensäkin musta väri. Tarkin tutkimus noesta julkaistiin
tammikuussa ja se havaitsi myös enemmän nettolämpenemistä kuin
aiemmin on luultu. Tutkimuksen mukaan noen suora lämmittävä
vaikutus on noin 1,1 W/m². Vaikka välilliset vaikutukset estävät
osan tästä, vaikutus on edelleen suurempi kuin aiempi YK:n
ympäristöohjelman (UNEP) arvio 0,3-0,6 W/m².
Pilvien vaikutus hyvin epävarma
Jos
aerosolit eivät jäähdytä maapalloa niin paljon kuin aiemmin
luultiin, ilmaston lämpenemisen pitäisi kiihtyä. Näin ei silti
ole, vaan jokin hillitsee sitä. Yksi ehdokas on pienempi
ilmastoherkkyys.
|
Ilmasto-opas kertoo pilvistä näin: "Kaiken kaikkiaan pilvet viilentävät maapallon ilmastoa, koska pilvettömällä planeetalla auringon säteily pääsisi lähes esteettä maanpinnalle lämmittämään. Näyttäisi siltä, että ilmaston lämmetessä myös pilvisyyden jakauma maapallolla muuttuisi. Mutta lisääntyvätkö pilvet vai vähenevätkö ja missä sekä millä korkeuksilla, siitä eri ilmastomallit antavat toisistaan kovasti poikkeavia tuloksia. Useimmissa malleissa pilviin liittyvä palauteilmiö on ilmastonmuutosta vahvistava, mutta eri mallien tulokset poikkeavat toisistaan varsin paljon." Kuva: J. Kolehmainen. |
On mahdollista, että koko maapallon
ilmakehän kiertoliikettä simuloivat GCM-mallit yliarvioivat pilvien
vaikutusta (ja pilviin puolestaan vaikuttavat aerosolit). Useimmissa malleissa pilvet vahvistavat ilmaston lämpenemistä, joskus
paljonkin. Vuotanut IPCC-raportti kuitenkin sanoo, että pilvien
palautevaikutus on edelleen kaikkein epävarmin säteilyn
palautekytkentä ilmastomalleissa. On jopa mahdollista, että jotkin
pilvet voivat vaimentaa (eivätkä lisätä) ilmaston lämpenemistä.
Tämä voi myös auttaa selittämään katkokset lämpötilan
nousussa. Jos pilvien lämmittävä vaikutus on arvioitua vähäisempi,
ilmastoherkkyys on pienempi.
Ilmaston lämpeneminen piiloutuu ehkä
valtamerten syvänteisiin, jotka lämpenevät ennen näkemättömällä
tavalla
|
Yli 90 prosenttia maapallon energiaepätasapainosta piiloutuu syviin merialueisiin, eikä tämä siis ole suoraan nähtävissä maapallon pintalämpötiloista. Meret sitovatkin tällä hetkellä suuren osan ilmaan päästetystä ylimääräisestä hiilidioksidista. Tästä on saatu lisää todisteita toissa viikolla julkaistussa uudessa tutkimuksessa, jonka mukaan viime vuosikymmenellä 30 prosenttia merten lämpenemisestä on tapahtunut yli 700 metrin syvyydellä. Kuva: J. Kolehmainen.
|
Kuluneen
vuosikymmenen aikana meriveden lämpötilan pitkän aikavälin nousu
näyttää hidastuneen tai jopa pysähtyneen, mikä viittaa siihen, etteivät valtameret
enää ime niin paljon lämpöä ilmakehästä.
Kuten aerosolinkien kohdalla, tämä
päätelmä perustuu uusien mittalaitteiden parempiin tietoihin. Tämä
pätee kuitenkin vain korkeintaan 700 metriä syviin meren
pintaosiin. Mitä tapahtuu sitä syvemmällä, erityisesti yli kahden
kilomerin syvyydessä, on epäselvää. Geophysical Research Letters
-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa
Kevin Trenberth (America's
National Centre for Atmospheric Research) kollegoineen havaitsi, että
30 prosenttia meren lämpenemistä viime vuosikymmenellä on
tapahtunut syvällä meressä (yli 700 metrin syvyydellä).
Tutkimuksen mukaan huomattava määrä ilmaston lämpenemisestä
imeytyy valtameriin ja valtamerten syvät alueet lämpenevät ennen
näkemättömällä tavalla. Jos näin on, tämä myös auttaa
selittämään ilmakehän lämpötilan tasaantumisen.
Valtameret voivatkin olla
ilmastonmuutoksen uinuvia jättiläisiä. Maapallon keskilämpötila ei oikeastaan edes ole hyvä tapa mitata ilmastonmuutosta. Oikeampi tapa olisi tarkastella maapallon energiatasapainoa planeettana, siis vastaanotetun ja luovutetun energian määrää. Tällä hetkellä maapallolle tulee enemmän energiaa kuin täältä poistuu. Syynä ovat kasvihuonekaasut. Yli 90 prosenttia tästä energiaepätasapainosta piiloutuu
syviin merialueisiin, eikä tämä siis ole suoraan nähtävissä maapallon pintalämpötiloista.
Meret sitovat tällä hetkellä suuren osan ilmaan päästetystä ylimääräisestä hiilidioksidista. Tästä on saatu lisää todisteita toissa viikolla julkaistussa
uudessa tutkimuksessa, jonka mukaan viime vuosikymmenellä 30 prosenttia merten lämpenemisestä on tapahtunut yli 700 metrin syvyydellä.
Lämpöä menee hyvin paljon jäätiköiden sulamiseen ja merten lämpölaajenemiseen, ei vain mannerten nouseviin pintalämpötiloihin.
Merenpinnan nousu osoittaa energian kertymistä meriin sekä mannerjäätiköiden sulamista. Manneralueiden pintalämpötilojen nousu voi lopulta olla jopa pienempi uhka kuin merenpinnan nousu. Sitä paitsi loputtomasti energian sitoutuminen meriin ei voi jatkua, jolloin myös mannerten pintalämpötilat alkavat nousta.
Luonnollinen lämpötilojen vaihtelu
voi olla hieman aiempia arvioita suurempi
Lisäksi on olemassa jonkin verran
näyttöä siitä, että luonnollinen eli ei ihmisen aiheuttama
lämpötilojen vaihtelu voi olla hieman suurempi kuin IPCC on
olettanut. Äskettäinen tutkimus, jonka tekivät matemaatikot
Ka-Kit Tung ja
Jiansong Zhou (Proceedings of National Academy of Sciences),
selvittelee lämpötilojen muuttumista vuodesta 1750 lähtien ja
tutkii niiden yhteyttä luonnollisiin muutoksiin (kuten meriveden
lämpötila Atlantilla). Tutkimuksen mukaan ihmiskunnan aiheuttama
lämpeneminen on saatettu arvioida 1900-luvun jälkipuoliskolla
kaksinkertaiseksi verrattuna todelliseen. Siten on mahdollista, että
sekä lämpötilojen nousu 1990-luvulla ja nousun tasoittuminen
2000-luvulla ovat johtuneet osittain luonnollisesta vaihtelusta. Tosin myös Tungin ja Zhoun tutkimus on saanut osakseen
kritiikkiä.
Pitäisikö equilibrium-herkkyyden
sijaan tarkastella lyhyen aikavälin transienttia ilmastoherkkyyttä?
Koska lämpeneminen on kuitenkin
hidastunut ja koska on saatu uusia todisteita, pieni
ilmastoherkkyyden alentaminen näyttäisi olevan perusteltua. Parasta
ilmastoherkkyyden arviota voisi The Economist -lehden mukaan ehkä alentaa (keskimäärin 3,0
asteesta 2,5 asteeseen) - ja ylärajaa (noin 4,5 astetta) varmasti. (Tälle ei lehdessä kuitenkan esitetä selkeää ja yksityiskohtaista perustelua. Perustelu näyttäisi nojaavaan yksittäisiin uusiin tutkimuksiin, vaikka osa uusista tutkimuksista on antanut toisenlaisia tuloksia. Varsin yleisesti tiedeyhteisössä ajatellaan ilmastoherkkyyden olevan
noin 3 astetta, mikä sekin aiheuttanee vakavia ja arvaamattomia seurauksia.)
Equilibrium-ilmastoherkkyys on tärkeä
vertailupiste ilmastotieteessä. Se pyrkii kuvaamaan sitä, mitä
tapahtuisi, kun (lähes) kaikki ilmaston
palauteilmiöt ovat
tapahtuneet. Tällaisen tasapainon saavuttaminen kestää
vuosisatoja, mikä on liian pitkä aika useimmille päättäjille. Niinpä The Economist -lehden mukaan käyttökelpoisempi
mittari on ilmakehän lämpötilan transientti vaste
hiilidioksidipitoisuuden tuplaantumiselle eli transientti
ilmastoherkkyys (TCR). Se kertoo lämpötilan, joka saavutetaan jo
sen 70 vuoden aikana (kaikki lämpenemistä voimistavat
palautemekanismit eivät ole vielä ehtineet toimia), jolloin
hiilidioksidipitoisuus vähitellen kaksinkertaistuu. Kyseessä ovat
siis pelkän hiilidioksidin tuplaantumisen vaikutukset ilman
palaute-efektejä.
Transienttia ilmastoherkkyyttä voi
havainnoida suoraan ja siitä on paljon vähemmän kiistelyä.
Useimpien arvioiden mukaan se on noin 1,5 astetta (vaihteluväli 1-2
astetta). Isaac Held (NOAA) laski äskettäin hänen
"henkilökohtaiseksi parhaaksi arviokseen" 1,4 astetta,
mikä sisältää uudet arviot aerosolien ja luonnollisen vaihtelun
määrästä.
Kuulostaa rauhoittavalta, koska
transientti herkkyys on alempi kuin equilibrium-herkkyys. Transientti
herkkyys kuitenkin havaitsee vain osa siitä lämpenemisestä, jonka
nämä 70 vuoden päästöt lopulta tuottavat, koska hiilidioksidi
pysyy ilmakehässä paljon kauemmin.
Ilmasto lämpenee - eikä kukaan tiedä
lopullisia seurauksia!
Nyrkkisäännön mukaan maapallon
lämpötila nousee noin 1,5 astetta jokaista ilmakehään päästettyä
biljoonaa hiilitonnia kohden. Vuodesta 1750 alkaen ilmakehään on
pumpattu puoli biljoonaa tonnia hiiltä ja lämpötilat ovat nousseet
0,8 astetta. Nykyisellä vauhdilla seuraava puoli biljoonaa tonnia
hiiltä on syydetty ilmaan vuonna 2045 ja sitä seuraava ennen vuotta
2080.
Koska hiilidioksidi kertyy ilmakehään,
tämä voi lisätä maapallon keskimääräistä lämpötilaa
esiteolliseen aikaan verrattuna noin kahdella asteella jopa
pienemmällä ilmastoherkkyydellä ja ehkä lähemmäksi neljä
astetta herkkyyden ylimpien arvioiden mukaan. Vaikka
ilmastoherkkyyden määrittämiseksi on tehty paljon työtä, kukaan
ei kuitenkaan tiedä sitä, miten ilmasto reagoisi, jos lämpötila
nousi peräti neljä astetta.
Asiantuntijat ovat hyvin eri mieltä siitä, kuinka voimakkaita palautekytkennät voivat olla. Jos kuitenkin ajatellaan, että maapallo todella voi lämmetä nuo neljä astetta, niin
millaista täällä sitten olisi?
Lämpötilan nousu ei ole kaikkialla tasaista. Osa maapallon alueista voi jopa viilentyä ilmastonmuutoksen myötä. Esimerkiksi Suomi voi viilentyä, jos meille nyt lämpöä tuova Golfvirta tyrehtyy tai muuttaa suuntaansa ilmastonmuutoksen myötä. Tämä on kuitenkin epätodennäköinen äärivaihtoehto, ja todennäköisintä on Suomenkin lämpeneminen ilmastonmuutoksen seurauksena.
Hieman yleistäen lämpötilan nousu on kuitenkin sitä voimakkaampaa, mitä lähemmäksi napa-alueita mennään. Jos maapallo lämpenee keskimäärin neljä astetta, Pohjoisnapa lämpiää jopa 15 astetta! Tietyt osat arktisesta alueesta voisivat kesäaikaan olla yhtä lämpimiä kuin Napa Valley Kaliforniassa!
Kaakkois-Aasian monsuunituulet eli vuodenaikaistuulet voivat heikentyä neljän asteen lämpenemisen myötä. Todennäköisesti monsuunisateet vähenevät, vaikka ajoittain voi tulla hyvinkin runsaita monsuunisateita. Kaakkois-Aasian riisinviljely on lähes täysin riippuvainen kesämonsuunin eli merimonsuunin tuomista sateista. Jos sateet vähenevät, riisinviljely voi epäonnistua. Seurauksena voi olla nälänhätää.
Merenpinta nousee veden lämpölaajenemisen seurauksena, vaikkei meriin tulisi yhtään lisää vettä. Toinen merenpintaa nostava tekijä on meriin tuleva uusi vesi manneralueiden sulavista jäätiköistä. Sen sijaan jäävuorten (meressä kelluvan jään) sulaminen ei muuta merenpintaa lainkaan, koska kelluva jäävuori syrjäyttää täsmälleen saman vesimäärän, joka siitä sulaessaan tulee.
Vuoristojäätiköiden sulaminen aiheuttaa muitakin ongelmia kuin merenpinnan nousua. Miljoonat ihmiset saavat juomavetensä Himalajan vuoristojäätiköistä kesäisin sulavasta vedestä, joka muodostaa jokia ja lähteitä. Jos ilmaston lämpenemisen myötä uutta lunta ja jäätä ei vuoristossa muodostukaan edes talvisin, myös joet ja lähteet kuivuvat. Makeasta juomavedestä tulee pulaa.
Ilmastonmuutos voi lisätä ympäristöpakolaisten määrää. Arvioiden mukaan kymmeniä tai satoja miljoonia ihmisiä voi joutua pakenemaan kodeistaan juomaveden puutteen sekä kuivuuden (esimerkiksi Mauritania, Sudan, Ghana, Kenia), merenpinnan nousun (esimerkiksi Tuvalu, Kiribati, Malediivit, Papua Uusi-Guinea), ikiroudan sulamisen (osat Alaskaa ja Siperiaa) ja tulvien (esimerkiksi Bangladesh, Vietnam) takia. Myös Australian tulipalojen määrä kasvanee entisestään.
Ennuste tuskin on rauhoittava. Lisäksi
maapallon biosfäärin olotila voi muidenkin syiden takia muuttua jo muutaman sukupolven aikana.
Tämä blogikirjoitus ei sisällä omia mielipiteitäni, vaan se perustuu
The Economist -lehden artikkeliin. Muualta otetut tiedot on osoitettu lähdeviitteinä toimivilla linkeillä. Otsikko ja väliotsikot ovat omiani.
Tämän kirjoituksen tarkoitus on herätellä huomaamaan se tosiasia, kuinka monimutkainen ja vaikeasti ennustettava asia ilmastonmuutos on. Vaikka ihmisen tiedetään selkeästi vaikuttavan ilmaston lämpenemiseen, kukaan ei voi ennustaa tarkkoja aikatauluja, suuruusluokkaa tai seurauksia. Asia on samankaltainen kuin omakotitalon katolta putoaminen. Pahimmillaan seurauksena voi olla kuolema, mutta todennäköisesti vain joitakin luita murtuu. Paraskaan lääkäri ei kuitenkaan voi etukäteen ennustaa varmasti, mitkä luut murtuvat.