Sisäisen vaihtelun osuus viimeaikaisesta lämpenemisestä

Uuden tutkimuksen mukaan viime vuosikymmeninä tapahtuneeseen voimakkaaseen maapallon lämpenemiseen on osaltaan vaikuttanut sisäinen vaihtelu, joka saattaa liittyä Atlantilla vallitsevaan, usean vuosikymmenen aikaskaalalla toimivaan oskillaatioon (Atlantic multidecadal oscillation, AMO). Tämän sisäisen vaihtelun vaikutus maapallon lämpötilaan on kuitenkin pienempi kuin kasvihuonekaasujen aiheuttama lämpeneminen pitkän aikavälin trendeissä. Kyseinen sisäinen vaihtelu vaikuttaa kuitenkin merkitsevästi alle 30 vuotta lyhyemmillä ajanjaksoilla.


Sisäisen vaihtelun vaikutus näkyy maapallon pintalämpötilan mittaussarjoissa.

Viimeisen sadan vuoden aikan maapallon pinta on lämmennyt noin 0,7 ˚C. Ilmaston lämpenemisellä on arvioitu olevan erittäin vakavia seurauksia, joten on ensisijaisen tärkeää selvittää maapallon lämpenemisen syyt. Monien tutkimuksien mukaan ihmisen toiminta on lämpenemisen tärkein syy. Lämpeneminen ei ole tapahtunut tasaisesti ajan myötä, vaan on yleisesti ottaen kiihtynyt (vuosina 1901-2005 lämpeneminen oli noin 0,075 ˚C kymmenessä vuodessa keskimäärin, mutta vuosina 1981-2005 se oli jo 0,24 ˚C kymmenessä vuodessa). Tiedetään myös olevan ajanjaksoja, jolloin lämpenemistä ei tapahtunut (1950-1970 ja 1998-2007) vaikka kasvihuonekaasujen määrä lisääntyi edelleen.

Ihmisen aiheuttama ilmaston lämpeneminen ei ole epäilyksen alainen, mutta lämpenemisen viimeaikaisen kiihtymisen syyt ovat voimakkaan mielenkiinnon aiheena. Epäselvää tässä on se, paljonko sisäinen vaihtelu (ilmaston sisäinen muutos, kun pakotteita ei ole läsnä) on vaikuttanut viimeaikaiseen lämpenemisen kiihtymiseen.

Uudessa tutkimuksessa DelSole ja kumppanit ovat selvitelleet sisäisen vaihtelun vaikutusta viimeaikaiseen ilmaston lämpenemiseen. Aihetta on tutkittu ennenkin. Aiemmat tutkimukset ovat yleensä määritelleet ilmastoa pakottavien tekijöiden vaikutuksia ja määritelleet niiden perusteella myös sisäisen vaihtelun osuuden. Tässä uudessa tutkimuksessa asiaan paneudutaan hiukan syvemmälle niin, että pyritään tarkentamaan sisäisen vaihtelun olemusta ja jopa selvittämään sen aiheuttajaa. Perinteisesti pakotteiden vaikutus on määritetty ilmastomallien avulla tulkitsemalla simuloidun ilmaston vasteesta pakotteen odotettu vaikutus ja sisäinen vaihtelu on määritelty sen tilastollisten ominaisuuksien perusteella. DelSole ja kumppanit tekevät asian toisella tavalla. He sisällyttävät sisäisen vaihtelun malleihin asiaksi, jota yritetään tunnistaa pakotteiden mukana.

DelSole ja kumppanit käyttävät tilastollista menetelmää sisäisen vaihtelun tunnistamiseksi. Vuosikymmenien aikaskaalalla tapahtuva vaihtelu on kuitenkin hieman erilaista eri malleissa, joten DelSole ja kumppanit päätyvät tutkimaan asiaa useilla eri malleilla. Tämäkään lähestymistapa ei kuitenkaan ole ongelmaton. Jotta yksittäinen malli ei pääsisi hallitsemaan tilannetta, tutkimuksessa varmistettiin lisäksi, että tunnistettu vaihtelu näkyi kaikissa malleissa erikseen.

Mallisimulaatioita suoritettiin ensin ilman pakotteita (esimerkiksi ilman kasvihuonekaasujen lisääntymisen vaikutusta), jotta mallien sisäinen vaihtelu näkyisi selvästi ja saataisiin näin sisäisen vaihtelun olemus määritettyä tarkemmin. Näin havaituista vaihteluista voimakkain kohdistuu Pohjois-Atlantille ja pohjoiselle Tyynellemerelle. Se vaihtelee useiden vuosikymmenien sykleissä. Vastaava vaihtelu on löydetty myös aiemmissa tutkimuksissa. Ominaisuuksiensa perusteella kyseinen vaihtelu näyttäisi olevan merien kiertoliikkeeseen liittyvä asia. On kuitenkin huomattava, että vaihtelu esiintyy kahdessa meressä, joten on mahdollista, että vaihtelu alkaa toisessa meressä ja toisen meren vaihtelu on vain reaktio toisen meren vaihteluun.

Seuraavaksi mallisimulaatioihin otettiin myös pakotteet mukaan ja havaitut merien pintalämpötilat sisällytettiin simulaatioihin. Tällä tavoin voidaan määrittää, miten löydetty vaihtelu vaikuttaa kokonaislämpenemiseen pakotteiden rinnalla.

Tuloksien tarkastelu osoittaa, että simulaatiossa sisäinen vaihtelu ei selitä 1970-luvulta lähtien tapahtunutta lämpenemistä kokonaan, vaan siihen tarvitaan simulaatiossa mukana olevia pakotteita (ihmisen aiheuttamat ja luonnolliset). Viimeisen sadan vuoden aikana on kuitenkin selvästi nähtävissä, että edellä mainittu sisäisen vaihtelun komponentti seuraa merenpinnan lämpötilan vaihteluita hyvin läheisesti vuosikymmenien aikaskaalalla.

Sisäisen vaihtelun komponentti täsmää erittäin hyvin AMO:n indeksin kanssa, joten AMO näyttää olevan tämän mallien simulaatioissa näkyvän sisäisen vaihtelun ilmentymä oikeassa elämässä.

Pakotteiden muuttuminen saattaa vaikuttaa myös sisäiseen vaihteluun. Tätä asiaa tarkasteltaessa kävi kuitenkin ilmi, että jos pakotteet vaikuttavat sisäiseen vaihteluun, tämä vaikutus on todennäköisesti pieni.

Sisäisen vaihtelun rooli selviää, kun vertaillaan havaittua merien pintalämpötilaa mallin tuottamaan merien pintalämpötilaan. Vertailussa tutkitaan erikseen pakotteiden vaikutus ilman sisäistä vaihtelua sekä pakotteiden ja sisäisen vaihtelun yhteinen vaikutus. Pakotteiden ja sisäisen vaihtelun tapauksessa mallin tuottama tulos ei poikkea tilastollisesti merkitsevästi havaitusta, joten pakotteiden ja sisäisen vaihtelun avulla saadaan mallissa tyydyttävästi kuvattua havaittu merien pintalämpötila. Pelkillä pakotteilla saadaan huonompi tulos.

Simulaatioita ja havaintoja tarkasteltiin myös kahdessa eri osassa ajallisesti niin, että tarkastelussa oli ajanjaksot 1946-1977 ja 1977-2008. Jälkimmäisen ajanjakson aikana merien pintalämpötila nousi huomattavasti nopeammin, eli lämpeneminen näytti ”kiihtyvän”. Mallisimulaatioiden pakotteet kuitenkin osoittivat samanlaista lämpenemistä näille kahdelle ajanjaksolle. Kun sisäinen vaihtelu otetaan huomioon pakotteiden lisäksi, tuloksena oleva lämpenemiskehitys on lähes samanlaista kuin havainnoissa näille kahdelle ajanjaksolle.

Tämän tuloksen mukaan merien pintalämpötiloissa havaittu kehitys ei johtunut siitä, että pakotteiden vaikutus voimistui. Lämpenemisen voimistuminen näyttää johtuvan siitä, että sisäinen vaihtelu aiheutti viilenemistä ensimmäisellä ajanjaksolla ja lämpenemistä jälkimmäisellä ajanjaksolla. Pakotteiden vaikutus oli noin 0,1 K per vuosikymmen. Sisäisen vaihtelun amplitudi 16 vuoden ajanjaksolla oli 0,169 K per vuosikymmen ja 0,0776 K per vuosikymmen 32 vuoden ajanjaksolla. Tämä tarkoittaa sitä, että lyhyellä aikavälillä pakotteiden aiheuttama lämpeneminen ei välttämättä erotu sisäisestä vaihtelusta. Vieläkin lyhyemmillä ajanjaksoilla tulee myös muita sisäisen vaihtelun komponentteja (esimerkkinä El Niño) voimakkaasti mukaan häiritsemään pakotteiden vaikuttamisen tunnistamista. Tämä myös viittaa siihen, että lämpenemisen puuttuminen ajanjaksolla 1998-2008 ei riitä kertomaan, että pitkän ajan lämpenemistrendi olisi loppunut.

Sisäinen vaihtelu voi siis vaikuttaa merkitsevästi lyhyellä aikavälillä, mutta se ei näyttäisi voivan selittää vuosisadan aikana havaittua 0,8 celsiusasteen lämpenemistä merien pintalämpötiloissa.

Lähde: Timothy DelSole, Michael K. Tippett, Jagadish Shukla, A Significant Component of Unforced Multidecadal Variability in the Recent Acceleration of Global Warming, Journal of Climate, 2010, doi: 10.1175/2010JCLI3659.1. [tiivistelmä, koko artikkeli]

%d bloggaajaa tykkää tästä: