Maanalaiset lämpötilamittaukset pintalämpötilan indikaattorina – osa 2

Jatkoa osasta 1.

Maanalainen lämpötila

Kaksi päätekijää vaikuttaa maanalaiseen lämpötilaan: pinnan lämpötilan muutokset ja maapallon ytimestä tuleva lämpö. Maan ytimestä tuleva lämpö vaihtelee hyvin hitaasti miljoonien vuosien aikaskaalalla. Pinnan lämpötilan muutokset taas vaihtelevat verrattain nopeasti. Nämä kaksi vaikutusta on mahdollista erottaa toisistaan juuri ytimestä tulevan lämmön muutoksien hitauden ansiosta. Kun lämpötilakehitystä tutkitaan satojen tai tuhansien vuosien aikavälillä, voidaan ytimestä tuleva lämpövirta olettaa vakioksi, jolloin siitä voidaan erottaa lyhytaikaiset vaihtelut maan pinnan lämpötilamuutoksista johtuviksi.

Pinnan lämpötilamuutokset siirtyvät syvemmälle maahan lämpöaaltoina. Aaltojen voimakkuus laskee voimakkaasti syvemmälle mentäessä ja voimakkuuden lasku riippuu aaltojen taajuudesta; nopeat muutokset pienenevät nopeammin kuin hitaat muutokset. Tästä johtuu yllämainittu vuotuisten muutoksen näkyminen syvemmällä kuin päivittäisten muutosten. Tästä myös johtuu, että vaikka päivittäiset ja vuotuiset pintalämpötilan muutokset ovat paljon voimakkaampia kuin pitempiaikaiset ilmastonmuutokset, päivittäiset ja vuotuiset pintalämpötilan muutokset eivät näy muutamaa kymmentä metriä syvemmällä, mutta pitempiaikaiset ilmastonmuutokset näkyvät. Pinnan lämpötilan muutokset etenevät sellaisella nopeudella, että tuhannen vuoden lämpötilamuutokset näkyvät tyypillisesti maassa ylimmässä 500 metrissä.

Mitatusta lämpötilaprofiilista on siis erotettava maan ytimestä tulevan lämmön vakaa vaikutus. Tämän erotuksen jälkeen on jäljellä profiili, jota kutsutaan jäännöslämpötilaprofiiliksi. Lopullinen pinnan lämpötilarekonstruktio tehdään jäännöslämpötilaprofiilista. Rekonstruktioita on tehty kahdella tavalla; suoralla ja käänteisellä mallilla. Suorassa mallissa ensin oletetaan ilmastolle tietty historia ja siitä lasketaan miten sen pitäisi näkyä maan alla. Tulosta verrataan sitten havaintoihin. Oletettua ilmastohistoriaa korjataan sopivammaksi ja taas verrataan. Näin etsitään havaintoihin sopiva malli ja tämän mallin antama pintalämpötilan kehitys on haluttu rekonstruktio. Käänteisissä malleissa pinnan lämpötila johdetaan suoraan havainnoista.

Kun rekonstruktio tehdään useiden porausreikien yhdistelmästä, saadaan monet häiriötekijät poistettua ainakin osittain. Häiriötekijät ovat pääosin porausreiälle ominaisia, eivätkä näy useissa porausrei’issä samanaikaisesti, joten useiden porausreikien yhteiset, samanaikaisesti muuttuvat piirteet voidaan katsoa kuvaavan ilmaston vaihtelua. Lisäksi rekonstruktiota verrataan yleensä alueelta mitattuun pintalämpötilan mittaussarjaan, jotta voidaan varmistua rekonstruktion kuvaavan pintalämpötilaa ainakin ajalta, jolloin molemmista on tuloksia olemassa.

Maanalaisten lämpötilojen käyttöä rajoittaa rekonstruktioissa niiden ajallisesti huono erottelukyky, eli se, että ne eivät näytä nopeita vaihteluita samaan tapaan kuin esimerkiksi puiden vuosirenkaat, jotka näyttävät vuosittaisen vaihtelun. Hyvänä puolena on se, että maanalaisista lämpötiloista tehdyn rekonstruktion antamat lämpötilat esittävät hyvin pitemmän ajan keskimääräistä lämpötilaa. Lisäksi maanalaisia lämpötilamittauksia on tehty paljon ja hyvällä maantieteellisellä kattavuudella. Esimerkiksi eteläiseltä pallonpuoliskolta on olemassa paljon maanalaisia lämpötilarekonstruktioita, kun muita rekonstruktioita sieltä on vähän. Onpa Suomestakin tehty maanalaisiin lämpötiloihin perustuvia rekonstruktioita.

Maapallon pintalämpötila porausreikien rekonstruktioista

Porausreikärekonstruktioista on myös koostettu globaaleja analyysejä. Kuten kaikissa muissakin rekonstruktioissa ja pintalämpötila-analyyseissä, porausreikien lämpötilamittauksista tehdyissä rekonstruktioissa on ratkaistava se, miten yhdistää eri lähteistä saadut mittaukset toisiinsa järkevällä tavalla. Asiasta on paljon tutkimusta, mainittakoon alla esiteltyjen globaalien analyysien lisäksi mm. Mann et al. (2003) ja Pollack & Smerdon (2004). Globaalius on tässä kuten muissakin rekonstruktiomenetelmissä hiukan suhteellinen käsite, koska merten pohjista otettuja porausreikämittauksia ei käytetä (merten pohjien mittaukset eivät ole tarpeeksi syvältä – ne ovat yleensä vain muutaman metrin syvyydeltä) eikä porausreikien globaali jakauma ole tasainen edes maan päällisissä porausrei’issä.

Tässä tehtyjä globaaleja rekonstruktioita ja niiden tuloksia lyhyesti:

Huang et al. (1997) käyttävät maanalaisia lämpövirtamittauksia 20000 vuoden lämpötilarekonstruktioon. Heidän tuloksensa näyttävät, että holoseenikauden alku ja keskivaiheet olivat nykyistä lämpimämpiä ja lisäksi oli nykyistä lämpimämpi jakso noin 500-1000 vuotta sitten. Heidän tärkein tuloksensa oli kuitenkin lienee tämä:

Vaikka lämpötilan vaihtelut ovat voimakkaasti tasattuja tämän tyyppisessä rekonstruktiossa, tulokset muistuttavat selvästi myöhäisen kvartäärikauden yleisiä piirteitä, jotka näkyvät muissa prokseissa.

Pollack et al. (1998) – globaali analyysi 358 porausreiästä 500 vuoden ajalta kertoo, että:

…1900-luvulla Maapallon keksimääräinen pintalämpötila on kasvanut noin 0,5°C ja 1900-luku on ollut lämpimin viimeisistä viidestä vuosisadasta. Maanalaiset lämpötilat myös osoittavat, että Maapallon keskimääräinen lämpötila on kasvanut noin 1,0°C viimeisen viiden vuosisadan aikana.

Huang et al. (2000) – myöskin 500 vuoden ajalta, mutta 616 porausreiästä:

Tulokset vahvistavat 1900-luvun epätavallisen lämpenemisen, jonka pintalämpötilamittaukset ovat paljastaneet, mutta tulokset viittaavat, että kumulatiivinen muutos viimeisen viiden vuosisadan ajalta on ollut noin 1K ylittäen viimeaikaiset arviot perinteisistä ilmastoprokseista.

Pollack & Huang (2000) – katselmusartikkelina kertailee lähinnä em. töiden tuloksia 600 porausreiästä ja 500 vuoden ajalta:

Globaalina kokonaisuutena tarkasteltaessa porausreikien mittaustulokset osoittavat lämpötilan nousseen viimeisen 500 vuoden aikana noin 1 K:n verran, josta puolet on tapahtunut 1900-luvun aikana (kuva 7). Tämä arvio 1900-luvun lämpenemisestä on trendiltään samanlainen kuin sääasemilta tehdyistä pintalämpötilan mittauksista määritelty pinnan lämpeneminen (Jones et al 1999b). Kun tämä trendi lisätään aiempien vuosisatojen hitaampaan lämpenemiseen, 1900-luku erottuu lämpimimpänä vuosisatana viimeisimmästä viidestä, joka on samanlainen tulos kuin on saatu monista viimeaikaisista monia prokseja käyttävistä rekonstruktioista (Overpeck et al 1997; Jones et al 1998; Mann et al 1998, 1999), joissa ei käytetty maanalaisia lämpötiloja.

Beltrami (2002) – 500 vuoden globaali rekonstruktio 826 lämpötilaprofiilista:

Tulokset osoittavat, että keskimääräinen globaali maalämpötila ja maan lämpövirtaus ovat kasvaneet keskimäärin 0,45°K ja 18,0 mWm2 viimeisen 200 vuoden aikana ja 0,9°K viimeisen viidensadan vuoden aikana.

Huang et al. (2008) – nykyaikaistettu versio tutkimuksesta Huang et al. (1997). Tämäkin tutkimus on 20000 vuoden ajalta ja tässä käytetään maanalaisia lämpövirtamittauksia ja maanalaisia lämpötilamittauksia yhdistettynä nykyajan pintalämpötilan mittauksiin. Heidän rekonstruktionsa on esitetty kuvassa 2. Tutkimuksen tulokset ovat pääpiirteiltään samansuuntaiset kuin vuoden 1997 tutkimuksessa, mutta yksityiskohdat ovat hiukan hioutuneet:

Rekonstruktiot näyttävät lämpötiloiksi keski-holoseenikauden lämpimälle jaksolle noin 1-2 K yli vertailutason [vuosien 1961 ja 1990 välisen jakson lämpötilojen keskiarvo], keskiajan lämpökauden maksimi noin vertailutasolla tai hiukan alle, pienen jääkauden minimi noin 1 K alle vertailutason ja 1900 luvun lopun lämpötilat noin 0,5 K yli vertailutason.


Kuva 2. Globaalin pintalämpötilan poikkeaman rekonstruktio maanalaisista lämpötilan ja lämpövirran mittauksista tehtynä ja yhdistettynä nykyajan pintalämpötilamittauksiin. Korkeimmalle nouseva kohta on holoseenin lämpöhuippu (n. 6000 vuotta sitten). Alin kohta on viimeisin jääkausi. Muita mainitsemisen arvoisia kohtia kuvaajassa ovat keskiajan lämpökausi (pieni huippukohta n. 1000 vuotta sitten), pieni jääkausi (pari sataa vuotta sitten) ja 1900-luvun loppu (kohdassa nolla vuotta sitten). Lämpötilapoikkeaman nollakohta on vuosien 1961 ja 1990 välisen jakson lämpötilojen keskiarvo. Kuvan mittaussarja on otettu NOAA Paleoclimatology -sivustosta ja on peräisin tutkimuksesta Huang et al. (2008).

Kiitos Kaitsulle, Eskolle ja Jarille hyvistä kommenteista.

Lähteet

Beltrami (2002), ”Climate from Borehole Data: Energy Fluxes and Temperatures since 1500”, Eos Trans. AGU, 83(47),
Fall Meet. Suppl., [tiivistelmä, koko artikkeli]

Huang et al. (1997), ”Late Quaternary temperature changes seen in world-wide continental heat flow measurements”, Geophys. Res. Lett., 24(15), 1947–1950, [tiivistelmä, koko artikkeli]

Huang et al. (2000), ”Temperature trends over the past five centuries reconstructed from borehole temperatures”, Nature 403, 756-758, doi:10.1038/35001556, [tiivistelmä, koko artikkeli]

Huang et al. (2008), ”A late Quaternary climate reconstruction based on borehole heat flux data, borehole temperature data, and the instrumental record”, Geophys. Res. Lett., 35, L13703, doi:10.1029/2008GL034187, [tiivistelmä, koko artikkeli]

Mann et al. (2003), ”Optimal surface temperature reconstructions using terrestrial borehole data”, J. Geophys. Res., 108(D7), 4203, doi:10.1029/2002JD002532, [tiivistelmä, koko artikkeli]

Pollack et al. (1998), ”Climate Change Record in Subsurface Temperatures: A Global Perspective”, Science 9 October 1998:
Vol. 282. no. 5387, pp. 279 – 281, DOI: 10.1126/science.282.5387.279, [tiivistelmä, koko artikkeli]

Pollack & Huang (2000), ”Climate Reconstruction from Subsurface Temperatures”, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, Vol. 28: 339-365, doi:10.1146/annurev.earth.28.1.339, [tiivistelmä, koko artikkeli]

Pollack & Smerdon (2004), ”Borehole climate reconstructions: Spatial structure and hemispheric averages”, J. Geophys. Res., 109, D11106, doi:10.1029/2003JD004163, [tiivistelmä, koko artikkeli]

Maanalaiset lämpötilamittaukset pintalämpötilan indikaattorina – osa 1

Syvältä maanpinnan alta mitattuja lämpötiloja voidaan käyttää indikoimaan maanpinnan lämpötiloja eri aikoina. Vaikka mittaukset tehdään lämpömittareilla, niitä ei voi sanoa suoriksi lämpötilan mittauksiksi ainakaan pintalämpötilan osalta, koska niissä mitataan pintalämpötilan seurausta, eikä suoraan pintalämpötilaa. Kun maanpinnan lämpötila muuttuu, muutos näkyy maanpinnan kanssa välittömästi kontaktissa olevassa maa-aineksessa. Pinnan maa-aineksen lämpötilan muutokset siirtyvät syvemmälle lämmönjohtumisen välityksellä. Niinpä syvemmällä näkyy sama lämpötilan muutos kuin pinnalla, mutta hiukan myöhemmin. Lämpötilanmuutoksen tunkeutuminen syvälle maahan kestää kauan; muutoksen näkyminen muutaman sadan metrin syvyydellä kestää satoja vuosia. Tämän vuoksi maan syvyyksissä on tallentuneena Maapallon pintalämpötila pitkältä ajalta. Se tarvitsee vain mitata sieltä. Tässä kirjoituksessa on käytetty pääasiallisena lähteenä katselmusartikkelia Pollack & Huang (2000), jonka rakennetta ja sisältöä tässä kirjoituksessa seurataan läheisesti. Paljon jäi myös sanomatta, joten kehotan asiasta kiinnostuneita tutustumaan mahdollisuuksien mukaan heidän artikkeliinsa.

Historialliset lähtökohdat

Pintalämpötilan näkyminen maan syvyyksissä ymmärrettiin jo 1900-luvun alkupuolella. Aluksi mittaukset tehtiin kaivoksissa tavoitteena selvittää jääkausiin liittyviä ajoituksia. Hotchkiss & Ingersoll (1934) kirjoittavat tiivistelmässään:

Jääkauden aikaisen jääpeitteen vetäytymisen joitakin tuhansia vuosia sitten ja sitä seuranneiden pitkäkestoisten pintalämpötilan vaihteluiden on melkein varmasti täytynyt jättää merkkinsä geotermiseen käyrään. On yritetty löytää sellainen vaikutus ja tulkita siitä menneet pintalämpötilat suorittamalla matemaattinen analyysi sarjalle geotermisiä mittauksia, jotka on tehty hiljattain Calumetin ja Heclan konglomeraattikaivoksessa. Tulokset osoittavat, että jääkausi loppui tällä alueella 20 000 – 30 000 vuotta sitten, ja että sitä seurasi jakso, jolloin maalämpötila oli selvästi lämpimämpi kuin nykyään. Tätä seurasi vuorostaan viileämpi jakso, jota kesti melkein viime aikoihin asti.

Sittemmin ruvettiin käyttämään myös porausreikiä, kuten Beck & Judge (1969):

600 m syvästä timanttiporalla tehdystä porausreiästä tehtyjä lämpövirtamittauksia on käytetty arvioinnissa, kuinka lyhyt pätkä porausreikää antaa kunnollisen lämpövirta-arvon, Mittauksia on myös käytetty viimeaikaisen ja historiallisten ilmastonmuutosten tutkimiseen, maanalaisten vesivirtojen tutkimiseen ja maanpäällisen lämpövirran vaihtelun tutkimiseen syvyyden mukaan. Lämpötiloja mitattiin toistuvasti kolmen metrin välein; lämmönjohtavuus, tiheys ja huokoisuus mitattiin noin neljän metrin välein koko reiän matkalta. Keskimääräinen lämpövirta koko porausreiälle ennen korjauksia on 0,76 h.f.u. ja kun arvo on korjattu Wisconsinin jäätiköitymisen suhteen, arvo on 1,17 h.f.u., mutta molemmissa tapauksissa jotkut 30-100 metrin osuudet porausreiässä poikkeavat ±20 prosenttia keskiarvoista. Poikkeamia ei voi kokonaan selittää rakenteesta, pinnanmuodoista, ilmastonmuutoksista tai maanalaisista vesivirroista johtuviksi.

(Yllä olevassa tiivistelmässä mainittu ”h.f.u.” on ”heat flow unit” eli lämmönvirtausyksikkö ja 1 h.f.u = 41.8 mW/m2.)

Cermak (1971) tekikin sitten jo perusteellisen pintalämpötilan rekonstruktion kahden porausreiän mittauksista:

On huomattavasti todisteita eri tutkimusaloilta, että Maapallon ilmasto on kokenut merkittäviä muutoksia jopa viimeisen tuhannen vuoden aikana. Maanpinnan lämpötilan muutoksen vaikutus voi säilyä jopa satojen metrien syvyydessä maanpinnan alla. … Mikä tahansa muutos pinnalla etenee alaspäin ja tässä osoitetaan, että yksityiskohtaista lämpötilan mittaussarjaa syvyyden mukaan voidaan käyttää menneen ilmastohistorian seuraamiseen. Teoriaa ilmastollisesta korjauksesta lämpövirtaan käytetään ja mittaukset otetaan kahdesta porausreiästä Koillis-Ontariossa. Analyysin jälkeen havaittiin mitatun maanalaisen lämpötilan vahvistavan selvästi, että vuosien 1100-1200 paikkeilla oli muutaman sadan vuoden kestoinen huomattavan lämmin ilmasto, ja että vuoden 1500 jälkeen alkoi kylmempi jakso.

Molemmat näistä viimeaikaisista ääri-ilmastoista, joille on annettu nimet ”pieni ilmasto-optimi” [=keskiajan lämpöjakso] ja ”pieni jääkausi”, ovat selvästi näytetty toteen, mutta niiden lämpötilavaihtelujen voimakkuus on epävarma.
Keskimääräisen vuotuisen ilman lämpötilan ja pintalämpötilan (maanpinnan) suhde riippuu paljon sateisuuden luonteesta ja lumipeitteen ajallisesta kestosta. Pintalämpötilan vaihteluiden lasketut suuruudet todennäköisesti vastaavat vähimmäismuutoksia vuotuisessa ilman lämpötilassa, joka on saattanut vaihdella enemmänkin. Esitetyt tulokset osoittavat Kapuskasingin alueelle, että pienen ilmasto-optimin pintalämpötila oli vähintään 1,5°C korkeampi kuin vertailuarvo; keskimääräinen lämpötila pienen jääkauden aikana oli noin 1°C alle tämän vertailuarvon. Huomattava lämpeneminen noin vuodesta 1850 lähtien saavuttaa päälle 3°C:n arvon.

Viimein Lachenbruch & Marshall (1986) ehdottivat, että viimeaikainen ilmastonmuutos saattaa jo näkyä maanalaisissa lämpötilamittauksissa:

Pohjoisimman Alaskan ikiroudasta mitatuissa lämpötilaprofiileissa näkyy yleensä poikkeava käyrä suunnilleen ylimmän 100 metrin matkalla. Kun niitä analysoidaan lämmönjohtoteorian avulla, profiilit osoittavat vaihtelevaa, mutta laaja-alaista ikiroudan pinnan lämpenemistä ajan myötä lämpenemisen ollessa yleensä 2-4 celsiusasteen välillä viimeisten muutaman vuosikymmenen aikana. Vaikka ilmastonmuutoksen yksityiskohtia ei voikaan erottaa olemassaolevasta datasta, ei ole paljon epäilystä sen yleisestä suuruudesta ja ajoituksesta; vaihtoehtoisia selityksiä rajoittaa se tosiasia, että lämmönsiirto kylmässä ikiroudassa tapahtuu ainoastaan johtumalla. Koska kasvihuonelämpenemisen mallit ennustavat ilmastonmuutoksen olevan suurinta arktisella alueella ja saattaa olla jo tapahtumassa, on järkevää yrittää ymmärtää tämän alueen nopeasti muuttuvaa lämpötaloutta.


Kuva 1. Maanalaisia lämpötilaprofiilien mittauspaikkoja. Kuvan kartta on peräisin NOAA Paleoclimatology -sivustosta.

Maanalaiset lämpötilamittaukset

On monia tapoja mitata maanalaisia lämpötiloja. Voidaan laskea yksi mittari porausreikään ja ottaa siitä lukema eri korkeuksilta. Ottamalla tarpeeksi lukemia eri korkeuksilta, saadaan aikaiseksi porausreiän lämpötilaprofiili. Toinen vastaava tapa on laskea porausreikään kaapeli, jossa on paljon lämpötila-antureita. Näin saadaan myös mitatuksi porausreiän lämpötilaprofiili. Jälkimmäistä tapaa käyttämällä saadaan kuitenkin aikaiseksi vielä enemmän; jättämällä kaapeli monine antureineen porausreikään pitkäksi aikaa, voidaan lämpötilaprofiilin kehitystä seurata ajan kuluessa. Lähempänä pintaa voidaan myös haudata anturit suoraan maa-ainekseen. Lisäksi voidaan hyödyntää kaivoksia poraamalla anturit kaivoksen seinämistä syvemmälle kallioon. Nykyisten yksittäisten mittausten tarkkuus on parempi kuin celsiusasteen sadasosa.

Lämpötilamittauksia on tehty tuhansille porausrei’ille. Niistä saatu data ei kuitenkaan ole kovin hyvin yhteensopivaa, koska niissä on käytetty erilaisia mittausmenetelmiä, mittaukset on otettu erilaisilla mittausväleillä ja mittauspaikkojen olosuhteet ovat osittain huonosti tiedossa. Hyvänlaatuisia mittauksia on kuitenkin tarpeeksi lämpötilarekonstuktioiden tekemiseen monin paikoin ympäri maailmaa. Porausreikämittausten lisäksi on olemassa paljon mittaustietoja muilta tutkimusaloilta (maaperän tutkimus yms.), jolloin mittaukset on yleensä tehty lähempänä maanpintaa. Tyypillisesti näiden mittauksien syvyydet vaihtelevat muutamasta senttimetristä muutamaan kymmeneen metriin (kun taas porausreikien syvyydet ovat yleensä monia satoja metrejä). Hyvä puoli näissä mittauksissa on se, että yleensä niiden yhteydessä on myös mitattu paljon muita asioita (pinnan lämpötilaa, maaperän kosteutta jne.), joten mittauspaikan olosuhteet ovat hyvin tiedossa.

Mittauksista on saatu selville, että lämpötilan päivittäinen vaihtelu näkyy noin kahden metrin syvyydelle asti ja lämpötilan vuotuinen vaihtelu näkyy 20 metrin syvyydelle asti. Nopeat lämpötilan vaihtelut eivät siis välity kovin syvälle, joten porausrei’istä tehdyt lämpötilarekonstruktiot eivät näytä lämpötilan nopeita vaihteluita, vaan ne näyttävät kuinka lämpötila on vaihdellut vuosikymmenien ja vuosisatojen aikana.

Mittauksiin vaikuttavia häiriötekijöitä on paljon. Pinnan muodot, kasvillisuus ja vesiolosuhteet vaikuttavat myös maanalaiseen lämpötilaan. Maan alla lämpötilaprofiilia häiritsevät pohjaveden liikkeet. Historialliset muutokset missä tahansa näissä tekijöissä voi saada lämpötilaprofiilin näyttämään virheellisesti ilmaston muuttumista. Häiritseviä tekijöitä on tutkittu paljon, mutta varsinkin yksittäisen paikan pintalämpötilan rekonstruktiossa häiritsevät tekijät aiheuttavat paljon epävarmuutta.

Jatkuu osassa 2.

Lähteet

Beck & Judge (1969), ”Analysis of Heat Flow Data—I Detailed Observations in a Single Borehole”, Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, Volume 18 Issue 2, Pages 145 – 158, doi: 10.1111/j.1365-246X.1969.tb03558.x, [tiivistelmä]

Cermak (1971), ”Analysis of Heat Flow Data—I Detailed Observations in a Single Borehole”, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, Volume 10, Issue 1, July 1971, Pages 1-19, doi:10.1016/0031-0182(71)90043-5, [tiivistelmä]

Hotchkiss & Ingersoll (1934), ”Postglacial Time Calculations from Recent Geothermal Measurements in the Calumet Copper Mines”, The Journal of Geology, Vol. 42, No. 2 (Feb. – Mar., 1934), pp. 113-122, [tiivistelmä]

Lachenbruch & Marshall (1986), ”Geothermal Evidence from Permafrost in the Alaskan Arctic”, Science 7 November 1986:
Vol. 234. no. 4777, pp. 689 – 696, DOI: 10.1126/science.234.4777.689, [tiivistelmä]

Pollack & Huang (2000), ”Climate Reconstruction from Subsurface Temperatures”, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, Vol. 28: 339-365, doi:10.1146/annurev.earth.28.1.339, [tiivistelmä, koko artikkeli]

”Meret viilenevät”

(Alkuperäinen teksti: John Cook – Skeptical Science)

Skeptinen argumentti…

”Ilmaston lämpenemistä, kun sitä katsotaan meren yläosien lämpösisällöstä, ei ole tapahtunut vuoden 2004 jälkeen. On mahdotonta tietää, jatkuuko tämä lämpenemisen puuttuminen, mutta nämä havainnot eivät ole yhteneviä pitkän ajan globaalien ilmastoennusteiden kanssa, kuten IPCC:n raportissa vuonna 2007 raportoidut." (Roger Pielke Sr).

Mitä tiede sanoo…

Argon varhaiset arviot meren lämpösisällöstä näyttivät viilenevää paineantureihin liittyvien ongelmien takia. Viimeaikaiset meren lämpösisällön arviot, joissa nämä ongelmat on korjattu, näyttävät meren yläosien jatkuvaa lämpenemistä. Tämä saa vahvistuksen riippumattomista meren lämpösisällön arvioista ja myös perusteellisemmista lämpösisällön mittauksista, jotka ulottuvat 2000 metrin syvyyteen.

Lue koko teksti >>>

Aerosolit – ilmaston lämpenemisen suuri epävarmuustekijä

Ilmastotieteen kritiikki on viime aikoina keskittynyt epäolennaisiin yksityiskohtiin ja IPCC:n arvosteluun. Valitettavasti samalla ilmastotutkimuksen todelliset epävarmuudet ovat jääneet vähemmälle huomiolle ainakin julkisessa keskustelussa. Yhden merkittävän epävarmuuden muodostavat aerosolien vaikutukset.

Aerosolit ovat ilmakehän pieniä hiukkasia ja vaihtelevat kooltaan, rakenteeltaan ja kemialliselta koostumukseltaan. Fossiilisten polttoaineiden ja biomassan polttaminen on kasvattanut erityisesti rikki- ja orgaanisia yhdisteitä sisältävien hiukkasten ja noen määrää ilmakehässä. Ihmisen toiminta, kuten avolouhokset ja teolliset prosessit ovat lisänneet ilmakehän pölyisyyttä.

Aerosolihiukkaset vaikuttavat maapallon ilmastoon: hiukkaset sirottavat ja absorboivat auringosta tulevaa säteilyä. Ominaisuuksistaan ja sijainnistaan riippuen hiukkaset voivat olla ilmastoa viilentäviä tai lämmittäviä. Hiukkaset myös vaikuttavat pilvien muodostumiseen toimimalla pilvipisaroiden tiivistymisytiminä. Hiukkaspitoisuus vaikuttaa sekä pilvien koostumukseen että niiden elinikään ja sitä kautta niiden heijastamaan säteilyyn.

Hiukkaslaskeuma (noki) voi myös muuttaa jää- tai lumipeitteisen pinnan albedoa eli heijastussuhdetta ja siten edesauttaa jäätiköiden sulamista. Lumelle keväällä siroteltua tuhkaa voi käyttää esimerkkinä siitä, miten pienet tummat hiukkaset imevät auringon energiaa ja sulattavat lunta tehokkaasti. Nokipäästöillä on voimakkaita paikallisia vaikutuksia mm. vuoristojäätiköillä.

Aerosolien kokonaisvaikutus ilmastoon tunnetaan kuitenkin vielä melko heikosti, mutta kokonaisuudessaan aerosolit viilentävät ilmastoa nykytiedon mukaan. Hiukkaset viipyvät ilmakehässä kasvihuonekaasuihin verrattuna vähän aikaa, joten päästöjen muuttumisen vaikutukset ilmastoon ovat nopeammin havaittavissa.

Oheisessa IPCC:n raportin (suomennokset kirjoittajan) kaaviossa nähdään miten ihmistoiminta vaikuttaa lämpenemiskehitykseen. Osa toimistamme lämmittää ja osa viilentää ilmastoa. Kokonaisuudessaan ihmistoiminta on selkeästi lämmittävää, hiilidioksidin ollessa suurin yksittäinen tekijä. Mutta kaikkein suurimmat virhepalkit ovat aerosolien vaikutusten kohdalla – niiden viilentävän vaikutuksen suuruutta ei siis tunneta tarkkaan. Arviot aerosolien viilentävistä vaikutuksista vaihtelevat paljon mm. siksi, ettei aerosolien pitoisuuksia ja ominaisuuksia ilmakehässä kyetä tarkasti mittaamaan. Lisäksi niiden vaikutukset pilvisyyteen vaihtelevat olosuhteiden mukaan, mikä lisää arvioiden epävarmuutta (Schiermeier 2010).

Aerosoleja, erityisesti pienhiukkasia, syntyy mm. polttoprosesseissa. Vanhanaikaiset hiilivoimalat ja runsasrikkistä polttoainetta käyttävät valtameriliikenteessä kulkevat laivat ovat esimerkkejä tästä. Molemmista pääsee ilmaan suuria määriä pienhiukkasia ja molemmat vaikuttavat merkittävällä tavalla ilmastoon.

Ihmistoiminnan seurauksena syntyvät aerosolipäästöt ovat siis hidastaneet lämpenemistä ja vaikutus näyttäisi olevan merkittävä. Mm. Aasiassa niillä alueilla, joilla on toiminnassa paljon likaavaa hiilivoimaa, voidaan havaita paikallisia viilentäviä ilmastovaikutuksia (Tollefson 2010). Päästöjen puhdistaminen voisi nostaa alueen lämpötilaa selvästi. Arktisella alueelle kulkeutuu hyvin vähän aerosolipäästöjä. Tämä saattaa osaltaan selittää alueen voimakkaamman lämpenemisen.

Oheinen kuva osoittaa, miten laivaliikenteen päästöt selkeimmillään vaikuttavat pilvien muodostumiseen. Kuvassa näkyvät juovat ovat yksittäisten laivojen muodostamia pilviä Tyynellämerellä.

Avomerioloissa laivaliikenne voi olla merkittävä ilmastoon vaikuttava tekijä. Ulappa-alueilla on luontaisesti vain vähän tiivistymisytimiä pilvien muodostumiselle, joten laivojen pitkin maailman meriä levittämät pienhiukkaset luovat olosuhteet, jossa ilmankosteuden on mahdollista tiivistyä pilviksi. Näillä matalilla pilvillä arvioidaan olevan suuri ilmastoa viilentävä vaikutus. Toki on huomattava, että pilvien vaikutukset vaihtelevat vuorokauden- ja vuodenajan sekä maantieteellisen alueen mukaan. Kokonaisuudessaan laivaliikenteen viilentävän vaikutuksen on arvioitu olevan vuonna 2012 -0,57 – -0,58 wattia/m2 (Lauer et al. 2009). Skeie kumppaneineen (2009) taas arvioi laivaliikenteen aiheuttaneen vuonna 2000 koko ihmistoiminnan ilmastovaikutuksiin verrattuna -7% vaikutuksen (viilentävä).

Aerosolit näyttävät vaikuttavan vahvasti siihen, miksei ilmasto ole vielä lämminnyt tämän enempää. Aerosolien viilentävä vaikutus tulee olemaan suuressa roolissa myös tulevaisuudessa, kun erityisesti Aasiassa rakennetaan uutta hiilivoimaa. Ilmaston lämpenemisen hidastaminen päästämällä ilmakehään terveydelle haitallisia päästöjä ei kuitenkaan ole pitkällä tähtäimellä järkevää. Mutta toisaalta, mikäli päästöt puhdistettaisiin nyt kertaheitolla, voisi lämpeneminen kiihtyä selvästi. Erityisen mielenkiinnon kohteena ovat laivaliikenteen päästöt, jotka jakautuvat ympäri maailman meriä ja vaikuttavat siten hyvin laajalla alueella. Laivojen polttoaineen rikkipitoisuuden vähentämisestä on jo tehty kansainvälinen sopimus, jonka seurauksena rikkipäästöjen määrä merillä tulee vähenemään (MARPOL, annex VI). Toisaalta laivojen reittejä muuttamalla olisi mahdollista vaikuttaa viilentävien päästöjen kohdentumiseen.

Kokonaisuudessaan aerosolien vaikutukset ovat siis yksi suurimmista, ellei suurin epävarmuustekijä ilmaston lämpenemisen suhteen. Epävarmuutta lisää vielä se, kuinka innokkaasti tulevaisuudessa tullaan pienhiukkaspäästöjä aiheuttavia toimintoja puhdistamaan. Joissain tapauksissa vastakkain saattavat asettua pienhiukkasten terveysriskit ja toisaalta päästöjen puhdistamisesta seuraavan lämpenemisen aiheuttamat haitat. Tulen palaamaan tähän aiheeseen lähitulevaisuudessa.

Lähteet:

Schiermeier 2010, THE REAL HOLES IN CLIMATE SCIENCE, Nature, Vol 463

Tollefson 2010, Asian pollution delays inevitable warming, Nature, Vol 463

Lauer et al. 2009, Assessment of Near-Future Policy Instruments for Oceangoing shipping, Impact on Atmospheric Aerosol Burdens and the Earth’s Radiation Budget, Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 5592-5598

Skeie et al. 2009, Global temperature change from the transport sectors: Historical development and future scenarios, Atmospheric Environment, Volume 43, Issue 39

Hiukkastietosivusto

International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, MARPOL Annex VI

Mainittujen lähteiden lisäksi kirjoituksessa on käytetty lukuisiin lähteisiin pohjautuvaa omaa pohdintaa.

Lisäksi suosittelen tutustumaan tässä blogissa julkaistuun selkeään yhteenvetoon siitä, miksi tiedämme ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen olevan totta.

Ilmastouutiset, viikko 7/2010

Grönlanti. Kuva Esko Pettay.

 

Nopea merenalainen sulaminen Länsi-Grönlannin jäätiköiden uhkana

Ilmastonmuutoksen takia lämmennyt merivesi sulattaa Grönlannin jäätiköitä pohjasta. Jopa 75 % jäätiköiden sulamisesta johtuu lämmenneestä merivedestä. Jäätiköiden tilavuus ei pienene siis vain sen takia, että niistä irtoaa jäävuoria.

Tutkitulla alueella jäätiköt sulavat kesäaikaan joka päivä pohjasta 0,7-3,9 metriä. Pohjalta sulaa 20 kertaa enemmän jäätä kuin pinnalta. Näin syntyy tyhjän päällä roikkuvia jääkielekkeitä, jotka vähitellen murenevat mereen. Antarktiksen jäätiköillä vastaavaa on havaittu jo aiemmin, mutta tässä tutkimuksessa todetaan ensimmäistä kertaa selkeästi tätä tapahtuvan myös Grönlannissa.

Tiivistelmä: ”Muutaman viime vuoden aikana Grönlannissa on havaittu laajalti jäätiköiden liikkeen kiihtymistä ja samanaikaisesti valtamereen ulottuvien jäätiköiden alaosan ohenemista. Nämä jäätiköt ohentuvat sekä päältä korkeiden ilman lämpötilojen seurauksena että myös alta lämpimän meriveden takia. Merenalaisen sulamisen nopeudesta sekä sen vaikutuksesta jäätikön dynamiikkaan on hyvin vähän tietoja. Tässä esittelemme merivirtojen, lämpötilan ja suolapitoisuuden mittauksia keskisen Länsi-Grönlannin jäätiköiden Eqip Sermia, Kangilerngata Sermia, Sermeq kujatdleg ja Sermeq Avangnardleq reunoilla, samoin kuin jään reunaman paksuuden ja sijainnin mittauksia. Laskemme vesimassan (lämpötilaltaan, suolapitoisuudeltaan ja tiheydeltään tietynlainen vesi) ja lämpötilan perusteella kesällä tapahtuvan merenalaisen sulamisen määräksi 0,7±0,2 – 3,9±0,8 m/vrk. Tämä merenalainen sulaminen on pinnalta tapahtuvaa sulamista 20 kertaa voimakkaampaa ja verrattavissa jäävuorten syntymisnopeuteen. Päätelmiemme mukaan merivesi sulattaa huomattavan mutta määrältään hyvin vaihtelevan osan jäätiköiden etureunasta ennen kuin jäätikkö hajoaa jäävuoriksi ja näyttää siltä, että merenalaisella sulamisella on huomattava vaikutus pohjan pysyvyyteen ja jäävirran dynamiikkaan.”

Lähde:  Rignot, E., Koppes, M., and Velicogna, I.: Rapid submarine melting of the calving faces of West Greenland glaciers, Nature Geoscience, February 14, 2010, doi:10.1038/ngeo765. [tiivistelmä]

Saasteet happamoittavat meriä

Maailman meret happamoituvat nopeammin kuin kertaakaan aiemmin 65 miljoonaan vuoteen, mikä uhkaa merten elämää. Bristolin yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa selviteltiin merten happamuuden muutoksia eri aikakausina. Havaintojen mukaan merten happamoituminen aiheuttaa massasukupuuttoja pohjan ravintoketjuissa, mikä voi uhata koko ekosysteemiä.

Tämänhetkisen merten happamoitumisen aiheuttaa autoista ja tehtaista tuleva hiilidioksidi, joka absorboituu veteen. Teollisen vallankumouksen jälkeen merten happamuus on lisääntynyt 30 %.

Edellisen kerran nopea happamuuden muutos on sedimenttinäytteiden mukaan tapahtunut 55-65 miljoonaa vuotta sitten, jolloin esimerkiksi dinosaurukset kuolivat sukupuuttoon. Maapallon ilmasto oli viilentynyt (mahdollisesti suuren meteoriitin putoamisen takia), mitä seurasi lämpötilan kohoaminen jopa kuudella asteella. Tuolloin meret happamoituivat yhtä nopeasti kuin nyt. Erona on vain se, että tuolloin muutosten syyt olivat luonnollisia, nyt ihmisten aiheuttamista päästöistä johtuvia.

Samoihin aikoihin dinosaurusten häviämisen kanssa (elämän keskiajan ja elämän uuden ajan taitekohdassa) tapahtui suuri sukupuuttoaalto, jossa monet muutkin lajit katosivat. Esimerkiksi monet merten pohjassa elävät eliöt kärsivät happamoitumisesta voimakkaasti. Kalkkikuorisilla lajeilla, esimerkiksi koralleilla, simpukoilla, kotiloilla ja ravuilla, happamuus liuottaa niiden karbonaattipitoisia rakenteita. Toisilla lajeilla happamuus aiheuttaa lihasten surkastumista ja lyhytkasvuisuutta.

Meren pintaosissa elävät planktonit (keijusto) ovat sopeutuneet hyvin vaihtelevaan habitaattiin eli elinympäristöön. Sen sijaan pohjalla viihtyvät lajit ovat tottuneet huomattavasti vakaampiin olosuhteisiin. Elinympäristön nopea ja voimakas geokemiallinen muutos voi vaikeuttaa niiden selviytymistä hyvin oleellisesti.

Paleoseeni-eoseenikaudella tapahtunut lämpeneminen ja merten happamoituminen sekä laaja merten pohjalla eläneiden eliöiden sukupuuttoaalto antavat viitteitä siitä, että vastaavaa voisi tapahtua myös tulevaisuudessa. Tällä hetkellä tapahtuva merten happamoituminen on jopa näytteissä havaittua happamoitumista nopeampaa, mikä voi ylittää planktonin sietokyvyn. Tästä voi seurata hankaluuksia myös kaloille ja muille ravintoketjujen yläpäässä oleville lajeille ehkä jo tämän vuosisadan loppuun mennessä. Esimerkiksi koralliriuttojen tuhoutuminen vaikuttaa merkittävästi alueen koko meriekosysteemiin.

Lähde: Gray, L.: Pollution creating acid oceans, Telegraph, February 15, 2010. [koko artikkeli]

Ilmastonmuutoksen vaikutuksia meren tuottavuuteen vielä vaikea havaita

Henson ja kumppanit ovat tutkineet ilmastonmuutoksen vaikutuksia meressä tapahtuvaan biologisen toiminnan tuottavuuteen. He käyttävät satelliiteista käsin tehtyjä merien värin mittauksia ja vertaavat niitä mallien tuloksiin. He havaitsevat, että mittaustietoja ei ole vielä tarpeeksi pitkältä ajalta, jotta ilmastonmuutoksen vaikutukset voitaisiin luotettavasti erottaa luontaisesta vaihtelusta.

Tiivistelmä: ”Globaalin ilmastonmuutoksen on ennustettu muuttavan meren biologista tuottavuutta. Miten tunnistamme ilmastonmuutoksen vaikutukset meren tuottavuuteen? Kattavin saatavilla oleva tieto sen globaalista jakaumasta on peräisin satelliittien merien värin mittaustiedoista. Nyt kun yli kymmenen vuoden ajalta on kertynyt klorofylli- ja tuottavuusmittauksia, pystymmekö tunnistamaan ilmastonmuutoksen aiheuttamat trendit tuottavuudessa ja selvittämään niiden syyt? Tässä vertailemme viimeaikaisia trendejä satelliittien merien värin mittaustiedoissa kolmen biogeokemiallisen mallin (GFDL, IPSL ja NCAR) tuottamiin pitemmän ajan tuloksiin. Havaitsemme, että ilmastonmuutoksen aiheuttamien trendien havaitsemista satelliittien mittauksista haittaa ajallisesti suhteellisen lyhyt mittaussarja ja suuri monen vuoden ja kymmenien vuosien aikaskaalalla tapahtuva vaihtelu tuottavuudessa. Siten viime aikoina havaittuja muutoksia klorofyllissä, perustuottavuudessa ja oligotrofien pyörteissä ei voi yksiselitteisesti lukea globaalin ilmastonmuutoksen syyksi. Sen sijaan analyysimme viittaa siihen, että tarvitaan noin 40 vuoden mittaussarja ilmastonmuutoksen aiheuttaman trendin erottamiseksi luonnollisesta vaihtelusta. Joillakin alueilla, erityisesti päiväntasaajan alueella, tunnistusaikojen ennustetaan olevan lyhyempiä (noin 20-30 vuotta). Mallinnettujen klorofyllin ja perustuottavuuden analyysi vuosilta 2001-2100 näyttää, että keskimäärin ilmastonmuutoksen aiheuttamaa trendiä ei voi yksiselitteisesti erottaa kymmenien vuosien aikaskaalalla tapahtuvasta vaihtelusta ennen vuotta ~2055. Koska luonnollinen vaihtelu klorofyllissä ja perustuottavuudessa on suurempaa tai samanlaista kuin globaali lämpenemistrendi, on saatava vakaa, kymmenien vuosien mittainen mittaussarja, jos ilmastonmuutoksen vaikutus meren tuottavuuteen halutaan tunnistaa lopullisesti.”

Lähde: Henson, S. A., Sarmiento, J. L., Dunne, J. P., Bopp, L., Lima, I., Doney, S. C., John, J., and Beaulieu, C.: Detection of anthropogenic climate change in satellite records of ocean chlorophyll and productivity, Biogeosciences, 7, 621-640, 2010. [tiivistelmä, koko artikkeli]

(Asiasta kiinnostuneille tiedoksi: tämän tutkimuksen julkaisija antaa myös tutkimuksen vertaisarvioinnin julkiseksi, joten sieltä saa jonkinlaisen käsityksen, mitä vertaisarvioinnissa tapahtuu.)

Britanniassa kevät tulee nykyisin keskimäärin 11 päivää entistä aiemmin

Nykyään kevät tulee Britanniassa puolitoista viikkoa aiemmin kuin 1970-luvun puolivälissä. Näin kertoo laaja kasvien ja eläinten perusteella tehty tutkimus, jossa seurattiin 726 lajia.

Vaikka Britanniassa jatkui viime viikollakin yksi kylmimmistä talvista vuosikymmeniin (tammikuu kylmin vuoden 1987 jälkeen), pitkällä aikavälillä tarkasteltuna ilmasto on lämmennyt ja kevät aikaistunut. Useiden lajien lisääntyminen on aikaistunut keskimäärin 11 päivää vuodesta 1976. Tähän monilla erilaisilla lajeilla samanaikaisesti havaittuun muutokseen on täytynyt vaikuttaa jokin yhteinen tekijä, todennäköisimmin ilmaston lämpeneminen.

Suurimmat muutokset ovat tapahtuneet ravintoketjujen alkupäässä olevissa lajeissa, esimerkiksi kasveissa ja hyönteisissä. Lontoon Kew Gardensissa puutarhurit ovat huomanneet krookusten nousevan 11 päivää aiemmin ja joidenkin perhoslajien ilmestyvän jopa kaksi kuukautta entistä aiemmin.

Suuremmilla eläimillä muutokset ovat vähäisempiä. Esimerkiksi sinitiainen munii vain joitakin päiviä entistä aiemmin. Myös villilampaiden poikimisajankohta on aikaistunut.

Luonnon kannalta tällaiset lisääntymisaikojen muutokset voivat olla ekologisesti vaikeita. Esimerkiksi hyönteisten kuoriutuminen on aikaistunut enemmän kuin linnunpoikasten kuoriutuminen. Niinpä runsaimmat hyönteismäärät eivät enää välttämättä osukaan samaan aikaan linnunpoikasten ravinnontarpeen kanssa. Ongelmia voi tulla myös esimerkiksi pölyttäjien ja isäntäkasvien erilaisesta aikataulusta.

Kymmenen esimerkkiä kevään aikaistumisesta Britanniassa:

-Narsissit, krookukset ja lumikellot kukkivat entistä aiemmin.

-Pääskyset ovat aiemmin saapuneet maaliskuun puolivälissä, mutta nykyään niitä on nähty Wightsaarella jo helmikuun puolivälissä.

-Perhoset ilmestyvät yli kuukautta keskimääräistä aiemmin, tummahiipijä (Thymelius acteon) jopa kaksi kuukautta aiemmin huhtikuun lopulla.

-Linnut munivat entistä aiemmin, esimerkiksi sinitiainen yli viikkoa entistä aiemmin maaliskuun lopulla.

-Pohjois-Skotlannin villilampaat poikivat entistä aiemmin.

-Sammakon kutu ilmestyy yleensä helmikuun alun ja maaliskuun lopun välillä, nykyään jopa kuukautta aiemmin koko maassa.

-Tammiin ja muihin puihin lehdet tulevat maaliskuun puolivälissä aiemman huhtikuun sijaan.

-Kirvat ilmestyvät vuosi vuodelta aiemmin.

-Kimalaisten horroksen on havaittu päättyvän jopa jo joulun aikoihin.

-Laulurastaat ja muut linnut aloittavat soidinlaulun entistä aiemmin.

Lähde: Gray, L.: Spring is coming 11 days earlier on average, Telegraph, February 9, 2010. [koko artikkeli]

Ilmaston lämpeneminen aiheuttaa vesiongelmia Yhdysvalloissa

Purdue Universityn tekemän ja NASA:n rahoittaman tutkimuksen mukaan useat Yhdysvaltojen osavaltiot tulevat kärsimään lisääntyvistä talvi- ja kevättulvista sekä kesällä ja syksyllä veden puutteesta, jos keskilämpötila nousee.

Apulaisprofessori Keith Cherkauerin simulaatiomallien mukaan Indianan, Illinoisin, Wisconsinin ja Michiganin sademäärä voi lisääntyä vuoteen 2070 mennessä jopa 28 %, josta suurin osa tulee talvella ja keväällä. Sen sijaan kesät ja syksyt kuivuvat.

Cherkauer käytti tulevina vuosikymmeninä ilmakehään vapautuvan hiilidioksidin määrästä kolmea erilaista päästöskenaariota, joissa otettiin huomioon väestö, teknologian kehittyminen, talous ja muut tekijät. Nämä skenaariot yhdistettin kahteen erilaiseen IPCC:n ilmastonmuutosmalliin, jotka antavat suuntaviivaa ilmaston muuttumisesta vuodesta 1950 vuoteen 2099. Vuosina 1950-2007 mallit poikkesivat hieman alueella mitatuista ilmastotiedoista, mikä otettiin huomioon.

Cherkauerin arvion mukaan lisääntynyt sademäärä kasvattaa esimerkiksi Wabash-joessa sekä tulvapiikkiä että keskivirtaamaa noin 20 %. Ukkosmyrskyjen ja rankkasateiden ennustetusta lisääntymisestä huolimatta kesän ja syksyn aikana virtaama pienenee, koska noina vuodenaikoina kokonaissademäärä vähenee. Ajoittaisista rankkasateista huolimatta seurauksena voikin olla myös pitkäaikaisia sateettomia kuivuusjaksoja.

Tutkituilla alueella vedestä ei sinänsä tule puutetta, mutta sateita saadaan väärään aikaan. Tähän ilmastonmuutokseen ihmisten on kuitenkin mahdollista sopeutua kehittämällä menetelmiä, joilla kevään suuret vesimäärät saadaan varastoitua kesäaikaista käyttöä varten. Kuivuuden ja jokien virtaaman muuttumisen vaikutuksia vesieliöihin ja ekosysteemeihin ei ole vielä tutkittu.

Lähde: Purdue University, Projection shows water woes likely based on warmer temperatures, ScienceDaily, February 19, 2010. [koko artikkeli]

Uutiskoosteen kirjoittivat Ari (meren tuottavuus) ja Jari (muut uutiset). Kiitokset hyvistä uutisvinkeistä, Kaj.

Mitä Phil Jones sanoi?

Phil Jones on toistaiseksi sivussa oleva Climate Research Unitin (CRU) johtaja East Anglian yliopistossa. Hän antoi äskettäin haastattelun BBC:lle. Daily Mail julkaisi asiasta kirjoituksen. Daily Mail otsikoi kirjoituksensa: ”Climategatessa U-käännös kun keskirivin tiedemies myöntää: Vuoden 1995 jälkeen ei ole ollut ilmaston lämpenemistä”. Tätä asiaa on sitten toisteltu paljon eri foorumeilla.

Katsotaanpa mitä Phil Jones sanoi oikeasti BBC:n haastattelussa:

Kysymys: ”Oletko samaa mieltä, että vuodesta 1995 nykypäivään ei ole ollut tilastollisesti merkitsevää maailmanlaajuista ilmaston lämpenemistä?”

Phil Jones: ”Kyllä, mutta vain juuri ja juuri. Laskin myös muutoksen ajanjaksolle 1995-2009. Tämä muutos (0,12 C per vuosikymmen) on positiivinen, mutta ei merkitsevä 95 %:n merkitsevyystasolla. Positiivinen trendi on aika lähellä merkitsevyystasoa. Tilastollisen merkitsevyyden saavuttaminen tieteellisessä mielessä on paljon todennäköisempää pitemmille ajanjaksoille ja paljon vähemmän todennäköistä lyhyemmille ajanjaksoille.”

Merkittävä seikka tässä on tilastollinen merkitsevyys. Phil Jones itse asiassa sanoo, että kyseinen ajanjakso on liian lyhyt, jotta asiaa voitaisiin määritellä tieteellisellä tavalla mielekkäästi. Phil Jones osoittaa tässä objektiivisen suhtautumisensa asiaan; hän voisi yksinkertaisesti vedota laskemaansa nimelliseen lämpenemistrendiin, mutta sen sijaan hän korostaa sitä, että trendiä ei ole mielekästä tulkita mihinkään suuntaan noin lyhyeltä ajalta.


Kuva 1. HadCRU3 kuukausittaiset Maapallon pintalämpötilan arvot (datan lähde). Vuosi 1995 on merkitty punaisella pystyviivalla.

Vilkaistaanpa sitten hiukan myös Daily Mailin kirjoituksen muuta sisältöä. Daily Mailissa väitetään muun muassa näin:

Professori Jones myös myönsi sen mahdollisuuden, että maailma oli lämpimämpi keskiajalla kuin nyt – vihjaten, että ilmaston lämpeneminen ei ehkä ole ihmisen aikaansaama ilmiö.

Phil Jones ei missään vaiheessa sanonut tai vihjannut, että ilmaston lämpeneminen ei olisi ihmisen aikaansaama ilmiö. BBC:n haastattelussa oli kuitenkin tälläinen kohta, jossa hän selkeästi sanoo, että ilmaston lämpeneminen on ihmisen aikaansaannos:

Kysymys: ”Jos olet samaa mieltä, että aiemmin on ollut samanlaisia lämpenemisiä kuin vuoden 1850 jälkeen tapahtunut lämpeneminen, ja että keskiajan lämpökausi on kiistelyn alainen, mitkä tekijät vakuuttavat sinulle, että viimeaikainen lämpeneminen on suurelta osin ihmisen aikaansaama?”

Phil Jones: ”Se tosiasia, että emme pysty selittämään 1950-luvun jälkeistä lämpenemistä aurinko- tai tulivuoripakotteilla – katso vastaukseni kysymykseen D.”

Kysymyksessä D käsiteltiin luonnollisten pakotteiden osuutta, jossa Phil Jones toteaa, että pelkästään aurinko- ja tulivuoripakotteilla ilmasto olisi luultavasti viilennyt viime vuosikymmeninä lämpenemisen sijasta.

Yllämainittuihin asioihin liittyen Daily Mailin kirjoituksessa on selkeä virhe. Siellä väitetään:

Hän oli myös samaa mieltä, että oli ollut kaksi jaksoa, jolloin lämpeneminen oli ollut samanlaista: vuodesta 1910 vuoteen 1940 ja vuodesta 1975 vuoteen 1998, mutta hän sanoi että nämä voidaan selittää luonnollisilla ilmiöillä kun taas viimeaikaista lämpenemistä ei voi selittää niillä.

Tässä väitetään täsmälleen päinvastaista kuin yllä nähtiin Phil Jonesin sanovan 1950-luvun jälkeistä lämpenemistä.

Daily Mail on siis esittänyt Phil Jonesin sanomisia väärin, joidenkin asioiden ollessa jopa täsmälleen päinvastoin kuin Phil Jones sanoi. Maailmalla Daily Mailin kirjoitusta on kritisoitu voimakkaasti, eikä aiheettomasti. Olisi hyvä, jos voisi kuitata tämän koko asian vain tyypillisenä Englannin lööppeihin keskittyvänä roskajournalismina, mutta Suomessakin ainakin Verkkouutiset on lähtenyt tässä asiassa samoille linjoille Daily Mailin kanssa.

Lisätietoa asiasta englanninkielen taitoisille:

Skeptical Science
RealClimate
Open Mind
Deep Climate

Tuomas, Jorma, Petteri, Kaj, AJ ja Jari antoivat hyviä kommentteja tekstiini ja aiheeseen liittyen, kiitos heille.

Järki ja tunne ilmastonmuutoksessa – ilmastonmuutoksen psykologiaa

 

Hämähäkki. Kuva Esko Pettay

Ilmastonmuutosuutiset povaavat mahdolliseksi ympäristökatastrofin, joka on ihmiskunnan historiassa vertaansa vailla. Tämä on omiaan herättämään erilaisia reaktiota kansalaisten keskuudessa. Hätäännys, ahdistus ja välinpitämättömyys sekä myös ilmiön epäileminen tai vähättely ovat kaikki nähtävissä internetin keskustelupalstoilla. Reaktioiden kirjo saa pohtimaan eri suhtautumistapojen psykologista perustaa ja etenkin sitä mitä ne kertovat tieteellisen tiedon tämänhetkisestä käsittelystä kansalaisten keskuudessa. Tässä kirjoituksessa tarkastellaan asiaan liittyen uhkakuviin kytkeytyvää tunneperäistä ja analyyttista tiedonkäsittelyä.

Asian tarkastelussa voi lähteä liikkeelle tunneperäisen eli emotionaalisen tiedonkäsittelyn luonteesta. Ihmisaivoissa emotionaalinen tiedonkäsittely voi kulkea eri reittiä kuin tiedollinen analyysi. Emotionaalinen reagointi on siten mahdollista lähes ilman analyyttista asian arviointia. Näin on esim. mahdollista että hämähäkkifobiasta kärsivä pelkää hämähäkkiä, vaikka tietää pelkonsa kohteen vaarattomaksi. Arkikokemus myös kertoo siitä, miten vaikea tunteisiin on vaikuttaa: ne tulevat kun tulevat. Vaaran havaitsemista seuraava reaktio voi olla pitkälti automaattinen; tieto suuresta uhasta ei ilmene niinkään ajatuksena vaan ensisijaisemmin voimakkaana uhan tunteena ja kiihtymystilana. Kyse on ihmisen kehityshistoriaa ajatellen vanhasta reaktiojärjestelmästä, joka käynnistää elimistössä voimakkaan stressireaktion; sen tarkoitus on hälyttää vaarasta, suunnata tarkkaavaisuutta oikein ja voimistaa ihmisen toimintakykyä vaaratilanteessa.

Uutiset sikainfluenssasta, hullunlehmäntaudista ja ilmastonmuutoksesta ovat kaikki esimerkkejä median kyvystä saada ihmisissä aikaan voimakkaita emotionaalisen järjestelmän aktivoitumisia. Ilmastonmuutokseen liittyen esim. metaanin vapautumista käsittelevän uutisen perästä saattaa löytyä hätääntyneitä huudahduksia: ”Apua! Se on menoa nyt”. Toisaalta myös tutkijat ovat joissain yhteyksissä kertoneet yöuniensa häiriintyneen ja kärsineensä erilaisista stressioireista, jotka viittaavat juuri em. kaltaiseen tiedonkäsittelyyn. Pahimmillaan tulevaisuuden uhan aiheuttama ahdistus voi nousta kohtuuttomasti toimintakykyä haittaavaksi, jolloin saatetaan puhua jo psyykkisestä häiriötilasta.

Koska kyseessä on varsin primitiivinen reaktiojärjestelmä on paikallaan pohtia, onko emotionaalisuus monimutkaisempien uhkakuvien kohdalla hyvästä ollenkaan? Tulisiko merkittävistä uhkakuvista kertomista ilmastonmuutosuutisoinnissa välttää ja pitää emotionaalista reagointia haitallisena reagointitapana? Sekoittaako se esimerkiksi jotenkin harkintakykyä ja haittaa siten tiedonkäsittelyä? Analyyttista, ns. tunteista köyhää tilanneanalyysiahan pidetään yleisesti ottaen hyvän harkintakyvyn tunnusmerkkinä.

Kysymykseen vastatakseen on tarkasteltava emootioiden roolia ihmisen tiedonkäsittelyssä vielä hieman tarkemmin. Kuuluisa aivotutkija Antonio Damasio raportoi aikanaan potilaasta nimeltä ”Elliot”, jolla aivojen frontaaliosat vaurioituivat siten että tunteet lakkasivat kokonaan. Elliot suoriutui kuitenkin älykkyystesteissä normaalisti, eikä hänen päättelykyvyssään näyttänyt olevan päällisin puolin mitään vikaa. Vammauduttuaan hänen päätöksentekonsa alkoi kuitenkin sisältää erikoisia elementtejä. Hän ei enää kyennyt erottamaan oleellisia asioita epäoleellisista ja hänen kykynsä arvioida riskejä heikkeni. Hänen toimintansa ei toisin sanoen ollut enää rationaalista – vaikka kyseinen henkilö toimi yksinomaan järjen varassa. Tunteiden menettämisen myötä hänen rationaalinen analyysikykynsä paradoksaalisella tavalla siis heikkeni.

Erilaiset tutkimusasetelmat osoittavat myös, että emotionaalisten vasteiden vähäisyys on yhteydessä heikkoon oppimiskykyyn ja huonoon päätöksentekoon. Frontaalialueen vammoista kärsivillä, ja myös psykopaateilla, joilla emotionaaliset vasteet ovat niukkoja, virheistä oppiminen on heikkoa. Sekä koeasetelmissa että käytännön elämässä nämä ihmiset ovatkin taipuvaisia ottamaan suuria riskejä. Heidän elämänhallintansa on puutteellista. Terveellä ihmisellä emotionaalisista vasteista muodostuu kehoon tunnistejärjestelmä, joka hyvin konkreettisella tavalla edesauttaa ihmistä selviämiään ympäristössään. Emotionaalisen reagoinnin voi katsoa haittaavan päätöksentekoa lähinnä silloin kun aktivoitumisen myötä liiaksi sivuutetaan analyyttisen prosessin tarjoama palaute ympäristöstä. Hyvin toimivassa tiedonkäsittelyssä analyyttinen ja emotionaalinen järjestelmä reagoivat molemmat vaikuttaen toinen toisiinsa. Toisin sanoen emootiot eivät ole tällöin tiedonkäsittelyä haittaava asia, vaan hyvää sopeutumiskykyä palveleva tiedonkäsittelyjärjestelmän osa.

Ilmastonmuutoksen torjunnan ja siihen sopeutumisen kannalta olisi luonnollisesti tärkeää, että koko inhimillistä tiedonkäsittelyjärjestelmää käytettäisiin mahdollisimman tehokkaasti. Oikeansuuntaisen toiminnan edellytys on, että ihmisten reaktiot ympäristönmuutoksen uhkaan olisivat, niin kansan kuin päättäjienkin keskuudessa, uhan vakavuuden mukaisia.

Tutkimustietoa ihmisten todellisista reaktioista tieteen tarjoamaan ilmastonmuutostietoon on vielä niukasti tarjolla, mutta jotain johtopäätöksiä tämänhetkisestä tiedonkäsittelyn luonteesta voi ehkä nykytiedon varassakin hahmotella. Kyselytutkimusten mukaan esim. suuri osa suomalaisista pitää ilmastonmuutosta vakavana ongelmana, joten oletettavaa on, että tiedollisen analyysin tasolla kansalaiset tietävät kyseessä olevan vaarallisen ilmiön. Emotionaalisen reagoinnin – ja kenties ylireagoinnin – puolesta puhuvat yksittäiset hätäkirjoitukset mielipidepalstoilla ja internetin keskustelufoorumeilla, ja eittämättä jotkut yksilöt saattavat kärsiä paljonkin uutisoinnin heissä herättämästä pelosta. Verrattain todennäköistä kuitenkin on, että suhteellisen vähäinen muutos ihmisten toimintamalleissa kielii ennemmin emotionaalisesta alireagoinnista kuin ylireagoinnista.

Mahdollisesti ilmastonmuutokseen kytketyt negatiiviset seuraamukset eivät sisällä riittävästi konkreettisia vaaran tunnusmerkkejä tullakseen havaituksi todellisena vaarana. Tärkeä vaikutus on myös tutkimuksissakin havaitulla ihmisen heikohkolla kyvyllä antaa painoarvoa ajallisesti etäisille uhkakuville tai palkinnoille. Tilanteen ainutkertaisuus saattaa myös vaikuttaa, sillä harvinaislaatuiset tapahtumat ihminen mieltää yleensä epätodennäköisiksi, kun taas äskettäisten tapahtumien todennäköisyyttä tavataan liioitella. Vähäiset henkilökohtaiset vaikutusmahdollisuudet saattavat puolestaan lisätä havaitun uhan psykologista torjuntaa – onhan esimerkiksi havaittu terveysvaaroista tiedottamisen toimivan lähinnä silloin, kun yksilöt kokevat todella voivansa vaikuttaa uhkaa vähentäen. Esimerkiksi tupakoinnin seuraamuksilla varoittelun on havaittu vaikuttavan lähinnä niihin yksilöihin, jotka uskovat kykyynsä lopettaa tupakointi; vastaavasti tupakoinnista sikiölle aiheutuvien riskien vähättelyn on havaittu liittyneen nikotiiniriippuvuuden asteeseen. Laajalti huomiota saaneet ilmastonmuutosta vähättelevät näkökannat voivat myös olla vaikuttamassa vahvistamalla uhan psyykkistä torjuntaa, tai sammuttamalla jo hetkeksi heränneen huolen.

Kirjallisuus:

American Psychological Association. 2008. Psychology and Global Climate Change:Addressing a Multi-faceted Phenomenon and Set of Challenges. http://www.apa.org/science/about/publications/climate-change.aspx

Bennet.P. 2001. Introduction to clinical health psychology.

Hämäläinen ym. (toim.) 2006. Mieli ja aivot. Kognitiivisen neurotieteen oppikirja.

MTV:n uutisten tekemä kysely ilmastonmuutoshuolesta ja käytännön toimenpiteistä: http://www.mtv3.fi/uutiset/ilmasto/index.shtml/arkistot/kotimaa/2009/12/1010950

%d bloggers like this: