Ilmastomuutoksen lyhyt oppimäärä

Kasvihuonekaasut

Joseph Fourier otti käyttöön käsitteen kasvihuoneilmiö vuonna 1824. Vuosisata on oikea. Ilmiö ei ole siis aivan uusi. Kasvihuoneilmiössä kasvihuonekaasut imevät itseensä maasta heijastuvaa infrapunasäteilyä eli lämpösäteilyä. Tällaisia kaasuja ovat hiilidioksidi (CO2) ja metaani (CH4), otsoni (O3) mutta toki ensisijaisesti kuitenkin vesihöyry (H2O). Vaaditaan vähintäänkin kolme atomia, kaksi ei vielä riitä. Näin typpi (N2) tai happi (O2) eivät ole kasvuhuonekaasuja.

Ilman näitä kasvihuonekaasuja maapallo olisi ankara paikka elää. Keskilämpötila, joka on nyt noin 14.4 astetta planeetallamme, jäisi noin -18 asteen tietämiin. Vesi ei siinä lämpötilassa höyrystyisi eikä juoksisi. Elämää ei tässä muodossa maapallolta löytyisi. Ei ehkä missään muodossa. Kasvihuonekaasut ovat siis alusta saakka olleet välttämätön edellytys elämälle ja sen synnylle maapallolla. Nyt onkin kyse niiden määrästä ja vaikutuksesta planeettamme lämpenemiseen.

Venus on planeetta jossa pääosa kaasukehästä on hiilidioksidia (96.5 %). Tästä johtuen sen lämpötila on sekä yöllä että päivällä liki sama ja riittävä lyijyn sulamiseen. Sen sijaan paljon aurinkoa lähempänä kiertävä Merkurius kokee välillä yöllä kylmiä hetkiä ja lämpötila vaihtelee 530 asteen välillä vuorokauden aikana. Merkuriuksella ei ole kaasukehää, ei kasvihuonekaasuja sitomaan lämpöä.

Vesihöyryn osuus maapallon kasvihuoneilmiöstä on välillä 26-70 %, hiilidioksidin 9-26 %, metaanin 4-9 % sekä otsonin 3-7 %. Lisäksi näitä kaasuja on vaikkapa typpioksiduuli (N2O) joka on syytä mainita etenkin Suomen kohdalla, koska se on meidän toiseksi tärkein päästömme kasvihuonekaasuna yhteiseen ilmakehäämme.


Millaisia muutoksia ja miksi


Viimeiset 55 miljoonaa vuotta hiilidioksidipitoisuus on ollut planeetallamme luontaisen vaihtelun rajoissa ja noin 200-300 ppm, ja viimeisimmän vuosituhannen aikana noin tasolla 280 ppm.
Esiteolliselta ajalta alkaen vuodesta 1750 CO2 pitoisuus on kohonnut ilmakehässä noin 30 % ja metaani 145 %. Arvot ovat merkittävästi korkeammat kuin vaikkapa vertailutiedot 650 000 vuotta aiemmilta ajoilta hankittuna. Kasvihuonekaasuihin on syntynyt selvä piikki aivan viime vuosina. Kun hiilijalanjälki oli suuri teollistumisen alkuvuosina vain muutaman miljoonan ihmisen tuottamana, nyt tämä jälki on kasvanut ja tallaajia on teollisuusmaissakin yli 2000 miljoonaa ja koko maapallolla yli 6 miljardia.

Toki arvot ovat joskus olleet korkeampiakin, 250 miljoona vuotta sitten astrobiologisten tutkimusten mukaan eläisimme nykyisin ikään kuin jääkautta, mutta tuolloin samalla lajit katosivat suurina massamenetyksinä. Peräti 95 % lajeista hävisi ja biodiversiteetin palautuminen vei aikaa 5-6 miljoonaa vuotta. Syytä massakatoon ja CO2 pitoisuuden kohoamiseen on arvailtu, ja yksi niistä on oletus vulkaanisesta toiminnasta nykyisen Siperian suunnalla.

Nykyisen tason nousun katsotaan syntyneen pääosin ihmisen aikaansaamana kaivamalla ylös fossiilisia polttoaineita ja polttamalla niitä, sekä maankäytön seurauksina. Edellisen osuus on arvioitu olevan noin kolme neljäsosaa ja jälkimmäisen noin neljänneksen verran.

Hallitusten välisen ilmastopaneelin (IPCC) mukaan eri mallit tuottavat vuosisadan loppuun CO2 pitoisuuden, joka on kolmen skenaarion mukaan 383 ppm, 541 ppm tai 970 ppm. Viimeisessä luvussa miltei kaikki fossiiliset polttoaineet olisi käytetty loppuun. Yksi keskeinen fysiikan laki, joka ilmiöön vaikuttaa jatkossa, on mustan kappaleen säteilylaki (Stefan-Blotzmannin säteilylaki). Lain mukaan täysin musta kappale ottaa vastaan energiaa ympäristöstään ja säteilee energiaa ympäristöönsä maksimiteholla. Toki meidän on muistettava ettei aine ja energia häviä ja ne voivat muuttua toisikseen, lopulta kuitenkin lämmöksi. Oli tapamme tuottaa energiaa mikä tahansa. Muodostamme suljetun systeemin pallollamme, jossa kiertävät niin energia kuin ravinteet, materiasta hitaimmin kivi.

Sisäiset ja ulkoiset vaikuttajat

Maapallo on kiertävä planeetta radallaan, ja sen toimintoihin vaikuttavat monet niin planetaariset sisäiset kuin ulkoiset voimat. Kasvihuonekaasujen merkitys ja synty on yhteydessä näihin maan liikkeistä ja säteilyoloista syntyviin ulkoisiin vaikutuksiin, että vaikkapa juuri ihmisen aiheuttamiin ilmakehämuutoksiin. Niinpä on oikeutettua sanoa ilmastomuutoksen olevan kaoottisen epälineaarista ja äärimmäisen dynaamista.

Me emme tunne kovin hyvin ilmakehän kemiaa ja sen fysikaalisia prosesseja. Me voimme mitata tiettyjä parametrejä ja tunnistaa muutoksia (keskilämpö, sadanta, aurinkoiset päivät, kaasukehän muutokset jne. ) verrata nykytilaa ja edeltävää tilaa (hysteraasi-ilmiö) sekä pyrkiä ymmärtämään merien valtaisa lämmöstä ja sen muutoksesta syntyvä uusi energiakapasiteetti (termohaliinikierto jne).

Jotkut ulkoiset mm. aurinkoon ja sen säteilyyn liittyvät sekä tätä kautta maan ja veden muutoksiin vaikuttavat pitkän aikavälin muuttujat ovat helpommin tunnistettavissa. Voidaan puhua vaikkapa säteilypakotteesta ja sen ennustettavuudesta ilmakehän ja veden muutoksiin. Perinteinen hiilen ja vaikkapa kiven kierto, silikaattien rapautuminen jne. ovat pitkän aikavälin muutoksia nekin ja ennustettavissa. Näissä muutokset ovat yleensä astrobiologisia ja hitaita.

Antropogeeninen ilmastomuutos

Sen sijaan uutena un tullut mukaan antrogeeninen ilmastonmuutos, ihmisen aiheuttamana ja tavattoman nopeasti etenevänä ilmiönä. Sen seuraukset näyttäisivät olevan vaikeasti arvioitavissa, mutta yhä todennäköisempää on muutos, jossa kyseessä ei ole lineaarinen tapahtuma vaan tietyn kriittisen rajan ylitettyään hyvin nopeasti etenevä prosessi.

Ilmiöön näyttäisi liittyvän lukisian ns. positiivisia pakotteita. Nämä pakotteet toimivat ikään kuin lumivyöryn tai -pallon tavoin tukien prosessin kiihtyvää etenemistä ja ne lopulta aiheuttavat kriittisen rajan ylittymisen sekä tätä kautta arvaamattomia seurauksia. Tämän noidankehän katkaiseminen näyttäisi miltei mahdottomalta.

Tällaisia ”positiivisia” prosessia nopeuttavia ja tukevia pakotteita ovat vaikkapa Jäämeren jään jatkuva sulaminen. Jo nyt ympärivuotisesta jäästä on sulanut noin puolet ja Jäämeri olisi ennusteiden mukaan kokonaan vapaa jo vuonna 2040. Jään kiihtyvää sulamista edesauttaa meriveden tumman pinnan tapa sitoa säteilyä toisin kuin jään sekä samalla lämpenevän veden heikompi kyky ottaa vastaan hiilidioksidia.

Hiilidioksidista noin 50 kertaa suurempi osa on sitoutunut meriin kuin ilmakehään. On mahdollista että tästä hiilivarannosta osa alkaa vapautua ilmakehään ja aiemmin hiilen nieluna toiminut varasto toimiikin toisin kuin aiemmin. Jo nyt on oletettu tällaista tapahtuvan.

Maapallo menettää hiilidioksidinielunsa ja siitä tuleekin hiilidioksidilähde, ehkä jopa pahin. Tällöin on ylitetty kriittinen raja ja muutos on jatkossa räjähdysmäinen. Samalla lämpenevä merivesi tuottaa yhä enemmän höyryä ja prosessi kiihtyy myös tätä kautta. Näitä vaikeasti ennakoitavia toinen toistaan ruokkivia ilmiöitä on runsaasti ja kaikki eivät ole vain prosessia kiihdyttäviä.

Edelleen ikiroudan alueilla Siperiassa ja Alaskassa käynnistyy metaanin vapautuminen liki satakertaisista lähteistä verrattuna ihmisen omiin kaatopaikkoihin. Merenpohjan metaanihydraatti alkaa kuplia ulos ja saamme seurata sellaisia uutisia jo nyt niin Siperian suomailta ja järviltä kuin Jäämeren rannikoilta raportoituina. Metaanin määrä on vuoden aikana oleellisesti lisääntynyt ilmakehässä. Metaani on 20 kertaa vaikeampi kasvihuonekaasu kuin hiilidioksidi, emmekä kykene mitenkään poistamaan sitä saati vaikuttamaan sen vapautumiseen ikiroudasta. Kasvit käyttävät hiilidioksidia mutta eivät metaania.

Lisää painajaisia

Samalla kun merivesi lämpenee se myös laajenee. Veden pinta nousee sekä jäiden sulamisen seurauksena että veden lämpenemisenä noin 3000 metriin saakka valtamerissä. Merenpinnan nousu aiheuttaa kasvavaa tulivuoritoimintaa ja lisää metaani ja hiilidioksidipäästöjä vulkaaniselle toiminnalle aroilla alueilla. Tämä vyöhyke kulkee katkeamattomana läpi planeettamme. Kun veden lämpö kohoaa meressä yli 27 asteen alkavat hirmumyrkyt ja tuhot kasautuvat pääosin samoille alueille. Näiden tuhojen määrä on jo nyt lisääntynyt ja myrskyjen rajuus kasvanut veden keskilämmön kohottua noin puolen asteen verran.

Trooppisilla kuivuvilla kosteikoilla ja savannien kuvilla alueilla yleistyvät palot ja samalla jälleen hiilen määrä ilmakehässä kasvaa.

Meriveden ja ilmakehän keskinäinen virtaus ja niiden globaalit kierrot alkavat häiriintyä. Tätä mekanismia emme voi mitenkään ennustaa. Ilmiöt eivät etene enää lineaarisesti ja tasaisesti vaan odotettavissa on kriittisten kynnysten hyppäyksellinen prosessi, jossa ennustaminen on mahdotonta.

Seuraukset ovat arvaamattomia

Kun meriveden lämpötila on kohonnut yli 27 asteen alkavat äärimmäiset sääilmiöt. Hirmumyrskyjen synnyn raja on juuri tuo meriveden kohdalla. Entäpä kun se kohoaa kaksi tai neljä astetta korkeammalle ja meristä hiilinieluina on tullut hiiltä ja metaani oksentavia kaatopaikkoja.

Ekosysteemin muutokset tulisivat olemaan rajuja jo 1.5-2.5 asteen lämpötilan muutoksessa. IPCC:n raportin mukaan jo tuossa vaiheessa planeettamme kasvi- ja eläinlajeista tuho uhkaisi 20-30 %:a ja ensimmäisenä etenkin merien äärimmäisen aroilla korallialueilla, joiden rikkaus muistuttaa tropiikin metsiä. Merien happamoituminen vaikuttaisi ensimmäisenä juuri kuorellisiin organismeihin.

Jäämereltä jäiden sulettua katoaisi plankton ja samalla koko ekosysteemi muuttuisi tai oikeammin se häviäisi kokonaan.

Euroopassa muutokset koettaisiin näkyvimmin Välimeren ilmaston kuivuvilla alueilla ja Alpeilla, jossa alkaisivat ensin jokien tulvimiset ja myöhemmin niiden kuivuminen. Noin kuudesosa maapallon väestöstä asuu tällaisilla vuoristoisilla alueilla ja niiden laaksoissa. Aluksi kaikki vaikuttaa hyvältä olosuhteiden kohotessa korkeilla leveyksillä ja vuoristoissa. Kokemus on kuitenkin lyhytkestoinen ja siten myös petollinen.

Jo kymmenen sentin nousu merenpinnassa hukuttaisi 80 % Nigerian taloudesta ja 50 cm 90 % Guyanan asutuista alueista. Koko maapalon väestöstä yli 50 % asuu jokien ranta-alangoilla ja muutaman metrin veden pinna nousu hukuttaisi pääosan pelloistamme. Edellisen vuosisadan aikana vedenpinnan nousu merissä oli 12-22 cm ja tällä vuosisadalla ennusteet liikkuvat 59 cm ja muutaman metrin välillä. Ennusteiden väljyys johtuu pitkälle juuri prosessin luonteesta ja sen syvyydestä, monista takaisinkytkentämekanismeista. On kuitenkin toimittava tavalla, jossa pahin on otettu huomioon.

Puhtaasta vedestä puute ja nälänhätä

IPCC:n ennusteen mukaan yhden asteen nousu lämpötilassa aiheuttaisi puhtaan veden kadon ja nälänhädän 75-250 miljoonalle ihmiselle
Kahden asteen nousu toisi näitä ihmisiä lisää 350-600 miljoonaa ilmastomuutospakolaisina
Kolmen asteen nousu lisäsi luvin 1.8 miljardiin. Pahimmissa ennusteissa on puhuttu jopa kuuden asteen noususta.

Samalla alkaisivat levitä malaria, unitauti, changasian tauti, lavantauti ja monet muut tuberkuloosin kaltaiset ja lääkkeille jo immuunit muodot niistä

Talousennusteiden mukaan BKT alkaisi laskea joka vuosi noin 5 % ja vaikutus näkyisi ensimmäisenä vakuutus- ja pankkikriiseinä, maataloudessa ja liikenteessä. Infrastruktuuri ei toimisi ja ruokaa olisi vain osalle väestöä.

Viimeisetkin jäähyllyt arktisilta vesialueilta sulaisivat ja samalla meriveden virtaussuunnista olisi mahdotonta ennustaa mitään varmaa edes Golfvirran kohdalta.

Jälleen IPCC:n raportteja lukien 1,5-2,5 astetta lisää maapallon keskilämpöön hävittäisi lajeistamme 20-30 %, 3.5 astetta 40-70 % ja jos etenemme 7 % lukuihin merissä sulfaatteja sulfideiksi muuttavat bakteerit alkaisivat toimintansa ja sieltä alkaisi kuplia rikkivetyä.

Suomi ei ole saareke

Suomen kohdalla muutokset kulkisivat maltillisemmin, mutta jo kuuden asteen muutos toisi toki meillekin napa-alueen lämpenemisen myötä noin 10 astetta lisää keskilämpöön. Jo nyt muuttolinnut saapuvat meille aiemmin, keväiset versot puhkeavat nekin aikaistaen biologista rytmiään, uudet pesijät ja lajit alkavat kotiutua maahamme, mutta myös erilaiset tuholaiset pelloillemme. Joudumme hakemaan lajikkeita, jotka eivät toki ole samanlaisia kuin briteillä tai saksalaisilla, joilla päivän pituus on keväällä ja kesällä kokonaan toinen, vaikka lämpötila ja terminen kasvukausi olisikin nyt sama.

Kasvihuoneilmiö ei muuta säteilyoloja millään tavalla, ja se näkyy myös ihmisen ja luonnon tavassa pyrkiä sopeutumaan pohjoisessa uuteen kasvihuoneessa elämiseen. Uutta ovat myös sateiset syksyt ja talvet sekä kuivat keväät ja myös kesät. Ja kaikki tämä ohikiitävän hetken olettaen, että ilmiö etenee ja aiheuttaa valtaisia globaaleja muutoksia ympäri maailmaa. Emme voi olla saareke globaalissa katastrofissa, johon jo nyt olemme alkaneet varautua ja varustautua. Aikaa on vähän, useimpien ennusteiden mukaan vähemmän kuin oletamme tietyn kynnysarvon ylitettyämme.


Kuinka Kioton sopimusta on noudatettu

Eri maiden päättäjät ovat reagoineet Kioton sopimukseen eri tavalla. Kuuden vuoden jatkuvan päästökasvun jälkeen teollisuusmaiden tilastoihin on tullut pieni tasanne. Päästöjä on vähennetty noin 0.1 prosenttia. Tutkijoiden mukaan tätä ei selitä niinkään tietoinen ilmastopolitiikka vaan pikemminkin öljynhinta ja talven 2005-2006 lämpimyys. Koko kaudelta 2000-2006 voidaan todeta pikemminkin päästöjen kasvun jatkuneen niillä 40 teollisuusmaalla, jotka ovat mukana sopimuksessa. Yhdysvallat toimittaa myös sihteeristölle tietonsa, vaikkei sopimusta allekirjoittanutkaan. Päästöt vähenivät heilläkin hiukkasen, mutta koko kaudella kasvu on ollut 14 prosenttia.

Vuoden 1990-tasosta teollisuusmaiden päästöt näyttäisivät vähentyneen 4.7 prosenttia, mutta se selittyy lähinnä entisten kommunistimaiden erittäin paljon kasvihuonekaasuja tuottanen vanhan teollisuuden hävittämisellä. Nyt päästöt ovat taas kasvamassa kohisten ja eniten Puolan, Tsekin, Unkarin, Romanian ja myös Baltian maiden suunnalla.

Länsimaista hännille jää Kanada ja heikkoja tuloksia esittävät myös Espanja, Portugali, Australia, Japani ja Suomi. Britanniassa tilastoja kaunistaa Pohjanmeren kaasu ja myös Ruotsi on vähentänyt selvästi päästöjään. Kanadassa hallituksen vaikeudet tehdä päätöksiä näkyvät ja pahenevat kun Albertan öljyhiekkavarannot otetaan käyttöön. Sen sijaan Japani ja EU kokonaisuutena menestyvä tyydyttävästi.

Uudet tilastot kuvaavat vain Kioton sopimukseen sitoutuneita teollisuusmaita ja sieltä puuttuvat kokonaan Intian ja Kiinan teollisuuden päästöt, joiden kehitysmaina ei tarvitse ilmoittaa päästöjään lainkaan. Ja ne ovat suuria. Australia, Valko-Venäjä ja Kroatia eivät ole toimittaneet tietojaan lainkaan sihteeristölle toisin kuin esim. Yhdysvallat, joka ei edes sitoutunut sopimukseen.

Ilmastomuutosneuvottelut jatkuvat ensi kuun alussa Puolan Poznanissa. Mukana on silloin ainakin 190 maata ja tavoite on saada Kioton sopimusta korvaava myös kehitysmaita sitova päätöslauselma. Talouskriisi helpottaa päästöjen vähentämistä, mutta useimpien asiantuntijoiden mukaan ei lähellekään tarvittavaa tasoa. YK:n ilmastosihteeri Yvo de Boer kuvasi tilannetta Bonnissa 23.11 kriittiseksi ellei tehdä hyvin radikaaleja päätöksiä. Ilmastomuutoksen vaikutukset alkavat muodostua maapallolla jo lyhyellä aikavälillä sietämättömiksi sihteeristön mukaan.