Onko ilmastoon sitoutunut liikaa lämpöä jo nyt?

Uudessa tutkimuksessa on tarkasteltu tilannetta, jossa kaikki kasvihuonekaasu- ja aerosolipäästöt lopetetaan heti. Aerosolien viilentävä vaikutus poistuu hyvin nopeasti ja kasvihuonekaasujen vaikutus poistuu hitaasti. Seurauksena on nopea lämpeneminen. Tutkimuksen tuloksena saadaan myös ilmastoon sitoutunut lämpövaikutus, joka arvioidaan 0,6 celsiusasteen suuruiseksi, mutta se saattaa olla paljon suurempikin, mikä vaikeuttaisi päästörajoitustoimien vaikutusta huomattavasti.

Kykymme ennustaa tulevaisuuden ilmastoa riippuu paljon siitä, miten ihmiskunnan tulevat toimet vaikuttavat ilmastoon ja miten tämän ilmastovaikutuksen aiheuttama ilmastonmuutos näkyy ilmastomalleissa. Ihmiskunnan tulevat toimet riippuvat poliittisista päätöksistä, eivätkä siksi ole luonnontieteiden määriteltävissä. Ilmastomallien kyky kuvata tietyistä ilmastoon vaikuttavista tekijöistä aiheutuvia ilmastonmuutoksia taas riippuu ilmastomallien kyvystä kuvata menneitä ilmastonmuutoksia, joiden eteneminen ja syyt tunnetaan ja joita siksi voi käyttää ilmastomallien testaamiseen.

Ilmastojärjestelmästä on vaikeaa erottaa ihmiskunnan toimien ilmastovaikutusten aiheuttamia epävarmuuksia. Tämä vaikeuttaa ilmastomalleihin sisältyvien epävarmuuksien tunnistamista. Ilmastoon sitoutuneen lämpövaikutuksen tutkiminen on osoittautunut lupaavaksi keinoksi ilmastomallien epävarmuuksien selvittämisessä, koska siinä on mahdollista tarkastella erikseen ilmastomallien epävarmuuksia, jotka meitä kiinnostavat, ja hyvin epävarmoja ihmiskunnan tulevien toimien ilmastovaikutuksia. Lisäksi saadaan selville, millainen ilmastonmuutos vähintään on vielä odotettavissa jo tehtyjen toimien seurauksena.

Ilmastoon sitoutuneen lämpövaikutuksen aiemmissa tutkimuksissa on selvitelty, paljonko lisälämpenemistä tapahtuu ilmaston saavuttaessa tasapainotilan, kun ilmakehän ainekoostumus ja ilmastopakote pysyvät nykyisillä tasoillaan. On arvioitu, että tällaisessa tilanteessa lisälämpenemistä tapahtuisi vielä noin 0,6 celsiusastetta. Tämä johtuu siitä, että suuri osa lämmitysvaikutuksesta menee hitaasti lämpeneviin meriin.

Viime aikoina on alettu tutkia skenaariota, jossa ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöt loppuvat kokonaan. Tällaisessa tilanteessa ilmakehän koostumus muuttuu luonnollisten prosessien vaikutuksesta ja lisälämpeneminen riippuu vain ilmastojärjestelmän hitaasta reagoinnista lämmitysvaikutuksen muutoksiin ja kasvihuonekaasujen ”jäännöksistä” aiheutuvasta ilmastopakotteesta. Tämä nollapäästöskenaario, jossa päästöt lopetetaan kokonaan, on katsottu sopivan paremmin ilmastoon sitoutuneen lämpövaikutuksen määrittämiseen kuin aiemmin käytetty vakiopakotteen skenaario, johon kuuluu myös jonkun verran tulevaisuuden lisäpäästöjä vakiopakotteen ylläpitämiseksi.

Nollapäästöskenaarion tutkimuksissa on havaittu, että hiilidioksidipäästöjen lopetushetken jälkeen on kestänyt muutamia satoja vuosia, kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden esiteollisen ajan noususta on vähentynyt 60 prosenttia. Sen jälkeen on kestänyt vielä satoja tuhansia vuosia ennen kuin on palattu esiteollisen ajan hiilidioksidipitoisuuteen. Maapallon keskilämpötila on päästöjen lopetushetken jälkeen pysynyt suunnilleen lopetushetken tasolla tai jopa hieman laskenut seuraavan tuhannen vuoden aikana.

Aiemmissa tutkimuksissa on kuitenkin keskitytty hiilidioksidiin, eikä muita kasvihuonekaasuja eikä aerosoleja ole huomioitu. Aerosolit ovat tunnetusti yksi suurimmista epävarmuustekijöistä nykyilmastossa ja ne vaikuttavat voimakkaasti ilmastoon. Nollapäästöskenaariossa onkin lopetettava myös aerosolipäästöt, jotta tulos olisi luotettavampi.

Jos päästöt lopetettaisiin heti, aerosolien pitoisuudet laskisivat päivien tai viikkojen aikaskaalalla takaisin esiteolliselle tasolle. Hiilidioksidi säilyisi ilmakehässä erittäin kauan ja muutkin kasvihuonekaasut säilyisivät ilmakehässä vuosikymmeniä tai jopa vuosisatoja. Kävisikin niin, että päästöjen loppuessa aerosolien viilentävä vaikutus poistuisi hyvin nopeasti, mutta kasvihuonekaasujen lämmittävä vaikutus jatkuisi pidempään. Nettovaikutus olisi siis maapallon nopea lämpeneminen.

Uudessa tutkimuksessa on selvitetty, kuinka ilmasto käyttäytyisi kaikkien päästöjen loppuessa heti huomioiden myös hiilidioksidin lisäksi myös muiden kasvihuonekaasujen ja aerosolien vaikutuksen. Tutkimuksessa käytettiin mallisimulaatioita, joissa oli ensin kasvihuonekaasujen ja aerosolien päästöjä ja kun simulaatiossa oli kulunut 200 vuotta, päästöt lopetettiin kerralla. Vertailun vuoksi simuloitiin myös tilannetta siten, että ainoastaan hiilidioksidin päästöt lopetettiin ja pidettiin aerosolit ja muut kasvihuonekaasut vakiopitoisuuksissa, kuten joissakin aiemmissa tutkimuksissa on tehty.

Tuloksissa nähdään ilmastopakotteen hyppäävän nopeasti voimakkaammaksi hyvin pian kaikkien päästöjen lopettamisen jälkeen. Tämä johtuu siitä, että aerosolien viilentävä vaikutus poistuu. Aerosolien vaikutuksen poistuessa poistuvat myös aerosoleihin liittyvät epävarmuudet. Tulokset tämän jälkeen ovatkin melko luotettavia, koska pelkkien kasvihuonekaasujen vaikutukset tunnetaan melko hyvin. Ilmastopakotteen muuttuessa yhtäkkiä reilusti voimakkaammaksi, myös lämpötilassa tapahtuu nopea nousu. Lämpenemisen määrään tämän muutoksen aikana sisältyy paljon epävarmuuksia, mutta suurimmillaan lämpötila voisi nousta jopa 0,9 celsiusastetta päästöjen lopetushetkestä.

Voimakkaan alkumuutoksen jälkeen ilmastopakote ja lämpötila alkavat pienentyä ja tasoittuvat seuraavien vuosisatojen aikana. Ääritapauksessa on kuitenkin myös mahdollista, että lämpötila jatkaisi nousuaan vielä tuonakin ajanjaksona ilmastojärjestelmän hitaan reagoinnin takia. Toisessa ääritapauksessa lämpötilan poikkeama saattaisi pudota noin puoleen alkumuutoksessa saavutetusta huippuarvosta.

Näiden tuloksien perusteella laskettiin ilmastoon sitoutunut lämpövaikutus, jonka nimellisarvoksi saatiin 0,6 celsiusastetta. Laskennassa ja mallisimulaatioissa on kuitenkin paljon epävarmuustekijöitä, joten ilmastoon sitoutuneen lämpövaikutuksen 90 prosentin luottamusvälin minimiarvoksi saatiin 0,3 celsiusastetta ja maksimiarvoksi peräti 7,2 celsiusastetta. Tämä kertoo siitä, että asiassa tarvitaan paljon lisätutkimusta arvojen tarkentamiseksi. Erityisesti tarvitsemme lisätutkimusta, jotta saamme varmistuksen siitä, että ilmastomme toimii annetun luottamusvälin alarajoilla. Jos ilmastomme toimisi kyseisen luottamusvälin ylärajoilla, ilmastoomme olisi jo nyt sitoutunut suuri lämpövaikutus, eikä lämpenemisen rajoittaminen kahteen asteeseen onnistuisi pelkillä päästörajoituksilla.

Lähde: Armour, K. C., and G. H. Roe (2011), Climate commitment in an uncertain world, Geophys. Res. Lett., 38, L01707, doi:10.1029/2010GL045850. [tiivistelmä, koko artikkeli]

%d bloggaajaa tykkää tästä: