Tästä vuodesta tulossa mittaushistorian lämpimin?

[Ilmatieteen laitoksen tiedote:]

Vuosi on tähän mennessä ollut sekä maailmanlaajuisesti että Suomessa yksi lämpimimmistä. Jos tilanne jatkuu samankaltaisena, on mahdollista, että tämä vuosi rikkoo uusia lämpötilaennätyksiä.


Kuva: NOAA.

Yhdysvaltain kansallisen ilmakehä- ja merentutkimusjärjestön NOAAn mukaan syyskuussa maapallon keskilämpötila oli lämpimin, mitä syyskuussa on mitattu mittaushistorian aikana. Syyskuun keskimääräinen lämpötila oli noin 15,72 astetta, kun se keskimäärin 1900-luvulla oli 15,0 astetta. Lämpötilat olivat keskimääräistä korkeampia suurimmassa osassa maailmaa.

Lukuun ottamatta helmikuuta jokainen kuukausi tähän mennessä on tänä vuonna ollut neljän lämpimimmän kuukauden joukossa. Touko-, kesä-, elo- ja syyskuu olivat mittaushistorian lämpimimmät. Tämän vuoden tammi-syyskuun välinen aika onkin yhdessä vuoden 1998 ollut lämpimin koskaan mitattu yhdeksän kuukautta. Vuoden 1998 loppupuoliskolla globaalia keskiarvolämpötilaa viilensi La Nina-ilmiö, kun taas kuluvan vuoden lopulle ennustetaan lämpötiloja kohottavan El Ninon alkamista.

Vuodesta voi tulla mittaushistorian lämpimin myös Suomessa

Ilmatieteen laitoksen tilastojen mukaan tammikuu-syyskuun välisen jakson keskilämpötila oli Suomessa 5,6 astetta. Näin ollen kuluva vuosi on tällä hetkellä toisella sijalla vuodesta 1900 alkaen tarkasteltaessa. Tätä lämpimämpää on ollut vain vuonna 1989. Kolmannelle sijalle yltää vuosi 2002.

Jos katsotaan koko vuoden keskilämpötilaa, on ykkössijalla vuosi 1938, kakkossijalla vuosi 1989 ja jaetulla kolmannella sijalla vuodet 2011 sekä 2000. Marras- ja joulukuun tulisi olla noin kolme-neljä astetta tavanomaista lämpimämpiä, jotta kuluvasta vuodesta tulisi lämpimin vuodesta 1900 alkaen tarkasteltuna. ”Tilastojen valossa on vielä täysin mahdollista, että kuluvasta vuodesta tulisi Suomen mittaushistorian lämpimin. Se vaatii sen, että lauhaa ilmaa virtaa lännestä loppuvuoden ajan”, laskeskelee Ilmatieteen laitoksen meteorologi Pauli Jokinen. ”Tosin on muistettava, että lämpötilapoikkeamat ovat suurimmillaan talvella, joten kuluvan vuoden sijoitus voi vielä muuttua suuntaan tai toiseen”, Jokinen lisää.

Lisätietoja:

Ari Laaksonen, puh. 029 539 5530, ari.laaksonen@fmi.fi

http://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/2014/9
https://www.wmo.int/pages/mediacentre/news/Jan-Septtemperaturesbreakrecords.html

Vallitsevan taloustieteen kritiikkiä: talouskasvu, osa 2

Kirjoituksen ensimmäisessä osassa keskityttiin talouskasvumallien puutteellisuuksiin. Energiankulutuksella on saattanut olla varsin suuri merkitys talouskasvussa. Tässä kirjoituksen toisessa osassa pohditaan muun muassa teknologista kehitystä energiankäytön kannalta ja esitellään suhteellisen uusi teknologisen kehityksen mittari – hyötyenergia. Lopuksi esitellään ajankohtaista debattia uusklassisen taloustieteen ja biofysikaalisen taloustieteen välillä. Tulevaisuudessa talouskasvua voi rajoittaa energian saatavuus ellei talouskasvu pysty muuntautumaan aiempaa aineettomammaksi.

plenitude-economy-alternative-model

Teknologinen kehitys – mitä se on?

Perinteinen taloustiede ei pysty yksilöimään kovin tarkasti, että mitä on teknologinen kehitys, jonka selitettäväksi jää valtaosa talouskasvusta valtavirtataloustieteessä. Osa siitä on työnjaon syvenemistä eli työvoiman erikoistumista, jonka jo Adam Smith totesi 1700-luvulla. Robert Ayres ja Benjamin Warr (Ayres ja Warr, 2010) ovat lähestyneet tätä niin, että he ovat mitanneet eri teollisuudenalojen ja maiden energiankäytön tehokkuutta ja ottavat ns. hyötyenergian (se energian osuus primäärienergiasta, joka päätyy hyötykäyttöön taloudessa) yhdeksi tuotannontekijäksi tuotantofunktiomalliin. Tämä ulkoisen energian ja sen hyötysuhteen tulon ottaminen tuotannontekijäksi on sikäli perusteltua, että vain hyödyksi päätyvä energia tekee työtä. Energiankäytön tehokkuus on kasvanut hurjasti esimerkiksi 1900-luvun aikana, joten se heijastanee ainakin jossain määrin teknologista kehitystä. Sille on myös termodynamiikan kannalta mielekäs ja yksinkertainen mittari. Esimerkiksi kivihiilellä tuotetun sähkön hyötysuhde lähes kymmenkertaistui 1900-luvun aikana, mikä kertonee teknologisen kehityksen voimakkuudesta energiankäytössä 1900-lulla.

Pienentyikö kivihiilen käyttö kymmenenteen osaansa globaalisti hyötysuhteen kymmenkertaistuessa? Ei, vaan kivihiilen kulutus kasvoi yli nelinkertaiseksi eli kivihiiliperäisen hyötyenergian määrä on 1900-luvun aikana kasvanut lähes 45-kertaiseksi. Yhdysvaltain talouskasvusta ei jää selittämättä kuin pieni osuus (noin 10 %) 1900-luvulla, mikäli yhdeksi tuotannontekijäksi otetaan hyötyenergia (Ayres ja Warr, 2010).

Hyötyenergia on siinäkin mielessä mielekäs käsite, että sen teoreettista maksimia voidaan arvioida prosesseittain ja teollisuudenaloittain eli pystytään arvioimaan, että kuinka kaukana ollaan teoreettisesta maksimista ja paljonko teknologisen kehittämisen varaa on jäljellä. Kivihiilen käytön hyötysuhde ei esimerkiksi voi enää kymmenkertaistua teoriassakaan sillä siinä ollaan jo suhteellisen lähellä teoreettista maksimia, kuten monessa muussakin teknisesti kypsässä teknologiassa. Monissa teknologioissa on parantamisen varaa paljonkin, mutta useissa prosesseissa ei vähittäisellä parantamisella ole enää paljon tehtävissä. Hyötysuhteen parantamisessa on usein nouseva rajakustannus eli mitä tehokkaammaksi jokin prosessi tai tuote tulee, sitä suuremmaksi hyötysuhteen parannuksen kustannus keskimäärin käy.

Nousevan rajakustannuksen taakka voidaan murtaa sillä, että vähittäisen tehostamisen sijaan keksitään uusia tapoja tuottaa sama tuote/prosessi/palvelu. Esimerkiksi LED-valo on tällainen innovaatio, jossa valaisemisen hyötysuhde voi kerralla nousta moninkertaiseksi ilman vastaavaa rajakustannusten nousua verrattuna vaikkapa hehkulamppuun. Toinen esimerkki on ammoniakin valmistus. 1900-luvun alussa ammoniakkia valmistettiin mm. syanidimenetelmällä. Vuodesta 1920 alkaen alettiin siirtyä nk. Haber-Bosch-prosessiin, joka liki puolitti ammoniakin valmistamisen energiakustannukset. Autojen polttomoottorin korvaaminen sähkömoottorilla on myös esimerkki, jossa energiankäyttö voi tehostua huomattavasti ilman kasvavia kustannuksia. Toistaiseksi akkuteknologian hidas kehitys on jarruttanut tätä.

LED-valon kehittämiseen osallistuneet kolme fyysikkoa saivat tämän vuoden fysiikan Nobel-palkinnon. Palkintoperusteissa todetaan, että heidän keksintöjensä ansiosta valaistukseen käytettyä energiaa (joka on 20 % maailman sähkönkäytöstä) voidaan vähentää viidesosaan. Tämä palkintoperuste on herättänyt kritiikkiä, sillä tuo energiatehokkuuden kasvu voi hyvin johtaa sähkönkulutuksen kasvuun ns. rebound-vaikutuksen myötä. Rebound-vaikutus tulee siitä, että hyödykkeen tuottamisen energiatehokkuuden kasvaessa sen hinta laskee, jolloin sitä kulutetaan enemmän. Tämän ns. suoran rebound-vaikutuksen lisäksi on olemassa lukuisia epäsuoria rebound-vaikutuksia, kuten se. että energiatehokkuuden parantuessa sen suhteellinen hinta työvoimaan verrattuna alenee, jolloin syntyy taloudellinen kannuste lisätä energiankulutusta. Lisäksi energiankäytön tehostuminen voi parantaa muidenkin tuotannontekijöiden tuottavuutta, mikä lisää energiankulutusta. Esimerkiksi kansainvälinen energiajärjestö IEA (täällä) ja ilmastopaneeli IPCC (täällä) ovat tänä vuonna todenneet, että suora rebound-efekti voi hyvin olla yli 50 % (täällä on tästä hyvä kommentti). Aiemmin kumpikin taho on pitänyt rebound-efektiä pienenä, mutta on sittemmin suurentanut arviotaan siitä. Hankalaa hiilidioksidipäästöjen vähentämisen kannalta on se, että rebound-vaikutus on oletettavasti suurin kehittyvissä maissa, joissa päästöt kasvavat nopeimmin.

Talouskasvun toinen lähestymistapa – energiatehokkuuden kasvu

Kirjoituksen ensimmäisessä osassa esitettiin malleja, joissa energia on otettu tuotannontekijäksi. Valaisemisen kehittyminen on hyvä esimerkki siitä, että energiatehokkuuden kasvu johtaa usein paljon pienempään energian säästöön kuin pelkkä insinööriajattelu näyttäisi. Valaisemisen tehokkuus (lumenia per watti sähköä) kasvoi Isossa-Britanniassa 19-kertaiseksi vuosien 1923 ja 1996 välillä (lähde). Valaisemisen ”kysyntä” kuitenkin kasvoi samana aikana 700-kertaisesti, jolloin lopputuloksena valaisemiseen kulunut energia kasvoi kasvoi noin 37-kertaisesti. Tätä ilmiötä kutsutaan rebound-vaikutukseksi, jossa osa energiankäytön tehostumisesta ulosmitataan lisääntyneenä käyttönä. Rebound-vaikutus voi siis olla yli 100 % eli energiankäytön tehostaminen voi johtaa energiankulutuksen kasvuun, kuten valaistus-esimerkki paljastaa. Yli 100 %:n rebound-vaikutus on todennäköisintä silloin, kun kyse on yleiskäyttöisen teknologian (esim. sähkö) tai jonkin välituotteen, kuten teräs, valmistamisen energiatehokkuuden kasvusta.

Ensimmäisenä energiatehokkuuden kasvun ja energiankäytön kasvun välisen yhteyden julkaisi englantilainen taloustieteilijä William Stanley Jevons noin 150 vuotta sitten. Jevons toteaa kirjassaan Hiilikysymys (The Coal Question, 1865), että on väärinymmärrys, että polttoaineen (kuten kivihiili) tehostunut käyttö johtaa sen vähentyneeseen kulutukseen.

It is a confusion of ideas to suppose that the economical use of fuel is equivalent to diminished consumption. The very contrary is the truth.

Rebound-efektin toinen yleinen nimitys onkin ”Jevonsin paradoksi”. Englannissa huolestuttiin 1800-luvulla, että maan valtavat kivihiilivarat ehtyvät. Maan kaivosalan viranomaiset laskivat 1860-luvulla, että kivihiiltä riittäisi tuhansia vuosia, kun sen käyttöä tehostettaisiin. Jevons puolestaan totesi kirjassaan, että höyrykoneen hyötysuhteen kehittymisen myötä kivihiilen kulutus kasvaa eksponentiaalisesti (hän julkaisi kirjassaan tilastot menneiltä vuosikymmeniltä ja esitti niiden perusteella laskelmat) ja ehtyy nopeammin. Jevons arveli kirjassaan kivihiilen kulutustilastojen ja höyrykoneen hyötysuhteen kehittymisen perusteella, että Iso-Britannian kivihiilen tuotantohuippu on vuonna 1965. Iso-Britannian kivihiilen tuotantohuippu oli jo 1910-luvulla.

1700-luvun puolivälissä höyrykoneiden hyötysuhde oli 0,5 % eli vain yksi kahdessasadasosa niiden käyttämästä energiasta päätyi hyötyenergiaksi. Näin tehottomilla höyrykoneilla oli käyttöä lähinnä vedenpoistoon hiilikaivoksissa, joissa polttoaineesta ei ollut pulaa ja polttoaineen vaihtoehtoiskustannus lähenteli nollaa. Esimerkiksi laivojen voimanlähteeksi näin tehottomasta koneesta ei olisi ollut ainakaan suotuisten tuulien kauppareiteillä. 1800-luvun alussa höyrykoneen hyötysuhdetta kohotettiin moninkertaisesti Wattin höyrykoneeseen nähden mm. höyryn paineistuksella ja lämpöeristyksillä, jolloin se alkoi syrjäyttää yhä enemmän purjetta laivan voimanlähteenä. Höyrylaivat syrjäyttivät purjelaivoja ainakin osin tehokkaamman höyrykoneen ansiosta, joten höyrykoneen tehostuminen johti energiansäästön sijaan kivihiilen lisääntyvään käyttöön. Junissa kivihiilikäyttöisen höyrykoneen leviäminen sen tehostumisen myötä oli laivojakin selkeämpi ilmiö. Rebound-efekti oli junissa todella suuri 1800-luvulla. Kivihiili liittyy myös metallurgian kehittymiseen, minkä ansiosta pystyttiin rakentamaan mm. kestävämpiä rautateitä, jolloin raudan ja teräksen kysyntä on kasvanut räjähdysmäisesti. Ensimmäinen laajempi junarata rakennettiin kuljettamaan – yllättäen – kivihiiltä Englannin Newcastlestä rannikolle.

Jotkut rebound-ilmiön modernit tutkijat, kuten paljon alan tutkimuksissa siteerattu Harry Saunders, ovat William Jevonsin tapaan sitä mieltä, että energiankäytön tehostaminen johtaa tyypillisesti energiansäästön sijaan suurentuneeseen energiankulutukseen. Rebound-ilmiötä on äärimmäisen hankalaa tutkia varsinkin epäsuorien vaikutusten osalta, mikä selittää sen, että sen suuruudesta on monia näkemyksiä. Steven Sorrell, toinen tunnettu rebound-efektin tutkija, esittää tuoreessa katsausartikkelissaan useita syitä sille, miksi useimmat suhteellisen tuoreetkin rebound-vaikutuksen mittaukset ovat pielessä ja aliarvioivat sitä. Hänen mukaansa huolella tehdyt tutkimukset tuottavat suuret suorat rebound-vaikutukset (luokkaa 60 % tai enemmän), kun monet metodologialtaan puutteelliset tutkimukset ovat tuottaneet vain 10 – 20 %  luokkaa olevia tuloksia. Sorrellin mukaan tuottavuuden kasvu muissa tuotannontekijöissä voimistaa tätä vaikutusta ja tämän päälle tulevat vielä mahdollisesti muut epäsuorat vaikutukset, jolloin tullaan helposti lähelle 100 %:n tai jopa yli olevaan kokonaisvaikutukseen rebound-efektissä. Myös Breakthrough Institute on päätynyt tuoreessa katsauksessaan siihen, että Rebound-ilmiön suuruus voi olla yli 100 % monissa tapauksissa.

Alla oleva kuvan avulla voidaan hahmottaa rebound-efektin mahdollista vaikutusta talouskasvuun.

 Kuva 7. Energiatehokkuuden kasvu voi johtaa talouskasvuun ja energiankulutuksen kasvuun


Kuva 7. Energiatehokkuuden kasvu voi johtaa talouskasvuun ja energiankulutuksen kasvuun. Muokattu tästä lähteestä.

Talouskasvua voidaan lähestyä pitkällä aikavälillä  tuotantofunktiomallin (joka esiteltiin kirjoituksen ensimmäisessä osassa) ohella myös työn tuottavuutta tarkastelemalla. Pääomalla ja työvoimalla on aleneva rajatuotto eli ajan myötä pääoman lisäys tuottaa yhä vähemmän talouskasvua. Työn määräkään ei voi varsinkaan asukasta kohti nousta rajatta, joten ainoaksi talouskasvun lähteeksi pitkällä aikavälillä jää tuottavuuden kasvu. Talouskasvun voidaan siten ajatella olevan työn tuottavuuden kasvun seurausta.

Talouskasvun kolmas lähestymistapa – ulkoinen energia ja työn tuottavuus

Työn tuottavuutta voidaan kasvattaa monella tavalla. Jo taloustieteen isänä pidetty Adam Smith totesi 1700-luvulla, että työn tuottavuus vaatii työnjaon erikoistumista, mikä puolestaan vaatii markkinoiden kasvamista/laajentumista. Tämä on hyvin kauaskantoinen havainto, joka tarkoittaa, että mikäli markkinat eivät kasva, niin työnjaon erikoistumisesta ei seuraa hyötyä loputtomiin. Adam Smithin aikaan energia ei ollut säilymislakeineen ja termodynaamisine ominaisuuksineen kovinkaan selkeä käsite ja Adam Smith näki höyrykoneen tuottavuutta kohottavan vaikutuksen seuraavan sen organisatorisista vaikutuksista. Teollisen vallankumouksen myötä fyysistä työtä alettiin korvata fossiilisista polttoaineista saadulla energialla viimeistään 1800-luvun alussa. Tämä on helppo ymmärtää esimerkiksi ajattelemalla kahta timpuria, jotka ovat yhtä taitavia ja ahkeria, mutta toisella on sähkötoiminen naulapyssy perinteisen vasaran sijaan. Jos kumpainenkin rakentaa identtisen puutalon, niin kumpiko suoriutuu rakentamisesta nopeammin?

Työtä on biofysikaalisen taloustieteen mukaan korvattu paljon ulkoisella energialla, jonka tehostunut käyttö ja hyödyntämisen teknologinen kehitys on johtanut siihen, että sen hinta suhteessa työvoiman hintaan on laskenut. Esimerkiksi moottorikokoonpanotehtaalla on sähkökäyttöisiä nostureita ja paineilmakäyttöisiä ruuvinvääntimiä, koska sähkö ja paineilman käyttö johtavat pienempiin yksikkökustannuksiin kuin saman työn tekeminen lihasvoimalla vinssejä ja lenkkiavaimia käyttäen.

Tätä taustaa vasten ei tunnu yllättävältä, että työn tuottavuus (jota mitataan työsuoritteen arvona työtuntia kohti) on noussut liki samaa tahtia kuin ulkoisen energian käyttö valmistavassa teollisuudessa (kuva alla). Tässä kohdassa on syytä todeta, että emme tiedä syy-seuraussuhteita, että onko työn tuottavuuden kasvu todella seurausta kasvaneesta ulkoisen energian käytöstä. Mikäli kyse ei ole pelkästä korrelaatiosta, vaan että työn tuottavuus todella on kasvanut kun lihastyötä on korvattu ulkoisella energialla, niin tämä saattaa olla yksi selitys sille, että miksi teollisuudessa työn tuottavuus on kasvanut nopeasti, mutta monilla palvelualoilla ei. On huomattava, että työn tuottavuus voi nousta ulkoisen energian avulla käytännössä vain pääomaa uusimalla. Timpurin naulapyssy ei nosta tuottavuutta sen jälkeen kun sitä on opittu käyttämään. Tehokkaampi naulapyssy toki voi nostaa tuottavuutta edelleen, mutta se vaatii investoinnin.

 Kuva 8. Työn tuottavuus ja ulkoisen energian käyttö ovat korreloineet vahvasti Yhdysvaltain valmistavassa teollisuudessa 1900-luvulla. Lähde Hall & Klintgaard, 2012. Data on otettu skannatusta kuvasta numeeriseen muotoon. Kirjoittajien alkuperäinen kuva löytyy täältä.


Kuva 8. Työn tuottavuus ja ulkoisen energian käyttö ovat korreloineet vahvasti Yhdysvaltain valmistavassa teollisuudessa 1900-luvulla. Lähde: Hall & Klintgaard, 2012. Data on otettu skannatusta kuvasta numeeriseen muotoon.

Koska energian käyttöä ei välttämättä pystytä kasvattamaan rajatta ilmastonmuutoksen hillinnän ja fossiilisten polttoaineen ehtymisen vuoksi, niin ratkaiseva kysymys on, että voidaanko energian osuus talouskasvussa korvata muilla tekijöillä? Uusklassinen taloustiede olettaa, että tuotannontekijät ovat täydellisesti korvattavissa toisella. Rajatta jotakin tuotannontekijää lisättäessä voidaan sen mukaan luopua toisesta. Tätä oletusta biofysikaalinen taloustiede ei hyväksy. Esimerkiksi autonrenkaita ei voi tehdä enempää lisäämällä työntekijöitä, mikäli öljystä on pulaa. Pääomainvestoinnit voivat auttaa esimerkiksi vähemmän raaka-ainetta hukkaavan laitekannan muodossa, mutta lyhyellä aikavälillä energia on usein korvaamatonta.

Niukan tuotannontekijän korvaaminen toisella

Kansainvälisen valuuttarahaston mallinnusosaston tutkijat, jotka mallintavat öljyn hinnan tulevaa kehitystä ja saatavuutta, sekä öljyn kulutuksen/hinnan ja talouskasvun yhteyttä, ovat hiljan alkaneet lähestyä biofysikaalisen taloustieteen käsitystä energiasta ja samalla hylänneet useita uusklassisen taloustieteen oletuksia (ks. esim. Kumhof & Muir, 2012Benes et al., 2012). IMF:n mallintajien kriittinen suhtautuminen on sikäli mielenkiintoista, että heillä jos jollakin taholla on resursseja kehittää uusklassisen taloustieteen malleja realistisemmiksi. Esimerkiksi öljylle on IMF:n talouskasvumallinnuksissa asetettu ns. entropiarajoite, eli että öljyä ei pystytä korvaamaan kuin pieneltä osin muilla tuotannontekijöillä (kuva alla). Vain entropiarajoitteen yläpuolinen tuotantoavaruus (kuva alla) on siten fysikaalisesti mahdollinen. Kyse ei siis ole öljyn hankalasta korvattavuudesta vaan fysikaalisesta mahdottomuudesta. Tämän voi tulkita esimerkiksi niin, että autonrenkaita ei voi valmistaa pienemmällä määrällä öljyä kuin valmiissa renkaassa on öljystä peräisin olevaa materiaalia, vaikka öljyä korvaisi esimerkiksi työllä kuinka paljon. Fysiikan lakeja ei voida rikkoa. Vallitseva taloustiede ei tunne rajoitusta, että jos raaka-ainetta tulee X moolia tehtaalle per lopputuoteyksikkö, niin tätä ainetta ei voi olla yli X moolia lopputuotteessa per yksikkö.

Kuva 9. Tuotannontekijöiden täydellinen korvattavuus toisillaan rikkoo fysiikan lakeja. Lähde: IMF:n julkaisu vuodelta 2012. Kumhof & Muir, 2012. Oil and the World Economy: Some Possible Futures.

Kuva 9. Tuotannontekijöiden täydellinen korvattavuus toisillaan rikkoo fysiikan lakeja. Lähde: IMF:n julkaisu vuodelta 2012. Kumhof & Muir, 2012. Oil and the World Economy: Some Possible Futures.

Noiden em. IMF:n julkaisujen päivityksissä (täällä ja täällä) on niiden vuoden 2012 versioita selvemmin jätetty varauksia uusklassisen taloustieteen käsityksiin energian merkityksestä taloudelle. Esimerkkejä uusklassisen taloustieteen oletuksista, joihin IMF:n mallinnusosaston tutkijat suhtautuvat erityisen kriittisesti:

  • öljyä on helppo korvata uusiutuvalla energialla tai kivihiilellä
  • teknologian taso, joka yhteiskunnalla on käytettävissään, on riippumaton fossiilisista polttoaineista
  • energian pieni kustannusosuus kansantaloudessa tarkoittaa pientä roolia talouskasvussa (tätä käytiin kirjoituksen ensimmäisessä osassa tarkemmin läpi)
  • öljyn helppo korvattavuus työllä tai pääomalla
  • öljyntuotantoa ei rajoita geologia vaan ainoastaan kysyntä

Kuten tarkkaavainen lukija kenties huomaa, niin nuo ovat aika pitkälti samoja oletuksia, joita biofysikaalinen taloustiede ei hyväksy. Niukka öljyntarjonta voi olla ns. negatiivinen teknologiashokki, jonka vaikutus ulottuu paljon laajemmalle kuin öljynjalostussektorille. Kumhof ja muut toteavat, että energiasiirtymät ovat aiemmin kestäneet useita vuosikymmeniä ja tapahtuneet aikoina, jolloin on ollut tunnistettavissa uusi energiaresurssi, joka voidaan kehittää tarvittavaan laajuuteen. Uusiutuva energia ei toistaiseksi täytä näitä kriteerejä Kumhofin ja muiden mielestä. He tutkivat mallissaan sitä, että jos öljyn korvattavuus muilla tuotannontekijöillä on alhainen ja öljyntuotantoon tulee suuri ja pysyvä ”tarjontashokki”, niin vaikutukset talouteen ovat suuret. IMF:n julkaisujen mukaan geologisia rajoitteita sisältävä öljynkysynnän mallinnus kykenee ennustamaan öljyntuotannon viimeisen kymmenen vuoden aikana paljon paremmin kuin uusklassisen taloustieteen mallit, jotka eivät tunne geologisia rajoitteita (julkaisu löytyy täältä).

Toistaiseksi IMF:n stokastiset yleisen tasapainon mallit maailmantaloudesta eivät taivu siihen, että he voisivat pudottaa niitä uusklassisen taloustieteen oletuksia mallista pois, joihin he suhtautuvat erityisen kriittisesti. He kuitenkin herkkyystarkastelevat mallinnustuloksiaan tarkemmin biofysikaalisen taloustieteen epärealistisina pitämiä vallitsevan taloustieteen oletuksia vastaan ja pyrkivät ”korkealla prioriteetilla” kehittämään mallejaan niin, että niissä voidaan paremmin kokeilla biofysikaalisen taloustieteen käsityksiä energiasta.

Näyttää siltä, että öljyn korvaaminen tulee olemaan hankalaa varsinkin liikenteessä. Siitä vihjaa sekin, että BP:n ja Exxon Mobilin energiaskenaarioissa esimerkiksi biopolttoaineiden osuudeksi oletetaan liikenteessä vain 2-6 % maailmanlaajuisesti vuoteen 2035 mennessä. Auton moottoreita voidaan jälkiasentaa käymään maakaasulla ja laivat voivat käydä nestemäisellä maakaasulla, joten vaihtoehtoja öljylle on. Taloustiede pitää usein eri energiamuotoja ja -lähteitä korvikkeina eli substituutteina. Tämä oletus saattaa olla katteeton varsinkin silloin, kun peritty infrastruktuuri on rakennettu halvan energian aikaan ja toisaalta silloin, kun korvikkeen yhteiskunnalle tuottama nettoenergia on pienempi kuin öljyn. Nettoenergialla tarkoitetaan yhteiskunnan käyttöön päätyvää energiaa eli tuotettua energiaa, josta on vähennetty energian tuottamiseen kulunut energia. Fossiilisten nergialähteiden ehtyessä niiden nettoenergia pienenee (ellei teknologinen kehitys kompensoi tätä) vaikka bruttomääräisesti tuotettaisiin sama määrä energiaa, koska yhä suurempi osuus energiantuotannosta pitää ohjata energian tuottamiseksi tulevaisuudessa. Tämä hankaloittaa siirtymistä uusiin vaihtoehtoihin, sillä öljyn kenties jo laskussa olevasta nettoenergiasta saattaa tulla kamppailua kehittyvien maiden kasvavan kulutuksen ja kestävämpään energiajärjestelmään siirtymisen välillä.

Toinen hidaste voi olla se, että mikäli työn tuottavuus on ollut paljolti lihastyön korvaamista halvalla ulkoisella energialla, niin kalliin energian aikana reaalipalkat eivät välttämättä nouse vastaamaan kohonneita energiakustannuksia. Gail Tverberg on tehnyt havainnon, että Yhdysvalloissa yksityisen sektorin palkat ovat nousseet viimeisen 80 vuoden aikana silloin (ja vain silloin) kun öljyn reaalihinta on ollut alle 40 dollaria tynnyriltä (ks. kuva 3 täällä). Nykyinen kaksin-kolminkertainen hinta tähän nähden saattaa olla liian korkea, että reaalipalkat nousisivat ainakaan Yhdysvalloissa. Toki tämäkin korrelaatio voi olla sattumaa ja/tai johtua jostain kolmannesta tekijästä. Kehittyvät maat, kuten Kiina, sietävät paremmin korkeata öljynhintaa, sillä ne eivät ehtineet rakentaa paljon energiaa haaskaavaa infrastruktuuria halvan energian aikana, Lisäksi näissä maissa reaalipalkat ja sen myötä maksukyky nousevat ja öljy hakeutuu tuottavampiin hankkeisiin kuin länsimaissa. Ainakin toistaiseksi. Länsimaissa öljynkulutus on ollut laskussa jo vuodesta 2004 alkaen, jolloin öljy alkoi kallistua nopeasti, kun kehittyvien maiden öljynkäyttö on kasvanut.

Kolmas haaste on se, että nykyinen taloustiede ei välttämättä tunnista mahdollista öljyn kallistumisen aiheuttamaa rajoitetta talouskasvulle vaan syitä haetaan muualta. Varsinkin jos a) reaalipalkat eivät nouse ja velan saanti vaikeutuu ja b) öljyn tuotantokustannukset nousevat niin korkeiksi, että markkinat löytävät tasapainon hyvin alhaisella öljyntuotannon määrällä, voi deflaatiokierre (alentuvat palkat ja alentuva öljynhinta sekä luottokannan supistuminen) käynnistyä.

Talouskasvu tulevaisuudessa biofysikaalisen taloustieteen mukaan

Charles Hallin ja kollegoiden mukaan talouskasvu on pitkälti perustunut halvan öljyn aikana (noin 1860-1970) siihen, että BKT:n kasvaessa on löydetty koko ajan uusia, korkean nettoenergian ja alhaisten tuotantokustannusten öljyesiintymiä. Kasvava öljynkulutus on ruokkinut BKT:n kasvua ja BKT:n kasvu öljynkulutusta.

Nyt ollaan Charles Hallin ja kumppaneiden mukaan öljyntuotannon huipulla, jolloin korkean nettoenergian ja alhaisten tuotantokustannusten öljy on käytetty ja jäljellä on enää alhaisen nettoenergian ja korkeiden tuotantokustannusten öljyä. Tällöin talouskasvu aika ajoin tyrehtyy, kun öljyn hinta nousee, jolloin öljynkysyntä laskee ja hintakin laskee, kun korkeimpien tuotantokustannusten öljyä poistuu markkinoilta. Kun hinta on laskenut, niin kysyntä palaa ja talouskasvu käynnistyy, kunnes se törmää jälleen siihen, että markkinoiden kysyntää pitää tyydyttää kalliilla öljyllä. Tätä mallia havainnollistaa alla oleva kuva (se on rajusti yksinkertaistettu ja sen tarkoituskaan ei ole tavoittaa kaikkia talouskasvun piirteitä).

Kuva 10. Charles Hallin ja Kent Klintgaardin (yksinkertaistettu) näkemys talouskasvusta tällä hetkellä.

Hall ja kumppanit ovat kehittäneet ns. juustohöylämallin kuvaamaan alentuvan nettoenergian vaikutusta elintasoon (kuva 11). Nettoenergia tarkoittaa tuotettua energian määrää, josta on vähennetty kyseisen energian tuottamiseen kulunut energia. Kun nettoenergia (EROEI) pienenee siirryttäessä koko ajan huonolaatuisempiin esiintymiin (joita joudutaan poraamaan syvemmältä ja hankalammista paikoista jne.), niin yhä suurempi osa energiankulutuksesta pitää ohjata energiantuotantoon (musta nuoli kuvassa) jolloin se on poissa muusta käytöstä. Lisäksi suurempi osa kulutuksesta suuntautuu investointeihin ja varsinkin ei-välttämätön kulutus pienenee (punainen nuoli oikealle kuvassa). Investoinneista suurempi osa kuluu energiainvestointeihin ja on pois muista investoinneista (tummansininen nuoli kuvan yläosassa). Öljyn alenevan EROEI:n näkee mm. siitä, että investoinnit öljyntuotantoon kasvavat huomattavasti nopeammin kuin öljyntuotanto (kuva 8 täällä).

Kuva 11. Vasemmalla vuoden 1970 ja oikealla vuoden 2030 arvio Yhdysvaltain taloudesta. Kuvan musta nuoli kuvaa energian osuutta taloudesta, joka on musta laatikko keskellä. Vihreä laatikko edustaa bruttokansantuotetta, joka jakautuu investointeihin (liila) ja kulutukseen (oranssi). Kulutus jakaantuu edelleen välttämättömään (alas oikealle kääntyvä nuoli) ja luksustuotteisiin (punainen nuoli oikealle). Investoinnit jakautuvat energiaan (ylin palautuva, sininen nuoli), infrastruktuuriin (keskimmäinen palautuvista nuolista) ja luksukseen (punainen ja alin palautuva nuoli). Kuvat Charles Hallin ja Kent Klintgaardin kirjasta.

Kuva 11. Vasemmalla vuoden 1970 ja oikealla vuoden 2030 arvio Yhdysvaltain taloudesta. Kuvan musta nuoli kuvaa energian osuutta taloudesta, joka on musta laatikko keskellä. Vihreä laatikko edustaa bruttokansantuotetta, joka jakautuu investointeihin (liila) ja kulutukseen (oranssi). Kulutus jakaantuu edelleen välttämättömään (alas oikealle kääntyvä nuoli) ja luksustuotteisiin (punainen nuoli oikealle). Investoinnit jakautuvat energiaan (ylin palautuva, sininen nuoli), infrastruktuuriin (keskimmäinen palautuvista nuolista) ja luksukseen (punainen ja alin palautuva nuoli). Kuvat Charles Hallin ja Kent Klintgaardin kirjasta.

Aineeton talouskasvu

Sixten Korkman toteaa kirjassaan Talous ja utopia, että talouskasvun on muututtava aiempaa aineettomaksi. Korkman ei pohdi sen edellytyksiä eikä realistisuutta heijastellen luultavasti sitä, että uusklassisen taloustieteen piirissä energiankulutuksen kasvulla ei juurikaan ole tekemistä talouskasvun kanssa.

Aineettoman talouden ja talouskasvun osuus voi digitalisaation tms. myötä tulla merkittäväksi. Jeremy Rifkin esimerkiksi on hahmotellut yhteiskunnan muuttuvan teknologian rajun kehittymisen myötä niin, että seuraavan 50 vuoden aikana valmistamisen muuttuvat kustannukset ovat lähellä nollaa tai nolla. Tämä tarkoittaisi, että juuri minkään valmistamisen ei maksaisi juuri mitään ja että kapitalismi ei olisi enää mielekästä vaan tavallaan tuhoaisi itsensä. Rifkinin mielenkiintoista visiota on kritisoitu ns. tekno-utopiana. Rifkinin vision toteutuminen tarkoittaisi, että tuottavuuskehityksen pitäisi kohota viisinkertaiseksi vuoteen 2050 mennessä siihen nähden, mitä se oli 1900-luvun aikana. Tuottavuuskehityksen on myös arvioitu merkittävästi hidastuvan tulevaisuudessa, osaltaan juuri fossiilisen energian kallistuessa, mutta myös muista syistä. Kun Rifkinin visio vaatii tuottavuuskasvun 10 % vuodessa, niin mm. Robert Gordon ennustaa 0,2 %:n tuottavuuskehitystä Yhdysvalloissa. Tuottavuusarvioissa on siis  20-kertainen ero ja molemmat näistä skenaarioista eivät voi toteutua.

Kysymysmerkkejä Rifkinin visiossa on muitakin. Rifkinin mukaan 80 % sähköstä tuotetaan hajautetusti vuoteen 2050 mennessä. Tämä tarkoittaisi kaikkein nopeinta energiasiirtymää tähän mennessä. Mark Twainin suuhun laitettuna kulkee sitaatti, jonka mukaan historia ei toista itseään, mutta sillä on usein rytmi. Kolmas heikkous Rifkinin visiossa on se, että suurpääoma on tähän mennessä ollut luova keksimään niukkuutta liikevoiton kasvattamiseksi silloinkin kun niukkuutta ei luonnostaan ole olemassa (ks. esim. Timothy Mitchellin kirja Carbon democracy). Onko perusteltua uskoa, että suurpääoma ei pystyisi siihen tällä kertaa, mikäli tuottavuus kehittyy ennennäkemättömällä nopeudella? Rifkinin visiota saattaa hyvinkin tukea se, että se olisi paremmin linjassa mahdollisen lähitalouden kanssa, sillä mikäli fossiiliset polttoaineet kallistuvat ja ehtyvät eikä niille kehitetä vaihtoehtoja, niin halpaan rahtiin perustuva globalisaatiokehitys saattaa hyvinkin kääntyä lähitalousbuumiksi. Tätä voi edesauttaa se, että palkkaero globaalin pohjoisen ja etelän välillä pienenee. Monia yrityksiä on jo palannut kehittyvistä maista osin korkeisiin rahtikustannuksiin ja nouseviin palkkakuluihin vedoten. Rifkinin ansioiksi voi laskea ainakin sen, että hän on julkaissut perustellun vision siitä, kuinka fossiilipolttoaineista tullaan pääsemään eroon.

Lopuksi

Keskustelu tulevaisuuden talouskasvun haasteista soisi kiihtyvän, sillä talouskasvua tavoitellaan maailmalla lähes riippumatta poliittisesta ja uskonnollisesta suunnasta eli tavoitteena se on yleisesti hyväksytty asia. Leikillisesti voisi todeta, että uunnitelmatalous ja markkinatalous ovat aatteina yhtä mieltä talouskasvusta, mutta vain keinoista on erimielisyyttä. Toisaalta ilmastonmuutoksen torjunta ja talouskasvu ovat nykyisin jyrkässä ristiriidassa, missä on fossiilisten polttoaineiden ehtymisen ja kallistumisen ohella toinen syy keskustella laajasti talouskasvun hyväksyttävyydestä ja sen mahdollisuudesta suuntautua kestävästi. Talouskasvun ja hiilidioksidipäästöjen kytky on ollut selvä vielä tällä vuosituhannella. 10 %:n talouskasvu on ollut yhteydessä 6,3 %:n hiilidioksidipäästöjen kasvuun (täällä tarkemmin tästä).

Energiankäytön historia on ollut yhä uusien ja parempien energiankantajien käyttöönottoa. Samalla yhdestäkään vanhasta energiankantajasta ei ole luovuttu. Esimerkiksi kivihiili ei korvannut energialähteenä biomassaa eikä öljy kivihiiltä vaan niiden käyttö on kasvanut rinta rinnan. Uusiutuva energia on kasvanut määrällisesti viime vuosina, mutta sen osuus primäärienergiasta ei juurikaan ole noussut. Tätä taustaa vasten energiajärjestelmän muuttaminen kestäväksi ei näytä helpolta.

Edes kaksi öljykriisiä ja viimeisen vuosikymmenen kallis energianhinta ei ole ”kannustanut” kytkemään taloutta irti energiankulutuksesta, ja kytkös on ollut hämmästyttävän vakaa. Tämä tarkoittaa myös sitä, että vaikka joidenkin kehittyneiden maiden energiankulutus ei ole kasvanut talouden kasvaessa, niin se säästynyt energiankulutus on todennäköisesti siirtynyt kehittyviin maihin globalisaation myötä. Kiina ei käyttäisi 50 % maailman kivihiilestä ellei se olisi maailman ”hikipaja”.

Mielenkiintoista on se, että vaikka tuo energian kysynnän tulojousto on ollut 0,7 liki 40 vuotta, niin esimerkiksi ExxonMobil ja BP olettavat, että se on 0,35 vuodesta 2010 vuoteen 2035/2040, johon mennessä talous heidän arvionsa mukaan kaksinkertaistuu nykyisestä. Eli heidän mukaansa tuo riippuvuus ”puolittuu” ja sekä BP että Exxon ennustavat merkittävää energiankäytön tehostumista, jollaiseen öljykriisit ja viime vuosikymmenen ennätysenergian hinnat eivät kannustaneet. Lisäksi heidän arvioiden mukaan öljyntuotanto kasvaa vielä 23 – 30 % vuoteen 2035 mennessä, mitä on erittäin vaikea uskoa.

Joidenkin mukaan finanssikriisi 2008 oli jo kalliin energian ”esinäytöstä” (ks. esim. Hall & Klintgaard, 2012), mutta tuon todistaminen on tietysti vaikeata ellei mahdotonta. Voihan olla, että keksimme jotain tulevaisuudessa mitä nyt ei osata edes visioida ja/tai talouskasvu suuntautuu enemmän ICT:n ja immateriaalioikeuksien yms. suuntaan.

Kümmelin, Ayresin ja Warrin sekä Kanderin ja kumppaneiden mallinnustulokset tarkoittavat, mikäli niihin voi uskoa, että energian kustannusosuus on noin kymmenys sen yhteiskunnallisesta arvosta, sillä energian kontribuutio talouskasvuun on ollut kymmenkertainen sen kustannusosuuteen nähden. Resurssien optimaalinen kohdentaminen taloudessa edellyttää hintasignaalin toimimista. Se ei välttämättä toimi kunnolla, mikäli hinta on kymmenys arvosta. Neuvostoliitto romahti luultavasti pitkälti siksi, että siellä hinnat eivät muodostuneet markkinoilla ja resurssit allokoituivat erittäin tehottomasti. Kesän 1989 viljasadot mätänivät pelloille Neuvostoliitossa, kun maanviljelijät eivät saaneet polttoaineita. Samaan aikaan öljyä käytettiin kuitenkin muualla taloudessa erittäin tehottomasti, kuten myytiin neljäsosalla maailmanmarkkinahinnasta satelliittivaltioille, joille ei muodostunut kannustetta käyttää öljyä tehokkaasti sen halvasta hinnasta johtuen. Pari vuotta myöhemmin Neuvostoliitto romahti lopullisen ”iskun” ollessa liian halpa öljy, jonka myynnistä Neuvostoliitto ei enää saanut tarpeeksi ”kovaa” valuuttaa (Jegor Gaidar, 2007).

Hinta on loistosignaali ohjaamaan resursseja järkevästi taloudessa, mutta uskoakseni se ei toimi markkinataloudessakaan kunnolla öljyn suhteen johtuen sen liian alhaisesta hinnasta sen arvoon nähden. Yhtäkkiä öljyn hintaa ei tietenkään voisi kymmenkertaistaa, mutta jos se olisi ollut alunalkujaan kymmenkertainen, niin meillä ei luultavasti olisi energiankäytöltään näin tehotonta infraa ja maailmantaloutta. Jälkiviisaana voimme todeta, että verotuksen olisi pitänyt jo klassisen taloustieteen aikaan perustua energian ja muiden luonnon resurssien käyttöön eikä työhön ja pääomaan. Jos oletamme, kuten aika perusteltua on, että öljystä yhteiskunnan käyttöön tuleva nettoenergia ei enää kauan kasva (on luultavasti jo laskussa), niin yhteiskunnallinen muutostarve voi olla suuri. Peritty, tehoton infra aiheuttaa aikamoisen hitausmonentin muutokseen, mutta ehkä silti sopeudumme ajoissa. Suuri kysymysmerkki on se, että miten nopeasti fossiilisesta energiasta päästään eroon ilman, että talouskasvu kärsii merkittävästi.

Uusklassisen taloustieteen näkemys energiasta tiivistyy viikon takaiseen talous-nobelisti Paul Krugmanin kirjoitukseen, jossa hän toteaa, että

Energy is just an input like other inputs.

Kuukausi sitten Paul Krugman totesi, että ilmastonmuutoksen hillintä ei juurikaan alenna talouskasvua ja voi itse asiassa kiihdyttää sitä.

…strong measures to limit carbon emissions would have hardly any negative effect on economic growth, and might actually lead to faster growth. This may sound too good to be true, but it isn’t.

Mikäli Krugman on oikeassa, niin oikeastaan koko tämä kirjoitus on turha. Richard Heinbergin vastine Krugmanille löytyy täältä. Sopii toivoa, että debatti ratkeaa Krugmanin eduksi, sillä silloin voidaan saada sekä ilmastonmuutoksen hillitseminen että talouskasvu ja vieläpä suhteellisen helposti. Mutta mitäpä jos Krugman ja hänen edustamansa uusklassinen taloustiede on väärässä?

Aalto yliopiston kauppakorkeakoulun opiskelijoiden parissa on syntynyt viimeisimmän finanssikriisin myötä eräänlainen vastarintaliike, joka on todennut talouden suljetusta kiertokulkumallista, että

Kiertokulkumallissa talous käsitetään suljetuksi vaihtojärjestelmäksi, jonka osapuolia ovat tuotantotekijöitä tarjoavat ja hyödykkeitä ostavat kotitaloudet ja tuotannontekijöiden avulla hyödykkeitä valmistavat ja myyvät yritykset. Kyseessä on järjestelmä, joka ruokkii itseään omilla tuotoksillaan, eli toisin sanoen ikiliikkuja. Tämä on tietenkin täydellistä potaskaa. Todellisuudessa talous on kuin mikä tahansa elollinen olio tai kone, joka käyttää hyväkseen ympäristönsä vähäistä entropiaa (esim. puuta tai muita luonnonvaroja) ja palauttaa ympäristöön takaisin huonontunutta ainetta ja energiaa eli suurempaa entropiaa (esim. hiilidioksidia tai jätteitä).

Usein suureen tieteen paradigmamuutokseen vaaditaan uusi sukupolvi tieteentekijöitä. Sellainen on kenties kasvamassa Aalto yliopistossakin, sillä samainen vastarintaliike toteaa vielä, että

Taloustiede on myös ainoa itsensä täsmälliseksi mieltävistä tieteenaloista, joka ei huomio termodynamiikan lainalaisuuksia (kts. esim. Daly & Farley, Ecological Economics). Taloustieteen juuret ovat edelleen tukevasti kiinni newtonilaisessa mekaniikassa, jossa jokaista tapahtumaa seuraa samansuuruinen vastareaktio eikä palautumattomia virtoja ole. 

Hiilidioksidipäästöjen vähentämiseltä energiankäytön tehostamisella putoaa pohja pois, mikäli rebound-vaikutus on yli 100 %. Mikäli se on ”vain” 60 %, kuten se monessa tapauksessa suorilta vaikutuksiltaan vaikuttaa olevan, niin energiatehokkuuden parantaminen ei ole edes puoliksi niin hyvä keino kuin mitä se yksinkertaisimmillaan näyttäisi, joten energiatehokkuuden talouskasvuvaikutuksista tarvitaan paljon lisää tietoa. Kattava hiilivero tai kansainvälinen hiilidioksidin päästökauppa hillitsisi energiatehokkuustoimien rebound-vaikutuksia.

Lähteet

  1. Charles Hall ja Kent Klintgaard.Energy and the Wealth of Nations.
  2. Reiner Kümmel. The Second Law of Economics: Energy, Entropy, and the Origins of Wealth
  3. Robert Ayres ja Benjamin Warr.The Economic Growth Engine: How Energy and Work Drive Material Prosperity
  4. Astrid Kander ja muut.Power to the People, Energy in Europe over the Last Five Centuries
  5. BP:n Energy Outlook 2035.
  6. ExxonMobil Energy Outlook 2040.
Kategoria(t): Energia. 2 Comments »

Vallitsevan taloustieteen kritiikkiä: talouskasvu, osa 1

Energiankulutuksen ja talouskasvun kytkös on ollut varsin kiinteä jo vuosisatojen ajan. Teollisuusmaiden energiankäytöstä osa on siirtynyt kehittyviin maihin, jolloin näyttää, että kytkös on katkennut. Perinteisen taloustieteen mukaan energiankulutus on seurausta talouskasvusta ja kasvaneesta elintasosta. Biofysikaalisen taloustieteen mukaan talouskasvusta suurin osa on kuitenkin johtunut energiankulutuksen kasvusta. Mikäli näin on, niin mitä tämä merkitsee talouskasvulle tulevaisuudessa, kun ilmastonmuutoksen hillinnän ja ehtyvien fossiilisten energiavarojen vuoksi ei energiankulutusta voida enää kasvattaa?

No-miracles-in-science-please

Tämä kirjoitus on ensimmäinen osa kaksiosaista kirjoitusta, joka käsittelee vallitsevan taloustieteen puutteellista käsitystä energiasta ja sen roolista talouskasvussa. Ensimmäisessä osassa esitellään tuotantofunktiomalli ja sen kritiikki. Toisessa osassa käsitellään mm. energiatehokkuuden kasvun mahdollista roolia talouskasvussa ja pohditaan, että millaista talouskasvu saattaa olla öljyn tuotantohuipun jälkeen, mikäli energian rooli on talouskasvussa niin suuri kuin mihin ns. biofysikaalisen taloustieteen tutkimukset viittaavat.

Energiankulutus on kasvanut hurjasti viimeisten vuosisatojen aikana ja kiinteässä suhteessa bruttokansantuotteeseen eli talouden kokoon. Viimeiset vuosikymmenet 10 %:n talouskasvu on tarkoittanut 6-8 %:n kasvua energiankulutuksessa (täällä on havainnollistava animaatio ja täällä kerättynä tilastotietoa ja eräs selitysmalli). Alla on kuva energiankulutuksesta (eksajoulea, vasen akseli) ja BKT:sta (oikea akseli) koko maailman osalta lähes 200 vuoden ajalta.

Kuva1

Kuva 1. Maailman energiankulutus ja BKT 1820-2008. Lähteet: Vaclav Smilin Energy Transitions (2010) ja Agnus Maddisonin keräämät tilastot.

Vallitseva uusklassinen taloustiede olettaa, että energialla on teollisuusmaissa 5 – 10 %:n osuus talouskasvusta, koska kansantalouden tilinpidossa energiaan kuluu teollisuusmaassa 5 – 10 % kuluttajan budjetista. Tämä kustannusosuusteoreemaksi kutsuttu oletus edellyttää mm. täydellisen kilpailun markkinat, josta seuraa, että energia on taloudessa yhtä arvokasta kuin sen hinta. Tämä oletus tuntuu kyseenalaiselta, sillä jos esimerkiksi Suomi käyttää öljyyn vaikkapa 4 % kansantulosta ja yhtenä vuonna Suomi ei saa öljyä lainkaan, niin putoaako Suomen kansantuote vain 4 %? Millä esimerkiksi ruoka saadaan satamista lautaselle jos öljyä ei ole käytössä lainkaan? Miten teollinen just-in-time logistiikka, jossa useimmat varastot tyhjenevät muutamassa päivässä ilman kuljetuksia, sopeutuisi öljypulaan? Englannissa tätä ”demonstroitiin” vuonna 2000, jolloin huomattiin, että lakon aiheuttama polttoainepula johtaa mm. ruuan loppumiseen kaupoista alle viikossa. Tämä oletus, että kustannusosuus vastaa osuutta kansantuotteesta on ongelmallinen myös ilmastonmuutoksen suhteen. Esimerkiksi taloustieteilijä Thomas Schellingin mukaan ilmastonmuutos ei ole Yhdysvalloille suuri taloudellinen ongelma, sillä maatalouden osuus BKT:sta on alle 3 %. Tässä ajattelutavassa on ongelmana se, että ruualle ei ole korviketta taloudessa eikä ruuan kulutus voi näin korvautua jollakin muulla. Suurin osa muusta kulutuksesta on merkityksellistä ja astuu kuvaan vasta kun ruuantarve on tyydytetty. Täällä on esitetty muodollisempaa kritiikkiä kustannusosuusteoreemalle.

Miksi energiankulutus kasvaa BKT:n mukana? Eräs selitys on se, että talouden kasvaessa kuluttajat vaurastuvat ja se johtaa lisääntyvään kulutukseen ja sen myötä energiankulutuksen kasvuun. Öljykriisien myötä useat fyysikot ja ekologit alkoivat 1970-luvulla tutkia sitä, että onko energiankulutuksella sittenkin merkittävä rooli talouskasvussa. Vallitsevan taloustieteen mukaan talouskasvu on seurausta kerääntyvästä tiedosta ja keksinnöistä eli ”teknologiasta” ja se voi jatkua ikuisesti. Työhön ja pääomaan voidaan tyypillisesti kohdistaa vain 10 % talouskasvusta ja lopun ajatellaan johtuvan teknologiasta, joka tarkoittaa periaatteessa tapaa yhdistellä tuotantopanoksia tuotannon aikaansaamiseksi. Perinteisessä taloustieteen suljetussa kiertokulkumallissa kuluttajat ostavat kaiken minkä yritykset tuottavat. Kotitaloudet tarjoavat yrityksille työtä ja pääomaa, josta yritykset maksavat kotitalouksille. Kotitaloudet puolestaan kuluttavat yritysten tuotteita, jolloin raha liikkuu vastakkaiseen suuntaan (kuva 2). Koska talouskasvu on lähinnä kasvavan teknologisen tiedon ja oppimisen seurausta ja tieto voi kasvaa rajatta, niin myös talous voi kasvaa rajatta (lue esimerkiksi Sixten Korkmanin kirja Talous ja utopia). Näin talouden koko voi kasvaa kohti ääretöntä, ilman mitään rajaa.

Kuva 2. Talouden suljettu kiertokulkumalli.

Kuva 2. Talouden suljettu kiertokulkumalli.

Mitä jos energia onkin ollut tärkeä tekijä talouskasvussa ja teknologia on ollut pitkälti työvoiman korvaamista ulkoisella energialla? Voiko esimerkiksi mahdollisesta öljyhuipusta seurata se, että talous kasvaa hyvin hitaasti tai ei lainkaan? Voiko talouskasvu suuntautua erilaisiin finanssikupliin, mikäli energiarajoitteita tulee? Voidaanko talouskasvu irrottaa aineellisesta kasvusta?

Ns. biofysikaalinen taloustiede (ks. esim. tämä kirja) ja monet luonnontieteilijät ei hyväksy kuvan 2 yksinkertaista talouden mallia, vaan vähintään haluavat liittää siihen energian, aineen ja jätteet (kuva 3). Tässä mallissa talous on materiaalivirtajärjestelmä ja osa luontoa eikä itsenäinen suljettu kiertojärjestelmä. Talous on riippuvainen energiasta ja aineesta ja tuottaa väistämättä vähintään alhaisen laadun lämpöä jätteenä, sillä termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan energiaa ei voida kierrättää vaan sen laatu väistämättä heikkenee muuntoprosesseissa. Biofysikaalisessa taloudessa luonnosta peräisin olevia resursseja, kuten metalleja, ensin rikastetaan käyttämällä energiaa. Metalleja ja muita raaka-aineita prosessoimalla (energian avulla) saadaan tuotteita (esim. matkapuhelin) ja palveluita (matkapuhelinverkko). Jätteenä syntyy vähintään alhaisen laadun lämpöä (esim. tehtaan tehtaan käyttämän sähkön tuotannossa syntyneiden savukaasupäästöjen mukana, koneiden ja laitteiden kitkana jne.) ja hiilidioksidia.

Kuva 3. Biofysikaalinen talouden kiertokulkumalli, joka ei ole suljettu vaan termodynakiikan lakien mukainen. Muokattu lähteestä Hall & Klintgaard, 2012.

Kuva 3. Biofysikaalinen talouden kiertokulkumalli, joka ei ole suljettu vaan termodynakiikan lakien mukainen. Muokattu lähteestä Hall & Klintgaard, 2012.

Talouskasvun ensimmäinen lähestymistapa – tuotantofunktiomalli

Biofysikaalisen taloustieteen näkökulmasta valtavirran taloustieteen kiertokulkumalli (kuva 2) perustuu ns. ikiliikkujaan eikä siten voi olla mahdollinen. Mineraaliesiintymien (metallit, fossiiliset polttoaineet…) pitoisuuden alentuessa ehtymisen myötä niiden entropia kasvaa eli yhä enemmän joudutaan sijoittamaan energiaa, jotta näiden esiintymien prosessointi raaka-aineiksi, energiankantajiksi ja lopputuotteiksi on mahdollista. Teknologinen kehitys kompensoi tätä kehitystä, mutta ei välttämättä loputtomiin, sillä esiintymien heiketessä teknologian kehittymisen rajakustannus tyypillisesti kasvaa (tähän palataan tarkemmin kirjoituksen toisessa osassa).

Tuotantofunktio on yksi tapa, jolla tuotannontekijöiden yhdistymistä tuotokseksi taloudessa mallinnetaan. Perinteisesti taloustieteen parissa ajatellaan, että talouskasvun ”kaava” on % BKT = % Työvoima + % Pääoma + % Teknologian kehitys. Teknologian kehitystä ei pystytä mittamaan suoraan. Se osa talouskasvusta, jota ei voida kohdistaa työvoiman ja pääoman määrän kasvuun, ns. ”residuaali” eli jäännös, on määritelmän mukaan teknologian kehitystä, joka kattaa loppuosan talouskasvusta.

Pääoma ja työlle kohdistuu tyyppillisesti vain noin 10 % talouskasvusta lopun ollessa määritelmän mukaan teknologiaa. Kun energia otetaan mukaan tuotannontekijäksi työn ja pääoman pääoman rinnalle, niin energialle saadaan tyypillisesti 30 – 90 %:n osuus talouskasvusta mallista, maasta ja aikajaksosta riippuen. Tällöin teknologiselle kehitykselle jää huomattavasti pienempi osa. Energian voi helposti mieltää tuotannontekijäksi fysikaalisessa mielessä, sillä ilman energiaa ei pääomakannalla ole käyttöä. Jos paperitehtaan oma voimalaitos joudutaan ajamaan alas eikä sähköä voida tuoda muualta, niin tuotantoprosessia ei voida pitää yllä vaan se ajetaan alas.

Esimerkiksi Reiner Kümmel (2011) on ottanut energian yhdeksi tuotannontekijäksi ja saanut Saksan, Japanin teollisuuden ja USA:n talouskasvussa energian osuudeksi kolmanneksesta kahteen kolmannekseen 1900-luvun jälkimmäisellä puoliskolla (kuva 4). Kümmel (2011) ei huomioinut energian laadun parantumista vaan otti energiankulutuksen malliinsa yksinkertaisesti primäärienergiana. Kümmelin (2011) jälkeen monissa tutkimuksissa on otettu energian laatutekijä huomioon eli että energian laatu paranee ajan myötä, jolloin energian osuus talouskasvussa tyypillisesti suurenee edelleen. Energian laadun voi ajatella paranevan esimerkiksi kun energiankäytön kasvu kohdistuu puun sijasta kivihiileen tai kivihiilen sijasta öljyyn. Tällä hetkellä energian keskimääräinen laatu ei välttämättä nouse yhtä nopeasti kuin 1900-luvulla, koska kivihiilen osuus energiasta kasvaa öljyn kustannuksella (tästä on lisää täällä).

Kuva 4. Talouskasvun osatekijät. Lähde: Reiner Kümmel, The second law of economics: Energy, entropy and the origins of wealth, 2011.

Kuva 4. Talouskasvun osatekijät. Lähde: Reiner Kümmel, The second law of economics: Energy, entropy and the origins of wealth, 2011.

.

Lundin yliopiston taloushistorian professori Astrid Kander on kollegoineen (2013)  tutkinut Ruotsin talouskasvua viimeisen 200 vuoden ajalta. Ruotsista on hyvät energiankulutustilastot tuolta ajalta. Energia on tässä mallissa ollut tärkeämpi tuotannontekijä kuin työ ja pääoma vielä 1900-luvun loppupuolellakin (kuva 5). Energian osuus Ruotsin talouskasvusta on pienentynyt ajan myötä. Olisin varovainen tekemään johtopäätöksen, että energian merkitys olisi 2000-luvulla pienempi kuin aiemmin vaikka energian rooli on pienentynyt talouskasvussa 1900-luvun aikana mm. Kanderin ja muiden (2013) tutkimuksessa, koska maailma on olennaisesti globaalimpi nyt kuin 1900-luvun jälkimmäisellä puoliskolla.

 Kuva 5. Talouskasvun osatekijät Ruotsissa 1800-2000. Lähde Astrid Kander et al. Power to the People: Energy in Europe over the Last Five Centuries.


Kuva 5. Talouskasvun osatekijät Ruotsissa 1800-2000. Lähde: Astrid Kander et al. Power to the People: Energy in Europe over the Last Five Centuries.

Energian merkityksen pienentymisestä talouskasvussa ajan myötä Kanderin ja kumppaneiden mallissa voi ainakin osa selittyä sillä, että energiankulutus ja BKT tilastoidaan osin eri maissa. Pohjoismaissa sijaitsevaan kuvitteelliseen moottorikokoonpanotehtaaseen tulee esim. Kiinassa valmistettuja metallisia osia, joiden valmistus (ja rahti) on kuluttanut paljon energiaa, mutta jalostusarvo eli arvonlisä, jota BKT mittaa, on kasvanut vain vähän Kiinassa. Moottorien kokoonpanossa ei tarvita energiaa kovinkaan paljon, sillä mitään ei tarvitse juurikaan sulattaa tai lämmittää tms. Sähköä tarvitaan jonkin verran nostureihin ja paineilmatoimisten työkalujen käyttämän paineilman valmistamiseen. Moottorin jalostusarvosta suurin osa kuitenkin syntyy kuitenkin kokoonpanossa, jossa energiaa kuluu vain vähän. Näin jalostusarvo eli BKT syntyy valtaosin eri paikassa kuin energiankulutus, jolloin maakohtaiset tilastot eivät enää ole luotettavia. Esimerkiksi Ruotsin hiilidioksidipäästöistä (joista energiankulutus aiheuttaa suurimman osan) yli 30 % tilastoitiin muissa, lähinnä kehittyvissä maissa vuonna 2004. Kiinan CO2-päästöistä lähes neljännes kohdistui vientiin.

Kander ja kumppanit (2013) jakoivat mallissaan energian vielä erilaisiin osuuksiin energian määrän, laadun ja energian käyttöön liittyvän teknologisen kehityksen mukaan. Laatu tarkoittaa tässä esimerkiksi sitä, että energiayksikkö öljyä on laadukkaampaa talouden kannalta kuin energiayksikkö turvetta. Mielenkiintoista on, että energian laadun merkitys on 1900-luvulla vähentynyt (selittynee osin sillä, että fossiiliset polttoaineet eivät enää 1900-luvun lopussa lisänneet osuuttaan). Samalla energian määrä on tullut merkittävämmäksi 1900-luvun aikana.

 Kuva 6. Energian osatekijän osuus talouskasvussa (energian osuudesta, joka on esitetty kuvassa 5). 1800-2000. Lähde Astrid Kander et al. Power to the People: Energy in Europe over the Last Five Centuries.


Kuva 6. Energian osatekijän osuus talouskasvussa (energian osuudesta, joka on esitetty kuvassa 5). 1800-2000. Lähde: Astrid Kander et al. Power to the People: Energy in Europe over the Last Five Centuries.

Kirjoituksen toisessa osassa hahmotetaan energiansäästötoimien ja talouskasvun yhteyttä sekä pohditaan öljyn tuotantohuipun ja ilmastonmuutoksen hillinnän kaltaisten haasteiden vaikutusta talouskasvuun.

  1. Charles Hall ja Kent Klintgaard (2012). Energy and the Wealth of Nations: Understanding the Biophysical Economy.
  2. Reiner Kümmel (2011). The Second Law of Economics: Energy, Entropy, and the Origins of Wealth
  3. Robert Ayres ja Benjamin Warr (2010).The Economic Growth Engine: How Energy and Work Drive Material Prosperity
  4. Astrid Kander ja muut (2013). Power to the People, Energy in Europe over the Last Five Centuries.
  5. BP:n Energy Outlook 2035.
  6. ExxonMobil Energy Outlook 2040.
Kategoria(t): Energia. Leave a Comment »

Nature Communications: Auringon aktiivisuus vaikuttaa napa-alueiden otsoniin

[Ilmatieteen laitoksen tiedote:]


Kuva: NASA.

Nature Communications -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan Aurinko vaikuttaa keski-ilmakehän otsoniin ja mahdollisesti sitä kautta ilmastoon alueellisella tasolla, mutta ei globaalisti.

Ihminen on vastuussa ilmastomme globaalista lämpenemisestä lisäämällä kasvihuonekaasujen määrää ilmakehässä. Tuoreen tutkimuksen mukaan Auringon aktiivisuuden vaihtelu vaikuttaa keski-ilmakehän otsoniin ja voi näin olla merkittävä tekijä alueellisen ilmastonvaihtelun selittämisessä. Ilmastonvaihtelu ei ole ilmastonmuutoksen kaltainen trendi vaan syklittäistä vaihtelua auringon aktiivisuuden mukana. ”Havaittu otsonivaihtelu voi osaltaan selittää Pohjois-Euroopan, myös Suomen, lauhojen ja kylmien talvien vuorottelua, sillä aikaisemmissa tutkimuksista on saatu viitteitä siitä, että keski-ilmakehän otsonimuutokset voivat kytkeytyä maan pinnalle asti ja vaikuttaa mm. Atlantilta tuleviin ilmavirtauksiin ja Euroopan talvisäähän”, pohdiskelee Ilmatieteen laitoksen tutkija Pekka Verronen.

Nyt julkaistu tutkimus vahvistaa ensimmäistä kertaa auringon aktiivisuuden mukana vaihtelevan elektronipresipitaation pitkän aikavälin vaikutuksen ylemmän keski-ilmakehän otsoniin. Tulokset osoittavat, että vaikutukset ovat voimakkaita polaarialueilla. Otsonin määrä vaihtelee 70 – 80 km korkeuksilla jopa yli 30 prosentilla yhden aurinkosyklin eli noin 11 vuoden aikana. Havaittu otsonivaihtelu auringon aktiivisuuden ääripäiden välillä on niin suurta, että sen voi olettaa merkittävästi vaikuttavan ilmakehän lämpötasapainoon, koska otsoni vaimentaa Auringon UV-säteilyä. Nämä lämpötilamuutokset voivat vaikuttaa edelleen ilmakehän tuuliin.

Eletronisade kytkee avaruuden ja keski-ilmakehän otsonin

Ilmatieteen laitoksen, Otagon yliopiston ja British Antarctic Surveyn tekemän tutkimuksen mukaan säteilyvöistä ilmakehään ”satavat” elektronit eli ns. elektronipresipitaatio aiheuttaa merkittävää aurinkosyklivaihtelua polaarimesosfäärin otsonissa. Käytännössä siis otsonin määrä vähenee keski-ilmakehässä elektronipresipitaation vaikutuksesta. ”Nyt julkaistu tutkimus on vasta ensimmäinen mutta tärkeä askel, jotta voimme paremmin ymmärtää elektronipresipitaation pitkän ajan ilmakehävaikutuksia ja sen osuutta Auringon aiheuttamassa ilmastonvaihtelussa”, kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Monika Andersson.

Säteilyvyöt ovat maan lähiavaruuden alue, joka sisältää valtavan määrän Auringosta peräisin olevia elektroneja, jotka maan magneettikenttä on vanginnut. Aurinkotuulen ajamien magneettisen myrskyjen aikana elektronit kiihtyvät suuriin nopeuksiin ja syöksyvät ilmakehään polaarialueilla. Ilmakehässä elektronit ionisoivat kaasuja, minkä seurauksena syntyy otsonia katalyyttisesti tuhoavia yhdisteitä. Nyt esitettyjen satelliittimittausten perusteella elektronipresipitaatio voi yksittäisten, muutamia päiviä kestävien myrskyjen aikana vähentää ylemmän keski-ilmakehän (60-80 km) otsonia hetkellisesti jopa 90 prosenttia.

Kansainvälinen tutkijaryhmä selvitti asiaa käyttämällä tutkimuksessaan otsonihavaintoja 11 vuoden ajalta, vuosilta 2002–2012. Havainnot olivat peräisin kolmesta eri satelliittimittalaitteesta: GOMOS/Envisat (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars), SABER/TIMED (Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry) ja MLS/Aura (Microwave Limb Sounder). Lisäksi tutkimuksessa käytettiin MEPED/POES-mittalaitteen (Medium-Energy Proton and Electron Detector) elektronivuohavaintoja.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications-lehdessä 14. lokakuuta 2014, ja on suurelta osin Suomen Akatemian rahoittama.

Lisätietoja:

Pekka Verronen, puh. 029 539 4642, pekka.verronen@fmi.fi
Monika Andersson, puh. 050 380 2160, monika.andersson@fmi.fi

http://www.nature.com/ncomms/2014/141014/ncomms6197/full/ncomms6197.html

Sään ääri-ilmiöt herättävät maat sopeutumaan ilmastonmuutokseen

[Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) tiedote:]


Kuva: SYKE.

Suurin osa Euroopan maista on herännyt tarpeeseen sopeutua ilmastonmuutokseen etenkin sään ääri-ilmiöiden takia. Tämä käy ilmi tuoreesta selvityksestä, joka on laajin tähän mennessä tehdyistä maiden sopeutumistilannetta kuvaavista selvityksistä Euroopassa. Suomen ympäristökeskus (SYKE) oli tekemässä selvitystä yhdessä neljän muun eurooppalaisen tutkimuslaitoksen ja Euroopan ympäristöviraston kanssa.

Neljä viidesosaa Euroopan maista on ottanut ilmastonmuutokseen sopeutumisen poliittiselle agendalleen.

“Tämä on huomattava muutos verrattuna tilanteeseen kymmenen vuotta sitten, jolloin Suomi ensimmäisenä Euroopan maana sai valmiiksi kansallisen sopeutumisstrategian”, SYKEn ilmastonmuutosohjelman johtaja Mikael Hildén sanoo.

Lähes kaikki maat arvioivat poikkeuksellisten sääolojen luoneen tarvetta sopeutumiseen. Lisäksi painetta asiaan tarttumiseen on tullut EU:n politiikasta, lisääntyneistä vahingoista ja niiden kustannuksista sekä tieteellisestä tutkimuksesta.

Suurin osa maista koki, että niillä ei ole tarpeeksi resursseja asiaan puuttumiseen. Etenkin puuttuu aikaa, rahaa ja teknologioita. Lisäksi ilmastonmuutoksen suuruudesta koettiin epävarmuutta sekä siitä, minkä tahon pitäisi ryhtyä hoitamaan ilmastonmuutokseen sopeutumista.

Näistä haasteista huolimatta puolet maista kertoi olevansa halukkaita kehittämään kansallista sopeutumispolitiikkaansa. Tämä johtunee osittain kasvavasta tietoisuudesta ilmastonmuutoksesta ja sen vaikutuksista, minkä kaksi kolmasosaa eri maiden vastaajista arvioi lisääntyneen viimeisten viiden vuoden aikana.

21 maalla on nyt kansallinen sopeutumisstrategia, mutta useissa maissa konkreettiset toimet ovat vasta aluillaan. 13 maata on ryhtynyt toimeen, Suomi on edennyt jo strategiansa uudistamisvaiheeseen. Suomen uusi sopeutumisstrategia hyväksytään todennäköisesti vielä lokakuussa.

Selvityksen mukaan tiedon tarjoaminen on yleisin tapa tarttua sopeutumisasiaan ja vesihuolto sektori, jolla on ensimmäiseksi ryhdytty sopeutumistoimiin eri maissa. Useissa maissa on ryhdytty seuraamaan, arvioimaan ja raportoimaan sopeutumisen edistymisestä ja puolet maista ilmoittaa aikovansa ryhtyä tähän piakkoin.

Raportista

Euroopan ympäristöviraston (EEA) uusi raportti ‘National adaptation policy processes in European countries – 2014’ sisältää analyysin 30 eurooppalaisen maan kyselytutkimuksen tuloksista. Kysely oli vapaaehtoinen ja perustui maiden itsearviointiin. Raportin tavoitteena on auttaa sopeutumiskokemusten jakamisessa ja niistä oppimisessa sekä levittää hyviä käytäntöjä.

Raportin työstivät Euroopan ympäristövirasto EEA, Austrian Environment Agency Itävallasta, Alterra Hollannista, CMCC Italiasta, SYKE Suomesta and UKCIP Iso-Britanniasta.

Lisätietoa sopeutumisesta

Lisätietoa sopeutumisesta
Ilmasto-opas.fi
Climate-ADAPT, the European Climate Adaptation Platform, on kattava portaali sopeutumisesta ilmastonmuutokseen EU:ssa. Se sisältää tietoa ilmastonmuutoksen vaikutuksista, case-tutkimuksia, tietoa EU-politiikasta, maakohtaista tietoa ja työkaluja päätöksenteon tueksi.

Professori Mikael Hildén, Suomen ympäristökeskus p. 0295 215 173
Tutkija Kirsi Mäkinen, Suomen ympäristökeskus p. 0295 251 445

Pohjoisen jäämeren jään laajuus jäi keskimääräistä pienemmäksi

[Ilmatieteen laitoksen tiedote:]

Syyskuussa, jolloin sulamiskausi päättyy, Pohjoisen jäämeren merijään laajuus oli 5,28 miljoonaa neliökilometriä.


Kuva: National Snow and Ice Data Center (Jään laajuus syyskuussa 2014, punaisella viivalla näkyy keskiarvo vuosilta 1981 – 2010).

Koko vuodesta 1979 alkavan mittausjakson aikana merijään laajuus on pienentynyt 13,7 prosenttia vuosikymmenessä. ”Jos tarkastelemme vain viimeistä kymmenen vuoden aikajaksoa, siihen verrattuna tänä vuonna jään laajuus on melko tavanomainen. Mutta kun tarkastelemme koko jaksoa, silloin tämän vuoden jään laajuus on selkeästi pienempi kuin keskimäärin”, toteaa Ilmatieteen laitoksen Merentutkimus-yksikön päällikkö Jari Haapala.

Ennen vuotta 2000 merijään vuosittainen pienin laajuus vaihteli 6,2–8,0 miljoonan neliökilometrin välillä. Vuoden 2012 syyskuussa mitattu 3,7 miljoonaa neliökilometriä on koko mittausjakson tähän mennessä mitattu pienin määrä. Vuosien välinen ero on normaalia ilmaston vaihtelevuutta, mutta samalla merijään laajuus on pienentynyt koko mittausjakson ajan. Erityisen voimakasta pieneneminen on ollut viimeisten kymmenen vuoden aikana. Viimeisten kymmenen vuoden havaintojen perusteella muutosnopeus on ollut miljoona neliökilometriä vuosikymmenessä. Koko mittausjakson kymmenen pienintä arvoa on mitattu viimeisten kymmenen vuoden aikana.

Satelliittihavaintoja vuodesta 1979

Merijäätä voidaan luotettavasti havainnoida usean eri satelliitin avulla. Havainnot alkavat vuodesta 1979. Havainnoista voidaan laskea jääpeitteisen merialueiden pinta-ala tai koko jääkentän laajuus. Jääkentän laajuuden laskemisessa otetaan huomioon ainoastaan ne alueet, missä jään konsentraatio kokonaispinta-alasta on yli 15 %.

Pohjoisen jäämeren jään vuosittainen pienin laajuus riippuu merijään paksuudesta, kesäkauden aikana tapahtuvasta sulamisesta ja tuulten aiheuttamista jääkentän liikkeistä. Ilmaston luonnollinen vaihtelevuus on Arktikassa hyvin suurta. Esimerkiksi vuosina 2007 ja 2012 merijään poikkeuksellisen voimakkaat sulamiset johtuivat tuulista, jotka rikkoivat ja ajoivat jääkenttää eteläisimmille merialueille. Kuluneena kesänä tuulisuus on puolestaan edistänyt merijään pysyvyyttä Jäämerellä.

Ilmastonmuutoksen vaikutuksesta jäänpaksuus on ohentunut, monivuotisen jään määrä ja laajuus on vähentynyt.


Merijään laajuuden muutos Pohjoisella Jäämerellä. Datalähde NSIDC (National Ice and Snow Data Center, USA).

Lisätietoja:

Yksikön päällikkö Jari Haapala, puh. 040 757 3621, jari.haapala@fmi.fi

Aurinkoenergia varteenotettava energiamuoto Helsingin Östersundomissa

[Ilmatieteen laitoksen tiedote:]

Ilmatieteen laitos on selvittänyt Helsingin Östersundomin auringonsäteilyoloja. Pitkät ja aurinkoiset kesäpäivät tuottavat hyvin energiaa, ja lisäksi tutkimuksessa nousi esiin rannikon vaikutus auringonsäteilyolosuhteisiin.


Kuva: Plugi / Pentti Sormunen.

Kesäaikaan Östersundomin sijainti aurinkoisen Suomenlahden tuntumassa yhdistettynä maamme pitkiin kesäpäiviin vahvistavat aurinkoenergian tuotantopotentiaalia verrattuna Pohjois-Euroopan muihin kohteisiin. Vuositasolla Etelä-Suomi saa suurin piirtein saman verran auringonsäteilyä kuin Pohjois-Saksa. Saksassa aurinkoenergialla on kuitenkin jo merkittävästi suurempi rooli.

Hyvänä kesäpäivänä Östersundomin säteilykertymä on noin 8 kilowattituntia neliölle. Pilvisenä kesäpäivänä luku voi olla alle 2 kWh/m2. ”Käytännössä Östersundomissa saataisiin yhden omakotitalon sähköntarve katettua noin 50 neliön kokoisen aurinkopaneelin avulla”, kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Anders Lindfors.

Alueelle tulevan auringonsäteilyn määrä vaihtelee sään mukaan eri vuosina ja vuodenaikoina. Talvea kohti auringonsäteilyn määrä vähenee voimakkaasti. Östersundomissa suoritettujen mittausten mukaan loka–helmikuun päiväkertymät jäivät noin 1 kWh/m2 tasolle tai alle. ”Vaikka talvella ei saada juurikaan auringonsäteilyä, kesää ei kannata jättää hyödyntämättä. Suomessa on tällä hetkellä vähän verkkoon kytkettyä aurinkosähköä, vaikka olosuhteet ovat hyvät”, Lindfors toteaa.

Satelliittien tuottamien pilvihavaintojen avulla olisi nykyisin mahdollista myös ennustaa lähituntien auringonsäteilyn määrää. Ennusteesta olisi hyötyä aurinkoenergiantuotannon ja sähköverkon ylläpidon kannalta. Toisaalta ennusteesta olisi hyötyä myös tulevaisuuden älykkäiden sähköverkkojen kannalta, joissa esimerkiksi yksittäiset kotitaloudet voivat siirtää ylimääräisen uusiutuvan energian yleiseen verkkoon.

Satelliiteista saadaan myös tarkempaa tietoa auringonsäteilyn alueellisesta jakaumasta. Suomenlahdella auringonsäteilyä on kesällä jonkin verran enemmän kuin Östersundomissa, jossa sitä on puolestaan enemmän kuin sisämaassa. Etäisyydestä riippuen ero Östersundomin ja Suomenlahden välillä on kesä—elokuussa 5–10 %. Muina vuodenaikoina ero on pienempi.

Aurinkopaneeleille varattu tila Porvoonväylän varresta

Östersundomiin perustettiin projektia varten auringonsäteilyn mittausasema, joka oli toiminnassa juhannuksesta 2013 kesäkuun loppuun 2014. Östersundom on Helsingin, Vantaan ja Sipoon yhteinen yleiskaava-alue, johon suunnitellaan rakennettavan tulevaisuudessa noin 70 000 asukkaan asuin- ja työpaikka-alue. Yksi teema alueen kehitystyössä on aurinkoenergiaa hyödyntäminen energiantuotannossa. Alueen yleiskaavaan on tulossa laaja panostus aurinkosähkön tuotantoon. ”Porvoon moottoritien pohjoispuolelta varataan noin 40 hehtaarin alue aurinkopaneeleille”, kertoo Tuula Pipinen Helsingin kaupungin kaupunkisuunnitteluvirastosta.

Selvitystyö hankittiin Innovatiivisuutta Julkisiin Investointeihin -hankkeessa, jota toteutti Lahden Seudun Kehitys LADEC Oy ja rahoitti mm. Euroopan aluekehitysrahasto, Helsingin kaupunki, Helsingin Energia.

Lisätietoja:

Ilmatieteen laitos
Anders Lindfors, anders.lindfors@fmi.fi, puh. 050 433 1055

Helsingin kaupunki, kaupunginkanslia, aluerakentaminen

Ari Karjalainen, projektinjohtaja, puh.040 149 5473, ari.karjalainen@hel.fi

Helsingin Energia
Jouni Kivirinne, jouni.kivirinne@helen.fi, puh. (09) 617 2936

Koko raportti löytyy osoitteesta http://hdl.handle.net/10138/135830

Seuraa

Get every new post delivered to your Inbox.

Liity 25 muun seuraajan joukkoon

%d bloggers like this: