perjantai 28. syyskuuta 2012

Ovatko ilmastonmuutosta ennustavat ilmastomallit luotettavia?

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.


Video: What is a Climate Model?, julkaisija PICS Climate Insights. Suomenkielisen tekstityksen saa päälle valitsemalla alavalikosta CC > Finnish (tai Suomi). Tekstityksen tehnyt Ilmatieteen laitoksen, Kouvolan kaupungin (Kouvolan Lyseon lukio ja Kouvolan iltalukio) ja Vantaan kaupungin (Lumon lukio) yhteinen TULUVAT-ilmastohanke.


Tutkimuksen "The hindcast skill of the CMIP ensembles for the surface air temperature trend" yhtenä tavoitteena oli selvittää, kuinka luotettavia IPCC:n ilmastomallit ovat. Tutkimusryhmä arvioi seitsemää tietokonesimulaatiomallia, joita käytetään IPCC:n kuuden vuoden välein ilmestyvissä raporteissa. Nämä mallit ottavat huomioon maapallon pinnan ja ilmakehän väliset vuorovaikutukset kummallakin maapallon puoliskolla, kaikissa maanosissa ja valtamerissä.

Ilmastomallit edustavat nykyistä käsitystä ilmastoon vaikuttavista tekijöistä ja sitten kääntävät nämä ohjelmakoodiksi ja integroivat niiden vuorovaikutuksia tulevaisuudessa. Mallit sisältävät useimmat tuntemamme vaikuttavat tekijät kuten tuuli, auringon säteily, ilmakehän virtaukset, pilvet, sadanta, aerosolit (pienet hiukkaset ilmassa), pintakosteus ja merivirrat.

Ilmastomallien toimivuus perustuu vähintään kolmeen kriteeriin. Mallissa on käytettävä luotettavia tietoja, sen ennustearvon on oltava parempi kuin pelkkään sattumaan perustuva ennuste ja sen ennusteen on oltava lähempänä todellisuutta kuin pelkkään maapallon ilmastojärjestelmän sisäiseen vaihteluun perustuva ennuste, jossa ei ole otettu huomioon vaihteluita auringon toiminnassa, tulivuorenpurkauksia, kasvihuonekaasupäästöjä fossiilisten polttoaineiden polttamisesta ja maankäytön muutoksia, kuten kaupungistumista ja metsien hävittämistä.

Testatakseen, kuinka tarkasti erilaiset tietokonepohjaiset ilmaston ennustemallit voivat muuttaa dataa ennusteiksi, tutkimusryhmä käytti hindcast-malliajoja. Tutkijat syöttivät malleihin historiallisia tilastotietoja ilmastosta ja vertasivat mallien antamia tuloksia todellisuudessa havaittuun ilmastonmuutoksen. Tutkijat arvioivat malleilla vuonna 1900 käytettävissä olleiden tietojen perusteella ilmastonmuutosta 10, 20, 30, 40 ja 50 vuotta eteenpäin. Sitten sama tehtiin alkaen vuosista 1901, 1902 ja niin edelleen.

"Ilmastotutkijat ovat oikeassa, koska tutkimuksemme osoittaa, että maanosan laajuisella alueella ja kolmen vuosikymmenen pituisella tai pitemmällä ajanjaksolla ilmastomallit todellakin näyttävät ennustuskykynsä. Mutta kun ennustetaan ilmastoa tietylle alueelle seuraavien 10 tai 20 vuoden ajaksi, mallimme eivät toimi.", sanoo Arizonan yliopiston ilmakehätieteiden osaston professori Xubin Zeng.

"Analyysimme vahvisti sen, mitä odotimme viimeisimmästä IPCC-raportista vuodelta 2007", sanoo Zengin ryhmässä tohtorin tutkintoon tähtäävä Koichi Sakaguchi. "Näillä ilmastomalleilla näyttää olevan hyvä tarkkuus suuressa mittakaavassa, esimerkiksi ennustettaessa lämpötilatrendejä useiksi vuosikymmeniksi, ja vahvistimme sen osoittamalla, että mallit toimivat hyvin yli 30 vuoden aikajänteellä ja maantieteellisesti vähintään 30 koordinaatistoastetta kattavalla alueella. "

Zeng toteaa: "On tärkeää pitää mielessä, että ilmastonmuutoksen hindcast-malleja on tehty käyttäen alkupisteenä vuotta 1880. Nykyään meillä on paljon enemmän havaintoaineistoa. Jos aloitetaan ennuste nykyajasta seuraavien 30 vuoden ajaksi, ennusteen tarkkuus saattaa olla paljon parempi, vaikkei tätä olekaan vielä todistettu. -- Olemme edistyneet paljon tiettyjä prosessien ymmärtämisessä, esimerkkinä ilmassa leijuva pöly ja muut joko ihmisen toiminnasta tai luonnollisista lähteistä maanpinnalta ilmaan nousevat pienet hiukkaset. Mutta ilmasto ja maapallo ovat yhä erittäin monimutkaista. Parempi käsitys ei välttämättä muutu paremmaksi taidoksi lyhyessä ajassa. Kun mennään yksityiskohtiin, huomaa, että joidenkin vuosikymmenten kohdalla mallit onnistuvat paljon paremmin kuin joinakin muina vuosikymmeninä. Tämä johtuu siitä, että mallit ovat vain niin hyviä kuin meidän ymmärryksemme luonnon prosesseista, ja siellä on paljon sellaista, mitä emme ymmärrä. "

Zengin mukaan maapallon keskilämpötila nousi viime vuosisadalla noin 0,8 celsiusastetta. Ilman mitään pyrkimyksiä hillitä kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttamaa ilmaston lämpenemistä lämpötila voi mallien mukaan nousta vielä noin 4,5 astetta tai enemmänkin tämän vuosisadan loppuun mennessä.

"Tiedeyhteisö neuvoo päättäjiä välttämään lämpötilan nousua yli kahdella asteella, koska katsomme, että kun tämä kynnys on ylitetty, ilmaston lämpeneminen voisi olla vahingollinen monilla alueilla", Zeng sanoo.

Lähteet:

Journal of Geophysical Research Atmospheres

The University of Arizona News

AccuWeather

ScienceDaily

Lisää tietoa ilmastomalleista:

Ilmasto-opas

IPCC

tiistai 18. syyskuuta 2012

Ennuste: Suomeen kylmä talvi 2012-2013!?

Pohjoisnavan jääpeite on sulanut ennätyksellisen vähäiseksi, mikä puolestaan voi The Guardian -lehdessä haastatellun ilmastotutkijan mukaan aiheuttaa meille kylmän talven 2012-2013. Tästä on revitty lehtien lööpeissä hurjia ennusteita pakkastalvesta. Mikä on totuus tutkimusten ja eri ennusteiden mukaan?

Kuvan © Fotowerk - Fotolia.com

Kun Jäämerellä jääpeite sulaa kesällä pieneksi, tämä ennustaa Rutgersin yliopiston tutkija Jennifer Francisin mukaan kylmää talvea Isoon-Britanniaan ja Pohjois-Eurooppaan: "Emme voi tehdä tarkkoja ennustuksia vielä... (mutta) en olisi yllättynyt äärimmäisestä kylmyydestä tänä talvena."

Jäätön Jäämeri on kerännyt auringon lämpöä ympäri vuorokauden koko pohjoisen pallonpuoliskon lyhyen kesän ajan. Syksyllä ja alkutalvella veden lämpö vapautuu ilmakehään eli ilmakehässä on ikään kuin uusi energianlähde. Lämpö ja vesihöyry vaikuttavat kaikkein tärkeimpään suihkuvirtaukseen eli lännestä itään puhaltaviin tuuliin, jotka ovat rajapintana kylmän arktisen ilman ja lämpimämmän keskileveyksien ilman välissä.

Toiset tutkijat ovat havainneet suihkuvirtauksen kääntyneen kohti pohjoista viime vuosien aikana. Francis kollegoineen on todennut suihkuvirtauksen myös heikentyneen. Tämä suihkuvirtauksen heikentyminen tarkoittaa tietyn säätyypin vaihtumista hitaammin ja kestämistä pitempään, olipa kyseessä sitten sateisuus tai kuivat olosuhteet. Tilanne voi johtaa esimerkiksi sulkukorkeapaineeseen, joka osaltaan vaikuttaa helleaaltojen syntymiseen kuten Venäjällä kesällä 2010.

Juuri Ilmastotiedossa uutisoidun tutkimuksen mukaan kesän 2010 ääri-ilmiöihin vaikuttivat luonnollinen vaihtelu ja ihmisen voimistama ilmastonmuutos yhdessä: "Vuonna 2010 luonnollinen vaihtelu (erityisesti El Niñon ja La Niñan vaihtelu, eli “ENSO”) ja ihmiskunnan toiminnasta seurannut ilmaston lämpeneminen aiheuttivat useille paikoille erittäin korkeita meren pintalämpötiloja, joilla oli tärkeä rooli seuranneissa tapahtumissa. Toukokuussa 2010 pohjoisella Intian valtamerellä pintavesi oli ennätyslämmintä. Meksikon lahdella pintavedet olivat ennätyslämpimät elokuussa, Karibialla syyskuussa ja Australian pohjoispuolella joulukuussa 2010. Näistä ennätyslämpimistä vesistä haihtui poikkeuksellisen paljon kosteutta ilmakehään, mikä ruokki monsuunisateita. Seuranneet rankkasateet aiheuttivat (mediasta tuttuja) tulvia Pakistanissa, Kolumbiassa ja Australian Queenslandissa. Tilanteesta seuranneet lämpimät vedet pohjoisella Intian valtamerellä ja trooppisella Atlantilla vaikuttivat ilmakehän virtausliikkeisiin, kuten Rossby-aaltoihin ja monsuuniin. Poikkeuksellisilla monsuunivirtauksilla oli suora vaikutus korkeammille leveysasteille. Kaakkois-Aasian monsuuni vaikutti Etelä-Venäjän olosuhteisiin ja Kolumbian monsuuni Brasiliaan. Syntyneet olosuhteet vaikuttivat siihen, että Venäjälle syntyi pysyvät helteitä suosivat olosuhteet. Tuloksena olivat ennätyshelteet, joiden vaikutus koettiin myös Suomessa muun muassa ennätyslämpötiloina."

Tänä kesänä 2012 Grönlannissa oli sulkukorkea, joka vaikutti jään sulamiseen. Toistaiseksi on silti mahdotonta varmistaa sen mahdollista osuutta Yhdysvaltojen tämän kesän pitkäaikaisiin helteisiin ja kuivuuteen. Yhdysvalloissa heinäkuu oli koko mittaushistorian (alkaen vuodesta 1895) kaikista kuukausista lämpimin (USA:n mannerosien keskilämpötila +25,3 celsiusastetta). USA:ssa tammi-heinäkuu on ollut ennätyslämmin, samoin edellinen 12 kuukauden jakso elokuusta 2011 lähtien. Francisin mukaan paikallaan pysyvä sulkukorkea voi kuitenkin olla kuin liikenneruuhka, joka hidastaa säärintamien liikettä kauempanakin.

Valtameritutkija James Overland Washingtonin yliopistosta sanoo Guardianin haastattelussa: "Nämä muutokset tapahtuvat aiemmin kuin tutkijat ajattelivat. Olemme toistaiseksi saaneet vain pienen maistiaisen ilmastonmuutoksesta. Kun merijää jatkaa sulamistaan, suihkuvirtaus todennäköisesti hidastuu yhä lisää ja siirtyy kohti pohjoista, mistä seuraa suuria lämpötilojen vaihteluja ja yhä enemmän sään ääri-ilmiöitä."

Marraskuussa 2010 julkaistun tutkimuksen mukaan ilmaston lämpeneminen todellakin voi lisätä kylmiä talvia ilmastonmuutoksen alkuvaiheessa. Tutkijat Vladimir Petuhov (Petoukhov) ja V. A. Semenov Potsdamin ilmastovaikutusten tutkimuskeskuksesta (Potsdam Institute for Climate Impact Research) ovat seuranneet Jäämeren itäosia (Barentsinmeri ja Karanmeri). Kun Jäämeren itäosien jääpeite vähenee ilmastonmuutoksen myötä, merestä pääsee vapautumaan entistä enemmän lämpöä, mikä lämmittää ilmaa. Tämä puolestaan aiheuttaa ilmavirtausten muuttumisen, jolloin kylmät talvet Euroopassa ja Pohjois-Aasiassa yleistyvät. Äärimmäisen kylmien talvien todennäköisyys kasvaa kolminkertaiseksi! Kylmistä talvista on syytetty joskus auringon heikkoa säteilyä ja joskus Golfvirran heikentymistä, mutta tutkijoiden mukaan merijään vähenemisen ja kylmien talvien välinen korrelaatio on huomattavasti selvempi. Tämä ”lämmin arktinen alue, kylmät mantereet” -ilmiö on fysikaalisesti täysin mahdollinen. Tämä tutkimus ei ole ennuste talven 2012-2013 säästä, vaan se kertoo vain kylmien talvien todennäköisyyden aluksi kasvavan pitkällä aikavälillä ilmaston lämmetessä. Luontainen sään vaihtelu kuitenkin jatkuu, joten yksittäisestä talvesta on mahdotonta ennustaa yhtään mitään. Yksittäinen talvi voi olla kylmä tai lämmin, vaikka kylmien talvien todennäköisyys kasvaisikin. Lisäksi on huomattava, että kyseinen tutkimus perustui vain yhteen ilmastomalliin.

Talviset talvet 2005-2006 ja 2009-2010 tai 2010-2011 eivät siis ole tämän tutkimuksen mukaan ristiriidassa ilmaston lämpenemisen kanssa, vaan pikemminkin ne sopivat kuvaan erinomaisen hyvin ilmastonmuutoksen yhteydessä. Sitä paitsi talvet 2009-2010 ja 2010-2011 eivät edes olleet erityisen kylmiä, jos tarkastellaan koko pohjoista pallonpuoliskoa eikä vain eniten uutisoitua Euroopan ja Itä-Yhdysvaltojen aluetta. Ilman ilmastonmuutosta nämä talvet olisivat olleet vieläkin kylmempiä. Talvi 2007-2008 sen sijaan oli Suomessa jopa lämmin, vaikka syksyllä 2007 arktisen merijään määrä oli toiseksi pienimmillään (vain tänä vuonna 2012 ollut pienempi), joten ainakaan aivan aukottomasti Francisin teoria ei päde.

Ilmastotieto kertoi syyskuussa 2011 näin: ”Kahden viime talven aikana esiintyneet kylmät jaksot saivat paljon huomiota, mutta lämpimät jaksot olivat paljon merkittävämpiä. Joillakin pohjoisen pallonpuoliskon alueilla koettiin kylmimpiä jaksoja vuosikymmeniin, mutta viime talvien aikana pohjoisella pallonpuoliskolla esiintyi myös erittäin voimakkaita, joskin ilmeisesti uutisarvoltaan vähäisempiä, lämpimiä jaksoja. San Diegossa sijaitsevan Scrippsin merentutkimuslaitoksen tutkijat tarkastelivat päivittäisiä talvilämpötilojen ääriarvoja vuodesta 1948 alkaen. He havaitsivat, että kahden viime talven aikana lämpimät ääriarvot olivat paljon voimakkaampia ja yleisempiä kuin kylmät ääriarvot. Lisäksi, vaikka kylmät ääriarvot olivat enimmäkseen selitettävissä luonnollisella ilmaston vaihtelulla, niin lämpimät ääriarvot eivät olleet selitettävissä niin. - - Tutkijat loivat äärilämpötilaindeksit viimeisille 63 talvelle ja sijoittivat kaksi viime talvea tähän historialliseen taustaan. Talvet 2009-10 ja 2010-11 sijoittuivat sijoille 21 ja 34 kylmien äärilämpötilojensa osalta koko pohjoista pallonpuoliskoa tarkasteltaessa. Lämpimien äärilämpötilojen osalta nämä kaksi talvea sijoittuivat sijoille 12 ja 4 tässä tarkastelussa. - - Gershunov kuitenkin huomautti tutkimuksen osoittavan, että vaikka kahden viime talven kylmät äärilämpötilat ovatkin luonnollisten tekijöiden aikaansaannosta, kylmät äärilämpötilat sopivat silti myös ilmaston lämpenemistrendeihin. Ilman ilmaston lämpenemistä kylmät äärilämpötilat olisivat olleet vielä kylmemmät.”

Marraskuussa 2010 ruotsalainen meteorologi Per Kållberg ennusti Sydsvenskan-lehdessä Pohjois-Eurooppaan hyvin kylmää talvea 2010-2011. Ennuste perustui Pohjois-Atlantin oskillaatioon (NAO) joka muuttui negatiiviseksi joulukuussa 2009 ja aiheutti kylmän talven 2009-2010. Kesällä ilmavirtaukset muuttuvat siten, ettei NAO päässyt vaikuttamaan kesän säähän. NAO:n negatiivinen vaihe voi aina tuoda Skandinaviaan samanlaiset kylmät talvet kuin 1950- ja 1960-luvuilla, jolloin esiintyi usein negatiivinen NAO (vastaavasti monina lämpiminä talvina NAO on ollut positiivinen). Skandinavian lisäksi kylmää tulee talveksi negatiivisen oskillaation aikana myös Britanniaan, Länsi-Eurooppaan ja Yhdysvaltojen itärannikolle. Sen sijaan Länsi-Grönlannissa seurauksena on kostea ja lämmin sää. Myös USA:n länsirannikolla voi olla epätavallisen lämmintä. Pohjoisen pallonpuoliskon lämpötilajakaumaa voi seurata karttakuvasta ja lisätietoja Pohjois-Atlantin oskillaatiosta lukea Ilmastotiedon sivuilta.

Syyskuussa 2010 puolalaisten meteorologien väitettiin ennustaneen, että Eurooppaan on tulossa kylmin talvi tuhanteen vuoteen. Ilmatieteen laitoksen mukaan kyseessä kuitenkin oli uutisankka: "Meillä Ilmatieteen laitoksella oli vaikeuksia selvittää, mikä oli se uusi sensaatiomainen tutkimus, johon tämä ennuste perustuisi. Lopulta selvisi, että puolalainen meteorologi oli vain median haastattelussa kertonut, että JOS Golfvirta hidastuisi tai pysähtyisi, Pohjois-Euroopan ilmasto kylmenisi... Aivan, kaikkihan tuntevat Golfvirran merkityksen ilmastoomme ja voivat tähän lausuntoon yhtyä. Nyt vain oli käynyt niin onnettomasti, että matkalla viesti hieman muuttui ja oleellinen pieni sana 'jos' oli jäänyt matkan varrelle." (klimatologi Reija Ruuhela, Ilmastokatsaus 9/2010, s. 3)

Blogissaan meteorologi Liisa Rintaniemi pohtii mahdollista matalapainetoiminnan vilkkauden jaksottaisuutta, joka ehkä saattaisi vaihdella 10-20 vuoden välein: ”On tutkittu, että 1960-luvulla matalapainetoiminta oli ainakin pohjoisen pallonpuoliskon merialueilla heikkoa, kun taas 1980- ja 1990-luvut olivat vilkkaan toiminnan aikaa. 2010-luvun alkajaisiksi matalapainetoiminta on tämän meteorologin näppituntumalla taas heikentynyt – mutta varsinaiset johtopäätökset voidaan suodattaa havaintoaikasarjoista vasta vuosikymmenen päätyttyä. Mutta eikö olekin mielenkiintoista, jos voitaisiin varmuudella todeta, että on olemassa noin 10-20 vuoden mittaisia jaksoja, jolloin meillä vallitsee vuoroin vilkas matalapainetoiminta – merellinen ilmasto – vuoroin heikko matalapainetoiminta – mantereinen ilmasto? Ja että nämä jaksot voitaisiin ennustaa etukäteen? 'Viidestä seuraavasta talvesta tulee jälleen kylmiä ja runsaslumisia.' 'Seuraavat kolme kesää ovat hyvin koleita ja epävakaisia, joten varatkaa etelänmatkanne ajoissa.' Puhumattakaan siitä, miten suuria etuja tällaisista ennusteista olisi teollisuudelle ja liikenteelle. No, tämä on tietysti meteorologista science fictionia. Tiede menee eteenpäin, vaikka ihmisiässä mitattuna edistys tapahtuu joskus tuskallisen hitaasti. Mutta hei, jo kymmenen vuoden päästä, 42-vuotiaana tiedän, jatkuivatko nämä 2010-luvun alkuvuosien kylmät talvet ja kuumat kesät Suomessa koko vuosikymmenen.”

Kommentissa Rintaniemi tarkentaa vielä näin: ”Yksi pointti johon en kirjoituksessani päässyt on se, että kuluneet mannermaisen kylmät talvet eivät kerro ilmastonmuutoksen pysähtymisestä ja esimerkiksi mainitsemasi lumirajan siirtyminen on nähtävissä edelleen. Vielä selvemmin havaitaan kuitenkin esim. pohjoisnavan merialueiden jääpeitteiden vetäytyneen pienemmälle alueelle. Matalapainetoiminnan vuosikymmenien väliset muutokset aiheuttavat lyhyen aikavälin heittelyä keskileveysasteiden ilmastoon, joten niiden vaikutus täytyy suodattaa pois niistä aikasarjoista, joissa tutkitaan ilmaston lämpenemistä 50-100 vuoden aikana.”

Varsinainen blogikirjoitukseni talven 2012-2013 vuodenaikaisennusteista eli pitkän aikavälin sääennusteista ilmestyy myöhemmin. Toistaiseksi ei pysty vielä sanomaan mitään kovin varmaa. Alustavissa ennusteissaan WSI ennustaa Suomeen syys-marraskuun jaksolla tavanomaista lämpimämpää, IRI koko talveksi lähes tavanomaisia lämpötiloja (tai hieman keskimääräistä lämpimämpää), Venäjän Ilmatieteen laitos loka-joulukuuksi tavanomaisia lämpötiloja. Ranskan Ilmatieteen laitoksen ennusteessa loka-joulukuu ovat Suomessa tavanomaista kylmempiä, kun taas tammi- ja helmikuu ovat tavallista lämpimämpiä. NOAA/NWS:n ennusteissa Suomen talvi näyttää varsin normaalilta, vaikka joulu-helmikuussa Keski-Eurooppa voikin hytistä tavallista kylmemmissä lukemissa. Linkit eri ennusteisiin löytyvät blogipostauksestani, jossa käsittelin kesän 2012 sääennusteita.

Lue myös:

Miksi kesä 2012 oli kylmä?

tiistai 4. syyskuuta 2012

Miksi kesä 2012 oli kylmä?

Itse asiassa ajatus kesän viileydestä on pelkkä virhepäätelmä. Kesä ei ollut erityisen kylmä vaan pikemminkin hyvin tavanomainen. Suomessa toukokuu oli sateinen ja hieman tavanomaista lämpimämpi, kesäkuu sateinen ja hieman tavanomaista viileämpi, heinäkuu paikoin reilusti keskimääräistä sateisempi mutta lämpötiloiltaan tavanomainen, elokuu sademääriltään vaihteleva ja lämpötiloiltaan tavanomainen.



Ilmatieteen laitoksen tiedote 3.9.2012 summaa asian näin:

"Ilmatieteen laitoksen mukaan kesäkuukausien eli kesä-elokuun keskilämpötila vaihteli maan etelä- ja itäosan noin 15 asteesta pohjoisimman Lapin noin 10 asteeseen. Pitkäaikaiseen keskiarvoon verrattuna poikkeamat jäivät pieniksi. Koko maan keskilämpötila oli 13,5 astetta, mikä on 0,4 astetta alle pitkäaikaisen keskiarvon. Viimeksi kesän keskilämpötila on ollut alempi vuonna 2008, jolloin se oli 12,8 astetta. Korkein keskilämpötila 16,3 astetta mitattiin Helsingin Rautatientorilla ja alin keskilämpötila 8,6 astetta Enontekiön Kilpisjärvellä. Hellepäiviä oli kesä-elokuussa 18 eli selvästi tavanomaista vähemmän. Yksittäisistä havaintoasemista eniten hellepäiviä oli Kouvolan Utissa, jossa niitä oli yhdeksän. Korkein lämpötila 31,0 astetta mitattiin Lieksan Lampelassa heinäkuun 30. päivänä."

Näissä Ilmatieteen laitoksen tilastoissa vertailukautena käytetään (jo ilmastonmuutoksen myötä hieman lämmennyttä) jaksoa 1981-2010, kun vertaillaan kuukausien keskilämpötiloja pitkäaikaisiin keskiarvoihin. Sen sijaan kansainvälisissä pitkän aikavälin sääennusteissa (ns. vuodenaikaisennusteissa) käytetään yleensä hieman vanhempia vertailujaksoja. Kun vuodenaikaisennusteet ennustivat Suomeen melko tavanomaista kesäsäätä, ne osuivatkin kohtuullisen hyvin kohdalleen.

Miksi kesä 2012 tuntui monen ihmisen mielestä kylmältä? 

Tärkeimmät syyt lienevät nämä:

1. Edellisinä kesinä olimme tottuneet poikkeuksellisen lämpimään säähän. Heinäkuussa 2010 Joensuun lentokentällä Liperissä mitattiin Suomen kaikkien aikojen korkein virallinen varjolämpötila 37,2 astetta. Kesä 2011 oli Suomessa neljänneksi lämpimin 1900-2000 -luvuilla, keskilämpötiloiltaan jopa selvästi kesää 2010 lämpimämpi (Helsingin Kaisaniemessä jopa koko mittaushistorian lämpimin, tosin osin kaupunkilämpösaarekeilmiön vaikutuksesta), vaikka heinäkuu 2010 oli kaikkien aikojen lämpimin yksittäinen kuukausi Suomessa. Kesän (kesäkuu-elokuu) 2010 keskilämpötila oli Suomessa 14,9 astetta, kesän 2011 keskilämpötila 15,7 astetta ja kesän 2012 keskilämpötila 13,5 astetta. Tuo 13,5 astetta on vain 0,4 astetta alle pitkäaikaisen keskiarvon. Psykologisesti ero on kuitenkin iso, koska edelliset kesät olivat niin kuumia.

2. Tänä kesänä hellepäiviä oli vähän, vaikka keskimäärin lämpötilat olivatkin lähellä tavanomaisia. Kesällä 2011 Suomessa oli 46 hellepäivää (lämpötila varjossa yli 25 astetta) ja kesä-elokuussa 2012 vain 18 (lisäksi toukokuussa kaksi), kun tavanomainen määrä on 38.

3. Tänä kesänä satoi melko paljon. Pitkäaikaiseen keskiarvoon verrattuna suurimmat havaintoasemakohtaiset kesäkuukausien sademäärät olivat yli puolitoistakertaisia. Tosin niukimmat sateet jäivät selvästi alle tavanomaisten arvojen. Ilmastokatsaus 7/2012 kertoo näin:

"Heinäkuun rankkasateet rikkoivat paikkakuntakohtaisia sade-ennätyksiä. Eniten kuukauden aikana satoi Karvian Alkkialla, missä kuukauden sademääräksi mitattiin peräti 243 millimetriä. Tämä oli aseman uusi heinäkuun sade-ennätys. Paikkakuntakohtaisia ennätyksiä rikottiin myös muualla Suomessa. Ennätyksiä syntyi eri puolilla maata. Koko maan kuukauden sade-ennätyksestä jäätiin silti vielä useita kymmeniä millimetrejä, sillä heinäkuussa 1934 satoi Laukaalla 302 millimetriä."

Kouvola on pärjännyt säätilastoissa hyvin

Kouvolassa (Utti) tehtiin kesällä 2010 kaikkien aikojen Suomen ennätys yhden kesän hellepäivien lukumäärässä. Hellepäivien viralliseksi lukumääräksi Utissa tuli lopulta 48. Kouvolassa mitattiin vuoden 2011 korkein koko vuorokauden keskilämpötila Suomessa, +26,4 astetta. Samana kesänä Kouvolassa myös oli yhdessä Kruunupyyn kanssa eniten +30 asteen päiviä, seitsemän kappaletta. Päättyneenä kesänä 2012 Kouvolan Utissa mitattiin eniten hellepäiviä Suomessa (yhdeksän).



Miksi kesä ei ollut kuuma, vaikka ilmastonmuutos etenee?

Vaikka ilmasto lämpenee pitkällä aikavälillä, sään vaihtelut Suomessa jatkuvat. Jatkuvaa hellettä meille ei voi tulla, koska auringon säteilymäärä ja maapallon asento eivät (oleellisesti) muutu. 

Tulevaisuudessakin on välillä viileämpiä kesiä, vaikka keskilämpötilat kohoavatkin. Lisäksi ilmastonmuutos vaikuttaa meillä kaikkein eniten talvilämpötiloihin. Suomi kuuluu ns. väli-ilmastoon, jossa vaihtelevat mantereiset ja mereiset piirteet. Kesäsään ratkaisee paljolti tuuri eli se, mikä on vallitseva ilmavirtausten suunta. 

Kun kahtena edellisenä kesänä ilmavirtaus kävi paljolti idän suunnalta, saimme lämpimämpää ja kuivempaa säätä. Päättyneenä kesänä vallitseva ilmavirtausten suunta oli lännestä, Atlantilta, josta saimme mereisen kosteaa ilmaa. Lisäksi kesäsäähämme vaikuttaa ratkaisevasti myös se, sattuuko tulemaan pysyviä matala- tai korkeapaineita.

Toisaalta lämmön ja kosteuden yhdistelmä on ilmastonmuutosskenaarioiden mukainen. Esimerkiksi kastepistelämpötilat (ilman lämpötila, jossa ilman sisältämän vesihöyryn tiivistyminen alkaa) ovat nousseet. Ilta-Sanomat haastatteli 26.7.2012 Ilmatieteen laitoksen meteorologi Hannu Valtaa, joka totesi seuraavasti:

"Kahtena edellisenä kesänä näitä tilanteita on ollut. -- Ilmastonmuutos on siinä mielessä nähtävissä, että korkeat kastepistelämpötilat ovat hieman yleistyneet." 

Pohjoisen pallonpuoliskon kesä 2012 oli jopa "ennätyslämmin"

Toukokuu oli pohjoisella pallonpuoliskolla koko mittaushistorian lämpimin toukokuu, kun tarkastellaan sekä maa- että merialueiden lämpötiloja. Vastaavasti kesäkuu ja heinäkuu olivat mittaushistorian toiseksi lämpimimpiä.

Jos katsotaan vain pohjoisen pallonpuoliskon maa-alueita, sekä huhtikuu, toukokuu, kesäkuu että heinäkuu olivat mittaushistorian lämpimimpiä. Useilla alueilla kuukausilämpötilat olivat paljon tavanomaista korkeampia, esimerkiksi suuressa osassa Pohjois-Amerikkaa ja Euraasiaa. Lämpöaalto jatkui esimerkiksi Yhdysvalloissa, jossa heinäkuu oli koko mittaushistorian (alkaen vuodesta 1895) kaikista kuukausista lämpimin (USA:n mannerosien keskilämpötila +25,3 celsiusastetta). USA:ssa tammi-heinäkuu on ollut ennätyslämmin, samoin edellinen 12 kuukauden jakso elokuusta 2011 lähtien.Vain Pohjois- ja Länsi-Eurooppa sekä Luoteis-Yhdysvallat olivat päättyneenä kesänä selvästi tavanomaista viileämpiä. 

Maailmanlaajuisesti tarkasteltuna toukokuu ja kesäkuu olivat mittaushistorian lämpimimpiä maa-alueilla, heinäkuu kolmanneksi lämpimin. Kun sekä maa- että merialueiden lämpötilat otetaan huomioon, toukokuu oli toiseksi lämpimin, kesäkuu ja heinäkuu neljänneksi lämpimimpiä.

Esimerkiksi heinäkuussa eteläisellä pallonpuoliskolla (mm. paikoin Australiassa ja Etelä-Amerikassa) oli paikoin harvinaisen kylmää, mutta Aasiassa koettiin "kuumuusennätyksiä" ja rankkasateita. Kuwait Cityn ulkopuolella (Sulaibiya) varjolämpötila nousi 53,6 asteeseen ja USA:n Kuolemanlaaksossa 53,3 asteeseen.



Pohjoisnavan jääpeite pienempi kuin koskaan aiemmin mittaushistorian aikana

Tässä ote viimesyksyisestä blogikirjoituksestani:

"European Space Agency puolestaan kertoo arktisista merijäistä mielenkiintoista tietoa. Sekä Koillisväylä että Luoteisväylä ovat nyt auki toista kertaa satelliittimittausten aikakaudella (1970-luvulta alkaen). Edellisen kerran näin kävi vuonna 2008. Luoteisväylä avautui jäättömäksi ensimmäistä kertaa vuonna 2007, jolloin pohjoisen pallonpuoliskon jääpeite oli ennätysalhainen satelliittiaikakaudella. Tuolloin asiaan vaikuttivat suuresti poikkeukselliset sääolot. ESA:n nettisivulla todetaan kesän 2011 tilanteesta näin: 'Riippumatta siitä, saavutammeko ennätyksen vai ei, tämä vuosi vahvistaa joka tapauksessa meidän olevan aikakaudella, jolla jään määrä kesäisin on huomattavasti vähäisempi kuin aiemmin. Viimeiset viisi kesää ovat viisi jääpeitteen dokumentoitua minimivuotta. Joka vuosi Jäämerellä muodostuu ja sulaa valtava määrä kelluvaa jäätä, mutta jään sulaminen on kiihtynyt. Viimeisen 30 vuoden ajan Jäämerta tutkineet satelliitit ovat havainneet kesän lopun jääpeitteen vähenemisen 80-luvun alun 8 miljoonasta neliökilometristä historialliseen minimiin vuonna 2007, jolloin se kattoi vain 4,24 miljoonaa neliökilometriä.'  Arktisen merijään kohtalona näyttää ennen pitkää olevan sulaminen kokonaan ilmaston lämmetessä, mikä osaltaan kiihdyttää koko arktisen alueen lämpenemistä. Toisaalta uuden tutkimuksen mukaan merijään määrä saattaa lähivuosikymmeninä vakautua tai jopa hiukan lisääntyä hetkellisesti silloin tällöin."

Nyt Pohjoisnavan jääpeite on pienempi kuin koskaan aiemmin mittaushistorian aikana. Asiasta kertovat tarkemmin Kaj Luukko ja Ilmastotieto:

"Jään peittämän merialueen pinta-ala on nyt pienempi kuin koskaan aiemmin dokumentoituna aikana. -- Minimin ajankohta on myös vähitellen siirtynyt myöhäisemmäksi. Tämänvuotinen minimi alittanee selvästi edellisen ennätyksen vuodelta 2007. Jään pinta-alan vuosittaiset vaihtelut ovat suuria, mutta laskeva trendi on ollut nähtävissä jo pitkään. -- Jos oletetaan kesäjään tilavuuden vähenevän tulevaisuudessa samoin kuin vuosien 2001..2010 välisenä aikana, kesäjää katoaisi kokonaan suunnilleen vuonna 2016. Merijään väheneminen vähentää maapallon kykyä heijastaa Auringon säteilyä takaisin avaruuteen, joten se toimii ilmaston lämpenemistä lisäävänä, positiivisena palauteilmiönä. Merijään vähenemisen tiedetään vaikuttavan myös merivirtoihin ja ilmakehän suihkuvirtauksiin, jotka edelleen vaikuttavat pohjoisen pallonpuoliskon säätiloihin. -- Pohjoisen merijään kesäinen katoaminen tulee olemaan ensimmäinen suuri konkreettinen osoitus ilmaston lämpenemisestä."

Oleellista asiassa on jään tilavuuden huomattava väheneminen, vaikka julkisuudessa kiinnitetään enemmän huomiota pinta-aloihin. Kun jään tilavuus pienenee, myös sulaminen nopeutuu ja pinta-alakin kutistuu entistä helpommin. Toisaalta on huomattava, että laskevasta trendistä huolimatta vuotuiset vaihtelut ovat suuria, joten kesäjään katoamisvuotta on erittäin vaikea ennustaa. 

Johtopäätökset?

Selkeimmin ilmastonmuutos näkyy yksittäisten kesien tai yksittäisten vuosien sijaan pitkän aikavälin tilastoissa ja diagrammeissa. Esimerkiksi taulukko mittaushistorian maailmanlaajuisesti lämpimimmistä vuosista on hyvin kuvaava. Viimeisin vuosikymmen on ollut mittaushistorian lämpimin kaikissa maanosissa.

keskiviikko 22. elokuuta 2012

Maapallon ylikulutuspäivä 22.8.2012: Tämän vuoden luonnonvarat kulutettu loppuun!

Tänään kaikki maapallolla tänä vuonna syntyneet luonnonvarat on kulutettu loppuun. Loppuvuoden ajan kulutamme menneinä vuosikymmeninä syntyneitä säästöjä eli käytämme pääomaa, jota tarvittaisiin turvaamaan ensi vuoden ja muiden tulevien vuosien tuotanto. Nykyisellä luonnonvarojen käytöllä tarvittaisiin 1,51 maapalloa tuottamaan kestävästi ihmiskunnan kuluttamat luonnonvarat. Suomalaisten elintaso vaatisi jopa 3,5 maapalloa. Tutkijat ovatkin varoittaneet maapallon ekosysteemien mahdollisesta romahtamisesta jo parin sukupolven aikana.

© iceteastock - Fotolia.com

Elokuun 22. päivä on ns. maailman ylikulutuspäivä. Global Footprint Network (kalifornialainen ympäristöntutkimusjärjestö) ja New Economics Foundation (riippumaton brittiläinen ajatushautomo) ovat tehneet laskelman, jonka mukaan ihmiskunta on silloin vuoden 2012 alusta laskettuna käyttänyt kaikkia maapallolla vuoden aikana syntyviä luonnonvaroja vastaavan määrän luonnonvaroja. Asiasta kertoo myös Suomen ympäristöministeriön tiedote.

Luonnonvarojen hyödyntäminen alkoi kasvaa voimakkaasti 1960-luvulla. Ensimmäistä kertaa ihmiskunnan luonnonvarojen käyttö ylittikin maapallon vuosituotannon ja ilmastonmuutosta aiheuttavan hiilidioksidin päästömäärä hiilidioksidin luonnollisen vuotuisen sitoutumisen joskus 1970-1980 -luvulla.

Todellisuudessa nämä laskelmat tietyistä päivämääristä eivät kuitenkaan voi olla läheskään tarkkoja, sillä "jokaista syntyvää kalaa on mahdotonta laskea". Jotakin suuntaa ne silti antavat. Viime vuonna ylikulutuspäivää vietettiin vasta 27.9.2011, joten luonnonvarojen kulutus näyttää kiihtyneen.

Tarkan päivämäärän selvittämistä tärkeämpää on kuitenkin ymmärtää, mitä kaikkea tapahtuu. Ruokapula lisääntyy, lajien luonnolliset populaatiot pienenevät, metsiä katoaa, maaperän tuottavuus heikkenee ja hiilidioksidin määrä ilmakehässä sekä merissä lisääntyy.

Nykyisellä luonnonvarojen käytöllä tarvittaisiin noin 1,5 maapalloa tuottamaan kestävästi ihmiskunnan käyttämät luonnonvarat. Ennen tämän vuosisadan puoliväliä tarvitaan jo kaksi maapalloa!

Erot eri kansakuntien välillä ovat suuria. Yhdysvaltalaisten elintasolla (jos kaikki maapallolla eläisivät samoin) tarvittaisiin 4 maapalloa, suomalaisten elintasolla 3,5 maapalloa ja Lähi-idän rikkaiden öljyntuotantovaltioiden elintasolla jopa noin 6 maapalloa!

Suomi on kuitenkin sikäli hyvässä asemassa, että maamme biokapasiteetti ylittää ekologisen jalanjälkemme. Siitä huolimatta emme voi aina syyttää kiinalaisia tai muita väkiluvultaan suuria valtioita. Elintasomme perustuu paljolti öljyyn ja muihin ulkomailta tuotuihin tuotteisiin. Emme voisi elää nykyiseen tapaan pelkästään Suomen luonnon antimilla. Olemme ulkoistaneet luonnonvarojen kulutuksemme.

Maapallolla henkeä kohden laskettu kulutus on kasvanut ja kasvaa koko ajan. Aiemmin asiaan on vaikuttanut lähinnä teollisuusmaiden teknistyminen, mutta nyt oleellista on myös ripeä elintason nousu kehitysmaissa.

Kaiken lisäksi lokakuun 2011 lopulla maapallon väkiluku ylitti arvioiden mukaan seitsemän miljardin rajan! Kesäkuun Nature-lehdessä 22 tutkijaa varoittikin siitä, että maapallon olotilan muutos on mahdollinen ja jopa todennäköinen jo sadan seuraavan vuoden aikana!

Lisää kirjoituksia samasta aihepiiristä:

Maapallon terveystarkastus

Maailman vesipäivä 22.3.2012: Vesijalanjälki, hiilijalanjälki ja hauska video

Sinulla on kultainen kännykkä!

Leo Stranius ja Matti Leinonen vierailivat Kouvolan iltalukiossa

Lintujen roskaruokaa: Muovijätteen määrä Tyynenmeren jätepyörteessä satakertaistunut

sunnuntai 24. kesäkuuta 2012

Milloin maailmanloppu tulee?


Paikalliset ekologiset järjestelmät voivat tunnetusti muuttua äkillisesti, arvaamattomasti ja peruuttamattomasti täysin toisenlaisiksi, kun kriittinen kynnys (ns. käännekohta tai horjahduspiste) ylittyy. Kesäkuun Nature-lehden artikkelissa 22 kansainvälistä tutkijaa todistelee sitä, että koko globaali ekosysteemi voi reagoida samalla tavalla, ja että se lähestyy ihmiskunnan toiminnan seurauksena planeetanlaajuista kriittistä kynnystä erittäin todennäköisesti jo muutaman sukupolven aikana. Biosfäärin romahdus on mahdollisesti jo alkanut, mutta sen haittavaikutuksia pystytään vielä lieventämään.

(c) katalinks - Fotolia.com

Väestönkasvu ja kulutuksen lisääntyminen

Ihmisen väestönkasvu ja henkeä kohden lasketun kulutuksen kasvu ovat kaikkien ongelmien taustalla. Väestönkasvu (77 miljoonaa ihmistä vuodessa) on tuhat kertaa suurempi kuin keskimääräinen vuosikasvu ajalla 10 000 - 400 vuotta sitten (67 000 henkilöä vuodessa). Maapallon ihmismäärä on lähes nelinkertaistunut vain vuosisadassa. Varovaisimpien arvioiden mukaan väestö kasvaa nykyisestä seitsemästä miljardista yhdeksään miljardiin vuonna 2045 ja 9,5 miljardiin vuonna on 2050.

Ihmisen toiminnan seurauksena suoria paikallisen tason vaikutuksia on kertynyt niin paljon, että ne aiheuttavat epäsuorasti jo globaalitason vaikutuksia. Suora vaikutus on esimerkiksi se, että 43 prosenttia maapallon pinta-alasta on valjastettu maatalouden tai kaupunkien käyttöön. Lopun 57 prosentinkin alueella vaikuttavat monin paikoin tiet. Tämä ylittää jääkauden jälkeisen fysikaalisen muutoksen, jossa 30 prosenttia maapallon pinta-alasta suli oltuaan jään peitossa.

Epäsuoria globaalitason vaikutuksia on syntynyt, kun ihmisen toiminta muuttaa energian virtausta ekosysteemien läpi. Kohtuuttoman paljon energiaa siirretään nyt yhdelle lajille, ihmiselle. Ihmiset käyttävät 20 – 40 prosenttia maailman nettoperustuotannosta ja lisäksi vähentävät tuottavuutta tuhoamalla elinympäristöjä. Paikallisesti lisääntynyt nettoperustuotanto ilman laskeumien ja maatalouden lannoitteissa olevien ravinteiden (esim. typen ja fosforin) seurauksena ei riitä kattamaan tuottavuuden pienentymistä.

Mallit ennustavat, että vuoteen 2100 mentäessä bioottiseen ympäristöön kohdistuvat paineet yhä vain lisääntyvät. Energian ja muiden luonnonvarojen käyttö lisääntyy, kun väestö kasvanee vähintäänkin 9,5 miljardiin jo vuoteen 2050 mentäessä. Vaikutus on vielä huomattavasti korostunut, jos myös asukasta kohden laskettu luonnonvarojen käyttö lisääntyy.

Ennusteiden mukaan maapallon väkiluku vuonna 2100 on alimman arvion mukaan 6,2 miljardia (vaatii syntyvyyden merkittävää supistumista), keskitason arvion mukaan 10,1 miljardia (vaatii jatkuvaa hedelmällisyyden laskua maissa, jotka vielä ovat nollakasvun yläpuolella) ja suurimman arvion mukaan 27,0 miljardia (jos syntyvyys säilyy vuosien 2005-2010 tasolla). Viimeksi mainittu populaation koko on kuitenkin jo selvästi ylittänyt maapallon kantokyvyn.

Fossiilisten polttoaineiden käyttäminen

(c) olly - Fotolia.com

Ihmiset vapauttavat fossiilisiin polttoaineisiin varastoitunutta energiaa, minkä avulla ihmislaji pystyy hallitsemaan ekosysteemejä entistäkin voimakkaammin. Valtaosa tästä lisäenergiasta käytetään ihmislajin ja kotieläinten ylläpitoon. Tämän seurauksena suurten eläinten biomassa on paljon suurempi kuin esiteollisina aikoina. Ellei hupeneville fossiilisille polttoaineille löydetä korvaavia vaihtoehtoja, tämän energian väheneminen fossiilisten polttoaineiden ehtyessä heikentänee sekä ihmiskunnan terveyttä että taloutta. Lisäseurauksena on myös biodiversiteetin eli luonnon monimuotoisuuden väheneminen, koska entistäkin suurempi osa nettoperustuotannosta joudutaan käyttämään ihmislajin elättämiseen.

Fossiilisten polttoaineiden kulutuksella on ollut suuria vaikutuksia ilmakehään ja valtameriin. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on lisääntynyt yli kolmanneksella (35 %) esiteolliseen aikaan verrattuna, minkä seurauksena ilmasto lämpenee nopeammin kuin viimeisimmässä globaalitason muutoksessa siirryttäessä jääkaudesta nykyiseen ilmastoon.

Merten happamoituminen

Korkeammat hiilidioksidipitoisuudet (fossiilisten polttoaineiden käytön seurauksena) ovat aiheuttaneet valtamerten nopean happamoitumisen. Tämä on ilmeistä, koska pH on laskenut 0,05:llä kahden viime vuosikymmenen aikana. Lisäksi maatalouden valumat ja kaupunkialueiden jätevedet ovat radikaalisti muuttaneet ravinteiden kiertokulkua. Jo havaittavissa olevia bioottisia seurauksia ovat laajat kuolleet alueet merten rannikoilla.

Biodiversiteetin pieneneminen ja lajien sukupuutto

Maaekosysteemeissä 40 prosenttia aiemmin monimuotoisista alueista on korvattu köyhillä muutamien viljelyskasvien, kotieläinten ja ihmislajin elinympäristöillä. Viljelykarkulaisia on levinnyt tulokaslajeina ja vieraslajeina myös luonnon ekosysteemeihin.

Vaikka maailmanlaajuisesti lajimäärä on vähentynyt, paikallisesti kasvien monimuotoisuus on kuitenkin tietyillä alueilla lisääntynyt ihmistoiminnan seurauksena. Monimuotoisuuden lisääntyminen ei kuitenkaan välttämättä ole pysyvää, koska syrjäyttävän kilpailun periaatteen mukaisesti osa lajeista voi vähitellen hävitä, kun kasvien lajienväliset suhteet ehtivät vaikuttaa.

Selkärankaisten sekä tämänhetkinen että ennustettu sukupuuttonopeus ylittää selvästi luonnollisten sukupuuttojen määrän. Sekä monet kasvit, selkärankaiset että selkärangattomat ovat vähentyneet siinä määrin, että ne ovat vaarassa kuolla sukupuuttoon. Avainlajien, esimerkiksi suurpetojen, maailmanlaajuinen poistaminen ravintopyramidin ylemmiltä trofiatasoilta johtaa yhä yksinkertaisempiin ja epävakaampiin ravintoverkkoihin.

Tutkijat ovatkin erityisen huolissaan lajien sukupuutoista. Evoluutiolta vie satoja tuhansia tai miljoonia vuosia tuottaa monimuotoisuus uudelleen. Sukupuutot ovat erityisen huolestuttavia, koska maailmanlaajuinen ja alueellinen monimuotoisuus on nykyään yleensä alhaisempi kuin se oli 20 000 vuotta sitten viimeisimmän globaalimuutoksen aikoihin. Lisäksi ihmisen siirtämät kasvit homogenisoivat lajistoa.

Luonnollisia ekosysteemejä uhkaavat liikakäyttö, saasteet ja ilmastonmuutos. Epäselvää on se, kuinka paljon näitä menetyksiä korvaavat ihmisen luomat ja ylläpitämät ekosysteemit, esimerkiksi ravintokasvien viljelmät. Esimerkkeinä romahduksista mainitaan turskakannat, miljoonien neliökilometrien laajuiset havupuukuolemat ilmastonmuutoksen kiihdyttämien kovakuoriaisepidemioiden seurauksena, hiilinielujen heikkeneminen metsien kaatamisen takia ja maataloustuotannon paikallinen heikentyminen aavikoitumisen tai haitallisten viljelymenetelmien seurauksena.

Vaikka biodiversiteetin heikkenemisen ja lajikoostumuksen muuttumisen lopulliset vaikutukset ovat vielä epäselviä, seuraukset voivat olla vakavia, mikäli kynnysarvo ylitetään laajoilla alueilla samanaikaisesti, kun ekosysteemipalveluiden tarve vain lisääntyy. Tarvetta lisää erityisesti väestönkasvu, jos väestö kasvaa ennusteiden mukaisesti kahdella miljardilla noin kolmessa vuosikymmenessä. Seurauksina voi olla laajaa sosiaalista levottomuutta, taloudellista epävakautta ja ihmishenkien menetyksiä.

Ilmastonmuutos

(c) chanpipat - Fotolia.com

Nopea ilmastonmuutos ei osoita merkkejä hidastumisesta. Mallintaminen osoittaa, että 30 prosentilla maapallon pinta-alasta nopeus, jolla kasvilajit joutuvat siirtymään pysyäkseen ennustetun ilmastonmuutoksen tahissa, on suurempi kuin niiden siirtymisnopeus silloin, kun maapallo viimeksi siirtyi jääkaudesta nykyiseen interglasiaalikauteen. Siirtymistä vaikeuttaa lisäksi esimerkiksi maatalouden ja kaupungistumisen takia hyvin pirstoutunut elinympäristö.

Ilmastotyypit, jotka nyt vallitsevat 10 – 48 prosentilla maapallon pinta-alasta, häviävät ennusteiden mukaan seuraavan sadan vuoden aikana. Ilmasto, jota nykyiset eliöt eivät ole koskaan kokeneet, tulee todennäköisesti kattamaan 12 – 39 prosenttia maapallon pinta-alasta. Keskimääräinen maapallon lämpötila on vuonna 2070 (tai mahdollisesti jo muutama vuosikymmen aikaisemmin) korkeampi kuin ikinä ennen ihmislajin evoluutiohistorian aikana.

Ihminen aiheuttaa nopeamman ja suuremman muutoksen kuin jääkauden päättyminen

Planeetanlaajuisia kriittisiä siirtymiä on esiintynyt biosfäärissä aiemminkin, vaikkakin harvoin. Ihmiskunnan toiminnan takia tällainen käännekohta saattaa olla jälleen ylittymässä, mikä voi mahdollisesti muuttaa maapallon nopeasti ja pysyvästi ihmisille tuntemattomaan tilaan.

Tästä seuraa kaksi johtopäätöstä. Ensinnäkin biologisten yllätysten minimoimiseksi ja samalla ihmiskunnankin suojelemiseksi on tärkeää kehittää biologista ennustamista ennakoimaan globaaleja kriittisiä siirtymiä ja niiden vaikutuksia paikallisella tasolla. Toiseksi globaalin muutoksen estämiseksi tai vähintäänkin ohjaamiseksi on tarpeen puuttua perimmäisiin syihin, joilla ihminen aiheuttaa globaaleja muutoksia.

Globaali pakotemekanismi on nykyään väestönkasvu, johon liittyy luonnonvarojen kulutus, elinympäristöjen muutos ja pirstoutuminen, energian tuotanto ja kulutus sekä ilmastonmuutos.

Kaikki nämä pakotteet ovat huomattavasti suurempia niin nopeudeltaan kuin voimakkuudeltaankin verrattuna viimeisimpään tätä edeltäneeseen globaalimuutokseen viime jääkauden päättyessä, jolloin ilmasto vaihteli nopeasti lämpimästä kylmään ja taas lämpimään 14 300 – 11 000 vuotta sitten.

Suurimmat bioottiset muutokset tapahtuivat 12 900 – 11 300 vuotta sitten, kun noin puolet suurista nisäkkäistä, useat suuret linnut ja matelijat sekä jotkin pienemmät eläimet kuolivat sukupuuttoon. Samaan aikaan ihmispopulaatio kasvoi ja ihmislaji levittäytyi kaikkiin maanosiin. Ennen muutosta oli vallinnut noin 100 000 vuotta kestänyt glasiaali- eli jääkausi, joka päättyi auringon säteilytehon lisääntyessä. Sen jälkeen maapallolla on ollut interglasiaalikautta noin 11 000 vuotta.

Tuo viimeisin globaalimuutos on tärkeä vertailukohta nykyisessä muutoksessa, koska molemmissa vaikuttavina tekijöinä toimivat ilmastonmuutos ja ihmispopulaation kasvu. Viimeisimmän jääkauden päättymiseen liittyvässä muutoksessa ne olivat kuitenkin luultavasti erillisiä mutta sattumalta samanaikaisia tekijöitä. Nyt olosuhteet ovat sikäli hyvin erilaiset, että globaalitason pakotteina toimivat tekijät ilmastonmuutos mukaan lukien ovat suoraa seurausta ihmisen toiminnasta.

Milloin ja miten todennäköisesti biosfääri romahtaa?

(c) bluedesign - Fotolia.com

On hyvin dokumentoitu, että biologisissa järjestelmissä voidaan siirtyä nopeasti olemassa olevasta tilasta radikaalisti erilaiseen tilaan. Ongelmana on se, että kynnysvaikutuksia voi olla vaikea ennakoida. Tämä johtuu ensinnäkin siitä, että kriittinen kynnys saavutetaan, kun useat muutokset vaikuttavat yhdessä. Lisäksi kynnysarvoa ei yleensä tiedetä etukäteen. Kun kriittinen muutos tapahtuu, on hyvin epätodennäköistä tai jopa mahdotonta, että järjestelmä palautuu takaisin aiempaan tilaan.

Ihmiset hallitsevat maapallolla tavoilla, jotka uhkaavat sen kykyä ylläpitää ihmisen ja muiden lajien elinmahdollisuuksia. Tämän ymmärtäminen on johtanut lisääntyvään kiinnostukseen siitä, kuinka on mahdollista ennustaa biologisia seurauksia kaikilla tasoilla paikallisesta globaaliin mittaluokkaan asti. Useimmat biologiset ennusteet perustuvat siihen, että tarkastellaan vain viimeaikaista kehitystä ja ennustetaan tulevaisuutta erilaisten ympäristöpaineiden vaikuttaessa, tai että käytetään lajien levinneisyysmalleja ennustamaan sitä, kuinka ilmastonmuutos saattaa muuttaa nykyään havaittua maantieteellistä esiintyvyyttä.

Turvautuminen pelkästään tällaisiin lähestymistapoihin ei kuitenkaan riitä täysin arvioimaan tulevaisuuden todennäköisiä biologisia muutoksia, koska esimerkiksi monimutkaisia vuorovaikutuksia ja palautteita jää ottamatta huomioon. Kriittisen raja-arvon ylittäminen voi tuottaa odottamattomia bioottisia vaikutuksia.

Sekä paikallisen mittakaavan suorat pakotteet että lisääntyvät globaalit pakotteet ovat nyt paljon suurempia kuin siirryttäessä jääkaudesta nykytilaan, eikä niiden odoteta laskevan lähitulevaisuudessa. Sen vuoksi mahdollisuus globaalin kynnysarvon ja käännekohdan ylittymiseen vaikuttaa korkealta. Huomattavaa epävarmuutta on kuitenkin siitä, onko se väistämätöntä, ja jos on, kuinka kaukana tulevaisuudessa se voi olla.

Kun riittävän suuri osa maapallon ekosysteemeistä on muutettu, loputkin ekosysteemit voivat muuttua nopeasti suuremman mittakaavan pakotteiden (esimerkiksi muutokset ilmakehän ja meren kemiassa, ravinteiden kiertokulussa, energian virtauksessa, saastumisessa jne.) lisääntyessä. Näistä suuren mittakaavan muutoksista puolestaan voi olla seurauksena uusia paikallisia muutoksia.

Ei vielä tiedetä, kuinka monta prosenttia maapallon ekosysteemeistä voi muuttua ihmistoiminnan suorien vaikutusten seurauksina erilaisiksi, ennen kuin nämä muutokset käynnistävät nopeita muutoksia myös jäljellä olevissa luonnollisissa järjestelmissä. Tämä prosenttiosuus voidaan päätellä vasta jälkikäteen. Havaintojen ja simulaatioiden mukaan sen voi kohtuudella olettaa olevan niin alhainen kuin 50 prosenttia maa-alasta tai jopa alhaisempi, jos monien paikallisten ekosysteemien muutokset aiheuttavat riittävän suuria globaalitason pakotteita. Toisaalta maapallo saattaa kestää jopa niinkin suuren muutoksen, että 90 prosenttia maa-alasta on muutettu.

Tällä hetkellä vähintään 43 prosenttia maapallon maaekosysteemeistä on muutettu. Keskimäärin yhtä maapallon asukasta kohden luonnontilaisesta toisenlaiseksi muutettu maa-ala on 0,92 hehtaaria. Jos oletetaan, että tämä keskimääräinen muutetun maan pinta-ala asukasta kohden (0,92 ha/hlö) ei muutu, 50 prosenttia maapallon maa-alasta on muutettu, kun maailman väestö kasvaa 8,2 miljardiin. Tämän arvioidaan tapahtuvan vuonna 2025. Vastaavasti 70 prosenttia maapallon maa-alasta voi olla ihmisen käyttössä vuonna 2060, jos väkiluku nousee 11,5 miljardiin.

Meriekosysteemien arviointi on paljon haastavampaa, mutta saatavilla olevien tietojen mukaan ihmistoiminnan vaikutukset ovat laajoja. Tarkempi meriekosysteemien tilan muutosten arviointi on tärkeä tehtävä, koska meret kattavat suurimman osan planeetastamme.

Suuren mittakaavan pakotteet vaikuttavat paikallisiin ekologisiin prosesseihin havaintojen mukaan jo nykyäänkin. Ongelmana on kuitenkin epänormaalien muutosten erottaminen luonnollisista muutoksista, joita luonnontilaisissakin ekosysteemeissä tapahtuu jatkuvasti. Luonnolliseltakin vaikuttava muutos voi olla epänormaali, jos se tapahtuu esimerkiksi huomattavasti nopeammin kuin luonnontilaisissa ekosysteemeissä.

Erillisiltäkin vaikuttavilla prosesseilla voi olla hyvin merkittäviä yhteisvaikutuksia. Esimerkiksi suuret maankäytön muutokset voivat vaikuttaa merien biologiaan. Myös biologisen hierarkian eri tasot (genotyyppi, fenotyyppi, populaation, lajien levinneisyys, lajien väliset suhteet jne.) voivat vaikuttaa toisiinsa. Yhdellä tasolla vaikuttava pakote voi aiheuttaa ratkaisevan muutoksen toisella tasolla.

Ihmiset ovat jo muuttaneet biosfääriä huomattavasti, jopa niin paljon, että jotkut tutkijat puhuvat uudesta geologista epookista eli aikakaudesta, jolle on annettu nimi antroposeeni. Tämä toistaiseksi epävirallinen termi tarkoittaa teollistumisen myötä alkanutta, holoseenin jälkeistä epookkia.

Kun verrataan menneisiin globaalitason muutoksiin johtaneita pakotteita ja tällä hetkellä ihmiskunnan aiheuttamia maailmanlaajuisia pakotteita, näyttää siltä, että uusi globaalitason muutos on erittäin todennäköinen seuraavina vuosikymmeninä tai vuosisatoina, ellei se sitten ole jo alkanutkin.

Tämän seurauksena itsestään selvinä pitämissämme biologisissa resursseissa voi tapahtua nopeita ja arvaamattomia muutoksia muutaman sukupolven aikana.

Voiko ongelmia estää tai vähentää?

(c) alphaspirit - Fotolia.com

Globaalin käännekohdan eli ns. horjahduspisteen, kriittisen raja-arvon tai kynnysarvon tunnistamiseksi tarvitaan entistä parempaa tietoa varhaisista biologisista varoitusmerkeistä ja palautekytkennöistä, jotka edistävät tällaisia siirtymiä. On myös tarpeen löytää perimmäisiä syitä, miten ihmiset aiheuttavat biologisia muutoksia.

Ongelmien minimoimiseksi tarvitaan maailman väestönkasvun hidastamista, henkeä kohden laskettujen luonnonvarojen käytön pienentämistä, ei-fossiilisten energianlähteiden osuuden lisäämistä, fossiilisten polttoaineiden energiataloudellisempaa käyttöä, elintarvikkeiden jakelun tehostamista, elintarvikkeiden tuotannon tehostamista nykyisillä alueilla uusien alueiden raivaamisen ja luonnonvaraisten lajien käytön sijaan sekä vielä luonnontilaisina olevien meri- ja maa-alueiden monimuotoisuuden suojelua. (EDIT 25.6.2012)

Nämä ovat toki suuria tehtäviä, mutta ne ovat välttämättömiä, jos haluamme tieteen ja yhteiskunnan avulla ohjata biosfääriä sen sijaan, että biosfäärissä tapahtuu jotakin mullistavaa meidän tietämättämme ja tahtomattamme.

Ketkä ovat esitettyjen tietojen takana?

Nature-lehden artikkelin ovat kirjoittaneet 22 eri yliopistojen tai muiden tutkimuslaitosten tutkijaa: Anthony D. Barnosky (University of California), Elizabeth A. Hadly (Stanford University), Jordi Bascompte (Estación Biológica de Doñana, CSIC, Sevilla), Eric L. Berlow (TRU NORTH Labs, California), James H. Brown (The University of New Mexico), Mikael Fortelius (Helsingin yliopisto), Wayne M. Getz (University of California), John Harte (University of California), Alan Hastings (University of California), Pablo A. Marquet (Pontificia Universidad Católica de Chile; Instituto de Ecología y Biodiversidad, Santiago; The Santa Fe Institute, New Mexico), Neo D. Martinez (Pacific Ecoinformatics and Computational Ecology Lab, California), Arne Mooers (Simon Fraser University, British Columbia), Peter Roopnarine (California Academy of Sciences), Geerat Vermeij (University of California), John W. Williams (University of Wisconsin), Rosemary Gillespie (University of California), Justin Kitzes (University of California), Charles Marshall (University of California), Nicholas Matzke (University of California), David P. Mindell (University of California), Eloy Revilla (Estación Biológica de Doñana, CSIC, Sevilla) ja Adam B. Smith (Center for Conservation and Sustainable Development, Missouri Botanical Garden). Suomesta mukana on siis evoluutiopaleontologian professori Mikael Fortelius Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutista.

Tässä blogikirjoituksessani ei ole lainkaan omia ajatuksiani ja näkemyksiäni, vaan kaikki tiedot ovat suoraan Nature-lehden artikkelista vapaasti (ei sanatarkasti) suomennettuina. Olen ottanut mukaan vain artikkelin pääkohdat, eikä asioita ole käsitelty täysin samassa järjestyksessä kuin alkuperäisessä kirjoituksessa. Aiheesta syvällisemmin kiinnostuneiden kannattaa lukea koko artikkeli Nature-lehdestä. Tämän blogikirjoituksen otsikko, väliotsikot ja nettilinkit ovat omia lisäyksiäni. Tarkkaan ottaen Nature-lehden artikkeli ei täysin vastaa blogikirjoitukseni otsikon kysymykseen, koska globaalin käännekohdan ylittäminenkään ei todennäköisesti tarkoita maailmanloppua, eikä edes ilmeisesti ihmislajin häviämistä, vaikka elinolosuhteet huomattavasti vaikeutuvatkin.

Lisätietoa samasta aihepiiristä


Esko Kuusisto ja Jukka Käyhkö: Globaalimuutos, Otava 2004




Jussi Viitala: Miten maailma loppuu? Atena kustannus Oy, 2011

sunnuntai 17. kesäkuuta 2012

327 kuukauden lämpöputki: Toukokuu 2012 globaalisti historian toiseksi lämpimin



Maailmanlaajuisesti toukokuun 2012 yhdistetty maa- ja merilämpötila (15,46 ± 0,07 celsiusastetta) oli State of the Climate -raportin mukaan vuodesta 1880 alkaneen mittaushistorian toiseksi lämpimin toukokuun keskilämpötila. Lämpimin toukokuu on ollut vuonna 2010.

Pohjoisella pallonpuoliskolla maa- ja merialueiden yhdistetty lämpötila oli toukokuussa kaikkien aikojen lämpimin. Globaalistikin toukokuu oli mittaushistorian lämpimin toukokuu, mikäli tarkastellaan vain maa-alueita. Merialueilla toukokuu oli kymmenenneksi lämpimin.

Maailmanlaajuisesti toukokuu 2012 oli myös 36. peräkkäinen toukokuu ja 327. peräkkäinen kuukausi, jolloin kuukauden lämpötila ylitti 1900-luvun keskilämpötilan. Toukokuu oli 0,66 celsiusastetta keskimääräistä lämpimämpi. Viimeksi kuukausilämpötila on poikennut tavanomaisesta tätä enemmän marraskuussa 2010.

Toukokuun lämpötila on jäänyt 1900-luvun keskiarvon alapuolelle viimeksi vuonna 1976, ja viimeisin keskimääräistä kylmempi kuukausi on ollut helmikuu 1985.

Maailman useimmilla alueilla tämän vuoden toukokuun keskilämpötila oli paljon tavanomaista korkeampi, mukaan lukien lähes koko Eurooppa, Aasia, Pohjois-Afrikka ja suurin osa Pohjois-Amerikkaa sekä Etelä-Grönlanti. Vain Australiassa, Alaskassa ja osissa Länsi-Yhdysvaltojen ja Kanadan rajaseutuja oli huomattavasti viileämpää kuin keskimäärin.

Kun La Niña -ilmiö päättyi huhtikuussa, valtamerien olosuhteet olivat toukokuussa ENSO-värähtelyn suhteen neutraalit. ENSO-ennusteiden mukaan on hieman yli 50 prosentin mahdollisuus siihen, että El Niño -olosuhteet kehittyvät vuoden 2012 toisella vuosipuoliskolla. Usein – ei kuitenkaan aina – El Niño -olosuhteissa maapallon lämpötilat ovat korkeampia kuin La Niñan aikana tai neutraalissa vaiheessa.

Maalis-toukokuun jaksolla yhdistetty maailmanlaajuinen maa- ja merialueiden lämpötila ylitti 1900-luvun keskiarvon 0,59 celsiusasteella, joten se oli mittaushistorian seitsemänneksi lämpimin maalis-toukokuun jakso. Yhdysvalloissa kevät oli tilastohistorian lämpimin. Ennätyslämmintä oli 31 itäisessä osavaltiossa. Koko Yhdysvaltojen keskilämpötila oli 2,9 celsiusastetta yli pitkän aikavälin keskiarvon, mikä ylittää edellisen ennätyksen 1,1 celsiusasteella.

Eteläisen pallonpuoliskon syksy maaliskuusta toukokuuhun oli keskimääräistä viileämpi lähes kaikkialla Australiassa. Öiden keskilämpötila oli mittaushistorian neljänneksi kylmin 63-vuotisessa mittaushistoriassa. Yhtä kylmiä minimilämpötiloja vastaavalla ajanjaksolla on mitattu viimeksi vuonna 1994. La Niña, jolla yleensä on jäähdyttävä vaikutus alueella, päättyi juuri tämän kauden aikana.

Arktisen merijään laajuus oli toukokuussa 3,5 prosenttia keskiarvon alapuolella, mikä on toukokuun 12. pienin pinta-ala vuonna 1979 alkaneiden satelliittimittausten jälkeen. Etelämantereen alueella taas merijään määrä oli toukokuussa 2,4 prosenttia keskimääräistä suurempi, mikä on 15. laajin 34-vuotisessa mittaushistoriassa.

Pohjoisella pallonpuoliskolla lumipeitteen laajuus oli toukokuussa selvästi alle keskiarvon, toiseksi pienin 46-vuotisen mittaushistorian aikana. Euraasiassa lumipeitteen pinta-ala oli toukokuun kaikkien aikojen pienin.

Suomessa toukokuu ja koko kevät maaliskuusta toukokuuhun olivat hieman keskimääräistä lämpimämpiä ja sateisempia. Vuodenaikaisennusteiden mukaan kesästä 2012 on tulossa meillä melko tavanomainen.

Globaalien ennusteiden mukaan koko vuosi 2012 sijoittuu mittaushistorian kymmenen lämpimimmän vuoden joukkoon ja tilastohistorian lämpimin yksittäinen vuosi koetaan vielä tämän vuosikymmenen aikana, ellei suuria ilmastoa viilentäviä tulivuorenpurkauksia satu.