Aavikoiden pöly viilensi maapalloa 1900-luvulla

Aavikoilta ilmakehään lentävä pöly vaikuttaa merkittävästi ilmastoon uuden tutkimuksen mukaan. Viime vuosisadan loppupuolella tapahtuneen ilmaston lämpenemisen aikana pöly näytti jarruttaneen lämpenemistä viilentäen globaalisti noin 0,12 celsiusasteen verran. Pöly vaikuttaa myös maapallon eliöstöön.


Suhteellinen pölyisyys kahdella paikalla 1900-luvun aikana.

Aavikkopöly eli mineraaliaerosolit ovat maa-aineksen hiukkasia, jotka lentelevät ilmakehässä. Aerosoleista aavikkopöly on ”luonnollinen” ilmakehän osa. On olemassa paljon todisteita siitä, että aavikkopölyn esiintyminen ilmakehässä on erittäin herkkä ilmastollisille olosuhteille. Aavikkopölyn määrä ilmakehässä saattaa erota jääkauden ja lämpimän ajanjakson välillä huomattavasti (kertoimella 3-4). Samaten 1900-luvun jälkipuoliskolla aavikkopölyn määrä vaihteli alueellisesti jopa kertoimella 4.

Ihminen saattaa myös vaikuttaa ilmakehässä olevan pölyn määrään. Ilmastonmuutoksen ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousun vaikutusta aavikoitumiseen ja sitä kautta ilmakehän pölyn määrään ei tunneta vielä kovin hyvin, mutta ihmiskunta saattaa vaikuttaa pölyn määrään tuhoamalla pintakasvillisuutta tai puuttumalla veden kiertoon. Ihmisen vaikutus globaalisti ilmakehään kulkeutuvan pölyn määrään on arvioitu olevan välillä -20 ja +60 prosenttia.

Aavikkopöly vaikuttaa todennäköisesti ilmastoon, sillä se vaikuttaa sekä maapallolle tulevaan auringonsäteilyn että maapallolta ulospäin lähtevän lämpösäteilyn määrään (pölyllä on siis myös kasvihuonevaikutus vaikka se ei kaasua olekaan). Lisäksi pöly saattaa vaikuttaa pilvien optisiin ominaisuuksiin ja siten epäsuorasti ilmastoon. Toinen epäsuora ilmastovaikutus johtuu siitä, että pöly sisältää jonkin verran rautaa, joka mereen kulkeutuessaan kiihdyttää meren biologista toimintaa. Tämä taas johtaa lisääntyneeseen hiilidioksidin sitoutumiseen meressä olevaan orgaaniseen ainekseen ja näin ilmakehästä mereen kulkeutuvan hiilidioksidin määrä lisääntyy.

Uudessa tutkimuksessa on tehty rekonstruktio 1900-luvun ilmakehän pölyn määrästä. Menneisyyden ilmakehän pölyn määrä voidaan määrittää jälkeenpäin ainakin jääkairanäytteistä, järvien pohjasedimenteistä ja korallien vuosikasvustoista. Tässä tutkimuksessa käytettiin näitä kolmea, mutta pääasiassa jääkairanäytteitä, jotka on otettu Etelämantereelta ja Tiibetistä (muiden tutkijoiden toimesta – tässä tutkimuksessa käsiteltiin vain valmiiksi olemassa olevia mittaussarjoja). Korallimittaussarjoja käytettiin Punaiseltamereltä ja Kap Verdestä. Järvien pohjasedimenttidataa saatiin Yhdysvaltojen Coloradosta. Mittaussarjat valittiin sen perusteella, että niiden katsottiin antavan tietoa laajalla alueella sijaitsevista aavikkopölyn lähteistä, joita tutkimuksessa tarkasteltiin seitsemää (Pohjois-Amerikka, Etelä-Amerikka, Pohjois-Afrikka, Etelä-Afrikka, Keski-Aasia, Itä-Aasia ja Australia).

Havaintojen analysoinnissa käytettiin apuna pölyyn liittyvien prosessien simulointiin sopivaa CAM/CLM3.1 ilmakehä- ja maamallia. Kyseisellä mallilla voidaan simuloida pölyn lähteitä, kulkeutumista ja laskeumaa ja mallin toiminta on varmistettu havaintoihin vertaamalla. Mallissa oletetaan, että pöly syntyy voimakkaiden tuulien vaivaamilla alueilla, jotka ovat kuivia, kasvillisuudesta vapaita ja joiden maaperästä vapautuu helposti pölyä. Pölysimulaatioihin sisältyvät muuttuvat kasvihuonekaasupitoisuudet ja ihmiskunnasta peräisin olevat aerosolit. Lisäksi tutkimuksessa käytettiin meren ja maa-alueiden biologisen toiminnan simulointiin soveltuvia malleja.

Mallisimulaatioiden avulla laskettiin pölyn aiheuttama säteilypakote. Tätä varten mallisimulaatioita piti aina suorittaa kahteen kertaan; pölyn kanssa ja ilman pölyä. Näiden simulaatioiden erotuksena saatiin sitten pölyn säteilypakote. Lisäksi laskettiin pölyn aiheuttama epäsuora säteilypakote. Aerosolien ja pilvien vuorovaikutus kuitenkin tunnetaan melko huonosti, joten sitä ei sisällytetty mallisimulaatioihin. Siksi epäsuoran säteilypakotteen osalta oli tyydyttävä vain karkeaan arvioon.

Tutkimuksen tuloksien mukaan 1900-luvulla tapahtui voimakasta vaihtelua ilmakehässä olevan aavikkopölyn määrässä. Maksimi oli 1980-luvulla ja monet pölylähteet olivat paljon aktiivisempia 1900-luvun loppupuolella kuin alkupuolella. Syy näihin muutoksiin aavikkopölyn määrässä ei ole selvillä. Ilmastonmuutos saattaa aiheuttaa kuivuutta, joka lisäisi pölyn määrää. Toisaalta ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousu saattaisi lannoittaa kasvillisuutta, joka taas vähentäisi pölyn määrää. Maankäytön muutokset voivat myös olla voimakkaassa roolissa, mutta maankäytön globaali merkitys pölyisyyteen ei ole tiedossa. Tämän uuden tutkimuksen tuloksien perusteella näyttää siltä, että kaikkien tekijöiden nettovaikutus on kuitenkin ollut aavikkopölyn lisääntyminen 1900-luvun aikana.

Keskimääräinen suora säteilypakote aavikkopölystä oli -0,5 wattia per neliömetri ja se vaihteli voimakkaasti ajan myötä. Suhteellisen vähäpölyisen vuosisadan alun ja runsaampipölyisen vuosisadan lopun välinen ero pakotteessa oli -0,07 wattia per neliömetri, eli aavikkopölyllä oli pieni viilentävä vaikutus 1900-luvun loppua kohti mentäessä. Suurimmat erot olivat 1950-luvun ja 1980-luvun välillä, jolloin aiheutui säteilypakotteen muutos, joka oli suuruudeltaan -0,28 wattia per neliömetri. Vertailun vuoksi ihmiskunnan ilmastovaikutus (mukaan lukien kasvihuonekaasut, aerosolit, jne.) on noin +1,6 wattia per neliömetri, eli pölyllä on kuitenkin huomattava suora ilmastollinen vaikutus.

Epäsuoran säteilypakotteen arvioinnin tulos oli se, että epäsuora säteilypakote olisi jokseenkin saman suuruinen kuin suora säteilypakote. Epäsuoran säteilypakotteen muutokseksi saatiin -0,36 wattia per neliömetri 1950-luvun ja 1980-luvun välillä. Yhdessä aavikkopölyn suora ja epäsuora säteilypakote saivat siis aikaan hyvinkin merkittävän, viilentävän ilmastovaikutuksen 1900-luvun loppupuolella. Lämpötilana ilmaistuna vaikutus oli globaaliin keskimääräiseen pintalämpötilaan noin -0,12 celsiusastetta. Vertailun vuoksi 1900-luvun loppupuolen kasvihuonekaasujen ja aerosolien yhteisvaikutukseksi saadaan noin +0,73 celsiusastetta. Tutkimuksen tuloksien perusteella aavikkopölyn lisääntyminen siis jarrutti merkittävällä tavalla 1900-luvun loppupuolen lämpenemistä.

Tämän lisäksi pölyn aiheuttaman biologisen toiminnan muutoksien laskettiin aiheuttaneen 6 ppm:n vähenemisen maa-alueiden kasvillisuuden hiilinieluun, mutta 4 ppm:n lisäyksen merialueiden biologiseen hiilinieluun. On siis todettava, että tämän tutkimuksen tuloksien perusteella aavikkopölyllä on huomattavia vaikutuksia sekä ilmastoon että maapallon biologiseen toimintaan.

Lähde: Mahowald, N. M., Kloster, S., Engelstaedter, S., Moore, J. K., Mukhopadhyay, S., McConnell, J. R., Albani, S., Doney, S. C., Bhattacharya, A., Curran, M. A. J., Flanner, M. G., Hoffman, F. M., Lawrence, D. M., Lindsay, K., Mayewski, P. A., Neff, J., Rothenberg, D., Thomas, E., Thornton, P. E., and Zender, C. S.: Observed 20th century desert dust variability: impact on climate and biogeochemistry, Atmos. Chem. Phys., 10, 10875-10893, doi:10.5194/acp-10-10875-2010, 2010. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Mainokset

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: