Hiilidioksidin määrä ilmakehässä havainnollistettuna

Ilmassa on hiilidioksidia tällä hetkellä 390 ppmv, kun sitä esiteollisena aikana 1800 luvun alussa oli 280 ppmv. Yksikkö ppmv, Parts Per Million by Volume, tarkoittaa miljoonasosaa tilavuudesta. 390 ppm on yhtä kuin 0,039 %. Hyvin suuria ja hyvin pieniä lukuja on vaikea hahmottaa, siksi teemme pari yksinkertaista havainnollistusta.

Havainnollistus pinta-alan mukaan

Ilmakehässä kaasut ovat tasaisena seoksena. Ajatellaan, että ne olisivat erillään niin, että jokainen kaasu olisi yhtenä selvärajaisena alueena maapallon pinnalla. Tällä tavalla kaasujen määrä voidaan suhteuttaa Maapallon pinta-alaan.

Maapallon pinta-ala on 510 100 000 km2

Yksi miljoonasosaa tästä on 510,1 km2

390 miljoonasosaa on 198 939 km2

Tätä pinta-alaa vastaavan neliön sivun pituus on 466 km.

Lasketaan samalla tavalla:

  • Hiilidioksidin määrä ilmakehässä on tänään 390 ppm <=> 466 km
  • Hiilidioksidin määrä oli esiteollisena aikana 280 ppm <=> 378 km
  • Ihmiskunnan aikaansaama lisäys on 110 ppm <=> 237 km
  • Hiilidioksin määrä lisääntyy vuosittain 2 ppm <=> 32 km
  • Suomen osuus päästöistä on 0,2 % = 0,004 ppm <=> 1,4 km

Piirretään tuloksia vastaavat pinta-alat Suomen kartalle:

Kuva 1.

Piirretään 2 ppm ja 0,004 ppm vastaavat pinta-alat pääkaupunkiseudun kartalle:

Helsinki_hiilidioksidi4

Kuva 2.

Ihmiskunnan tuottaman hiilidioksidin määrä on noin kaksinkertainen tässä esitettyyn määrään nähden, koska noin puolet siitä poistuu luonnon hiilinieluihin.

Kuvasta nähdään, että ihmiskunnan vuotuinen lisäys ilmakehän hiilidioksidiin riittäisi täyttämään koko pääkaupunkiseudun ilmatilan Helsingin eteläkärjestä lähes Järvenpään korkeudelle saakka.

Havainnollistus kerrospaksuuden mukaan

Toinen tapa havainnollistaa hiilidioksidin määrää on laskea kaasukerroksen paksuus, jos kyseinen kaasu olisi muusta ilmasta erillään ja sijaitsisi merenpinnan tasolla. Tehdään yksinkertainen laskelma, joka ei ole absoluuttisen tarkka, mutta on havainnollinen ja tähän tarkoitukseen riittävän tarkka.

Ilmakehän tiheys vähenee ylöspäin mentäessä kuvan 3. mukaisesti.

Kuva 3.

Merenpinnan tasolla keskimääräinen ilmanpaine on 1013 mb (millibaaria). Viiden ja puolen kilometrin korkeudella paine on enää 500 mb, eli puolet ilmakehän massasta sijaitsee 5,5 kilometrin alapuolella. Ylöspäin mentäessä ilman paine ja samalla tiheys vähenevät logaritmisesti, ja myös asymptoottisesti, koska selkeää ylärajaa ilmakehällä ei ole.

Tätä esimerkkiä varten oletetaan, että ilman tiheys merenpinnasta ilmakehän ylärajalle asti on vakio 1,3 kg/m3, eli yhden kuutiometrin paino on 13 N. Esimerkki-ilmakehämme paksuus on siten

101300 Pa : 13 N/m3 = 7792 m

Pyöristetään lukema 8000 metriin.

Hiilidioksidin osuus 390 miljoonasosaa tästä on

8 000 / 1 000 000 * 390 = 3,1 metriä

Samat vertailuluvut kuin pinta-alaesimerkissä ovat siten:

  • Hiilidioksidin määrä ilmakehässä on tänään 390 ppm <=> 3,1 m
  • Hiilidioksidin määrä oli esiteollisena aikana 280 ppm <=> 2,2 m
  • Ihmiskunnan aikaansaama lisäys on 110 ppm <=> 0,88 m
  • Hiilidioksin määrä lisääntyy vuosittain 2 ppm <=> 1,6 cm

Havainnekuvassa mieshahmon pituus on 170 cm. Ihmistoiminnan aiheuttama hiilidioksidilisäys 88 cm on kuvassa sinisellä.

Kuva 4.

(Pohjana oleva kuva on Pioneer 10 ja 11 -luotaimiin kiinnitty tervehdys avaruuden muukalaisille.)

Yhteenveto

Ihmisoiminnan seurauksena hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä on kasvanut määrällä, joka vastaa 88 cm paksua kaasukerrosta kautta koko Maapallon pinnan. Vertailun vuoksi, yläilmakehän otsonimäärä tällä tavalla ilmaistuna olisi vain 2-4 mm paksu kerros, ja silti se riittää suodattamaan elämälle haitallista Auringon  UV-säteilyä. Hiilidioksidi suodattaa maanpinnasta säteilevää lämpösäteilyä estäen sitä pakenemasta avaruuteen.

Kategoria(t): Ilmastotiede. 2 Comments »

2 vastausta to “Hiilidioksidin määrä ilmakehässä havainnollistettuna”

  1. Asmo Haapala Says:

    Ei tämä oikeastaan ole kommentti, vaan kysymys:
    Jos vaikka Etna purkautuisi vaikka noin pari kuukautta putkeen, niin tulisiko siitä enemmän, vai vähemmän hiilidioksidia, kuin ihmiskunnan toimista maapallolla?


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: