Pitkän aikavälin ilmastonmuutos saattaa olla valtavan voimakas

Ilmastotutkija Jeffrey Kiehl kirjoittaa Science-lehdessä, mitä tietoa menneet ilmastonmuutokset antavat nykyisen ilmastonmuutoksen etenemiselle pitkällä aikavälillä. Menneiden ilmastonmuutoksien perusteella on pääteltävissä, että maapallon herkkyys hiilidioksidin lämmitysvaikutukselle on suurempi kuin mitä ilmastomallit tällä hetkellä antavat tulokseksi. Tämä ero saattaa olla selitettävissä joillakin maapallon järjestelmillä, jotka reagoivat lämpötilan muuttumiseen hitaasti ja voimistavat lämpötilan muutosta satojen vuosien aikaskaalalla.


Maapallon lämpötila 65 – 5,5 miljoonaa vuotta sitten. Kuva: Wikipedia.

Ilmastomallit ovat tärkeitä välineitä maapallon ilmastojärjestelmän tutkimisessa. Todellisen maailman havainnointi antaa myös tärkeää tietoa kasvihuonekaasujen roolista maapallon ilmaston säätäjinä. Havaintomateriaali menneistä ilmastonmuutoksista voi auttaa meitä ymmärtämään, mitä nykyisen ilmastonmuutoksen myötä tulee tapahtumaan.

Hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä on tällä hetkellä noin 390 tilavuuden miljoonasosaa (englanniksi parts per million by volume eli ppmv) ja jos jatkamme hiilidioksidipäästöjä entiseen malliin, ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousee vuosisadan loppuun mennessä noin 900 – 1100 miljoonasosaan. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on nykytiedon mukaan ollut viimeksi niin suuri noin 30 – 100 miljoonaa vuotta sitten. Tuolloin hiilidioksidipitoisuuden väheneminen esiteollisen ajan arvoihin kesti kymmeniä miljoonia vuosia. Nyt olemme nostamassa hiilidioksidipitoisuuden tuolle korkealle tasolle vuosisadan aikana. Hiilidioksidin määrän lisääntyminen näyttäisi nyt tapahtuvan nopeammin kuin koskaan aikaisemmin.

Hiilidioksidipitoisuus oli noin 1000 miljoonasosaa noin 35 miljoonaa vuotta sitten. Tuolloin tropiikissa meren pintalämpötila oli noin 35 – 40 celsiusastetta, kun se nykyisin on noin 30 celsiusasteen tienoilla. Etelänavan lähistölläkin meren pintalämpötila oli 20 – 25 celsiusasteen paikkeilla nykyarvon ollessa noin viisi celsiusastetta. Maantieteelliset seikat eivät pysty selittämään noin suuria lämpötilaeroja, eikä siihen pysty Auringon vaikutuskaan (Aurinko oli tuolloin noin 0,4 prosenttia himmeämpi kuin nykyään). Näyttää siis siltä, että hiilidioksidin nousu noin 300 miljoonasosasta noin 1000 miljoonasosaan nosti tropiikin lämpötiloja noin 5 – 10 celsiusastetta ja napa-alueiden lämpötiloja noin 15 – 20 celsiusastetta.

Kun 35 miljoonaa vuotta sitten vallinneita olosuhteita tarkastellaan lähemmin, näyttää kokonaissäteilypakote tuolloin olleen noin 6,5 – 10 wattia per neliömetri (arvo sisältää hiilidioksidin ja Auringon vaikutukset). Globaali pintalämpötila oli tuohon aikaan arviolta noin 31 celsiusastetta, kun se esiteollisena aikana oli noin 15 celsiusastetta. Maapallo oli tuolloin siis tämän arvion mukaan noin 16 celsiusastetta nykyistä lämpimämpi. Ajalta noin 30 – 40 miljoonaa vuotta sitten arvioitu takaisinkytkentäkerroin on selvästi suurempi (noin 2 celsiusastetta per watti per neliömetri) kuin ilmastomallit antavat tulokseksi nykyilmastolle (noin 0,5 – 1 celsiusastetta per watti per neliömetri).

Miksi ilmaston takaisinkytkennät näyttävät olevan pienempiä kuin kyseisen menneen ajan havaintomateriaali antaa ymmärtää? Pitkällä, satojen ja jopa tuhansien vuosien aikavälillä mannerjäätiköiden muutokset alkavat vaikuttaa maapallon ilmastoon voimistaen menossa olevaa ilmastonmuutosta. Myös kasvillisuudesta ja hiilen kierrosta saattaa löytyä prosesseja, jotka toimivat pitkällä aikavälillä ilmastonmuutosta voimistavina tekijöinä. Nämä tekijät eivät sisälly nykyisiin ilmastomallien simulaatioihin tulevasta ilmastonmuutoksesta. Vaikka ne vaikuttavatkin liian pitkällä aikavälillä ollakseen kiinnostavia lähiaikojen ilmastonmuutoksen valossa, ne ovat silti tärkeitä pitemmän aikavälin sopeutumiskysymyksissä.

Olemme nyt lisäämässä hiilidioksidia ilmakehään hyvin nopeasti, mutta hiilidioksidipitoisuuden lisäys 1000 miljoonasosaan pysyy ilmakehässä tuhansien vuosien ajan. Edellä mainituilla hitailla takaisinkytkentäprosesseilla tulee olemaan siis hyvin aikaa alkaa voimistamaan ilmastonmuutosta. On kuitenkin huomattava, että yllä esitettyihin hiilidioksidi- ja lämpötila-arvoihin sisältyy paljon epävarmuuksia. Joitakin johtopäätöksiä voidaan kuitenkin tehdä. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on nousemassa nopeasti tasolle, jollainen koettiin viimeksi kymmeniä miljoonia vuosia sitten. Tuolloin maapallo oli paljon lämpimämpi kuin nykyään. Jos päästämme hiilidioksidipitoisuuden tuollaiselle tasolle, positiiviset takaisinkytkentäprosessit saattavat voimistaa ilmastonmuutosta nykyisiä malliennusteita voimakkaammaksi. Ihmiskunta kohtaa tällöin ennennäkemättömän nopeasti muuttuvan ilmaston tilan, jota se ei ole kohdannut koskaan kehityshistoriansa aikana. Nämä johtopäätökset ovat siis vedettävissä menneiden aikojen ilmastonmuutoksia koskevasta havaintomateriaalista, eivätkä ne ole riippuvaisia ilmastomalleista.

Lähde: Jeffrey Kiehl, Lessons from Earth’s Past, Science 14 January 2011: Vol. 331 no. 6014 pp. 158-159, DOI: 10.1126/science.1199380. [tiivistelmä]

%d bloggaajaa tykkää tästä: