”Todistavatko menneet ilmastonmuutokset, ettei ihminen voi aiheuttaa nykyistä?”

(Alkuperäinen teksti: John CookSkeptical Science)

Skeptinen argumentti…

Maan ilmaston tiedetään muuttuneen jo kauan ennen kuin ihmiskunta päästi hiilidioksidia ilmakehään. Eurooppa oli keskiajalla nykyistä lämpimämpi. 1700- luvulla, ns. ”Pienellä jääkaudella”, se oli kylmempi. Kaukaisemmassa historiassa tunnetaan aikoja, jolloin maa oli useita asteita lämpimämpi kuin nykyisin.

Mitä tiede sanoo…

Luonnolliset ilmastonmuutokset menneisyydessä todistavat, että maan ilmasto on herkkä lämpövuon muutoksille. Jos maahan tulee enemmän lämpöä, sen lämpötila nousee. Nykyisin kohonnut hiilidioksidipitoisuus aiheuttaa voimistuneen kasvihuoneilmiön kautta positiivisen lämpövuon maahan. Menneistä ilmastonmuutoksista voidaan itse asiassa laskea arvioita ilmastomme herkkyydestä hiilidioksidipitoisuuden muutoksille.

Lue koko teksti >>>

”Ihmisen aiheuttamasta lämpenemisestä ei ole havaintoja”

(Alkuperäinen teksti: John CookSkeptical Science)

Skeptinen argumentti…

”Ei ole todellisia todisteita hiilidioksidipäästöjen aiheuttamasta ilmaston lämpenemisestä. On huomattava, että tietokonemallit ovat vain jono laskuja, jotka on mahdollista suorittaa taskulaskimella, joten ne ovat teoreettisia eivätkä voi olla minkään todisteen osana.” (David Evans)

Mitä tiede sanoo…

Suorista havainnoista näkyy, että hiilidioksidipitoisuus nousee nopeasti ihmisen toiminnan aiheuttamana. Satelliitti- ja maanpäällisissä mittauksissa nähdään vähemmän energiaa karkaavan avaruuteen hiilidioksidin absorptioaallonpituuksilla. Merien ja maanpinnan lämpötilamittauksissa näkyy, että planeetallemme kerääntyy jatkuvasti lämpöä. Tässä on havaintoihin perustuva todisteketju siitä, että ihmisten hiilidioksidipäästöt aiheuttavat ilmaston lämpenemistä.

Lue koko teksti >>>

Kun hiilidioksidin lisäys ei vaikuttanut ilmastoon

Vuonna 1861 John Tyndall julkaisi tuloksensa laboratoriokokeista, joissa hän osoitti tiettyjen kaasujen pysäyttävän lämpösäteilyä. Hiilidioksidi oli yksi näistä kaasuista. Tämän perusteella Tyndall päätteli, että muutos kasvihuonekaasujen määrässä aiheuttaisi välttämättä ilmastonmuutoksen (Tyndall, 1861). Svante Arrhenius julkaisi vuonna 1896 teoriansa kasvihuonekaasujen vaikutuksesta maapallon ilmastoon. Hänen laskujensa perusteella näytti siltä, että hiilidioksidin lisäys vaikuttaa voimakkaasti maapallon lämpötilaan (Arrhenius, 1896).

Alkaen vasemmalta: John Tyndall (1820-1893), Svante Arrhenius (1859-1927), Knut Ångström (1857-1910) ja Charles Greeley Abbot (1872-1973). Vaikka nämä herrat päätyivätkin eri kannalle hiilidioksidin toiminnasta ilmakehässä, he olivat silti kaikki mainioita tiedemiehiä.

Vuonna 1900 kuitenkin Knut Ångström julkaisi laboratoriokokeiden tuloksia (Ångström, 1900), joiden perusteella näytti siltä, ettei hiilidioksidi olisikaan kovin merkityksellinen kasvihuonekaasu. Ensinnäkin näytti siltä, että hiilidioksidin lisäys ei vaikuttanut juurikaan kaasun läpi menevän lämpösäteilyn määrään ja toiseksi hiilidioksidin absorptioalue näytti olevan päällekkäin vesihöyryn absorptioalueen kanssa. Tämä kaikki ei kuitenkaan ollut uutta tietoa, vaan esimerkiksi Rubens & Aschkinass (1898) olivat jo havainneet vesihöyryn ja hiilidioksidin päällekkäisyyden spektrissä ja he myös päättelivät ilmakehän olevan täysin läpinäkymätön aallonpituusalueella, joka käsitti myös hiilidioksidin. Ångströmin tutkimuksen jälkeen kuitenkin ajateltiin, että vesihöyryä on ilmakehässä paljon enemmän ja se on siten paljon merkittävämpi kasvihuonekaasu, joten näytti siltä, että vesihöyryn vaikutus peitti alleen mahdolliset hiilidioksidipitoisuuden muutoksista aiheutuneet vaikutukset, eikä lisähiilidioksidi siten aiheuttaisi lisää lämpenemistä. Tästä tulikin sitten yleinen käsitys kymmeniksi vuosiksi. Esimerkiksi Charles Greeley Abbot totesi (Abbot, 1920):

Kaksi muuta absorboijaa ovat kumpikin rajoittuneet omille verraten kapeille absorptioalueilleen spektrissä, mutta otsonin kaista noin 10 mikronin paikkeilla on alueella, jossa vesihöyry ei oikeastaan absorboi ollenkaan, kun taas hiilidioksidin absorptioalue noin 14 mikronin kohdalla on alueella, jossa myös vesihöyry absorboi voimakkaasti. Hiilidioksidin osuus ilmakehässä on käytännössä vakio, kun taas vesihöyry ja otsoni vaihtelevat. Niinpä, vaikka vesihöyry on varmasti kaikkein tärkein näistä kolmesta, otsoni luultavasti vähäisestä määrästään huolimatta, ja vaikka ei varmasti ole voimakkaampi absorboija kuin hiilidioksidi, ansaitsee tulla mainituksi toiseksi tärkeimpänä tämän kummallisen asiavyyhden selvityksessä.

Otsoni näytti siis tuossa vaiheessa tärkeämmältä kuin hiilidioksidi. Abbot myös mainitsi, että otsonin kehitystä ilmakehässä kannattaisi pitää silmällä. Tässä yhteydessä on huomattava, että tuossa vaiheessa ei ollut vielä tarpeeksi hyviä mittauksia ilmakehän hiilidioksidipitoisuudesta, minkä takia pitoisuus näytti vakiolta, vaikka se tuossa vaiheessa oli jo hienoisessa nousussa (tämä on havaittu jälkeenpäin jäätiköiden jääkairanäytteissä olevista ilmakuplista, jotka tallentavat menneiden aikojen ilmakehän kasvihuonekaasupitoisuudet). Simpson (1929) myös käsitteli asiaa ja luetteli kolme syytä, miksi hiilidioksidin lisäys ei ole merkityksellinen asia ilmakehässä. Hänen mukaansa hiilidioksidin absorptiokaista oli liian kapea, jotta sillä voisi olla suurta merkitystä. Toinen syy oli aiemmin mainittu hiilidioksidin ja vesihöyryn absorptiokaistojen päällekkäisyys ja kolmantena syynä hän mainitsi, sen että nykyinen ilmakehän hiilidioksidimäärä absorboi jo täyden määrän absorptiokaistasta, eikä hiilidioksidin lisäys sitä enää muuttaisi merkittävästi. Tässä yhteydessä puhutaan absorbtiokaistan kyllästymisestä.

Oli siis yleinen käsitys, että hiilidioksidin lisäys ei vaikuttaisi merkittävästi maapallolta poistuvaan lämpösäteilyyn, eikä se niin ollen myöskään vaikuttaisi maapallon lämpötilaan. Oli kuitenkin joitakin soraääniä, joiden mielestä hiilidioksidi vaikutti lämpötilaan. Hulburt (1931) suoritti asiaan liittyvää laskentaa Arrheniuksen tapaan ja antoi tukensa Tyndallille ja Arrheniukselle:

Lasku osoittaa, että hiilidioksidin määrän kaksin- tai kolmikertaistuminen ilmakehässä nostaa keskimääräistä merenpinnan tason lämpötilaa noin 4° ja 7°K [suom. huom. astemerkkejä ei yleensä käytetä Kelvin-asteikossa]. Hiilidioksidin puolittaminen tai pudottaminen nollaan laskee lämpötilaa samanlaisella määrällä. Sellaiset lämpötilan muutokset ovat suurinpiirtein samoja kuin ne, jotka tapahtuvat maapallon siirtyessä jääkaudesta lämpimään kauteen tai toisinpäin. Niinpä tämä lasku osoittaa, että jääkausien hiilidioksiditeoria, jota alunperin ehdotti Tyndall, on mahdollinen teoria.

Hulburtin työ jäi kuitenkin vaille huomiota. Myös Callendar (1938) päätyi johtopäätökseen, että hiilidioksidilla on lämmittävä vaikutus. Callendar havaitsi, että maapallon lämpötila oli kasvamassa, joten hän teki yhteenvedon vanhoista ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden mittauksista ja sai tulokseksi, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuus oli kasvussa. Hän myös esitti laskennan, jonka perusteella hiilidioksidilla olisi voimakkaasti lämmittävä vaikutus. Callendarin tuloksia ei kuitenkaan hyväksytty tieteellisissä piireissä. Hiilidioksidipitoisuuden nousua epäiltiin, koska sen mittaukset olivat niin epätarkkoja. Callendarin laskennassa oli myös puutteita, jotka myötävaikuttivat hänen tuloksiensa yleiseen hylkäämiseen. Hänen työnsä herätti kuitenkin tarpeeksi mielenkiintoa, jotta asiaa alettaisiin jälleen tutkimaan tarmokkaammin.

Laboratorioissa myös jatkettiin puurtamista kaasujen absorptio-ominaisuuksien kimpussa. Martin & Barker (1932) osoittivat, että hiilidioksidin absorptiokaistat itse asiassa koostuvat monista eri absorptioviivoista, jotka aiheutuivat hiilidioksidimolekyylin eri värähtelytiloista. Tämä tarkoitti sitä, että hiilidioksidin absorptiokaista ei ollutkaan täysin kyllästynyt, vaan yksittäisten viivojen välissä oli tilaa lisäabsorptiolle.

Strong & Plass (1950) tutkivat paineen vaikutusta ilmakehän kaasujen lämpösäteilyn absorptio-ominaisuuksiin. He havaitsivat, että ominaisuudet muuttuvat korkeuden mukaan. He osoittivat, että ylempänä ilmakehässä lämpösäteilyn absorptiota tapahtuu vähemmän kuin ilmakehän alaosissa. Niinpä ilmakehän alaosien säteilemää lämpösäteilyä pääsee karkaamaan ilmakehästä. Syy tähän on se, että absorptioalueet ovat leveämpiä alailmakehässä kuin yläilmakehässä, jolloin alailmakehän lähettämä lämpösäteily absorptioalueen reunoilla pääsee esteettä avaruuteen, koska ylemmän ilmakehän kapeampi absorptioalue ei ulotu alailmakehän absorptioalueen reunalle. Se on kuin yrittäisi tukkia kahden senttimetrin reiän vesitynnyrissä yhden senttimetrin paksuisella tapilla. Tämä on tärkeä havainto tässä keskusteltavan ongelman kannalta. Vaikka hiilidioksidin absorptioalue olisikin kokonaan kyllästynyt ilmakehän alaosissa, se ei ole kyllästynyt ylempänä ja hiilidioksidin lisäys aiheuttaa lisää lämpösäteilyn absorptiota. Strong & Plass eivät kuitenkaan itse ottaneet paljon kantaa juuri tähän asiaan, vaan keskittyivät enemmänkin analysoimaan stratosfääriin liittyviä asioita. Silti he mainitsivat:

Yhtälön (18) mukaan hiilidioksidin ilmakehästä pidättämän säteilyn määrä kasvaa hiilidioksidipitoisuuden neliöjuurena. Koska ilmakehän lämpötila on alempi kuin maapallon pinnan, pinnan lämpötila nousee kun hiilidioksidipitoisuus kasvaa.

Gilbert Plass oli sitten se henkilö, joka lopullisesti ratkaisi ongelman. Vuonna 1956 hän julkaisi tutkimuksensa tulokset (Plass, 1956), jossa hän oli käyttänyt viimeisimpiä laboratoriomittauksia kasvihuonekaasujen absorptio-ominaisuuksista ja laskennallisella mallilla määritellyt säteilyn kulun ilmakehässä (75 kilometrin korkeuteen saakka) hiilidioksidin tärkeimmällä absorptiokaistalla. Hänen mallinsa huomioi muun muassa absorptioviivojen paine- ja Doppler-levenemiset ja spektriviivojen päällekkäisyydet. Hänen tuloksiensa mukaan hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistuminen aiheuttaisi 3,6°C lämpenemistä maapallon pinnalle. Tämän tuloksen lisäksi Plass myös antoi vastaukset kaikkiin argumentteihin, joiden takia hiilidioksidin ei pitänyt aiheuttaa maapallon pinnan lämpenemistä. Plass (1956b) kirjoitti aiheesta yleistajuisen artikkelin, joka sattuu olemaan nykyään vapaasti kaikkien luettavissa. Tässä artikkelissa on vastaukset edellä mainittuihin argumentteihin. Ensin vesihöyryn ja hiilidioksidin päällekkäisyys:

Se tosiasia, että vesihöyry absorboi jossain määrin samalla spektrin alueella kuin hiilidioksidi, on tavallisesti perustana hiilidioksiditeorian vastustukselle. Tässä argumentissa vesihöyryn absorptio on niin voimakasta, ettei uloslähtevässä säteilyssä tapahtuisi käytännössä muutosta vaikka hiilidioksidipitoisuus muuttuisi. Tämä johtopäätös perustuu kuitenkin varhaisiin, hyvin likimääräisiin tarkasteluihin tästä monimutkaisesta ongelmasta, joka on ilmakehän infrapunavuon laskeminen. Uudemmat ja tarkemmat laskut, jotka ottavat huomioon näiden kahden kaasun spektrin yksityiskohtaisen rakenteen, osoittavat niiden vaikutuksen infrapuna-absorptioon olevan verrattain riippumattomia toisistaan. Tälle tulokselle on kaksi olennaista syytä: (1) hiilidioksidin ja vesihöyryn spektriviivojen taajuudet eivät korreloi keskenään, joten viivat eivät yleensä ole päällekkäin johtuen viivojen lähes samasta paikasta spektrissä [suom. huom. Plass sanoo asian tässä hiukan epäselkeästi – hän tarkoittaa, että suurin osa hiilidioksidin ja vesihöyryn spektriviivoista eivät ole päällekkäin]; (2) vesihöyrypitoisuuden osuus ilmakehässä vähenee nopeasti korkeuden myötä, kun taas hiilidioksidi on melkein tasaisesti jakautunut. Tästä viimeisestä tosiasiasta johtuen, vaikka vesihöyryn absorptio olisikin hiilidioksidin absorptiota voimakkaampaa tietyllä spektrialueella maapallon pinnan tasolla, niin vain lyhyen matkan päässä pinnan yläpuolella hiilidioksidin absorptio olisi huomattavasti voimakkaampaa kuin vesihöyryn absorptio.

Sitten hiilidioksidin absorptiokaistan kyllästyminen:

Vielä yksi vastaväite on annettu hiilidioksiditeorialle: ilmakehä on täysin läpinäkymätön hiilidioksidikaistan keskellä ja siten hiilidioksidin määrän vaihtelu ei aiheuta muutoksia absorptioon. Tämä on aivan totta noin yhden mikronin leveydeltä hiilidioksidikaistan keskustan kummallakin puolella. Argumentti kuitenkin jättää huomiotta ne sadat hiilidioksidin absorptioviivat, jotka ovat tämän täydellisen absorption alueen ulkopuolella. Hiilidioksidin määrän vaihtelu vaikuttaa eniten spektrikaistoilla, jotka ovat vain osittain läpinäkymättömiä; maapallon pinnan lämpötilan vaihtelu on määritelty absorption muutoksilla, jotka tapahtuvat sellaisilla kaistoilla.

Siispä hiilidioksidin muutos vaikuttaa lämpötilaan, koska tarkemmin katsottuna hiilidioksidin lämpösäteilyn absorptio ei olekaan päällekkäin vesihöyryn absorption kanssa ja vesihöyry absorboi voimakkaammin ainoastaan ilmakehän alaosissa, sekä hiilidioksidin absortioalueiden tietyn alueen kyllästyminen on jo huomioitu laskennassa, joka silti antaa tulokseksi maapallon pinnan lämpenemistä hiilidioksidipitoisuuden lisäykselle.

Tämä ongelma siis ratkaistiin vuonna 1956, yli 50 vuotta sitten. Ratkaisu on myös hyvin suoraviivainen ja helposti ymmärrettävä, eikä sen pitäisi jättää epäselvyyksiä. Silti näitä jo ratkaistuja väitteitä yhä esitetään julkisilla foorumeilla ikään kuin niitä ei olisi ratkaistu.

Kiitos hyvistä kommenteista Jarille, Kaitsulle ja AJ:lle.

Lähteet

Abbot, C. G., 1920, ”The larger opportunities for research on the relations of solar and terrestrial radiation”, PNAS, 6, 82-95, [koko artikkeli]

Arrhenius, Svante, 1896, ”On the Influence of Carbonic Acid in the Air Upon the Temperature of the Ground.” Philosophical Magazine 41: 237-76, [koko artikkeli]

Callendar, G. S., 1938, ”The artificial production of carbon dioxide and its influence on temperature”, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Volume 64 Issue 275, Pages 223 – 240, [tiivistelmä]

Fleming, James R., 2002, ”The carbon dioxide theory of climate change: emergence, eclipse, and reemergence, ca. 1850–1950”, 13th Symposium on Global Change and Climate Variations, AMS, [tiivistelmä, koko artikkeli]

Hulburt, E. O., 1931, ”The Temperature of the Lower Atmosphere of the Earth”, Physical Review, vol. 38, Issue 10, pp. 1876-1890, [tiivistelmä]

Martin, P. E., Barker, E. F., 1932, ”The Infrared Absorption Spectrum of Carbon Dioxide”, Phys. Rev. 41, 291–303, [tiivistelmä]

Plass, G. N., 1956, ”The influence of the 15u carbon-dioxide band on the atmospheric infra-red cooling rate”, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Volume 82 Issue 353, Pages 310 – 324, [tiivistelmä]

Plass, Gilbert N., 1956b, ”Carbon Dioxide and the Climate” – artikkeli uudelleenjulkaistiin vuonna 2010: American Scientist, Volume 98, Number 1, Page: 58, DOI: 10.1511/2010.82.58, [koko artikkeli]

Rubens, H.; Aschkinass, E., 1898, ”Observations on the Absorption and Emission of Aqueous Vapor and Carbon Dioxide in the Infra-Red Spectrum”, ApJ, 8, 176, [tiivistelmä ja koko artikkeli]

Simpson, 1929 – tieto on peräisin lähteestä Fleming (2002), joka ei anna tarkkaa viitettä tähän.

Strong, John, Plass, Gilbert N., 1950, ”The Effect of Pressure Broadening of Spectral Lines on Atmospheric Temperature”, Astrophysical Journal, vol. 112, p.365, [tiivistelmä ja koko artikkeli]

Tyndall, John, 1861, ”The Bakerian Lecture: On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connexion of Radiation, Absorption, and Conduction”, Proc. R. Soc. Lond. 11:100-104; doi:10.1098/rspl.1860.0021, [tiivistelmä, koko artikkeli]

Weart, Spencer, 2009, ”The Carbon Dioxide Greenhouse Effect”, [koko artikkeli]

Ångström, Knut, 1900, ”Ueber die Bedeutung des Wasserdampfes und der Kohlensäure bei der Absorption der Erdatmosphäre”, Annalen der Physik, Volume 308 Issue 12, Pages 720 – 732, [tiivistelmä (saksankielinen)]

Suuret odotukset leväenergiaa kohtaan – realismia vai ei?

Maailmalla etsitään tällä hetkellä kuumeisesti ratkaisuja kahteen suureen haasteeseen. Niin uhkaava ilmastonmuutos kuin öljyn odotettavissa oleva hinnannousukin luovat paineita suurten muutosten toteuttamiselle energiantuotannossa. Katseet onkin suunnattu kohti uusiutuvia ja hiilineutraaleja energianlähteitä. Sähkön ja lämmöntuotantoon on jo saatavilla lukuisia vähäpäästöisiä ratkaisuja, mutta myös liikenteeseen kaivattaisiin pikaisesti öljyn korvaajaa.

Liikenteessä on jo otettu käyttöön lukuisia ns. ensimmäisen sukupolven biopolttoaineita, joista tällä hetkellä merkittävimpänä Euroopassa on kasviöljyistä jalostettu biodiesel. EU:n virallisena tavoitteena on nostaa uusiutuvien liikennepolttoaineiden osuus 10 %:iin jo vuoteen 2020 mennessä. Nykyiset ensimmäisen sukupolven liikenteen biopolttoaineet kilpailevat kuitenkin maankäytöstä ruoantuotannon ja luonnonmetsien kanssa. Siksi nykyisten biopolttoaineiden käyttö onkin kytketty moniin ei-toivottuihin seurauksiin, kuten riskiin ruoan hinnannoususta ja trooppisen metsäkadon kiihtymisestä. Aiheutetut haitat voivat osoittautua saavutettuja hyötyjä suuremmiksi. Viitteitä tähän suuntaan on jo julkaistu laajalti vertaisarvioidussa kirjallisuudessa. Siksi tarvitaan pikaisesti toisen sukupolven biopolttoaineita, kuten metsätähteistä, jätteistä tai levästä tuotettuja polttoaineita, jotka eivät kilpaile ruoantuotannon tai luonnonmetsien kanssa tuottoisasta maa-alasta.

Monet odottavatkin levistä (engl. microalgae) pikaista korvaajaa kasviöljyille biodieselin raaka-aineena. Osallistuin viime kesänä Hampurissa järjestettyyn Euroopan suurimpaan bioenergiakonferenssiin, 17th European Biomass Conference and Exhibition Hamburg, ja siellä yksi keskeisistä teemoista oli levät energiantuotannossa. Minkälainen on siis levien energiakäytön lähitulevaisuus konferenssiesitysten perusteella?

Leväenergialla suuri potentiaali

Levät ovat yksi lupaavimmista bioenergian lähteistä. Koska kilpailu maa-alasta tulee jatkossa kiristymään eri käyttötarkoitusten kesken, on tärkeätä että biopolttoaineiden tuotanto vaatii mahdollisimman vähän pinta-alaa. Levillä biomassan tuotto l. saanto on ylivertainen muihin eliöihin verrattuna, 20-100 tonnia biomassaa per hehtaari ja vastaavasti 15 000 – 80 000 litraa öljyä per hehtaari. Öljyn saanto on 3-13 kertaa suurempi kuin palmuöljyllä ja jopa 10-60 kertaa suurempi kuin Euroopassa kasvatettavalla rapsilla.

Edut eivät kuitenkaan jää tähän. Leviä voidaan kasvattaa niin maa-alueilla, jotka eivät ole kelvollisia maanviljelyyn tai otollisia metsän kasvuun, kuin myös teoriassa merivedessäkin. Siten niiden kasvatuksesta ei aiheudu käytännössä lainkaan kilpailua ruoantuotannon kanssa, jollei itse leviä aleta käyttää laajalti ravinnon lähteenä. Luonnostaan korkean proteiinipitoisuutensa puolesta ne voisivat ravinnoksi hyvinkin sopia. Toisin kun perinteiseen maatalouteen, levien tuotantoon ei tarvita lainkaan makeaa vettä eikä torjunta-aineita. Suljetuista levien kasvatusaltaista tai -putkistoista ei myöskään aiheudu rehevöittävien lannoitteiden huuhtoutumia vesistöihin.

Kuva 1. (klikkaa) Bioenergiapotentiaali Euroopassa ja Pohjois-Afrikassa. Lähde: Skarka J, Karlsruhe Institute
Kuva 1. (klikkaa) Bioenergiapotentiaali Euroopassa ja Pohjois-Afrikassa. Lähde: Skarka J, Karlsruhe Institute

Pienten ympäristövaikutusten lisäksi myös energiantuotannon potentiaali vaikuttaa lupaavalta. Erään arvion mukaan levistä voitaisiin saada Euroopassa ja Pohjois-Afrikassa 350 PJ (1015 J) energiaa vuosittain, kuva 1. Tämä vastaa Suomen kaiken liikenteen kahden vuoden kulutusta. Potentiaalia rajoittaa se, että levien kasvatukseen tarvitaan teollinen hiilidioksidin lähde, runsaasti auringon valoa sekä riittävän suuri maa-ala teollisen hiilidioksidin lähteen lähellä. Ilman hiilidioksidipitoisuudet ovat liian pieniä levien teolliseen kasvatukseen. Täytyy kuitenkin muistaa, että bioenergiapotentiaalien arviointi on hankalaa ja eri tutkimusten tulokset vaihtelevat suurestikin. Leväenergian tuotanto voidaan myös yhdistää jäteveden käsittelyyn ja teollisten hiilidioksidipäästöjen kierrätykseen, jolloin saavutetaan yhdistettyjä etuja.

Lukuisia teknisiä ja taloudellisia haasteita ratkaisematta

Levien energiapotentiaaleista ja tuotannon positiivisista ympäristövaikutuksista puhuttaessa usein kuitenkin unohtuu toistaiseksi ylitsepääsemättömät tekniset, taloudelliset ja päästöihin liittyvät haasteet.

Teknisiä haasteita on lukuisia. Eräs keskeisimmistä on tunnistaa ja eristää bioöljyn tuotantoon otollisimmat levälajikkeet kymmenien tuhansien tai jopa sadantuhannen eri lajikkeen joukosta ja jalostaa ne esimerkiksi geenitekniikan avulla riittävän tehokkaiksi bioöljyn tuottajiksi. Toinen keskeinen haaste on riittävän edullisten ja valonsaannin kannalta tehokkaiden levien kasvatusjärjestelmien kehittäminen. Tällä hetkellä harkitut vaihtoehdot ovat avoimet kasvatusaltaat ja valoa läpäisevät bioreaktoriputkistot, kuva 2. Riippumatta valitusta kasvatusjärjestelmästä, suurin ratkaisua vailla oleva tekninen haaste liittyy levien keräilyyn. Levät kasvavat suolavedessä, erittäin pienissä pitoisuuksissa. Avoimissa bioreaktoreissa leviä voi maksimissaan kasvaa 0,5 grammaa litrassa vettä ja bioreaktoreissa 3 grammaa litrassa. Jotta leviä voitaisiin hyödyntää energianlähteenä, täytyy ne pystyä ensin erottamaan vedestä. Edullisen ja vähän energiaa kuluttavan erotustekniikan löytäminen on ehkä keskeisin vielä ratkaisematon tekninen haaste.

Kuva 2. Levien kasvatusaltaat ja bioreaktoriputkistot

Jotta bioenergian tuotanto levistä olisi mielekästä, täytyisi niiden tuotannon ja jalostuksen kuluttaa vähemmän energiaa kuin mitä levien tuottamasta bioöljystä on saatavissa. Myös tuotannossa vapautuneiden kasvihuonekaasupäästöjen määrä täytyisi olla pienempi kuin mitä fossiilisen öljyn poltosta aiheutuu, jotta energiantuotanto levien avulla olisi ilmaston kannalta mielekästä. Kumpikaan näistä ehdoista ei tällä hetkellä täyty. Levien tarvitsemien ravinteiden teollinen tuotanto, viljelyvaihe ja erityisesti levien erottaminen kasvuliuoksena toimivasta vedestä vaatii liian paljon energiaa. Huomattavia läpimurtoja tarvitaan etenkin erotustekniikan osalta ennen kuin levientuotannon energia- ja hiilidioksiditase saadaan positiiviseksi ja siten energiakäyttö mielekkääksi. Myös korkea ravinteiden tarve sitoo paljon luonnon resursseja ja viljelmät vaativat paljon pinta-alaa, vaikkei sen tarvitse maa- tai metsätaloudelle arvokasta maa-aluetta ollakaan. Kasvatus meressä ei ole kustannusten puolesta realistinen vaihtoehto ainakaan lähitulevaisuudessa.

Myös levien kasvatuksen korkeat kustannukset täytyisi saada huomattavan paljon pienemmiksi ennen kuin kaupallinen energiantuotanto levistä voi tulla kannattavaksi. Vuonna 2009 leväbiomassan tuotantokustannus oli noin 25-30 €/kg ja edistyneimmillä teknisillä ratkaisuilla voitiin saavuttaa 10 €/kg tuotantokustannus. Jotta leväbiomassa voisi olla kilpailukykyinen bioenergian lähteenä, täytyisi tuotantokustannusten olla alle 0,50 €/kg. Nykyisellä tuotantokustannuksella levästä tehdyn biopolttoaineen hinta olisi 3 €/l dieseliä. Vertailun vuoksi nykyisten fossiilisten liikennepolttoaineiden veroton markkinahinta on luokkaa 0,2-0,4 €/l dieseliä ja 1. sukupolven biodieselin raaka-aineena käytettävän malesialaisen palmuöljyn hinta markkinoilla on yli 0,6 €/l (MPOB 2010).

Levistä ei ole liikenteen polttoaineen raaka-aineeksi vielä tällä vuosikymmenellä?

Konferenssissa esitettyjen julkisten tietojen perusteella voidaan sanoa, että olemme vielä hyvin kaukana kilpailukykyisestä, liikenteen hiilidioksidipäästöjä vähentävästä polttoaineen lähteestä. Valitettavasti. Tarvitsemme vielä lukuisia edistysaskeleita ainakin biotekniikassa ja erotustekniikassa. Lähes ainoa keino saada energiantuotanto levistä lähitulevaisuudessa kaupallisesti kannattavaksi, on se että levistä tuotetaan samalla arvokkaita kemikaaleja esimerkiksi lääke- ja kosmetiikkateollisuudelle. Samalla levien tuotanto täytyisi integroida esimerkiksi jätevesien puhdistukseen tai muuhun palveluun, josta saadaan integroinnin myötä kustannusetuja. Biokaasun tuotanto tai muu kaasutus voi osoittautua tehokkaammaksi leväbioenergian tuotantoketjuksi kuin öljyn tuotanto biodieselin raaka-aineeksi. Nykyisin jalostettujen levälajien proteiinipitoisuus on öljypitoisuutta korkeampi. Siten voi olla että leviä tullaankin käyttämään tulevaisuudessa ennemmin rehun tai ravinnon lähteenä kuin energiantuotannossa.

Toki aina on mahdollista että yksityiset yritykset ovat pidemmällä tuotekehityksessä kuin mitä julkisuudessa on tiedossa. Oma näkemykseni kaiken levistä kuulemani ja lukemani perusteella on kuitenkin se, ettei niistä ole biodieselin raaka-aineeksi ainakaan vielä kuluvalla vuosikymmenellä. Liikenteeseen tarvitaan siis joitakin muita vaihtoehtoja kuin levät ennen vuotta 2020 – nykyisten fossiilisten ja 1. sukupolven uusiutuvien liikennepolttoaineiden tilalle.

Suuret kiitokset Arille ja Eskolle hyvistä tekstiä tarkentaneista kommenteista!

Tämän kirjoituksen lähteinä käytettyjä konferenssipapereita ja -esityksiä ei ole valitettavasti ilmaiseksi saatavilla. Otathan yhteyttä niin voin tarvittaessa lähettää näitä alkuperäisiä konferenssimateriaaleja. Lisää luettavaa aiheesta:

International Workshop on Aquatic Biomass: Sustainable Bioenergy from Algae? Berliini 2.11.2009. Esitykset saatavilla julkisella wiki-sivustolla

Rimppi, Heli. 2009. Kandidaatintyö: Leväbiomassan tuotanto energiatarkoituksiin: teknologian nykytila, haasteet ja mahdollisuudet Suomen olosuhteissa. Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Ympäristötekniikan koulutusohjelma.

Kategoria(t): Energia. Avainsanat: , , . 2 Comments »

Ilmastouutiset, viikko 10/2010

Yhä enemmän todisteita ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen alueellisista seurauksista

Uusimpien tutkimustulosten mukaan näyttää yhä todennäköisemmältä, että ihmistoiminta on nykyisen ilmastonmuutoksen kaikkein tärkein syy.

Tuoreessa selvityksessä analysoitiin sata tieteellistä tutkimusta, joista monet on julkaistu vasta IPCC:n viimeisimmän raportin jälkeen. Tutkimuksessa selvitettiin ilmaston lämpenemisen alueellisia vaikutuksia, jotka voivat huomattavastikin poiketa maapallon eri paikoissa. Tällaisessa alueellisessa lähestymistavassa oli mahdollista ottaa huomioon sekä ilmaston luonnollinen alueellinen vaihtelu että ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen erilaiset seuraukset eri alueilla.

Tarkastelun kohteina olivat esimerkiksi alueelliset lämpötilat, veden kiertokulku ja jääpeitteen sekä valtamerten muutokset. Tietokonemalleissa selvitettiin, kuinka maapallon eri alueilla jo havaitut muutokset olisi mahdollista selittää ihmistoiminnan ja kuinka luonnollisten syiden perusteella.

Malleissa otettiin luonnollisina tekijöinä huomioon Auringon säteilyn muutokset, tulivuorenpurkaukset ja El Niño -ilmiö. Tulosten mukaan näyttää yhä epätodennäköisemmältä, että ilmaston lämpenemisen tärkein syy voisi olla jokin luonnollinen tekijä ihmskunnan ilmaan päästämien kasvihuonekaasujen sijaan.

NASA:n mukaan viimeisin vuosikymmen oli mittaushistorian lämpimin vuosikymmen ja vuosi 2009 toiseksi lämpimin vuosi. Maapallon keskilämpötila on noussut 0,2 astetta vuosikymmenessä viimeisimpien 30 vuoden aikana ja kaikkiaan 0,8 astetta vuodesta 1880. Ihmistoiminnan aiheuttama lämpeneminen on nähtävissä jo kaikissa maanosissa.

Ilman lämpenemisen sijaan merkittävimmät todisteet ilmastonmuutoksesta löytyvät kuitenkin meristä. Yli 80 % kasvihuonekaasujen seurauksena maapallolle kertyneestä lisälämmöstä on mennyt valtameriin.

Myös merten suolapitoisuus on muuttunut. Ilman korkeampien lämpötilojen seurauksena haihtuminen meren pinnasta on voimakkaampaa, jolloin suolaisuus lisääntyy. Tämä on havaittavissa erityisesti Atlantin subtrooppisella alueella.

Lisääntyvän haihdunnan seurauksena myös ilmakehän kosteus on kaiken kaikkiaan lisääntynyt. Tämä on havaittu sekä sääasemilla että satelliittimittauksissa. Alueelliset erot ovat kuitenkin suuria. Esimerkiksi pohjoisen pallonpuoliskon korkeilla leveysasteilla ja isossa osassa eteläistä pallonpuoliskoa sademäärät ovat kasvaneet, tropiikissa ja subtropiikissa monin paikoin vähentyneet. Kosteat alueet näyttävät tulevan yhä märemmiksi ja kuivat yhä kuivemmiksi.

Arktinen merijää on vähentynyt. Kesäaikainen merijään minimipinta-ala on kutistunut noin 600 000 neliökilometriä vuosikymmenessä eli noin Madagaskarin pinta-alan verran.

Luonnolliset tekijät eivät riitä selittämään tällaisia muutoksia. Auringon säteily ei ole lisääntynyt, eikä Auringon säteilyn lisääntyminen olisi aiheuttanut havaittua troposfäärin (ilmakehän alaosan) lämpenemistä ja stratosfäärin (ilmakehän toiseksi alin kerros) alaosan viilentymistä.

Jos havaittu ilmastonmuutos olisi johtunut vain Auringosta, lämpenemisen olisi pitänyt olla tasaisempaa. Sekä troposfäärin että koko stratosfäärin olisi pitänyt lämmetä. Lisäksi Auringosta johtuvan lämpenemisen olisi pitänyt olla nopeampaa viime vuosisadan alkupuolella kuin loppupuolella. Lämpötilahavainnot kuitenkin todistavat asian olleen juuri päinvastoin.

Aiheesta aiemmin kirjoitettua:
Ilmastotieto: Havaintoja ihmisen aiheuttamasta ilmastonmuutoksesta

Lähteet:
Alok Jha: ”Met Office analysis reveals ’clear fingerprints’ of man-made climate change”, Guardian, March 5, 2010 [koko artikkeli]. Peter A. Stott, Nathan P. Gillett, Gabriele C. Hegerl, David J. Karoly, Dáithí A. Stone, Xuebin Zhang, and Francis Zwiers: ”Detection and attribution of climate change: a regional perspective”, Wiley Interdisciplinary Reviews, Climate Change, March 5, 2010, doi: 10.1002/wcc.34 [tiivistelmä, koko artikkeli, PDF]. 

Kasvihuonekaasujen vaikutus näyttää olevan lähitulevaisuudessa huomattavasti voimakkaampi kuin Auringon aktiivisuuden muutosten vaikutus. Kuva Jari Kolehmainen.

Auringon vaikutus tulevaan ilmastoon

Tutkijat Feulner ja Rahmstorf Saksalaisesta tutkimusinstituutista ”Potsdam Institute for Climate Impact Research” ovat tutkineet Auringon aktiivisuuden vaikutusta tulevaan ilmastoon.

Aurinko on jo pitkään ollut vähäisen aktiivisuuden tilassa ja on spekuloitu, että se voisi vaipua Maunderin minimin kaltaiseen tilaan. Maunderin minimi oli Auringon vähäisen aktiivisuuden jakso 1600-luvun loppupuolella. Nykykäsityksen mukaan se yhtenä tekijänä aiheutti erityisesti pohjoiselle pallonpuoliskolle erityisen kylmän ajanjakson, jota kutsutaan pieneksi jääkaudeksi.

Feulner ja Rahmstorf tutkivat, miten tulevaisuuden ilmasto kehittyisi, jos Aurinko vaipuisi nyt Maunderin minimin kaltaiseen tilaan. He käyttävät ilmastomalleja kahdella eri oletuksella kasvihuonekaasujen päästökehitykselle (toisessa kasvihuonekaasujen päästöjä rajoitetaan, toisessa ne jatkavat kasvuaan). Lisäksi he ajavat malleja kolmella erilaisella Auringon aktiivisuuskehityksellä; yhdessä Auringon aktiivisuus jatkaa normaalia sykliään ja kahdessa muussa Aurinko vaipuu Maunderin minimin kaltaiseen tilaan ja näissä kahdessa esiintyy sitten hiukan eri määrä vaihtelua tässä tilassa. Heidän tuloksiensa perusteella Auringon heikko aktiivisuus vaikuttaa enintään 0,3°C viilentävästi vuoteen 2100 mennessä. Heidän ajojensa tulokset eri kasvihuonekaasujen päästöskenaarioille Auringon normaaliaktiivisuudella olivat 3,7°C tai 4,5°C lämpenemistä vuoteen 2100 mennessä. Näihin verrattuna Auringon heikko aktiivisuus siis vaikuttaisi heidän mukaansa hyvin vähän (lämpeneminen olisi silloin vähintään 3,4°C tai 4,2°C eri päästöskenaarioille).

Kasvihuonekaasujen vaikutus näyttäisi siis olevan lähitulevaisuudessa huomattavasti voimakkaampi kuin Auringon aktiivisuuden muutosten vaikutus.

Aiheesta aiemmin kirjoitettua:
Ilmastotieto: Aiheuttaako Aurinko ilmaston lämpenemisen?

Lähteet:
Georg Feulner, and Stefan Rahmstorf: On the effect of a new grand minimum of solar activity on the future climate on Earth, Geophys.Res. Lett., 37, L05707, doi:10.1029/2010GL042710 [tiivistelmä]. Skeptical Science: What would
happen if the sun fell to Maunder Minimum levels? [koko artikkeli].

Tuottaako Kiina vai Yhdysvallat enemmän hiilidioksidipäästöjä?

Henkilöä kohden laskettuna eurooppalaisten käyttämien tuontitavaroiden hiilijalanjälki on lähes kaksinkertainen yhdysvaltalaisiin verrattuna.

Yleensä lasketaan vain valtion alueella tuotettuja hiilidioksidipäästöjä. Harvemmin tarkastellaan kaikkien maassa kulutettujen sekä koti- että ulkomaisten tuotteiden tuotannossa syntyneitä hiilidioksidipäästöjä. Uudessa tutkimuksessa laskettiin eri valtioiden ihmisten nettopäästöt. Niissä päästömääriin lisättiin tuontituotteiden valmistuksessa syntyneet päästöt ja vähennettiin vientituotteiden aiheuttamat päästöt.

Vuonna 2004 maailman hiilidioksidipäästöistä 23 % aiheutui sellaisten tavaroiden valmistamisesta, joita ei kulutettu itse tuottajamaassa. Kyseessä ovat erityisesti Kiinan ja muiden kehittyvien maiden länsimaisille vientimarkkinoille tuottamat tavarat.

Esimerkiksi Sveitsissä, Ruotsissa, Itävallassa, Isossa-Britanniassa ja Ranskassa kulutettujen tavaroiden tuottamisesta aiheutuneista päästöistä yli 30 % oli päästetty ilmaan jossakin muussa maassa. Keskimäärin eurooppalaisen kuluttajan nettopäästöihin pitäisi lisätä 4000 kilogrammaa hiilidioksidia, jos haluttaisiin ottaa huomioon tuontituotteiden valmistuksessa syntyneet päästöt.

Sen sijaan Yhdysvalloissa henkeä kohden laskettu päästöjen nettotuonti on vain 2500 kg. Tähän vaikuttaa voimakkaasti se, että Yhdysvallat itse tuottaa vientiin paljon päästöjä aiheuttavia tuotteita.

Vuonna 2006 Kiina ohitti valtiotilastoissa Yhdysvaltojen päästöt. Kiinassa kuitenkin 22,5 % päästöistä aiheutuu vientituotteista. Henkilöä kohden lasketuissa kulutuksen nettopäästöissä Yhdysvallat on kuitenkin edelleen maapallon suurin päästöjen tuottaja. Jos tavaroiden tuonti ja vienti otetaan huomioon, vuonna 2008 Yhdysvalloissa ihmisten kulutuspäästöt olivat 10 % alueellisesti tarkasteltuja (valtiossa tuotettuja) päästöjä suuremmat, Kiinassa taas parikymmentä prosenttia pienemmät.

”Jos haluamme ymmärtää päästöjalanjälkeämme, meidän täytyy ymmärtää, että muualla syntyy päästöjä puolestamme tuotettaessa kuluttamiamme tavaroita ja palveluita”, sanoo Ken Caldeira, joka on yksi tutkimuksen tekijöistä.

Aiheesta aiemmin kirjoitettua:
Jarin blogi: ”Ilmastonmuutos on kiinalaisten syytä, ei minun!”

Lähteet:
Steven J. Davis, and Ken Caldeira: ”Consumption-based accounting of CO2 emissions”, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS Online, March 8, 2010, doi: 10.1073/pnas.0906974107[tiivistelmä, kartat ja taulukot]. Phil McKenna: ”US still responsible for most CO2 emissions”, NewScientist, March 8, 2010, koko artikkeli [koko artikkeli].

Tutkimuksen mukaan metsien lumivahinkoriski laskee sadassa vuodessa alle puoleen nykyisestä. Kuva Jari Kolehmainen.

Tieteen Suomi-Ruotsi -maaottelu: Ilmastonmuutoksen vaikutukset metsiin

Kaksi tutkijaryhmää ovat julkistaneet tuloksia samasta aiheesta, mutta hiukan eri näkökulmasta. Kyseinen aihe on ilmastonmuutoksen vaikutus metsiin. Tutkijaryhmät ovat Suomesta ja Ruotsista – tieteen Suomi-Ruotsi -maaottelu siis.

Molemmat tutkimukset on julkaistu Springerin Climatic Change -julkaisussa maaliskuun numerossa. Suomalaiset tutkijat (Joensuun yliopistosta ja Ilmatieteen laitokselta) tutkivat miten ilmastonmuutos vaikuttaa lumen aiheuttamien vahinkojen riskiin. Ruotsalaiset tutkijat (Etelä-Ruotsin metsäntutkimuskeskuksesta) tutkivat ilmastonmuutoksen vaikutusta tuulituhojen todennäköisyyteen.

Suomalaistutkimuksessa tutkittiin lumen kertymisen muuttumista ilmastonmuutoksen myötä. Osoittautui, että lumivahinkojen riski vähenee koko maassa ainakin mallinnetun 90 tulevan vuoden aikana. Ensimmäisen 30-vuotisjakson jälkeen lumivahinkoalttiiden päivien määrä oli vähentynyt 11 %, seuraavan 30-vuotisjakson jälkeen vähennys oli 23 % ja seuraavan 30-vuotisjakson jälkeen vähennys oli peräti 56 %, eli noin sadassa vuodessa metsien lumivahinkoriski laski vähempään kuin puoleen nykyisestä. Tässä on siis esimerkki ilmastonmuutoksen harvoista hyvistä puolista.

Ruotsalaistutkimuksessa selvisi, että todennäköisyys metsien tuulivahingoille kasvaa (olettaen lisäksi, ettei metsien hoitotavassa tapahdu muutoksia). Heidän mukaansa tuulivahinkojen todennäköisyyden kasvaminen johtuu pääasiassa tuuliolosuhteiden muutoksista, eikä metsien tuulensietokyvyn muutoksista. On kuitenkin huomattava, että he saivat eriäviä tuloksia kahdella eri mallilla; toisessa todennäköisyys tuulivahingoille ei muuttunut tai jopa hiukan väheni. Ruotsalaistutkimuksessakin metsien nettotuotto kasvoi ilmastonmuutoksen myötä.

Kumpiko voitti? No, ruotsalaisten tuloshan on aika ristiriitainen, joten täysin puolueeton tuomaristomme julistaa Suomen voittajaksi. Hyvä Suomi!

Lähteet:
Antti Kilpeläinen, Hilppa Gregow, Harri Strandman, Seppo Kellomäki, Ari Venäläinen and Heli Peltola: ”Impacts of climate change on the risk of snow-induced forest damage in Finland”, Climatic Change, Volume 99, Numbers 1-2 / March, 2010, 193-209, DOI: 10.1007/s10584-009-9655-6 [tiivistelmä]. Kristina Blennow, Mikael Andersson, Johan Bergh, Ola Sallnäs and Erika Olofsson: ”Potential climate change impacts on the probability of wind damage in a south Swedish forest”, Climatic Change, Volume 99, Numbers 1-2 / March, 2010, 261-278, DOI: 10.1007/s10584-009-9698-8 [tiivistelmä].

Australiassa on päättymässä poikkeuksellisen lämmin kesä ja tilastohistorian lämpimin yhdeksän kuukauden jakso

Australiassa tämä vuosi alkoi sietämättömässä helteessä. Paikoitellen mitattiin jopa 49 asteen varjolämpötiloja (Mardie). Kokonaisuudessaan Australian kesän 2009-2010 sää oli lämmin ja vaihteleva.

Länsi-Australiassa koko kesän keskilämpötila oli tilastohistorian korkein (29,6 astetta), 0,2 astetta yli edellisen ennätyksen (kesä 1997-1998) ja 1,3 astetta yli pitkäaikaisen kesälämpötilojen keskiarvon. Joulukuun keskilämpötila oli tilastohistorian kolmanneksi korkein, tammikuun toiseksi korkein ja helmikuun kolmanneksi korkein. Keskimääräinen vuorokauden ylin lämpötila oli 36,7 astetta, mikä on 1,5 astetta yli pitkän ajan keskiarvon ja ennätyslämpötiloissa jaetulla ensimmäisellä sijalla yhdessä vuoden 1997-1998 kanssa. Pilbarassa maksimilämpötilat olivat jopa viisi astetta yli normaalin.

Kesän keskimääräinen minimilämpötila Länsi-Australiassa oli 22,5 astetta, mikä on tilastohistorian korkein ja 1,1 astetta yli pitkäaikasen keskiarvon. Paikoin keskimääräinen minimilämpötila oli jopa kolme astetta tavanomaista korkeampi. Joillakin sääasemilla saavutettiin mittaushistorian korkein yksittäisen vuorokauden minimilämpötila. Sademäärä oli keskimääräinen tai hieman sen alle.

Myös koko Australiassa kesä oli tavanomaista lämpimämpi. Kun myös edeltävä talvi 2009 ja kevät 2009 olivat normaalia lämpimämpiä, Australiassa koettiin mittaushistorian lämpimin yhdeksän kuukauden jakso.

Koko valtion maksimilämpötilojen keskiarvo oli nyt mittaushistorian 11. korkein ja minimilämpötilojen keskiarvo viidenneksi korkein. Tasmaniassa maksimilämpötilojen keskiarvo oli mittaushistorian toiseksi korkein, 1,96 astetta yli keskiarvon.

Läntisintä osaa lukuun ottamatta kesä oli Australiassa sateinen, erityisesti itäosissa. Yhdestätoista viimeisimmästä kesästä kahdeksan sijoittuu 110-vuotisen mittaushistorian 20 sateisimman kesän joukkoon. Koko maan sademäärä oli 24 % yli tavanomaisen. Joissakin osavaltioissa sademäärät olivat 30-50 % normaalia suuremmat. Erityisesti Australian pohjoisrannikolla trooppinen sykloni Olga toi tammikuun lopulla suuria sademääriä.

Lähteet:
Juha Kersalo: ”Tammikuun sääoloista Pohjolassa ja maailmalla”, Ilmastokatsaus, tammikuu 2010, Ilmatieteen laitos. Western Australia Climate Services Centre, Bureau of Meteorology: ”Western Australia in summer 2009-10: Record hot summer for WA” [koko artikkeli]. Australian Government, National Climate Centre, Bureau of Meteorology: ”Australia in summer (December-February) 2009-10” [koko artikkeli].

Uutiskoosteen kirjoittivat Ari (Auringon vaikutus ja ilmastonmuutoksen vaikutukset metsiin) ja Jari (muut uutiset).

”Miten ilmaston lämpeneminen vaikuttaa jääkarhuihin?”

(Alkuperäinen teksti: John CookSkeptical Science)

Skeptinen argumentti…

”Tohtori Mitch Taylor, Kanadan ympäristöministeriön biologi, sanoo, että jääkarhupopulaatiot ovat kasvamassa. Tohtori Taylor myöntää, että yhdellä alueella, läntisellä Hudsoninlahdella, populaatio on pienentynyt, kun taas muilla alueilla populaatiot ovat kasvaneet. Scotsman-lehden haastattelussa tohtori Taylor selittää ”Olemme todistamassa todella ennennäkemätöntä karhujen määrän kasvua ja niillä alueilla, joilla populaatio pienenee, se johtuu metsästyksestä, ei ilmastonmuutoksesta.”” (Mitchell Taylor)

Mitä tiede sanoo…

Vaikka nykyisissä jääkarhupopulaatioiden trendeissä on jonkin verran epävarmuuksia, yksi asia on varma. Ei merijäätä tarkoittaa ei hylkeitä, mikä tarkoittaa ei jääkarhuja. Kun arktisen alueen merijää vähenee kiihtyvällä vauhdilla, on jääkarhu vakavassa vaarassa hävitä sukupuuttoon.

Lue koko teksti >>>

”Auringon aktiivisuus ja ilmasto: aiheuttaako Aurinko ilmaston lämpenemisen?”

(Alkuperäinen teksti: John CookSkeptical Science)

Skeptinen argumentti…

“Viimeisten muutaman sadan vuoden aikana auringonpilkkujen lukumäärä on ollut tasaisessa nousussa, samaan aikaan kun Maapallo on lämmennyt. Datan perusteella Auringon aktiivisuus vaikuttaa globaaliin ilmastoon aiheuttaen ilmaston lämpenemisen.” (BBC)

Mitä tiede sanoo…

Auringon aktiivisuudessa on ollut vain vähän tai ei ollenkaan trendiä 1950-luvun jälkeen. Sen seurauksena Auringon ja ilmaston kaikki korrelaatiot loppuivat 1970-luvulla, kun nykyinen ilmaston lämpenemistrendi alkoi.

Lue koko teksti >>>

Jukka Koiviston väitteet

Elinkeinoelämän Keskusliiton varatoimitusjohtaja Jukka Koivisto kirjoittaa ilmastonmuutokseen liittyvistä asioista 8.3.2010 julkaistussa Verkkoapilan kolumnissaan. Tämän on myös Verkkouutiset uutisoinut asiaa yhtään kyseenalaistamatta (Verkkouutisethan oli jo hiukan esillä myös aiemmassa kirjoituksessa täällä). Kirjoituksessaan, jonka hän on otsikoinut: ”IPCC joutaa mennä”, Koivisto esittää joitakin väitteitä, joihin on syytä puuttua. Katsotaanpa mitä hän sanoo:

IPCC:n uskottavuus on kokenut kuitenkin kovan kolauksen, koska se on ilmeisen tahallisesti tehnyt virhearvioita, joista viimeksi arvio Himalajan jäätiköiden sulamisesta vuoteen 2030 mennessä on osoittautunut paikkansapitämättömäksi.

Tämä kyseinen virhe esiintyy IPCC:n neljännen arviointiraportin työryhmä II:n luvussa 10.6.2. Työryhmä II:n osuus raportista keskittyy ilmastonmuutoksen seurauksiin. Varsinainen ilmastotiede on esitetty työryhmä I:n osuudessa. Koko IPCC:n raportissa on tuhansia sivuja ja työryhmä II:nkin osuus on melkein tuhat sivua pitkä. Tähän mennessä koko raportista on kyetty löytämään muutama virhe. Tuollaisella tekstimäärällä on odotettavissakin, että virheitä löytyy. Mielestäni on ihmeellistä, että virheitä ei ole löytynyt enempää, erityisesti kun ajatellaan niitä monia ilmastonmuutoksen epäilijöitä, jotka tutkivat raporttia suurennuslasin kanssa. IPCC:n raportit ovat kokonaisuudessaan todella hyvää työtä. Kun sieltä viimeinkin löytyy tälläinen virhe, jonka merkityskin on aika marginaalinen (Himalajan jäätiköt sulavat virheestä huolimatta), en ymmärrä miksi IPCC:n uskottavuus siitä kokisi kovan kolauksen. Virheet ovat tietysti aina valitettavia ja ne on totta kai auliisti myönnettävä ja korjattava, mutta ihmisen toiminnassa niitä sattuu aina silloin tällöin. (Koivistolle on muuten lipsahtanut tähän vuosilukuvirhe; IPCC:n raportissa puhutaan vuodesta 2035, ei 2030.)

IPCC:n neljännen arviointiraportin työryhmä II:n osuus.

Lisäksi Koivisto vihjaa, että tämä virhe olisi tehty ilmeisen tahallisesti. Minä en ole nähnyt mitään todisteita, joka viittaisi sellaiseen, eikä Koivistokaan niitä esitä. Koivisto kyllä sanoo näin:

The Times – lehti väitti taannoin IPCC:n tienneen jo ennen Kööpenhaminan kokousta, että IPCC:n raportti vuodelta 1997 oli tältä osin vääristelyä.

Mikähän IPCC:n raportti on kyseessä? Ensimmäinen arviointiraportti julkaistiin 1990, toinen 1995, kolmas 2001 ja neljäs 2007. Kyseinen virhekin näyttäisi olevan vuonna 1999 julkaistusta kirjoituksesta New Scientist- lehdessä, jos kyseista Times-artikkelia on uskominen. Times-artikkelissa ei näyttäisi olevan mitään todisteita siitä, että virhe olisi tehty ”ilmeisen tahallisesti” tai että kyseessä olisi ollut vääristely. Pahimmillaan kyseessä näyttäisi olevan selkeä yksittäinen virhe, jonka selvittämisessä IPCC olisi voinut toimia hiukan ryhdikkäämmin. Toki jos puolueettomat tutkimukset osoittavat että virhettä on käytetty tietoisesti hyväksi sen tehneiden tahojen toimesta, niin tällöin totta kai täytyy ryhtyä toimiin yksittäisten henkilöiden kohdalla.

On kuitenkin syytä huomata, että IPCC:n raportin työryhmä I:n osuudessa on esitetty jäätiköiden nykyinen tilanne (luvussa 4) ja tulevat näkymät (luvussa 10) aivan asianmukaisella tavalla. En oikein keksi, miksi he olisivat tuollaisen virheen laittaneet pelkästään työryhmä 2:n osuuteen, jos olisi tahallisesta virheestä kysymys.

Otetaanpa vielä yksi Koiviston väite:

Ben Santer, kuuluisa ilmastotutkija hänkin, on avoimesti myöntänyt, että hän on poistanut IPCC:n raporteista kohtia, joissa on todettu, ettei ole voitu luotettavasti todistaa, että ilmastonmuutos johtuisi ihmisen toiminnan vaikutuksesta.

Ben Santeria kohtaan on esitetty kovasti väitteitä, joten on vaikea sanoa varmasti, mihin tämä väite erityisesti viittaa, mutta täällä Ben Santer itse kuitenkin melko selvästi kiistää tälläiset väitteet. Hän myös kertoo miksi ja millaisia muutoksia IPCC:n raporttien teksteihin on tehty. Kysymys epävarmuuksista ihmisen osuudesta ilmastonmuutokseen on eräs asia, josta on tässä yhteydessä keskusteltu ja joka mahdollisesti on Koiviston väitteen aiheena. Santer kertoo, että siihen liittyen tekstistä ei ole poistettu varsinaista asiaa, se on vain jäsennelty eri tavalla. Käytännössä toisen arviointiraportin luvun 8 lopusta poistettiin yksi kappale, jossa epävarmuuksia käsiteltiin, mutta kyseiset asiat siirrettiin muualle samaan lukuun, niitä ei poistettu.

Vielä on kysyttävä Koivistolta tästä hänen sanomastaan asiasta:

Aivan riippumatta siitä, mikä on lopputulos näistä selvityksistä, yksi johtopäätös on kuitenkin selvä: ilmastonmuutos on niin vakava ja merkittävä asia, että kaikissa olosuhteissa tarvitaan ennen kaikkea uskottavaa ja riippumatonta tutkimusta päätöksenteon tueksi. Tieteelliseen tutkimukseen liittyy aina epävarmuus ja se on hyväksyttävä lähtökohdaksi.

Mistähän se uskottava ja riippumaton tutkimustieto tulisi, ellei ilmastotutkijoilta IPCC:n raporttien kautta? Jos epävarmuudet huolettavat ja jos tuntuu, että tutkijat tai IPCC piilottelevat epävarmuuksia, suosittelen Koivistolle IPCC:n raportteihin tutustumista tai vaikkapa parin ihan oikean tutkimusartikkelin silmäilyä. Siellä kyllä käsitellään epävarmuudet aivan selkeästi.

Aika heikoin eväin tässä mielestäni Koivisto lähtee IPCC:n kaatoon. Hänhän syytti IPCC:tä yhdestä vuosilukuvirheestä, mutta itse teki niitä tekstissään kaksi. Koivistolla on siis ilmiselviä virheitä tekstissään, joten Koiviston omaa lähestymistapaa noudattaen voitaneen päätellä, että hänen itsensä pitäisi pidättäytyä julkisesti kommentoimasta ilmastoasioita. Mutta en minä sellaista halua suositella. Toivon vain, että Koivisto jatkossa selvittäisi asiat kunnolla, ennen kuin sanoo ne julkisuudessa.

Lisäys: On ilmaantunut uusi tieto, että IPCC:n toimintatavat tutkitaan riippumattoman tutkimusryhmän toimesta. Tutkimuksessa halutaan tarkistaa IPCC:n työtavat ja näin varmistaa, että IPCC:stä tulee jatkossakin laadukkaita raportteja. Tässä YLEn uutisjuttu asiasta. YLEn jutussa sanotaan aluksi näin:

Usean virheen löytyminen IPCC:n tuoreimmassa raportissa on ravistellut viime kuukausina ilmastotieteen uskottavuutta. Paneelin kaksi vuotta sitten ilmestyneestä raportista on löytynyt neljä, viisi selvää virhettä. Raportissa mm. sanotaan, että Himalayan jäätiköt sulavat kokonaan vuoteen 2035 mennessä, mille ei ole tieteellistä näyttöä.

IPCC:n raportin virheet eivät oikeastaan liity ilmastotieteen uskottavuuteen ja IPCC:n uskottavuudesta jo kirjoitinkin yllä. Lisäksi on huomautettava, että ilmeisesti tuo Himalajaan liittynyt vuosilukuvirhe on ollut ainoa selkeä asiavirhe. Muut virheet ovat olleet lähinnä epäselkeitä viittauksia tai sitten tapauksia, joissa IPCC:lle oli annettu väärää tietoa (Hollannin viranomaisilta saatu tieto Hollannin vedenalaisiin pinta-aloihin liittyen), jonka IPCC vain välitti eteenpäin raportissaan. Näitä asioita on käsitellyt RealClimate artikkelissaan ”IPCC errors: facts and spin”.

Kiitos hyvistä kommenteista AJ:lle, Eskolle, Tuomakselle ja Ekille.

Linkkejä

Naomi Oreskesin luento ”The American Denial of Global Warming” sisältää asiaa myös Ben Santeriin liittyen (muun mielenkiintoisen asian ohessa).

Aiheuttaako nettisurffailu oikeasti merkittävät hiilidioksidipäästöt?

 

Käytön aikana pöytätietokone kuluttaa 1 kWh:n noin 6 tunnissa, kannettava tietokone noin 40 tunnissa. Kuva Jari Kolehmainen.

Nettisurffailu on kaikkein nopeimmin kasvava ilmakehän kasvihuonekaasujen päästölähde. Internetin käytöstä aiheutuneet päästöt kaksinkertaistuivat vuodesta 2002 vuoteen 2006. Tällä hetkellä Internetin energiajalanjälki kasvaa yli 10 % vuodessa.  [1, 2, 3] 

Yksittäiset tietokoneet kuluttavat noin puolet nettisurffailun energiasta. Toinen puolikas kuluu palvelinkeskuksissa palvelinten toimintaan ja jäähdyttämiseen. Pelkästään Googlen arvioidaan omistavan noin miljoona palvelinta, joita lienee Yhdysvalloissa, Japanissa, Kiinassa, Suomessa ja muualla Euroopassa. Sama haku menee useille eri palvelimille hyvinkin kauas toisistaan. Nämä palvelimet sitten ”kilpailevat” keskenään siitä, mikä niistä löytää vastaukset nopeimmin. Palvelinkeskuksissa syntyy paljon lämpöä. Niinpä palvelimien jäähdyttämiseen kuluukin usein enemmän energiaa kuin itse koneiden toimintaan. [1, 2, 3] 

Vuonna 2007 palvelinkeskusten käyttämästä energiasta syntynyt hiilidioksidimäärä oli 80 miljoonaa tonnia vuodessa. Nykyisellä kasvuvauhdilla määrä tulee olemaan 340 miljoonaa tonnia vuonna 2020. Tällä hetkellä palvelinkeskusten hiilidioksidipäästöt ovat noin kolmasosa maapallon koko lentoliikenteen ja noin viidesosa maailman terästehtaiden hiilidioksidipäästöistä. Koko IT-sektorin kaikki hiilidioksidipäästöt ovat hieman suuremmat kuin maailman lentoliikenteen päästöt (noin 2 % kaikista hiilidioksidipäästöistä). [1, 4] 

Internetin erilaiset viihdekäyttötavat lisääntyvät koko ajan. Keskivertokäyttäjä viettää Facebookissa yli 55 minuuttia päivässä [5] . Mikroblogi Twitteriin kirjoitetaan 50 miljoonaa viestiä päivässä eli 600 viestiä sekunnissa [6]. YouTubesta katsotaan satoja miljoonia videoita päivässä, ja joka minuutti YouTubeen ladataan 20 tuntia uutta videota [7] . Googlella tehdään miljardi hakua vuorokaudessa [8] .

Tyypillinen Google-haku kuluttaa energiaa Googlen oman ilmoituksen mukaan 0,0003 kWh eli noin 1 kJ. Hiilidioksidipäästöjä yhdestä Google-hausta tulee 0,2 grammaa. Yksi autolla ajettu kilometri siis tuottaa keskimäärin yhtä paljon kasvihuonekaasuja kuin tuhat Google-hakua, jos auton päästöt ovat 200 grammaa kilometrillä. Keskivertokäyttäjän koko vuoden Google-haut tuottavat Googlen mukaan saman verran päästöjä kuin yksi koneellinen pyykkiä. [9]

Englantilaisen ympäristökonsultin John Buckleyn mukaan pelkkä PC:n käyttö aiheuttaa 40 – 80 gramman hiilidioksidipäästöt tunnissa. Yhä suositumpien Avatarten ylläpitäminen ”Second Lifessa” kuluttaa
vuodessa peräti 1 752 kWh sähköä, lähes saman verran kuin keskimääräinen brasilialainen kuluttaa vuodessa. [4] 

Tavallisen nettisivun selailusta aiheutuu 0,02 g:n hiilidioksidipäästö sekunnissa [4] . Mikäli nettisurffailu sisältää myös runsaasti kuvien, animaatioiden ja videoiden katselua, päästöt kymmenkertaistuvat [4] . Jos esimerkiksi netin suurkuluttaja katselee nettivideoita 30 tuntia (108 000 s) viikossa, tästä tulee vuodessa yli tuhannen kilogramman hiilidioksidipäästöt (0,2 g/s x 108 000 s x 52). Tämä vastaa 5 000 – 6 000 kilometrin autoilua, mikäli auton päästöt ovat 200 g/km.

Nettisurffailu kuluttaa energiaa, jonka tuottaminen aiheuttaa hiilidioksidipäästöjä. Peruskäytöllä nettisurffailun päästöt ovat pienet, mutta netin suurkuluttaja voi aiheuttaa isotkin hiilidioksidipäästöt. Toisaalta jokin muu harrastus saattaisi tuottaa vieläkin enemmän päästöjä.

Tietokoneiden käyttäjien lisäksi vastuu päästöjen vähentämisestä kuuluu teknologian ja energiantuotantotapojen kehittäjille. Esimerkiksi palvelinkeskusten energiankäyttöä on mahdollista tehostaa. Helsingissä onkin äskettäin yksi palvelinkeskus kytketty syöttämään hukkalämpönsä kaukolämpöverkkoon. Energia ikään kuin käy vain kiertämässä palvelinkeskuksen läpi ja päätyy sitten rakennusten lämmittämiseen. [10, 11] 

Aiheesta muualla:

Jarin blogi: Valitsisinko Googlen, mustan Googlen vai kupillisen teetä ja sympatiaa?

Ympäristölupaus: Nettisurffailu lämmittää ilmastoa

Lähteet:

1. Greenscroll 2010 [linkki]. 

2. Johnson, B. 2009: ”Web providers must limit internet’s carbon footprint, say experts”, Guardian, May 3, 2009 [linkki]. 

3. Semeniuk, D. 2008: ”Server Farms vs Your Desktop PC – The Internet’s Carbon Footprint”, Terry, January 24, 2008  [linkki]. 

4. Leake, J., and Woods, R. 2009: ”Revealed: the environmental impact of Google searches”, Sunday Times, January 11, 2009 [linkki].

5. Facebook-tilastot 2010 [linkki]. 

6. Twitter, February 22, 2010 [linkki]. 

7. YouTube Fact Sheet 2010 [linkki].

8. Kangasniemi, T. 2007: ”Google saa miljardi hakua päivässä”, Tekniikka & Talous, Lokakuu 15, 2007  [linkki].

9. Hölzle, U. 2009: ”Powering a Google search”, Official Google Blog, January 11, 2009  [linkki].

10. Helsingin Energia 2009: ”Tietokonesali lämmittää helsinkiläisten koteja”, tiedote, joulukuu 1, 2009  [linkki].

11. Helsingin Energia: ”Tietokonesali” [linkki]. 

Jutun kirjoittivat Jari ja Petteri.

Kiitokset hyvistä käsikirjoituksen kommenteista AJ:lle, Arille, Eskolle, Kaitsulle ja Tuomaalle.

Kategoria(t): Energia. 7 Comments »

Ilmastotieto tiedottaa

Meiltä on pyydetty jo jonkin aikaa sitten fanisivuja Facebookiin. Nyt on Tuomas luonut sivut Facebookiin. Tässä linkki: Ilmastotieto-fanisivu. Olemme myös lisänneet linkin vasempaan sivupalkkiin RSS-linkkien alapuolelle.

Olemme pikkuhiljaa lisäilleet ja muuttaneet joitakin pieniä asioita täällä – esim. ”käännökset” muuttui ”suomennoksiksi”. Suomennossivulla muuten löytyy nyt linkit kunkin suomennoksen erillisiin postauksiin. Ajattelimme, että postauksia voi käyttää palautteen antamiseen kustakin suomennoksesta erikseen. Linkki on suomennossivulla jokaisen suomennoksen nimen jälkeen suluissa näin: (palaute). Perustimme tämän blogimme vasta sen jälkeen, kun olimme jo tehneet jonkun verran suomennoksia ja ne oli Kaj esitellyt erikseen omassa blogissaan. Nyt kopioimme ne kaikki pikkuhiljaa tänne blogiin, jotta niitä voi sitten käyttää vanhojen suomennoksien palautekeskusteluun täällä. Kaj postailee niitä tänne blogin muuten ”hiljaisina aikoina”.

Suomennostyömme on viime aikoina keskittynyt paljolti Skeptical Science -artikkeleihin. Meillä oli vähän aikaa hankaluuksia saada käsikirjoituksia Climate Denial Crock of the Week-videoihin, mutta se on jo korjaantunut ja uusia videosuomennoksia onkin jo pian tarjolla.

Meillä on suunnitelmissa lisätä joitakin sivuja artikkeleille, uutisille, linkeille, jne. Tämä on tullut ajankohtaiseksi, kun vanhat artikkelit ovat jo kadonneet etusivulta ja haluamme helpottaa niiden löytymistä. Hiljattain lisäsimmekin jo oikeaan sivupalkkiin arkisto- ja kalenteriominaisuudet, joista molemmista pääsee selaamaan vanhoja artikkeleita.

Kiitos lukijoillemme, jotka ovat jaksaneet seurata blogiamme huolimatta kaikista näistä puutteista. 🙂

%d bloggaajaa tykkää tästä: