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.

Advertisements

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: