Viime aikoina mediassa on kohistu siitä, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on ylittänyt 400 ppm. Asian merkitystä on mediassa liioiteltu. Kyseisellä lukemalla ei ole kovin tärkeää merkitystä tieteellisessä kirjallisuudessa, eikä se myöskään ole historiallisessa mielessä tärkeä, sillä ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on ylittänyt historialliset rajat aikoja sitten ja sen jälkeen tehnyt uuden ennätyksen vuosittain. Tämä kehitys jatkuu edelleen.
Kuva 1. Ennätysmurskajaiset.
Tämä asia onkin herättänyt huomiota lähinnä siksi, että kyseessä on tasaluku. Tosin se on tasaluku vain käyttämässämme desimaalilukujärjestelmässä. Jos käyttäisimme desimaalilukujen sijasta oktaalilukuja (8-kantainen lukujärjestelmä), olisimme nyt saavuttaneet 620 ppm:n rajan (400 on oktaalilukuna 620). Oktaaliluvuissa olisimme viimeksi saavuttaneet tasarajan silloin, kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuus ylitti desimaalilukuna 384 ppm, joka oktaalilukuna on 600 ppm. Jos käyttäisimme heksalukuja (16-kantainen lukujärjestelmä, jossa desimaaliluku 400 on 190H), tasaluku olisi viimeksi ollut desimaalilukuna 256 ppm, joka heksalukuna on 200. Seuraava tasaluku heksajärjestelmässä olisi 200H, joka desimaalilukuna on 512 ppm. Desimaaliluku 400 on binäärilukuna (2-kantainen lukujärjestelmä) 110010000.
Pitoisuuden rajana 400 ppm on siis vain näennäinen tasaluku, joka johtuu käytössämme olevasta lukujärjestelmästä. Pitoisuuden tärkeänä rajana ei 400 ppm:ää ole juurikaan mainittu tieteellisessä kirjallisuudessa. Joissakin tutkimuksissa luku on esiintynyt. Esimerkiksi Billingsin ja muiden (1983) tundraekosysteemien reagointia hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistumiseen selvittelevässä tutkimuksessa yhdessä tutkimuskammioista pidettiin hiilidioksidipitoisuutena 400 ppm kun toisessa kammiossa oli 800 ppm. Tässä siis 400 ppm oli lähtötasona, eikä suinkaan merkittävänä kohderajana – ja tutkimus on julkaistu jo vuonna 1983.
Kuuluisan ilmastotutkijan James Hansenin ja kollegoiden (2008) tutkimuksessa 400 ppm mainitaan siinä yhteydessä, että tietyssä tulevaisuuden skenaariossa ilmakehän hiilidioksidipitoisuus pysyy suunnilleen alle 400 ppm:ssä. Tässä tutkimuksessa puhutaan myös merkityksellisemmistä rajoista. Hiilidioksidipitoisuus 450 ppm mainitaan rajana, jossa maapallo muuttuu jäästä vapaaksi (mutta ei tietenkään hetkessä). Hansen ja muut mainitsevat myös, että jos lämpeneminen halutaan rajata yhteen celsiusasteeseen, niin myös silloin ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden rajaksi saadaan 450 ppm. Heidän tutkimuksensa tulokset kuitenkin saavat Hansenin ja muut ehdottamaan paljon alempaa rajaa ilmakehän hiilidioksidipitoisuudelle. He ehdottavat, että pitoisuus tulisi laskea alle 350 ppm. Heidänkään mielestään 400 ppm ei näytä olevan kovinkaan merkityksellinen raja, koska he eivät sitä sellaisena mainitse.
Löytyy kuitenkin ainakin yksi tutkimus, joka käyttää 400 ppm:ää ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden rajana (Azar ja muut, 2010). Tosin tämän asian uutisoinnin yhteydessä ei ole puhuttu 400 ppm:stä rajana, jonka yli pitoisuus ei saisi mennä, vaan enimmäkseen on puhuttu ennätyspitoisuudesta, jota Guardianin artikkelissa kutsutaan ”symboliseksi tärkeäksi”. YLE puhuu ”haamurajasta” ja mainitsee tärkeimpänä kyseiseen rajaan liittyvänä asiana sen, että ”hiilidioksidia on ilmakehässä nyt enemmän kuin koskaan ihmiskunnan historiassa”. On totta, että hiilidioksidia on tällä hetkellä ilmakehässä enemmän kuin koskaan ihmiskunnan historian aikana, mutta se ei tee 400 ppm:ää mitenkään merkittäväksi. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nimittäin nousi korkeimmaksi ihmiskunnan historiassa jo vuosikymmeniä sitten ja on sen jälkeen jatkuvasti noussut aina vain korkeammalle. Olisimme siis ihan yhtä hyvin voineet juhlia ihmiskunnan historian korkeinta ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta montakymmentä vuotta putkeen.
Selvitetäänpä vielä, milloin hiilidioksidi nousi ihmiskunnan historian korkeimmaksi. Moderni ihminen on ollut olemassa ainakin 200 000 vuotta. Katsotaan siis, mitä tutkimustieto kertoo ilmakehän hiilidioksidipitoisuudesta vaikkapa 500 000 vuoden ajalta:
Kuva 2. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus viimeisen 500 000 vuoden ajalta. Mustat pisteet esittävät suoraan ilmakehästä mitattuja pitoisuuksia, siniset pisteet jääkairanäytteistä mitattuja pitoisuuksia ja punaiset pisteet muiden proksien antamia pitoisuuksia. X-akselilla aika on esitetty vuosina ennen vuotta 1950, eli nolla on vuosi 1950 ja akselin oikeassa laidassa oleva -60 on vuosi 2010.
Kuvasta 2 nähdään, että ennen nykyistä tasaista nousua hiilidioksidipitoisuuden ennätys, 341 ppm, tehtiin noin 85 000 vuotta sitten yhden proksimittauksen mukaan. Tämän lukeman yli ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousi pysyvästi 1980-luvun alkuvuosina. Kyseinen lukema on kuitenkin vain yhdestä proksista ja jääkairanäytteiden pitoisuudet samalta ajalta ovat paljon pienempiä. Jos oletamme, että kyseinen pitoisuuslukema on virheellinen niin silloin nykyistä nousua edeltävä ennätys oli 300,4 ppm, joka syntyi noin 126 000 vuotta sitten. Tämän yli ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousi pysyvästi vuoden 1915 tienoilla.
Lehtijutuissa on myös kirjoittu siitä, että nyt ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousi yli 400 ppm:n ensimmäisen kerran kolmeen miljoonaan vuoteen. Tarkastellaan tilannetta lähemmin:
Kuva 3. Sama kuin kuva 1, mutta viimeisen 50 miljoonan vuoden ajalta.
Kuvasta 3 nähdään, että vaikka yksittäisiä yleisestä linjasta poikkeavia proksien antamia lukemia yli 400 ppm:n on myöhemminkin, niin pitoisuuden yleinen trendi näytti olevan näin korkealla viimeksi noin 25 miljoonaa vuotta sitten. Eli tästä olisi voinut repiä vielä dramaattisempia otsikoita. Toisaalta, jos katsomme myös yksittäisiä lukemia, niin jo miljoona vuotta sitten yksi proksilukema on yli 400 ppm, mutta se onkin ainoa viimeisen kolmen miljoonan vuoden aikana nykyaikaa lukuunottamatta. Lisäksi kyseisenä aikana muut proksilukemat ovat pienempiä. Tuolta ajalta yksittäisten lukemien välillä on tuhansia vuosia, joten emme voi sulkea pois mahdollisuutta, että miljoona vuotta sitten ilmakehän hiilidioksidipitoisuus olisi käynyt korkeammalla kuin nykyään. Kyseinen kolmen miljoonan vuoden väite ei siis myöskään näyttäisi pitävän paikkaansa.
Asiaan liittyy kuitenkin paljon epävarmuuksia ja ainakin yhdessä tutkimuksessa (Seki ja muut, 2010) ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kolme miljoonaa vuotta sitten todella oli hetkellisesti hiukan yli 400 ppm. Nykyinen 400 ppm:n ylitys ei myöskään ole vielä varma. Kasvillisuuden toiminnan vuodenaikaisvaihtelusta aiheutuvan vuotuisen vaihtelun takia pitoisuus tulee todennäköisesti vielä laskemaan tänä vuonna alle 400 ppm ja keskimääräisen pitoisuuden 400 ppm:n ylitysajankohta ei ole vielä tiedossa. Näköpiirissä ei tosin ole mitään asiaa, joka rajan lopullisen ylityksen voisi estää. Mittauksissa on myös epävarmuutta ja ensimmäinen ylitysuutinen otettiinkin jo takaisin tarkistusten jälkeen.
Hiilidioksidi on ilmakehässä hyvin sekoittunut kaasu, mutta sen pitoisuus vaihtelee silti alueellisesti jonkin verran riippuen siitä, miten lähellä voimakkaita hiilidioksidin lähteitä (kuten esimerkiksi kaupunkeja) tai nieluja on.
Ilmatieteen laitoksen johtaja Mikko Alestalo kertoo: ”Ilmatieteen laitoksen mittausasemalla Pallaksella (Sammaltunturilla) hiilidioksidin kuukausikeskiarvot ylittivät ensimmäisen kerran 400 ppm huhtikuussa 2012. Pitoisuudet ovat mantereilla, missä antropogeeniset CO2-lähdealueet pääsosin ovat, korkeammat kuin merillä. Vastaavasti pohjoisen pallonpuoliskon pitoisuudet kulkevat eteläisen edellä. Viimeisimpänä eventtinä 400 ppm rikkoutuu eteläisen pallonpuoliskon eteläisillä leveysasteilla, johon kulunee vielä jokunen vuosi.”
Lähteet:
Christian Azar, Kristian Lindgren, Michael Obersteiner, Keywan Riahi, Detlef P. van Vuuren, K. Michel G. J. den Elzen, Kenneth Möllersten, Eric D. Larson, The feasibility of low CO2 concentration targets and the role of bio-energy with carbon capture and storage (BECCS), Climatic Change, May 2010, Volume 100, Issue 1, pp 195-202, DOI: 10.1007/s10584-010-9832-7. [tiivistelmä, koko artikkeli]
W. D. Billings, J. O. Luken, D. A. Mortensen, K. M. Peterson, Increasing atmospheric carbon dioxide: possible effects on arctic tundra, Oecologia, June 1983, Volume 58, Issue 3, pp 286-289, DOI: 10.1007/BF00385225. [tiivistelmä]
James Hansen, Makiko Sato, Pushker Kharecha, David Beerling, Robert Berner, Valerie Masson-Delmotte, Mark Pagani, Maureen Raymo, Dana L. Royer and James C. Zachos Pp 217-231, Target Atmospheric CO2: Where Should Humanity Aim? The Open Atmospheric Science Journal, DOI: 10.2174/1874282300802010217. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Osamu Seki, Gavin L. Foster, Daniela N. Schmidt, Andreas Mackensen, Kimitaka Kawamura and Richard D. Pancost, Alkenone and boron-based Pliocene pCO2 records, Earth and Planetary Science Letters, Volume 292, Issues 1-2, 15 March 2010, Pages 201-211, doi:10.1016/j.epsl.2010.01.037. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Ilmastotieto 
Jätä kommentti