Maapallon lämpötilahistoria 1880-2013

Vuosien 1880-2013 (punainen käyrä) ja vuosikymmenten (oranssit pylväät, ensimmäinen vuosikymmen 1880-1889, viimeinen 2000-2009, lisäksi 2010-2013) maailmanlaajuiset keskilämpötilat (maa-alueet + meret) poikkeamina 1900-luvun (1901-2000) globaalista keskilämpötilasta (diagrammin nollataso). Tässä 1880-luku on määritelty siten kuin ihmiset yleensä sen ymmärtävät eli ajanjaksoksi 1880-1889, vaikka matemaattisesti oikeammin 1880-luku olisi 1881-1890. Muut vuosikymmenet on määritelty vastaavalla periaatteella. Diagrammi itse piirtämäni, tietojen lähde NOAA/NCDC. Diagrammin saa suuremmaksi klikkaamalla sen päältä tai tästä linkistä.

Tilastojen mukaan 1980-luku oli siihen mennessä mittaushistorian lämpimin vuosikymmen. Sen jälkeen 1990-luku rikkoi 1980-luvun ennätyksen. Jokainen vuosi oli 1990-luvulla lämpimämpi kuin 1980-luvun keskiarvo. Taas 2000-luvun ensimmäinen vuosikymmen (vuosikymmen 2000-2009) rikkoi 1990-luvun ennätyksen. Jokainen vuosi oli lämpimämpi kuin 1990-luvun keskiarvo.

Vuosi 2010 oli mittaushistorian lämpimin (tai toiseksi lämpimin) vuosi, vaikka viilentävinä tekijöinä vaikuttivat kesällä alkanut La Niña ja auringon heikko aktiivisuus. Lämpimyyttä selittävät alkuvuoden 2010 lämmittävä El Niño sekä fossiilisten polttoaineiden käytöstä syntyvät hiilidioksidipäästöt (ihmiskunnan aiheuttama kasvihuoneilmiön voimistuminen).

Ilmastoa lämmittävien ja viilentävien tekijöiden vaikutus. Perustuu IPCC:n 5. arviointiraportin WG1-osaraportin tietoihin (International Panel on Climate Change, IPCC. 2013. Fifth Assessment Report (AR5). Summary for Policymakers.). Lähde: Ilmatieteen laitos ja ympäristöministeriö. 

Yksittäiset vuodet ovat voineet olla edellisiä vuosia lämpimämpiä tai kylmempiä, mutta pitkällä aikavälillä tarkasteltuna keskilämpötilat kohoavat selvästi.

Tulivuorenpurkausten ja ENSO-oskillaation vaikutus lämpötiloihin

Lisätietoja kannattaa katsoa Nasan interaktiivisesta diagrammista, jossa on esitetty myös tulivuorenpurkausten, El Niñon, La Niñan ja auringon aktiivisuuden vaikutukset maapallon lämpötilojen kehitykseen. Voimakkaiden tulivuorenpurkausten viilentävä vaikutus tuli näkyviin ainakin vuosina 1883 (Krakatau), 1963 (Mt. Agung) ja 1991 (Pinatubo) tapahtuneiden purkausten jälkeen.

 

ENSO-värähtelyn (eli El Niñon ja La Niñan vuorottelun) vuodet alkaen vuodesta 1980. Määrittely on tehty meriveden lämpötila-anomalian (poikkeama tavanomaisesta) mukaan. Jos meriveden lämpötila on ollut ainakin viisi kuukautta peräkkäin vähintään 0,5 astetta tavanomaista lämpimämpi, puhutaan El Niñosta. Jos meriveden lämpötila on ollut ainakin viisi kuukautta peräkkäin vähintään 0,5 astetta tavanomaista viileämpi, puhutaan La Niñasta. Heikko ilmiö on kyseessä silloin, kun poikkeama on 0,5-0,9 astetta. Kohtalaisessa poikkeama on 1,0-1,4 astetta ja voimakkaassa vähintään 1,5 astetta. Tietojen lähde: NOAA Climate Prediction Center.

Viilentävä La Niña -ilmiö vuosina 1973-1976 vaikutti lämpötiloihin noin -0,2 celsiusastetta. Vastaavasti lämmittävä, 1900-luvun voimakkain El Niño -vaihe 1997(-1998), ns. Super-El Niño, lämmitti maapallon ilmakehän alaosaa pienellä viiveellä noin 0,2 astetta.

Vaikka El Niño onkin luonnollinen ilmiö ja vaikka se on esiintynyt koko ihmiskunnan historian ajan, globaali lämpötilan kohoaminen todennäköisesti kaksinkertaistaa kaikkein voimakkaimpien El Niño -ilmiöiden toistuvuuden. Tämä on todettu uudessa australialaisten,yhdysvaltalaisten, kiinalaisten ja brittiläisten tieteilijöiden tutkimuksessa.

El Niño vaikuttaa merkittävästi maailmanlaajuiseen säähän, ekosysteemeihin, maatalouteen, trooppisiin sykloneihin eli trooppisiin pyörremyrskyihin, kuivuuteen, pensaspaloihin, tulviin ja muihin sään ääri-ilmiöihin. Se tuo esimerkiksi tulvia Yhdysvaltojen länsiosiin sekä maastopaloja Indonesian sademetsiin ja Australian pensasalueille.

Uutinen on erityisen huolestuttava siksi, että kahtena viime kesänä Australiassa on ollut ennätyslämpötiloja ja lukuisia metsäpaloja, vaikka ENSO-värähtely on ollut neutraalissa vaiheessa eli ei ole ollut El Niñoa eikä sen vastakkaisilmiötä La Niñaa.

Voimakas El Niño syntyy, kun meren pintalämpötila nousee yli 28 asteeseen normaalisti viileällä ja sateettomalla Tyynenmeren itäreunalla. Normaalisti tällaiset olosuhteet syntyvät kerran 20 vuodessa. Kun kasvihuonekaasut lisääntyvät ja maapallon keskilämpötila nousee, tällaiset olosuhteet syntyvätkin tämän uuden tutkimuksen mukaan noin kerran vuosikymmenessä.

Miksi eri tutkimuslaitosten tuloksissa on eroja?

Kymmenen mittaushistorian maailmanlaajuisesti lämpimintä vuotta NOAA:n (Yhdysvaltojen kansallinen valtameren ja ilmakehän tutkimuslaitos), Nasan (Goddard Institute for Space Studies), Japanin ilmatieteen laitoksen, Met Officen (Ison-Britannian ilmatieteen laitos), UAH:n (University of Alabama in Huntsville) ja WMO:n (Maailman ilmatieteen järjestö) uusimpien, päivitettyjen aikasarjojen mukaan (maa- ja merialueet yhdistettynä). Suluissa oleva luku kertoo, kuinka paljon kyseisen vuoden keskilämpötila poikkeaa pitkäaikaisesta lämpötilakeskiarvosta (vertailukausi NOAA:lla 1901-2000, Nasalla 1951-1980, Japanin ilmatieteen laitoksella 1981-2010, MetOfficella 1961-1990, UAH:lla 1981-2010 ja WMO:lla 1961-1990). NOAA:lla ja Nasalla mittaushistoria alkaa vuodesta 1880, Japanin ilmatieteen laitoksella 1891. Eri tutkimuslaitoksilla käytetään hieman erilaisia menetelmiä ja eri vertailukausia, mutta niiden tulokset ovat hyvin lähellä toisiaan.

 
Eri tutkimuslaitosten tulosten erot johtuvat analyysimenetelmistä (interpolaatio) ja siitä, miten käsitellään niitä maapallon alueita, joilta havaintoja ei ole saatavilla. Tällaiset alueet joko jätetään kokonaan ottamatta huomioon, niillä käytetään apuna satelliittidataa tai sovelletaan kokonaisvaltaista assimilaatiotekniikkaa.

NOAA:n mukaan vuosi 2013 oli 0,58 astetta lämpimämpi kuin ajanjakso 1951-1980 ja 0,62 astetta lämpimämpi kuin 1900-luku. Nasan mukaan vuosi 2013 oli 0,60 astetta lämpimämpi kuin ajanjakso 1951-1980 ja 0,63 astetta lämpimämpi kuin 1900-luku.

Brittiläisen Met Officen tiedot perustuvat Met Officen (Hadley Centre) ja CRU:n (Climatic Research Unit at the University of East Anglia) yhdessä hallinnoimaan HadCRUT 4.2.00 -aineistoon, jonka tulokset löytyvät tästä linkistä. Met Office antaa nettisivuillaan tuloksille myös luottamusvälin 95 prosentin luottamustasolla. Kun edellä olevassa taulukossa lämpimimmän vuoden 2010 lämpötila-anomaliaksi on merkitty 0,55 astetta, luottamusväli 95 prosentin luottamustasolla on 0,46-0,64 astetta. Käytännössä on siis mahdotonta asettaa lämpimimpiä vuosia tarkkaan järjestykseen.

HadCRUT 4 -aineistossa käytetään keskilämpötilojen laskemiseen vain sellaisia hilaruutuja (maapallon alueita), joilta on olemassa laskettavana olevan kuukauden ajalta lämpötilamittauksia. Käytetty ruudukko on yleensä tasavälinen. Jos kaikki hilaruudut eivät ole samankokoisia, tämä otetaan laskennassa huomioon. Esimerkiksi arktisella ja antarktisella alueella mittauspisteitä on kuitenkin niin harvassa, että näiltä maapallon alueilta jää isoja osia kokonaan pois laskennasta. Sen sijaan Nasan GISS-aineistossa tällaisessa tapauksessa oletetaan lämpötila-anomalian (ei lämpötilan) pysyvän samanlaisena 1200 kilometrin etäisyydellä mittauspisteestä. Näin mukaan tarkasteluun saadaan suurempi osa maapallosta. Koska juuri arktinen alue on lämmennyt muuta maapalloa enemmän, Nasan GISS-aineisto näyttääkin useina viime vuosina korkeampia anomalioita kuin Met Officen HadCRUT 4 -aineisto.

Lisäksi pintalämpötila-analyysien aineistoja päivitetään ajoittain. Esimerkiksi Met Office käytti aiemmin HadCRUT 3 -versiota, jossa oli pinta-alaan suhteutettuna mukana hyvin vähän aineistoa kaikkein nopeimmin lämpenevältä arktiselta alueelta, Venäjältä ja Kanadasta. Kun myös nuo alueet otettiin mukaan tarkasteluun, mittaushistorian lämpimimpien vuosien lämpötilat ja osin myös vuosien keskinäinen järjestys muuttuivat hieman.

Samoin esimerkiksi Nasan GISS-aineistoa päivitetään aika ajoin. Joulukuun 2011 puoliväliin asti Nasan GISS-aineisto perustui lähinnä GHCN v2 -nimiseen säähavaintoasema-aineistoon, joka ladattiin NOAA:n/NCDC:n julkiselta nettisaitilta. Tuon aineiston päivitystä ei kuitenkaan enää jatkettu, joten Nasa siirtyi käyttämään korjattua GHCN v3 -aineistoa. Korjaamatonta aineistoa ei voi käyttää, koska se sisältää hyvin tunnettuja ja dokumentoituja virheitä ja epäjatkuvuuksia. Esimerkiksi sääasemien sijaintipaikkoja tai mittausajankohtien kellonaikoja on voitu muuttaa historian kuluessa. Niinpä NOAA/NCDC kehitti ja julkaisi automaattisen metodin, jonka avulla on mahdollista paikantaa ja korjata näitä ongelmia. Metodi toimii hyvin monissa dokumentoiduissa tapauksissa, mutta toisaalta se voinee joissakin yksittäisissä tapauksissa aiheuttaa myös uusia virheitä. Suuressa aineistossa pienet virheet kuitenkin peittyvät, eivätkä ne vaikuttane oleellisesti lopputulokseen.

Esimerkiksi Australian tietyillä havaintoasemilla vanhemmassa aineistossa oli epäjatkuvuusvirheitä, koska päivittäisen keskilämpötilan mittausmenetelmää on muutettu. Tämä aiheutti ko. asemien lämpötiladataan virheen, joka korjattiin GHCN v3 -aineistossa. Australian sää- ja ilmastotietokeskuksen raportissa ”On the sensitivity of Australian temperature trends and variability to analysis methods and observation networks, CAWCR Technical Report No. 050” on selostettu Australian tilannetta tarkemmin. Sivulta 20 (PDF-tiedoston sivulta 30) kaaviosta 10 kannattaa verrata kolmatta (GISS3LO-ACORN) ja viidettä (GISSLO-ACORN) lämpötilaerotuskuvaajaa. Ensin mainittu perustuu versioon 3 ja toinen vanhempaan versioon 2, mikä osoittaa, että vanhemmassa versiossa uusimmat havaintoarvot ovat liian alhaisia. Asiaa tarkemmin selostava teksti löytyy sivulta 17 (PDF:n sivu 27).

Raportissa todetaan mm. seuraavaa: ”The strongest warming of the last 100 years occurs in the last 50 years, with just over 80% of the total quadratic change occurring since 1960 (see Table 1). During this period, the differences between the unhomogenised whole-network analyses and the homogenised subnetwork analyses are small. It may be confidently concluded that the basic warming trend is neither an artifact of non-climatic changes in the raw data, nor an artifact of the various homogenisation and analysis methods. -- In summary; the different methods of analysing and homogenising the Australian SAT data, employed by four different groups, yield results which at the national/annual level are quite similar. The differences are largely confined to the early part of the record where there are fewer observational data to be used.”

Nasakin on tehnyt selvityksen, jossa tarkasteltiin GHCN-lämpötiladatan versiomuutoksen ja säätöjen vaikutusta maailmanlaajuisiin lämpötilatrendeihin ja -anomalioihin. Selvityksen tuloskartoista näkee sen, että toiset alueet ovat muutoksen myötä hieman viilentyneet ja toiset lämmenneet verrattuna aiempaan, ja että muutoksen vaikutus on kokonaisuutena kuitenkin melko merkityksetön. Itse asiassa muutoksen vaikutus on pienempi kuin aineistoon yhä sisältyvä epävarmuus.

Myös NOAA:n sivuilla on selostettu hyvin lämpötiladatan korjaamisen (adjusoinnin) tarvetta ja vaikutuksia tuloksiin. Esimerkiksi historialliset merten pintalämpötilat ovat korjauksen seurauksena muuttuneet lämpimämmiksi, eivätkä meret ole siis lämmenneet niin paljon kuin ennen korjausta vaikutti. Maa- ja merialueiden globaali lämpenemistrendi vuosisataa kohden (verrattuna 1900-luvun keskiarvoon) puolestaan on ollut NOAA:n korjatussa GHCN-aineistossa 0,5911 astetta aikavälillä 1880-2009 ja 1,1387 astetta aikavälillä 1950-2009 sekä 1,6552 astetta aikavälillä 1979-2009. Korjaamattomassa raakadatassa (kuten NOAA sitä nimittää; tähänkin toki tehty jo jonkinlaisia korjauksia) lämpenemistrendit ovat samassa järjestyksessä lueteltuina 0,5621 astetta, 1,1181 astetta ja 1,6539 astetta. Todellisuudessa trendejä ei tietenkään ole järkevää laskea näin monella desimaalilla, mutta tarkastelu osoittaa, ettei maapallon ilmaston lämpeneminen ole lämpötila-aineiston muokkaamisen tuottama virhe vaan todellisuudessa havaittava ilmiö. Korjaamaton ja korjattu data tuottavat hyvin samankaltaiset lämpenemistrendit.

Tarkkaa lopullista totuutta maapallon lämpötilojen muutoksista ei tiedä kukaan, mutta nämä erilaiset analyysit antavat siitä jonkinlaisen ja varsin johdonmukaisen käsityksen.

Suomen lämpötilahistoria

Vuoden keskilämpötila ja siihen vaikuttaneita tekijöitä Suomessa vuosina 1847-2012. Kuvan saa suuremmaksi klikkaamalla sen päältä. Lähde: Ilmatieteen laitoksen diagrammi TULUVAT-hankkeessa (Opetushallituksen rahoittama hanke) tuotetusta SMART Board -materiaalista.

 

Katso myös nämä

Mittaushistorian lämpimin vuosikymmen kaikissa maanosissa

Ilmastonmuutos lisännyt korkeita lämpötiloja maapallolla viime vuosina

Hyviä ja huonoja uutisia: Auringon aktiivisuus alimmillaan 100 vuoteen, ilmaston lämpeneminen väliaikaisesti ehkä hidastunut, ilmastonmuutos saattaa silti pian voimistua

Yllätys: Pysähtyikö maapallon lämpeneminen vuonna 1998?

Heikki Nevanlinna: Auringon säteilyn muutokset ja maapallon lämpötila

Ilmasto-opas: Maapallon pintalämpötila vaihtelee 65 vuoden jaksoissa

Thomas Karl - luento NOAA:n pintalämpötila-analyysistä

Ilmastotieto: Ilmastodataa

Lisää diagrammeja ilmastonmuutoksesta