TEKSTI: Kalle Kajander KUVAT JA GRAFIIKKA: Taru Lehtonen
ILMASTONMUUTOS alkoi jo 1950-luvulla Pica; iuror quit viustraciem inprors fur larisque nosulic ulocultorum morum pre etore, fui pl. Omnes comnissi senam ocaes bonfendis vid nihiliamquam adduconsulto mentem etrumus, cut etrave, cles horeorit.
P채ivi Virtanen tutkii sadevesien koostumusta Viikin laboratiossa. 23
Tiede ja luonto
Tiede ja luonto
24
IPCC:n ennuste on niin sanottu paras arvio. Ennusteiden parhaiden arvioiden vaihteluväli on 1,8–4,0 astetta. On siis mahdollista, että muutos jää pienemmäksi. Toisaalta on vähintään yhtä mahdollista, että muutokset ovat parhaita arvioita suurempia. Ilmaston kaoottinen luonne mahdollistaa yllättävät ja suuret muutokset nopeastikin. Ennusteisiin liittyy vielä useita epävarmuustekijöitä, kuten pilvien elinkaari
Vuoden 2009 säätaulukko. Hours of sunshine per day
Temp
1
2
4
6
9
10
Rain
10
8
5
2
1
Average humidity
1
20 C
100 %
15 C
64 %
10 C 75 mm
5C
0C
50 mm
JAN
FEB
Lämpeneminen näkyy myös luonnossa. Vuoristojäätiköt ovat alkaneet vetäytyä ennennäkemättömän voimakkaas-
Sinänsä pieneltä kuulostavaa lämpötilan nousua kannattaa verrata 20 000 vuoden takaiseen viime jääkauden huipun keskilämpötilaan, joka oli vain yhdeksän astetta nykyistä alempi. Lämpötilaero riitti peittämään Suomen yli kahden kilometrin paksuisella mannerjäällä.
Ilmastonmuutoksen voimistumista osoittaa se, että 15 lämpimintä mitattua vuotta on eletty viimeisten 20 vuoden aikana, 11 niistä vuoden 1995 jälkeen. Satelliittimittaukset vahvistavat lämpenemisen.
• keskilämpötila nousee 1,1–6,4 astetta • meren pinta nousee 17 cm • erityisesti jo kuivilla alueilla kuivuuskaudet voimistuvat, kun taas rannikoilla, alavilla mailla ja jokisuistoissa tulvat lisääntyvät • rankkasateet lisääntyvät, mutta jäätiköihin ja lumeen varastoituneen veden sekä kesän ja syksyn valumaveden määrä vähenee alueilla, joilla asuu yli miljardi ihmistä.
Kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttama ilmakehän lämpeneminen eroaa auringon säteilyvoimakkuuden kasvun aiheuttamasta lämpenemisestä. Kasvihuonekaasujen lisääminen lämmittää
5
8
MAR
APR
MAY
JUN
JUL
AUG
SEP
OCT
NOV
• ilmakehän hiilidioksidipitoisuudet ovat kasvaneet 31 % ja muiden kasvihuonekaasujen pitoisuudet sitäkin enemmän • maanpinnan keskilämpötila on noussut 0,74 astetta • meren pinta on noussut noin 10 cm vuodesta 1961
IPCC arvioi, että tämän vuosisadan loppuun mennessä:
alailmakehää ja jäähdyttää yläilmakehää, koska kaasut päästävät vähemmän lämpösäteilyä lävitseen yläilmakehään. Auringon säteilyvoimakkuuden kasvu lämmittäisi koko ilmakehää. Kokeellisesti havaittu yläilmakehän jäähtyminen onkin yksi selvimmistä ihmisperäisen ilmastonmuutoksen todisteista.
IPCC:n mukaan (2007) tärkeimmät vaikutukset 2000-luvun alkuun mennessä viimeisten sadan vuoden aikana ovat:
Luonnolliset, ihmisestä riippumattoman prosessit ovat viime aikoihin asti määränneet ilmaston luonteen. Esimerkiksi auringon säteilyn voimakkuus maan pinnalla muuttuu useiden erilaisten syklien mukaan. Näitä ovat mm. auringon säteilyvoimakkuuden muuttuminen auringonpilkkujaksojen perusteella ja maan kiertoradan muutokset (ns. Milankovichin syklit). Tulivuorten purka-
vihuoneilmiö ei siis ole ongelma vaan nykyisen kaltaisen elämän elinehto. Ongelma on ihmisen aiheuttamat muutokset ilmakehän koostumuksessa ja kasvihuoneilmiön voimistuminen.
Lämpötila noussut keskimäärin 0,7 astetta
Luonnolliset tekijät eivät riitä selittämään ilmastonmuutosta
Ilmastonmuutos johtuu voimistuneesta kasvi– huoneilmiöstä
Vuonna 1988 YK perusti poliittisen päätöksenteon tueksi ilmastotieteen johtavista asiantuntijoista koostuvan elimen IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, hallitustenvälinen ilmastopaneeli). IPCC:n tehtävänä on arvioida monitieteellisesti ilmastotutkimuksen tuloksia ja esittää ne päätöksentekijöille ymmärrettävässä muodossa. Toimintaan osallistuu yli 2 000 tutkijaa.
Osa viimeisen parin sadan vuoden ilmaston lämpenemisestä voidaankin selittää auringon säteilyvoimakkuuden muutoksilla sekä tulivuorten purkauksilla. Kolmen viime vuosikymmenen aikana kaikki luonnolliset tekijät ovat kuitenkin vaikuttaneet lievästi viilentävästi kompensoiden ihmisperäistä lämmitysvaikutusta. Lämpenemistä ei siis voi kokonaisuudessaan selittää ilman ihmisen toiminnan vaikutusta.
Monet tutkijat vaativat toimia ilmastonmuutoksen torjumiseksi
Kasvihuonekaasut toimivat ilmakehässä samoin kuin lasi kasvihuoneessa, eli päästävät auringosta tulevan säteilyn lävitseen mutta eivät kaikkea maapallon lämpösäteilyä karkuun. Sen takia maapallon lämpötila on keskimäärin +15 astetta, kun se ilman kasvihuoneilmiötä olisi -18 astetta. Ilmakehän kas-
Ihmiskunnan vaikutus ilmastoon näkyy jo
ukset voivat myös vaikuttaa globaaliin ilmastoon.
Kasvihuoneen sisällä valo lämmittää kappaleita, joihin se osuu, ja valon tuoma energia poistuu kappaleista lämpösäteilynä. Lämpösäteily ei pysty läpäisemään lasia, vaan se heijastuu takaisin ja lämpötila nousee. Lämpötilan nousu pysähtyy silloin, kun lämpötilaero kasvihuoneen sisä- ja ulkopuolen välillä on kasvanut niin suureksi, että lasin läpi johtumalla ja raoista virtaamalla poistuva lämpö vastaa suuruudeltaan sisään saapuvan valon energiaa.
ja aerosolihiukkasten ilmastovaikutus. Oleellista on, että vaikka päästöt lopetettaisiin heti, menneet päästöt vaikuttavat ilmastoon vielä pitkään - vähintään satoja vuosia.
ti - esimerkiksi Andeilla keskimäärin 33 metriä vuodessa. Useiden trooppisten alueiden vuoristojäätiköt ovat sadan vuoden aikana menettäneet 80 % massastaan. Vuonna 1998 NASAn tutkimuksen mukaan Grönlannin jäätiköt ohenivat ennätyksellisen nopeasti, jopa metrin vuodessa. 1980-luvulta lähtien lämpötila arktisen alueen ikiroudan pinnassa on noussut paikoin 3 astetta, ja ikirouta on alkanut sulaa. Monet eliölajit ovat alkaneet siirtyä napoja kohti, ja keväiset ilmiöt kuten silmujen puhkeaminen ja lintujen muutto tapahtuvat yhä aikaisemmin.
Kasvihuoneessa lämpötila on korkeampi kuin ulkona. Sama ilmiö havaitaan esimerkiksi autossa ja asuintalossa auringon paistaessa. Ilmiö johtuu siitä, että lasi ja eräät muovit päästävät valon helposti lävitseen (eli ovat läpinäkyviä) mutta eivät lämpöä.
Kasvihuonekaasujen pitoisuudet ilmakehässä ovat kasvaneet, mikä voimistaa kasvihuoneilmiötä ja lämmittää ilmastoa. Tätä lämpenemistä ja siitä aiheutuvia ilmaston häiriöitä kutsutaan ilmastonmuutokseksi. On kuitenkin huomattava, että vaikka maapallon keskilämpötila kohoaisi, alueellisesti ilmasto saattaa jopa viiletä.
5
2
2
1
DEC
0 mm
0%
-5 C
18
1
1
3
7
Kasvihuoneilmiö
8
Wind direction and average speed/month (Beaufort)
25
Tiede ja luonto
Tiede ja luonto
26
Yhdysvaltain johtavan ilmastonmuutostutkija George Smithin seuraava suuri haaste on Cancunin ilmastokokous.
ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION/ANNUAL ENERGY REVIEW 2007 IMPORTS
Petroleum c)
28.70
Total
34.60
Other imports d)
DOMESTIC PRODUCTION
EXPORTS
Total
CONSUMPTION
Fossil Fuels Coal
Natural Gas Crude Oil a)
23.48
Natural Gas g)
19.82
Petroleum h)
10.80
Others
Renewable Energy c)
Others
Nuclear Power Energy
Nuclear Electric Power
6.80
Total j)
8.41
Stock change and other e) 0.65
Total
TOTAL a) b) c) d) e) f) g) h)
Ilmastonmuutokseen vaikuttavat tekijät Ihminen vaikuttaa ilmastoon monin eri tavoin. Tärkein ja yleisesti tunnetuin tekijä on ihmisen ilmakehään päästämät kasvihuonekaasut, jotka vaikuttavat suoraan sitoen auringon lämpöä ja näin voimistaen kasvihuoneilmiötä. Vähemmän tunnettuja ovat kaasut, jotka vaikuttavat epäsuorasti erilaisten kemiallisten prosessien kautta. Päästöjen lähteiden aiheuttamisen lisäksi ihminen muuttaa toiminnallaan näitä päästöjä sitovia nieluja. Monet ihmisen toimet kiihdyttävät ilmaston lämpenemistä, mutta osa - esimerkiksi rikkipäästöt - päinvastoin viilentää ilmastoa. Eri tekijöiden vaikutusta ilmastoon mitataan säteilypakotteella, joka ilmaistaan watteina neliömetriä kohti. Sillä tarkoitetaan 1700-luvun puoliväliin verrattuna tapahtunutta muutosta maapallon säteilytaseessa. Säteilypakotteen kasvu tarkoittaa lämmittävää ja pieneneminen vastaavasti viilentävää vaikutusta. Auringon säteilyvoimakkuus on maapallolla keskimäärin 343 W/m2. Tästä 240 W/m2 lämmittää maapallon pintaa ja ilmekehää ja loppu heijastuu suoraan takaisin avaruuteen. 27
Tiede ja luonto
Nielut sitovat hiiltä valtameriin, maaperään ja kasvillisuuteen Ilmastoa lämmittävien tai viilentävien päästöjen lähteiden lisäksi on olemassa myös prosesseja, jotka sitovat kasvihuonekaasuja. Näitä kutsutaan nieluiksi. Tähän mennessä esimerkiksi jopa kolmannes ihmisen aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä on imeytynyt meriin. Olosuhteiden muuttuessa nieluna toiminut tekijä saattaa kuitenkin muuttua kasvihuonekaasujen lähteeksi: esimerkiksi meren kyky imeä hiiltä todennäköisesti heikkenee ilmaston lämmetessä. Tällaisia ilmiöitä kutsutaan usein palautekytkennöiksi. Ainekiertomalleilla kuvataan eri ainesten liikkumista mm. merien, ilmakehän ja maaperän välillä. Kuva 5 esittää hiilen luontaista kiertoa biosfäärissä.
Meriin ja maaperään on varastoitunut huomattavia määriä hiiltä. Myös kasvillisuus sitoo hiilidioksidin hiiltä yhteyttäessään. Osa tästä hiilestä jää puiden kautta maaperään, joka sekin on merkittävä hiilivarasto. Ilmastonmuutoksen kannalta olennaisin tekijä on kuitenkin ihmisen toiminnan vuoksi ilmakehään päätyvä ylimääräinen hiili.
Kaksinkertaistuneiden hiilidioksidipitoisuuksien arvioidaan nostavan maapallon keskilämpötilaa 2-4,5 asteella. Jos pitoisuudet kasvavat tätäkin enemmän, lämpötila jatkaa kasvamistaan. Päiväntasaajan läheisyydessä alueet lämpenevät vähiten, napojen läheiset alueet eniten. Globaalit sademäärät kasvavat, mutta samalla haihdunta lisääntyy. Mantereilla haihdunta lisääntyy enemmän kuin merellä ja varsinkin lauhkeiden alueiden mantereiden odotetaan kesäisin kuivuvan ja talvisin kostuvan. (IPCC 2001 ja 2007) Kuivat alueet kuivuvat entisestään ja sateet lisääntyvät kosteilla alueilla. Ilmaston lämmetessä veden kiertokulku voimistuu koko planeetan tasolla eli sadanta ja haihtuvuus lisääntyvät. Alueellisesti sadanta vaihtelee voimakkaasti. Rankkasateet ja tulvariskit lisääntyvät, ja esimerkiksi Aasiassa yli miljardia ihmistä koskettava vesipula pahenee. (IPCC 2007) IPCC:n neljännen arviointiraportin mukaan päiväntasaajan ja kääntöpiirien maissa etenkin kuivilla ja trooppisilla alueilla lieväkin lämpötilan nousu todennäköisesti vaikuttaa haitallisesti satoisuuteen, ja lisää nälänhätien riskiä. (IPCC 2007). Ravinnonpuutteen laajuutta on vaikea arvioida. IPCC ar-
2.93
2.43
5.36
END USAGE
Fossil Fuels i) Coal
Natural Gas Plant Liquids 2.40 Renewable Energy b)
Petroleum
Other exports f)
5.90
22.77
23.64
39.82 6.83
Residential k)
Commercial k)
Industrial k)
21.75
18.43
32.32
Transportation Total
101.60
29.10
TOTAL
101.60
8.41
101.60
72.36
106.96
Vuoden 2009 säätaulukko. TOTAL
Includes lease condensate Conventional hydroelectric power, biomass, geothermal, solar/photovoltaic and wind Crude oil and petroleum products, includes imports into the Strategic Petroleum Reserve Natural gas, coal, coal coke, fuel ethanol and electricity Adjustments, losses and unaccounted for Coal, natural gas, coal coke and electricity Natural gas only; excludes supplemental gaseous fuels Petroleum products, including natural gas plant liquids and crude oil burned as fuel
i) j) k)
106.96
Includes 0.03 quadrillion Btu of coal coke net imports Includes 0.11 quadrillion of Btu electricity net imports Primary cosumption, electricity retail sales, and electrical system energy losses, whicha are allocated to the end-use sectors in proportion to each sector’s share of total electricity retail sales. See note: “Electrical Systems Energy Losses”, at the end of section 2. Notes: Dates are preliminary Values are derived from source data prior to rounding for publication Totals may not equal sum of components due to independent rounding. Sources: Tables 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 and 2.1a.
Vuoden 2009 USA:n kulutus
Veden puutteen lisääntyminen aiheuttaa yhä enemmän konflikteja vioi että tarkimmin perusteltu saattaa olla Rosenzweigin vuonna 1993 esittämä arvio. Hänen mukaansa 60-350 miljoonaa ihmistä uhkaa nälänhätä jos hiilidioksidipitoisuudet kaksinkertaistuvat. Tämä ravinnonpuutteen lisääntyminen aiheutuu siis ilmastonmuutoksesta. Kokonaisuudessaan nälänhätä uhkaa 600–900 miljoonaa ihmistä 2000-luvun puolivälissä. (Rosenzweig et al 1993) Ilmastonmuutoksen vaikutus tietyillä keinokastelusta riippuvaisilla alueilla on suuri. IPCC arvioi että haihtuvuuden kasvaminen voi pienentää tiettyjen suurten jokien virtaumaa, esimerkiksi Niilin virtaumaa 11 % ja Induksen virtaumaa jopa 43 %. Egyptin ja Pakistanin keinokasteluun perustuvalle maanviljelylle tämä olisi tuhoisaa. Ravin-
nontuotannon ongelmat voivat johtaa konflikteihin alueilla, joissa ravinnontuotantoon käytettävä vesi tulee toisen valtion alueelta. (IPCC 1996)
Ilmaston lämpenemisen on myös arvioitu parantavan kasvien tuottoisuutta pohjoisemmilla alueilla ja siirtävän tuottoisaa maanviljelysaluetta pohjoisemmaksi. Tämä johtaa siihen että maailmanlaajuisella tasolla maapallon viljantuotantokyky heikkenee vain hieman. Ravinnon riittävyys vaatii siis entistä suuremmassa määrin ruoan jakamista eri alueiden välillä. Varsinkin Kiina, Intia ja Afrikan maat ovat ratkaisevassa asemassa, koska ravinnontuotanto heikkenee näillä väkirikkailla alueilla. (IPCC 1996) Ilmastonmuutos tuottaakin globaalilla tasolla yhteiskunnallisia kysymyksiä ja ongelmia: miten saadaan ravintoa kuivien alueiden asukkaille? Entä miten korvataan elinkeinon menetykset kroonisesta kuivuudesta kärsiville kehitysmaiden viljelijöille?
Tiede ja luonto
28