Metaanin päästöjä ja ilmastovaikutuksia

Uusien tutkimusten mukaan ihmiskunnalla on saattanut olla vaikutusta ilmakehän metaanipitoisuuteen jo satoja vuosia sitten. Ilmakehän metaanipitoisuus on alkanut taas nousta kymmenen vuoden vakaan jakson jälkeen. Sekä vakaa jakso että uusi nousu näyttäisi johtuvan pääasiassa kosteikkojen olosuhteiden muutoksista. Merten pohjassa olevat metaaniklatraatit saattavat voimistaa tulevaisuudessa ilmaston lämpenemistä, mutta ne eivät ehkä aktivoidu vielä kuluvan vuosisadan aikana. Metaania saattaa tulevaisuudessa alkaa vapautua myös syvästä merestä. Metaanipäästöt sedimenteistä saattavat selittää ainakin osittain eoseenikauden korkean hiilidioksidipitoisuuden ja lämpimän ilmaston. Lisäksi metaanipäästöt saattavat aiheuttaa ilmakehässä kemiallisia reaktioita, joilla on ilmaston lämpenemistä voimistava vaikutus.

Hiilidioksidista puhutaan ilmastonmuutoksen yhteydessä paljon, mutta myös metaaniin liittyy monia kovan tutkimuksen alla olevia kysymyksiä. Metaaniin liittyvää tutkimusta ilmestyykin paljon. Tässä käydään lyhyesti läpi kahdeksan viimeaikaisen tutkimuksen tuloksia. Tutkimukset liittyvät ilmakehän metaanipitoisuuden kehitykseen, päästölähteisiin ja nieluihin sekä ilmastovaikutuksiin menneisyydessä, nykyisyydessä ja tulevaisuudessa.

Ilmakehän metaanipitoisuus

Logan Mitchell kollegoineen on tehnyt uuden rekonstruktion ilmakehän metaanipitoisuudesta vuosien 1000 ja 1800 väliltä. Rekonstruktio, jolla on hyvä ajallinen erottelukyky, perustuu Länsi-Antarktikselta otettuun WAIS Divide -jääkairanäytteeseen. WAIS Dividen jäästä mitatut metaanipitoisuudet vastaavat hyvin Law Domen jääkairanäytteestä aiemmin mitattuja metaanipitoisuuksia. Law Domen metaanipitoisuuden rekonstruktio on aiemmista hyvän ajallisen erottelukyvyn rekonstruktioista ainoa, joka kattaa saman aikajakson.

Uusi metaanirekonstruktio korreloi vain heikosti lämpötilan ja sadannan rekonstruktioiden kanssa. Parhaat korrelaatiot lämpötilan kanssa näyttäisivät olevan pohjoisen pallonpuoliskon korkeiden leveysasteiden lämpötilojen kanssa vuosien 1400 ja 1600 välillä, jolloin niin sanottu pieni jääkausi oli alkamassa. Ihmiskunnan populaatioiden laskut sodista ja ruttoepidemioista johtuen näkyvät metaanipitoisuuden rekonstruktiossa pieninä notkahduksina.

Metaanipitoisuus on lisääntynyt esiteollisesta ajasta lähtien merkittävästi. Nykyinen metaanipitoisuus on noin 150 prosenttia korkeampi kuin esiteollisella ajalla. Metaanipitoisuuden kasvu kuitenkin vakaantui 2000-luvulle tultaessa, mutta viimeaikaisissa tutkimuksissa on havaittu metaanipitoisuuden lähteneen taas nousuun alkaen vuodesta 2007. Schneising ja muut ovat tutkineet ilmakehän metaanipitoisuuden viimeaikaista vaihtelua satelliittimittauksien avulla. Mittaukset ovat peräisin ENVISAT-satelliitin kyydissä olevasta SCIAMACHY-mittalaitteesta. Mittauksia on käytettävissä vuodesta 2003 alkaen.

Tuloksien perusteella metaanipitoisuuden aiempi vakaa tilanne on kääntynyt nousuun viime vuosina. Tulos tukee aiempia maanpinnalta tehtyjä mittauksia sekä satelliittitutkimuksia (katso aiempi uutinen aiheesta). Metaanipitoisuus nousee voimakkaimmin tropiikissa sekä pohjoisen pallonpuoliskon keski- ja korkeilla leveysasteilla. Näillä alueilla nousu vuoden 2007 jälkeen on ollut noin 7,5 miljardisosaa (ppb) vuodessa.

Metaanin nykyiset lähteet ja nielut

Metaanin lähteitä ovat kosteikot, ihmisen toiminta (karjantuotanto, riisinviljely, jätevedet, täyttömaat ja fossiilisten polttoaineiden tuotanto, varastointi, kuljetus sekä jakelu) ja biomassan poltto (sekä luonnollinen että ihmisen toimesta tapahtuva). Metaanipäästöt ovat globaalisti 500 – 600 teragrammaa vuodessa, josta ihmistoiminnan osuus on 60 – 70 prosenttia. Metaani poistuu ilmakehästä pääasiassa reaktioista hydroksyyliradikaalin (OH, sähköisesti neutraali hydroksyyli) kanssa troposfäärissä. Hydroksyyliradikaalin osuus metaanin poistumisesta on noin 90 prosenttia. Loput poistuvasta metaanista menee maaperään, mereen tai kemiallisiin prosesseihin stratosfäärissä.

Ihmiskunnan toiminnasta tuleva metaani lisääntyy melko tasaisesti ajan myötä, joten ilmakehän metaanipitoisuuden lyhytaikainen vaihtelu aiheutuu lähinnä kosteikkojen päästöistä sekä biomassan poltosta. Myös hydroksyyliradikaali voi vaikuttaa asiaan, mutta sen vaikutus lyhytaikaiseen vaihteluun tunnetaan vielä huonosti.

Metaanipitoisuuden 1990-luvulla tapahtuneen vakautumisen syyksi on ehdotettu Neuvostoliiton romahdusta, mikä olisi aiheuttanut metaanipäästöjen vähenemisen. Päästöinventaarioissa näkyykin se, että vuosien 1990 ja 2005 välillä Manner-Euroopassa (mukaan lukien Länsi-Venäjä) metaanipäästöt vähenivät. Pohjois-Amerikassa päästöt pysyivät tuona aikana tasaisena. Samaan aikaan nousevissa talouksissa (erityisesti Kiinassa) metaanipäästöt kasvoivat merkittävästi, minkä takia trooppisten alueiden ja Itä-Aasian päästöt ovat kasvaneet. Kokonaisuudessaan maailman metaanipäästöjen on arvioitu nousseen noin 32 teragrammalla vuoden 1990 jälkeen.

Vakautumisen syyksi on myös ehdotettu kosteikkojen vähenneitä päästöjä. Pohjoisella pallonpuoliskolla olosuhteet muuttuivat kuivemmiksi 1990-luvun ja 2000-luvun taitteessa. Tämä vähentää metaanipäästöjä kosteikoista. Myös metaanipitoisuuden vuodesta 2007 alkaneen uuden nousun oletetaan tulevan kosteikoilta. Vuosina 2007 ja 2008 tärkeimmillä kosteikkoalueilla (esimerkiksi Siperiassa ja tropiikissa) oli hyvin lämmintä ja satoi paljon. Näissä olosuhteissa kosteikot päästävät paljon metaania.

Ilmakehän mittauksien perusteella pystytään sulkemaan biomassan poltto pois viimeaikaisen metaanipitoisuuden nousun aiheuttajana ainakin pohjoisessa, eikä biomassan poltto ole tropiikissakaan ollut kovin merkitsevä tekijä. Myöskään hydroksyyliradikaalit eivät ilmeisesti ole vaikuttaneet asiaan merkittävästi. Uudessa tutkimuksessa Bousquet ja kumppanit ovat käyttäneet ilmastomalleja (paria käänteistä päästömallia ja ekosysteemimallia kosteikkojen päästöjen simulointiin) viimeaikaisten metaanilähteiden selvittelyyn vuosien 2006 ja 2008 välillä.

Käänteisten mallien tulokset täsmäävät toisiinsa globaalisti. Tuloksien mukaan vuonna 2006 metaanipäästöt pienenivät ja vuosina 2007 sekä 2008 suurenivat. Tutkitulla aikavälillä suurin tekijä metaanipäästöjen kasvussa näytti olleen tropiikin kosteikkojen päästöt. Metaanipäästöjen lähteinä näyttäytyvät käänteisissä malleilla sekä ekosysteemimallissa trooppinen Etelä-Amerikka ja pohjoinen Euraasia. Mallituloksien perusteella hydroksyyliradikaalit eivät ole vaikuttaneet merkittävästi metaanipäästöjen nousuun.

Kosteikot ovat tällä hetkellä suurin luonnollinen metaanin lähde varsinkin pohjoisessa. Metaania syntyy pohjoisen kosteikoissa orgaanisen aineksen hajotessa hapettomissa olosuhteissa. Syntyvän metaanin noustessa maan pinnalle se kohtaa happea ja osa metaanista hapettuu. Jäljelle jäävä metaani nousee ilmakehään. Metaanin tuotto riippuu ensisijaisesti maaperän lämpötilasta. Hapettomien olosuhteiden esiintyminen riippuu pohjaveden korkeudesta.

Pickett-Heaps kollegoineen on tutkinut metaanipäästöjä Hudsoninlahden alueen kosteikoista. Alueen kosteikot ovat pinta-alaltaan 320 000 neliökilometriä (10 prosenttia koko pohjoisten kosteikkojen kattamasta pinta-alasta) ja ovat Länsi-Siperian kosteikkojen jälkeen toiseksi suurin pohjoinen kosteikkoalue. Tutkimuksessa käytettiin alueelta lentokoneesta käsin tehtyjä metaanipitoisuuden mittauksia, joita verrattiin tietokonemallin simulaatioihin. Lisäksi käytettiin metaanimittauksia kosteikon ulkopuolelta vertailukohtana, jotta saatiin määritettyä kosteikolle ominaiset metaanipäästöt.

Kosteikon ja kosteikon ulkopuolisten metaanimittausten välillä on huomattava ero, mikä selvästi viittaa kosteikon metaanipääästöihin. Kosteikon metaanipäästöt alkavat toukokuussa ja ovat voimakkaimmillaan heinä-elokuussa. Päästöt lakkaavat syyskuussa. Malli simuloi metaanipäästöjä muuten melko hyvin, mutta aluksi metaanipäästöt alkavat hiukan aiemmin ja loppuvat hiukan myöhemmin kuin havainnoissa. Tämä ilmeisesti johtuu lumipeitteen vaikutuksesta ja kun vaikutus otetaan huomioon mallissa, simulaation tulokset muuttuvat selvästi paremmaksi myös metaanipäästökauden ajoituksen osalta. Tutkijoiden parhaan arvion perusteella Hudsoninlahden alueen kokonaismetaanipäästöt näyttäisivät olevan noin 2,3 teragrammaa vuodessa, mikä on moninkertainen määrä aiempiin arvioihin nähden. Eron arvellaan johtuvan siitä, että aiemmissa tutkimuksissa ei ehkä ole otettu alueen joitakin metaanilähteitä huomioon.

Metaanipäästöt tulevaisuudessa – uinuva jättiläinen?

Saksalaisen Leibniz-instituutin tutkijat Arne Biastochin johdolla ovat tutkineet Jäämeren pohjan veden lämpötilan kehittymistä ilmaston lämmetessä ja metaanipäästöjä Jäämeren pohjassa olevista metaanihydraateista. Jäämeren rannikkovesissä on valtavat määrät metaanihydraatteja varastoituneena pohjan sedimentteihin. Metaanihydraatit pysyvät vakaana ympäristön alhaisen lämpötilan ja korkean paineen ansiosta. Ilmaston lämpeneminen saattaa aiheuttaa epävakautta metaanihydraatteihin, jolloin hydraateista saattaa vapautua metaania mereen ja ehkä myös ilmakehään. Nykytiedon valossa näyttää siltä, että arktiset alueet tulevat lämpenemään huomattavasti ilmastonmuutoksen myötä.

Tutkimuksen tuloksien perusteella Jäämeren pohjavedet lämpenevät epätasaisesti alueesta riippuen. Voimakkain lämpeneminen näyttäisi tapahtuvan Atlantilta virtaavan veden vaikutusalueen matalissa vesissä. Seuraavan sadan vuoden aikana lämpeneminen tulisi vaikuttamaan neljäsosaan matalilla ja puolisyvillä alueilla sijaitsevista metaanihydraatteja sisältävistä alueista. Metaanin vapautuminen näiltä alueilta saattaisi voimistaa meren happamoitumista ja happivajetta. Mallisimulaatioiden perusteella metaanin vapautuminen tutkitun sadan vuoden aikajaksolla ei vielä voimistaisi ilmaston lämpenemistä merkittävästi.

Metaaniklatraattien tulevan käyttäytymisen kannalta on oleellista tietää, miten klatraatit ja merenpohjan metaani yleensä ovat käyttäytyneet menneissä ilmastonmuutoksissa. Cook ja muut ovat tutkineet metaanin käyttäytymistä edellisen jäätiköitymisen aikana Beringinmeren pohjasta otetuista kairanäytteistä. Tutkitut alueet ovat noin 700 ja 1500 metrin syvyisiä.

Kairanäytteiden analyysissä näkyy useita voimakkaan metaanipitoisuuden jaksoja. Radiohiiliajoituksen perusteella jaksot tapahtuvat samanaikaisesti kummassakin kairanäytteessä ja lisäksi jaksot sopivat sekä ajoitukseltaan että kestoltaan yhteen Dansgaard-Oeschgerin tapahtumien kanssa. Näyttää siltä, että metaani on lisääntynyt tuolloin samanaikaisesti koko alueella. Metaani ei kuitenkaan ole peräisin metaaniklatraateista, sillä tutkitut alueet ovat liian syvällä metaaniklatraattien epävakaudelle. Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että tuhansien vuosien kuluessa myös syvän meren sedimenteissä oleva metaani voi alkaa purkautua.

Metaani saattaa voimistaa ilmastonmuutosta

Metaani on voimakas kasvihuonekaasu. Maapallon sedimenteissä on orgaanista hiiltä 10 miljoonaa miljardia tonnia, eli paljon enemmän kuin kivihiiltä, öljyä, maakaasua ja biomassaa yhteensä. Tämän valtavan massan muokkautuessa kemiallisten, fyysisten ja biologisten prosessien toimesta siitä saattaa aiheutua suuret määrät kasvihuonekaasupäästöjä ja sitä kautta sedimenttien hiilivarastot saattavat kontrolloida maapallon ilmastoa.

Kroeger ja kumppanit ovat arvioineet sedimenteistä vapautuvan metaanin roolia menneissä ilmastonmuutoksissa. Toistaiseksi syvältä sedimenttien orgaanisesta hiilestä vapautuvaa metaania ei ole otettu huomioon ilmastomalleissa tai ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden arvioissa. Eoseenikaudella vallitsi hyvin lämmin ilmasto, joka edellyttäisi suurta ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta. Sedimenteistä vapautuva metaani voisi selittää eoseenin suuret hiilidioksidipitoisuudet, jotka olivat jopa 20 kertaa suuremmat kuin esiteollisella ajalla.

Metaania olisi voinut vapautua sedimenteistä litosfäärilaattojen (eli mannerlaattojen) liikkuessa tai magmaan liittyvien prosessien yhteydessä. Tämä olisi voinut aiheuttaa maapallon lämpenemisen. Lämpenemisen jatkuessa pidempään myös sedimentit olisivat lämmenneet, mikä olisi voinut aiheuttaa metaaniklatraattien purkautumista. Tämä olisi voimistanut lämpenemistä.

Esiteollisella ajalla sedimenteistä purkautuva metaani on saattanut aiheuttaa kolmasosan ilmakehän metaanipitoisuudesta. Niinpä sedimenttien metaanipurkausten vaihtelu voi vaikuttaa ilmastoon myös lyhyemmällä kuin miljoonien vuosien aikaskaalalla.

Norjalaiset ja yhdysvaltalaiset tutkijat Ivar Isaksenin johdolla ovat julkaisseet tutkimusartikkelin, jossa esitetään myös toisia tapoja, joilla metaani saattaa voimistaa ilmaston lämpenemistä. Heidän tutkimuksensa tuloksien perusteella ilmakehään vapautuva metaani vaikuttaa ilmakehän kemiaan niin, että siitä aiheutuu huomattavasti enemmän lämpenemistä kuin pelkän metaanin kasvihuonevaikutus. Metaanin purkautuessa nimittäin erilaiset kemialliset prosessit näyttävät pidentävän metaanin elinikää ilmakehässä sekä vaikuttavat otsonin, stratosfäärissä olevan vesihöyryn ja hiilidioksidin määrään ilmakehässä.

Lähteet:

Biastoch, A., et al. (2011), Rising Arctic Ocean temperatures cause gas hydrate destabilization and ocean acidification, Geophys. Res. Lett., 38, L08602, doi:10.1029/2011GL047222. [tiivistelmä]

Bousquet, P., Ringeval, B., Pison, I., Dlugokencky, E. J., Brunke, E.-G., Carouge, C., Chevallier, F., Fortems-Cheiney, A., Frankenberg, C., Hauglustaine, D. A., Krummel, P. B., Langenfelds, R. L., Ramonet, M., Schmidt, M., Steele, L. P., Szopa, S., Yver, C., Viovy, N., and Ciais, P.: Source attribution of the changes in atmospheric methane for 2006–2008, Atmos. Chem. Phys., 11, 3689-3700, doi:10.5194/acp-11-3689-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Cook, M. S., L. D. Keigwin, D. Birgel, and K.-U. Hinrichs (2011), Repeated pulses of vertical methane flux recorded in glacial sediments from the southeast Bering Sea, Paleoceanography, 26, PA2210, doi:10.1029/2010PA001993. [tiivistelmä]

Isaksen, I. S. A., M. Gauss, G. Myhre, K. M. Walter Anthony, and C. Ruppel (2011), Strong atmospheric chemistry feedback to climate warming from Arctic methane emissions, Global Biogeochem. Cycles, 25, GB2002, doi:10.1029/2010GB003845. [tiivistelmä]

K.F. Kroeger, R. di Primio and B. Horsfield, Atmospheric methane from organic carbon mobilization in sedimentary basins – the sleeping giant?, Earth-Science Reviews, 2011, doi:10.1016/j.earscirev.2011.04.006. [tiivistelmä]

Mitchell, L. E., E. J. Brook, T. Sowers, J. R. McConnell, and K. Taylor (2011), Multidecadal variability of atmospheric methane, 1000–1800 C.E., J. Geophys. Res., 116, G02007, doi:10.1029/2010JG001441. [tiivistelmä]

Pickett-Heaps, C. A., Jacob, D. J., Wecht, K. J., Kort, E. A., Wofsy, S. C., Diskin, G. S., Worthy, D. E. J., Kaplan, J. O., Bey, I., and Drevet, J.: Magnitude and seasonality of wetland methane emissions from the Hudson Bay Lowlands (Canada), Atmos. Chem. Phys., 11, 3773-3779, doi:10.5194/acp-11-3773-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Schneising, O., Buchwitz, M., Reuter, M., Heymann, J., Bovensmann, H., and Burrows, J. P.: Long-term analysis of carbon dioxide and methane column-averaged mole fractions retrieved from SCIAMACHY, Atmos. Chem. Phys., 11, 2863-2880, doi:10.5194/acp-11-2863-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Lisätietoa:

Tutkimusartikkeleita ilmakehän metaanipitoisuudesta
Tutkimusartikkeleita metaanipäästöistä

AMO vaikuttaa ilmastoon pitkällä aikavälillä

Uusien tutkimusten mukaan Atlantilla vaikuttava monen vuosikymmenen aikaskaalalla toimiva oskillaatio (Atlantic Multidecadal Oscillation, AMO) vaikuttaa erityisesti Pohjois-Atlantin alueen ilmastoon 50-80 vuoden jaksolla. AMOn vaikutukset ovat nähtävissä myös Tiibetin ylängöllä sekä jopa globaalissa ilmastossa. Viime vuosikymmenien lämpeneminen näyttää kuitenkin poikkeavan tästä AMOn aiheuttamasta oskillaatiosta ainakin Norjan vuonoissa.

AMO-indeksin vuosikeskiarvot vuosien 1856 ja 2010 välillä. Vuosikeskiarvojen perustana olevat kuukausittaiset arvot ovat peräisin NOAA:n Earth System Research Laboratoryn AMO-sivulta.

Ilmastotieteessä on nykyään tärkeää saada erotettua ihmisen ja luonnollisten prosessien aiheuttamat ilmastopakotteet toisistaan erityisesti useiden vuosikymmenien aikaskaalalla toimivien luonnollisten prosessien tapauksessa. Useita vuosisatoja kattavissa ilmastorekonstruktioissa näkyy yleensä jaksoltaan noin 50-80 vuoden ilmastosignaali, joka näkyy erityisen voimakkaana Pohjois-Atlantin alueella. Samanlainen signaali näkyy myös moderneissa lämpötilan mittaussarjoissa.

Ilmastomallien simulaatioiden perusteella näyttää siltä, että heilahtelu voisi liittyä Atlantin valtameren virtausliikkeiden (esimerkiksi Golfvirran) muutoksiin, jotka aiheuttaisivat useiden vuosikymmenien ajanjaksolla meren pintalämpötilan heilahtelua. Tämä ilmaston heilahtelu tai oskillaatio tunnetaan englanninkielisellä nimellä Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO, eli ”Atlannin monivuosikymmeninen oskillaatio”). Kolmessa uudessa tutkimuksessa on tutkittu AMOa ja siihen läheisesti liittyviä ilmiöitä.

Wyatt ja muut ovat tutkineet AMOn signaalin etenemistä pohjoisella pallonpuoliskolla. Heidän tutkimuksensa tuloksissa näkyy alkuperäisen AMO-signaalin muuttuminen päinvastaiseksi noin 30 vuoden kuluessa. Lisäksi ilmaston lyhyempiaikainen vaihtelukin näyttäisi muuttuvan AMO-signaalin asennosta riippuen. Näyttääkin siltä, että AMOn pitempiaikaisella vaihtelulla ja ilmaston lyhyempiaikaisella vaihtelulla on olemassa yhteys. Tämän tutkimuksen perusteella AMOlla on merkittävä rooli pohjoisen pallonpuoliskon ilmastossa, mikä näkyy myös globaalissa ilmastossa.

Shen ja muut ovat tutkineet lumipeitteen vaihtelua Tiibetin ylängöllä. Tutkimuksessa käytettiin havaintoja sekä kolmen jääkairanäytettä, joiden avulla muodostettiin rekonstruktio lumipeitteestä 200 viime vuoden ajalta. Lumipeitteen vaihtelussa näkyy merkittävä vaihtelu vuosikymmenien aikaskaalalla. Lumipeitteen kehityksessä tapahtui merkittäviä jaksollisia käännöksiä 1840-, 1880-, 1920- ja 1960-luvuilla. Nämä lumipeitteen vaihtelut korreloivat hyvin AMOn vaihtelujen kanssa. AMOn kylmä vaihe näyttää vastaavan suurta lumipeitettä ja lämmin vaihe pientä lumipeitettä Tiibetin ylängöllä.

Norjalaistutkijat (Hald ja muut) ovat tutkineet Malangen vuonon pohjasedimenttejä ja tehneet niistä lämpötilarekonstruktion viimeisen 2000 vuoden ajalta. Lämpötilarekonstruktio perustuu hapen isotooppiin 18. Rekonstruktio tarkastettiin vertaamalla sitä vuonon pohjasta mitattuihin lämpötiloihin. Rekonstruktio näyttää lämpötilojen laskevan yleisesti vuodesta 40 eaa. vuoteen 1350 jaa. Tämän uskotaan johtuvan pikku hiljaa maapallon ratamuutosten myötä vähenevästä Auringon säteilyn lämmitysvaikutuksesta. Rekonstruktiossa näkyy myös lyhytaikaisempia vaihteluita, jotka vastaavat Atlantilla yleisemmin esiintyvää ilmaston heilahtelua. Vuoden 1800 jälkeen rekonstruktiossa näkyy kuitenkin lämpenemistä, joka on voimakkaampaa kuin mikään rekonstruktiossa aiemmin näkyvä viimeisen 2000 vuoden aikana.

Lähteet:

M. Hald, G. R. Salomonsen, K. Husum, L. J. Wilson, A 2000 year record of Atlantic Water temperature variability from the Malangen Fjord, northeastern North Atlantic, The Holocene April 18, 2011 0959683611400457, doi: 10.1177/0959683611400457. [tiivistelmä]

Shen, C., W.-C. Wang, and G. Zeng (2011), Decadal variability in snow cover over the Tibetan Plateau during the last two centuries, Geophys. Res. Lett., 38, L10703, doi:10.1029/2011GL047288. [tiivistelmä]

Marcia Glaze Wyatt, Sergey Kravtsov and Anastasios A. Tsonis, Atlantic Multidecadal Oscillation and Northern Hemisphere’s climate variability, Climate Dynamics, 2011, DOI: 10.1007/s00382-011-1071-8. [tiivistelmä]

Mitä eurooppalaiset tietävät hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista?

Euroopan komission Eurobarometri-käyntikyselytutkimuksessa haastateltiin 9.2.-8.3.2011 kaikkiaan 13 091 vähintään 15-vuotiasta eurooppalaista, joista 1001 oli suomalaisia. Tutkimus toteutettiin 12 valtiossa: Alankomaat, Bulgaria, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Kreikka, Puola, Ranska, Romania, Saksa, Suomi ja Tšekki. Koko tutkimuksen tulokset painotettiin kunkin maan väestömäärän mukaisesti.

© Stefan Rajewski - Fotolia.com

Kyselyssä kartoitettiin ihmisten tietämystä hiilidioksidista sekä asenteita hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista. Julkaisimme ensimmäisen osan kyselyn tuloksista viime viikolla otsikolla ”Mitä eurooppalaiset tietävät hiilidioksidista?” Tämä nyt julkaistava toinen osa keskittyy eurooppalaisten tietoihin sekä mielipiteisiin hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista.

Oletteko kuullut CO₂:n talteenotosta ja varastoinnista tai hiilen talteenotosta ja varastoinnista (CCS-tekniikka)?

Suomalaisista 12 % ja kaikista eurooppalaisista 10 % sanoo tietävänsä, mitä hiilidioksidin talteenotolla ja varastoinnilla tarkoitetaan. Ylivoimainen ykkönen on Alankomaat, jossa yli puolet (52 %) vastaajista sanoo tietävänsä asiasta. Suomalaisten tulos on Euroopan kolmanneksi paras alankomaalaisten ja saksalaisten (13 %) jälkeen.

Lisäksi 24 % suomalaisista ja 18 % kaikista eurooppalaisista sanoo kuulleensa hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista, mutta he eivät kuitenkaan mielestään tiedä, mitä tällä tekniikalla tarkoitetaan.

Suurin osa suomalaista (62 %) ja kaikista eurooppalaisista (67 %) ei ole edes kuullut koko asiasta.

Tietämys hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista näyttää olevan yhteydessä aktiiviseen tiedonhankintaan (Internetin ja sanomalehtien seuraaminen). Passiivisesti tietoa saavat (televisiota katsovat) eivät ole asiasta selvillä yhtä hyvin. Lisäksi hyvin koulutetut näyttävät tietävän asiasta enemmän kuin aikaisella iällä kouluttautumisen lopettaneet, samoin miehet naisia enemmän.

Hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin (CCS) määritelmä

Ennen seuraavia kysymyksiä haastatelluille luettiin hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin määritelmä:

CCS on teknologia, jonka avulla otetaan talteen fossiilisia polttoaineita (esimerkiksi kaasua tai öljyä) käyttävien voimalaitosten tai raskaan teollisuuden (esimerkiksi teräs- ja sementtiteollisuus) toiminnassa syntyvä hiilidioksidi. Hiilidioksidi voidaan varastoida joko maalle (maan alle) tai merelle (merenpohjan alle) useiden kilometrien syvyyteen.

Kun kyse on tulevasta hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista EU:ssa, mitä seuraavista varastointitavoista suosisitte?

Kaikkien eurooppalaisten mielestä parhaat CCS-menetelmät ovat hiilidioksidin varastointi maan alla vain harvaan asutuilla alueilla (23 % vastaajista), merenpohjan alla (21 %) ja joko merenpohjan tai maan alla vain lähellä sitä voimalaa tai teollisuuslaitosta, joka hiilidioksidin on tuottanut (20 %). Viimeksi mainittu menetelmä oli erityisesti hyvin koulutettujen vastaajien suosikki. Myös Suomessa se sai paljon kannatusta ja oli suosituin vaihtoehto koko Euroopan korkeimmalla prosenttimäärällä (37 %).

Suomessa toiseksi suosituin tapa oli maan alla harvaan asutuilla alueilla varastointi (31 %). Tässäkin suomalaisten prosenttiarvo oli Euroopan korkein. Sen sijaan merenpohjan alle varastointi sai Suomessa vähiten kannatusta koko Euroopassa, vain 10 %.

Kun otatte huomioon kaiken hiilidioksidin tai hiilen talteenotosta ja varastoinnista tietämänne, uskotteko että se olisi tehokas keino taistelussa ilmastonmuutosta vastaan?

Kysymykseen vastasi myönteisesti 39 % eurooppalaisista. Vaihtelu eri valtioissa oli kuitenkin suurta. Yli puolet tšekkiläisistä ja kreikkalaisista vastasi myönteisesti, saksalaisista vain 23 %. Suomalaisten myönteisyys (41 %) oli hivenen yli Euroopan keskiarvon.

Kuitenkin kaikkein eniten kielteisiä vastauksia tuli Suomesta (42 %), toiseksi eniten Saksasta (34 %). Suomessa CCS-tekniikan mahdollisuuksiin myönteisesti ja kielteisesti suhtautuvien määrissä onkin koko Euroopan suurin kahtiajako. Saksalaiset olivat melko yksimielisesti skeptisiä tämän tekniikan mahdollisuuksista. Koko Euroopassa kielteisesti vastanneita oli 25 %.

Kantaa ottamattomien joukko oli melko suuri, koko Euroopassa 36 %, Suomessa 17 %.

Myönteisesti kysymykseen vastasivat erityisesti ne, jotka sanoivat tietävänsä CCS-tekniikasta, ja ne jotka arvioivat hiilidioksidin vaikuttavan voimakkaasti ilmastonmuutokseen. Samoin muita myönteisemmin suhtautuivat ydinvoimaa kannattavat, nuoret ja kouluttautumisen myöhemmällä iällä päättäneet vastaajat. Vaikka paras tietämys CCS-tekniikasta näyttäisi olevan Alankomaissa, siellä oli kuitenkin Euroopan toiseksi vähiten vastaajia, jotka uskoivat tekniikan olevan tehokas.

Kun toisessa kysymyksessä piti ottaa kantaa väitteeseen ”Hiilidioksidin varastointi auttaa taistelussa ilmastonmuutosta vastaan”, täysin tai melko samaa mieltä oli 47 % kaikista eurooppalaista ja 60 % suomalaisista. Suomalaisten prosenttiluku oli jaetulla toisella sijalla yhdessä Bulgarian kanssa. Ohi menivät vain kreikkalaiset (61 %). Melko tai täysin eri mieltä oli sekä kaikista eurooppalaisista että suomalaisista 23 %. Jälleen vastaamattomien joukko oli suuri (koko Euroopassa 30 %, Suomessa 17 %).

Eurooppalaisista 83 % uskoo hiilidioksidipäästöjen vaikuttavan suuresti ilmastonmuutokseen. Näin uskovista yli puolet (52 %) vastustaa hiilen käyttöä omassa maassaan ja vajaa puolet (43 %) pitää CCS-tekniikkaa tehokkaana.

Lähes kaksi kolmasosaa (60 %) eurooppalaisista on sitä mieltä, että hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin pitäisi olla pakollista uusissa hiiltä polttavissa voimaloissa. Suomalaisista näin ajattelee 68 %, mikä on Euroopan kolmanneksi suurin kannatus heti Tšekin (77 %) ja Kreikan (72 %) jälkeen.

Jos hiilidioksidin tai hiilen talteenotto- ja varastointitekniikkaa käytettäisiin alueellanne, uskoisitteko hyötyvänne siitä vai ette?

Myönteisesti kysymykseen vastasi 23 % eurooppalaisista. Kaikkein myönteisimpiä (33 %) olivat tšekit, puolalaiset ja bulgarialaiset. Vähiten myönteisiä vastauksia tuli Saksasta (10 %), Alankomaista (13 %), Ranskasta (18 %) ja Suomesta (22 %).

Kielteisesti vastanneita oli 38 % eurooppalaisista. Eniten kielteisiä vastauksia tuli Alankomaista (67 %) ja Suomesta (57 %).

CCS-tekniikasta vastaajat uskovat tulevan seuraavia hyötyjä: ilmanlaadun parantuminen 53 % vastaajista (71 % suomalaisista, suomalaisten prosenttiosuudet suluissa), työpaikkojen lisääntyminen 30 % (30 %), vesien paikallisen saastumisen vähentyminen 24 % (24 %), sähkön hinnan alentuminen 24 % (15 %), paikallisen liike-elämän hyötyminen 21 % (7 %, Suomessa Euroopan pienin prosenttiluku). Eniten (71 %) ilmanlaadun parantumiseen uskoivat suomalaiset, tšekit ja kreikkalaiset.

CCS-tekniikasta ei uskota tulevan hyötyä seuraavien syiden takia: tekniikalla ei uskota olevan myönteisiä vaikutuksia ympäristöön 36 % (37 %), tekniikasta aiheutuisi vesistöjen saastumisriski 29 % (30 %), tekniikasta aiheutuisi ilman saastumisriski 27 % (19 %), sähkön hinta nousisi 21 % (26 %), fossiilisten polttoaineiden käyttö vähenee joka tapauksessa huomattavasti tulevina vuosina 11 % (16 %), tekniikka haittaisi paikallista liike-elämää 9 % (6 %). Kolmeen viimeksi mainittuun syyhyn Suomesta tuli Euroopan toiseksi korkeimmat prosenttimäärät.

Puolet (49 %) eurooppalaisista uskoo, että EU:ssa käytetään fossiilisia polttoaineita sähkön tuotantoon vielä vuoden 2050 jälkeen. Suomalaisten usko fossiilisten polttoaineiden käyttöön EU:ssa on Euroopan korkein (69 %). Toisena tulevat saksalaiset ja alankomaalaiset (60 %).

Jos viiden kilometrin säteelle kodistanne syvälle maan alle olisi tulossa hiilidioksidin varastointipaikka, miten huolissanne olisitte?

Erittäin tai melko huolissaan olisi kaikista eurooppalaisista 61 % ja suomalaisista 50 %. Syitä huolelle olivat seuraavat asiat: negatiiviset vaikutukset ympäristöön ja terveyteen 64 % huolestuneista vastaajista (70 % huolestuneista suomalaisista), vuotoriski 63 % (68 %), hiilidioksidin kuljetus varastointipaikkaan ei ole turvallista 39 %, paikallisten kiinteistöjen hinnan aleneminen 16 % (25 %), terrorismin vaara 14 % (9 %). Erityisen huolissaan olivat ne vastaajat, joiden mielestä hiilidioksidin talteenotto ja varastointi ei ole tehokas menetelmä ilmastonmuutoksen torjumiseksi.

Ei lainkaan tai ei kovinkaan huolissaan olisi 23 % kaikista eurooppalaista. Vähiten huolestuneita oli Alankomaissa (43 %), Suomessa (36 %) ja Britanniassa (29 %).

Kaiken kaikkiaan koko EU:ta ajatellen yli puolet (55 %) vastaajista pitää CCS-tekniikkaa tulevaisuudessa turvallisuusriskinä. Vähiten huolestuneita on Romaniassa (39 %), Bulgariassa (49 %), Italiassa (49 %) ja Suomessa (49 %).

Jos maanalaisen hiilidioksidin varastointipaikan rakentamista ehdotettaisiin kotinne lähelle, mitä seuraavista vaihtoehdoista suosisitte?

Kaikista eurooppalaisista 39 % ja suomalaisista 28 % haluaisi, että heidän kansaan neuvoteltaisiin suoraan ja että he voisivat osallistua päätöksentekoprosessiin. Vaikka tämä vaihtoehto oli Suomessakin suosituin, sen kannatus prosentteina jäi Euroopan pienimmäksi yhdessä tšekkiläisten vastausten kanssa.

Toiseksi suosituin vaihtoehto (koko Eurooppa 19 %, Suomi 25 %, Suomessa Euroopan korkein prosenttiluku yhdessä Ranskan kanssa) oli neuvottelu kansalaisjärjestöjen kanssa ja niiden osallistuminen päätöksentekoon.

Kolmanneksi eniten kannatusta (Eurooppa 14 %, Suomi 20 %) sai vaihtoehto, jonka mukaan vastaaville viranomaisille voisi antaa täyden päätösvallan.

Eduskunnan osallistumista päätöksentekoon kannatti kaikista eurooppalaisista 11 % ja suomalaisista 19 %. Suomen prosenttimäärä oli Euroopan korkein.

Eurooppalaisista 77 % on sitä mieltä, että paikallisten viranomaisten pitäisi kuitenkin viime kädessä saada päättää CCS-tekniikan käyttöönotosta, vaikka 68 % vastaajista kaipaakin EU:n yhteisiä ohjeita. Suomessa ja Kreikassa yhteisiä EU-ohjeita kannatettiin eniten koko Euroopassa (82 % vastaajista). Seuraavaksi eniten kannatusta yhteisille ohjeille tuli Alankomaista (79 %), jossa kuitenkin eniten Euroopassa kannatettiin paikallisviranomaisten lopullista päätösvaltaa (89 %).

Mitä kolmea seuraavista pidätte luotettavimpina hiilidioksidin talteenottoa ja varastointia koskevan tiedon tarjoajina?

Luotettavimpina tiedon lähteinä pitää yliopistoja ja tutkimuslaitoksia 45 % kaikista eurooppalaista vastaajista (67 % suomalaista, suomalaisten prosentit suluissa), kansalaisjärjestöjä 31 % (28 %), television, radion ja sanomalehtien toimittajia 24 % (28 %), alueellisia ja paikallisia viranomaisia 23 % (39 %), oman maan hallitusta 20 % (26 %), Euroopan unionia 14 % (17 %), energiayhtiöitä 13 % (22 %) ja ystäviä sekä perhettä 13 % (10 %). Eurooppalaisista 5 % vastasi spontaanisti, ettei mistään saa luotettavaa tietoa.

Suomalaisten luottamus alueellisiin ja paikallisiin viranomaisiin oli Euroopan korkein (39 %). Toiseksi eniten alueellisiin ja paikallisiin viranomaisiin luotetaan Romaniassa (34 %). Alueellisia ja paikallisia viranomaisia vielä enemmän Suomessa kuitenkin luotetaan yliopistoihin ja tutkimuslaitoksiin (67 %). Tässä suomalaisten luottamusprosentti on Euroopan toiseksi korkein heti Alankomaiden (68 %) jälkeen.

Johtopäätökset

Ilmastonmuutoksen vakavuuteen ja hiilidioksidin talteenottoon sekä varastointiin negatiivisimmin suhtautuvat ne ihmiset, joiden epäluottamus tieteeseen ja viranomaisiin on kaikkein suurin. Passiivisesti tietoa saavat, esimerkiksi vain televisiota seuraavat, eivät ole asioista yhtä hyvin perillä kuin aktiivisemmin tietoa etsivät.

Parhaiten vaikeita asioita, esimerkiksi ilmastonmuutoksen vaikutuksia ja estämiskeinoja, ymmärtävät ja niistä tietävät hyvin koulutetut ihmiset, jotka yleensä myös luottavat viranomaisiin. Hyvä koulutus auttaa aktiivista tiedonhankintaa Internetistä ja monista erilaisista tietolähteistä, mikä puolestaan näkyy parempana tietämyksenä ilmastonmuutoksesta.

Kaiken kaikkiaan eurooppalaisten tiedot ilmastonmuutoksesta ja vaihtoehtoisista energianlähteistä ovat melko hyvät. Sen sijaan hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista tiedetään erittäin vähän. Siihen liittyy myös osin aiheettomia pelkoja. Parhaita tiedonlevittämiskanavia ovat televisio ja Internet. Varsinkin vanhemmille ihmisille kuitenkin myös sanomalehdet ovat tärkeitä.

Lähteet:

Special Eurobarometer 364, Public Awareness and Acceptance of CO₂ capture and storage, Wave 75.1, TNS Opinion & Social, Publication May 2011

Tietämys hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista (CCS-tekniikka), Eurobarometer, European Commission, Factsheet in Finnish

Ilmakehästä löytynyt savuun liittyvä kemikaali saattaa olla terveydelle haitallinen

Tupakoinnista, metsäpaloista ja puulämmityksestä voi vapautua kemikaalia, joka voi olla ainakin osittain syyllinen savulle altistumiseen liittyviin terveydellisiin ongelmiin NOAA:n tutkijoiden ja heidän kollegoidensa tekemän tutkimuksen mukaan.

Käyttämällä tähän tarkoitukseen suunnittelemaansa massaspektrometriä tutkijaryhmä pystyi ensi kertaa mittaamaan tämän kemikaalin, syaanihapon, pitoisuutta ilmakehästä. Syaanihappo on vaikea havaita perinteisillä mittaustekniikoilla.

”Löysimme syaanihappoa monista paikoista – Los Angelesin keskustan ilmasta, Coloradon metsäpaloalueelta puhaltavasta tuulesta ja tupakansavusta,” sanoi Jim Roberts, tutkimusartikkelin pääkirjoittaja ja kemisti NOAA:n Earth System Research Laboratoryssa Coloradon Boulderissa. ”Osoitimme myös, että se liukenee helposti veteen, mikä tarkoittaa sitä, että ihmiset voivat altistua sille suoraan, jos se joutuu silmiin tai keuhkoihin.”

Altistuksen terveysvaikutukset eivät ole vielä täysin tiedossa. Ihmisen kehossa syaanihappo, jota kuvataan kemiallisella kaavalla HNCO, on osa biokemiallista ketjua, joka liittyy harmaakaihiin sekä tulehdukseen, joka voi laukaista sydän- ja verisuonitauteja sekä nivelreuman. Tähän mennessä syaanihappoa ei oltu havaittu ulkoilmassa tai tupakansavussa.

Tutkimusryhmä teki neljä erillistä HNCO:n mittausta: Los Angelesin kaupunkialueen ilmasta, Boulderissa Fourmile Canyonin syksyn 2010 metsäpaloalueelta puhaltavista tuulesta, laboratoriopolttokokeissa suurilla pitoisuuksilla ja tupakansavusta. Ryhmä teki myös ensimmäiset mittaukset syaanihapon veteenliukenemiskyvystä, mikä määrittelee kemikaalin taipumusta liueta ihmisvartalon kosteisiin kudoksiin.

”Maailmassa on kirjaimellisesti miljardeja ihmisiä, jotka polttavat biomassaa ruoanlaittoon ja lämmitykseen”, Roberts sanoi. ”Jos nämä sisätiloissa poltettavat tulet vapauttavat samanlaisia määriä syaanihappoa kuin ne tulet, joita me tutkimme laboratoriossa, perheet voivat altistua suurille syaanihapon pitoisuuksille.”

Robertsin ja kollegoiden tutkimusartikkeli julkaistiin 17. toukokuuta Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä. Tutkimushanke käynnistyi Missoula Fire Sciences -laboratoriossa, jossa tutkijat polttivat pensaikkoa, puiden oksia ja muita kasveja ymmärtääkseen maastopalojen vaikutuksia ilmanlaatuun paremmin. He käyttivät uutta erikoismittalaitetta – Robertsin ja muutaman kollegan rakentamaa massaspektrometriä – monien kasvillisuuden poltosta vapautuvien orgaanisien happojen mittaamiseen. Nämä hapot ovat mukana kemiallisissa prosesseissa, jotka voivat huonontaa ilmanlaatua.

Montanan laboratoriossa simuloitujen maastopalojen aikana HNCO:n pitoisuudet lähentelivät 600 tilavuuden miljardisosaa (ppbv). HNCO:n pitoisuus oli muutama tuhat kertaa pienempi sekä Los Angelesin ilmassa että Boulderin ilmassa Fourmile Canyonin metsäpalon aikaan.

Tutkimusryhmä laski, että noin yhden miljardisosan pitoisuudessa HNCO:ta liukenisi tarpeeksi altistuneisiin kudoksiin, jotta nuo kudokset altistuisivat karbamylaatiolle, joka on osa tulehduksia ja harmaakaihia laukaisevaa kemiallista prosessia. Ihmiset voivat altistua tuota rajaa suuremmille HNCO-pitoisuuksille metsäpalojen lähellä tai sisätiloissa polttaessaan hiiltä tai puuta ruoanlaittoon ja lämmitykseen. Los Angelesista ja Boulderista mitatuille alhaisille pitoisuuksille jatkuvan altistumisen terveysvaikutuksia ei tunneta.

Uuden mittalaitteen äärimmäinen herkkyys HCNO:n pienille pitoisuuksille teki mahdottomaksi mitata tupakansavun erittäin korkeita syaanihapon pitoisuuksia.

”Johtopäätöksemme on se, että tupakasta peräisin olevaa HNCO:ta on mitattava laajemmin ja mahdollinen altistuminen on selvitettävä määrällisesti”, tutkijat kirjoittivat ja lisäsivät, että syaanihappoa ei tällä hetkellä ole luokiteltu ”haitalliseksi” tai ”mahdollisesti haitalliseksi” tupakkatuotteiden tai savun ainesosaksi.

Tutkimusartikkelissaan tutkijat mainitsivat muita lähteitä ilmakehän HNCO:lle, kuten Kaliforniassa ja Euroopassa käyttöön otettavat saastuttamisen rajoituslaitteet, joita käytetään vähentämään dieselillä käyvien rekkojen päästöjä. Järjestelmät on suunniteltu vähentämään typen oksideja, jotka aiheuttavat ongelmia ilmanlaadulle, mutta ne tuottavat HNCO:ta sivutuotteena. Tämä uusi lähde voisi lisätä ihmisten altistumisesta kemikaalille kaupunkialueilla.

Lisäksi ilmastonmuutoksen odotetaan tuovan lämpimämmät ja kuivemmat olosuhteet maapallon joillekin alueille ja samanaikaisesti biomassan polttamisen sekä metsäpalojen odotetaan lisääntyvän. ”Tulevaisuudessa ilmakehässä saattaa olla suurempia määriä HNCO:ta”, Roberts sanoi. ”Onneksi osaamme nyt mitata sitä.”

Lähde: Smoke-related chemical discovered in the atmosphere could have health implications – NOAA:n tiedote

Vesivarastot määräävät kasvillisuuden reaktion kuivuuteen

Uuden tutkimuksen mukaan kuivuusjaksoja tulisi jatkossa mallintaa myös muilla ilmasto-olosuhteiden muutoksilla kuin pelkän sadannan puutteella. Kuivuusjaksojen aikana lämpötila nousee, on enemmän auringonpaistetta ja vähemmän kosteutta. Tämä vaikuttaa kasvillisuudelle ongelmia, mutta vain silloin, kun niillä ei ole riittäviä vesivarantoja. Jos vesivarannot riittävät, kasvillisuus jopa hyötyy kuivuuden olosuhteista.

Joillakin lyhykestoisilla sääilmiöillä, kuten helleaalloilla, kuivuusjaksoilla ja myrskyillä voi olla kestoonsa nähden suhteettoman suuria vaikutuksia ekosysteemiin. Tunnettu esimerkki tästä on vuoden 2003 helleaalto Euroopassa. Silloin aiheutui yli 10 miljardin dollarin satomenetykset, joka yhdessä monen ihmisen ennenaikaisen kuoleman kanssa nosti tietoisuutta tästä asiasta. Ennusteiden mukaan näitä sääilmiöitä tulee ilmaston lämmetessä tapahtumaan useammin ja ne tulevat voimistumaan.

Kuivuusjaksoilla voi olla huomattavia vaikutuksia kasvien tuottavuuteen ja ekosysteemin toimintaan yleensäkin. Aiemmissa tutkimuksissa kuivuuteen liittyen on yleensä keskitytty ilmaston kannalta vain sadantaan, eikä kuivuuden aikaisia muita ilmasto-olosuhteita ole vielä määritelty kunnolla. Uudessa tutkimuksessa on keskitytty kuivuuden aikaisiin ilmasto-olosuhteisiin ja niiden vaikutuksiin kasvillisuudelle.

Kuivuusjaksojen on havaittu tapahtuvan useammin ja ne ovat tulleet voimakkaammiksi. Kuivuusjaksoilla oletetaan olevan suuremmat vaikutukset kasvien tuottavuuteen kuin helleaalloilla. Sitä paitsi nykykäsityksen mukaan kuivuus voi aiheuttaa helleaaltoja. Maaperän kosteuden määrä vaikuttaa lämpötilaan ja myös pilvien syntymiseen, joten on järkevää olettaa kuivuuden aiheuttavan muutoksia myös säähän ja ilmastoon. Tästä ei ole kuitenkaan ennen tätä uutta tutkimusta tehty määrällistä analyysia.

Tutkimuksessa määriteltiin ensin keskimääräiset ilmasto-olosuhteet kuivuuden aikana käyttäen yhdeksää pitkän ajan (joista pisimmät kattoivat hiukan yli sata viime vuotta) säähavaintosarjaa Länsi-Euroopasta. Tätä dataa käytettiin sitten tietokonemallin (prosessimalli ORCHIDEE) tukena, kun mallilla simuloitiin kuivuutta. Kuivuutta simuloitiin perinteisesti ottamalla huomioon vain sadanta ja sitten ottamalla huomioon myös muut ilmasto-olosuhteet. Näin yritettiin selvittää, onko oleellista ottaa kuivuusjaksojen yhteydessä huomioon sadannan lisäksi myös muut ilmasto-olosuhteet.

Länsi-Euroopan havaintosarjoista löytyi 227 kuivuusjaksoa, jotka kestivät keskimäärin lähes 26 päivää. Kuivuusjaksojen keskimääräinen kesto oli melkein yhtä pitkä eri paikoissa. Kuivuusjaksojen aikana minimilämpötilat eivät yleensä poikenneet merkittävästi normaalista. Kuivuusjaksoihin liittyi myös keskimääräistä suurempi maksimilämpötila. Lisäksi kuivuusjaksot olivat huomattavasti keskimääräistä aurinkoisempia. Kuivuusjaksojen aikana suhteellinen kosteus väheni keskimäärin 12 prosenttia. Kosteuden väheneminen oli voimakasta erityisesti loppukeväällä ja alkukesällä. Kuivuusjaksojen alkuvaiheen ja loppuvaiheen ominaisuudet poikkesivat toisistaan. Kuivuusjakson loppuvaihe oli selvästi lämpimämpi, aurinkoisempi ja kuivempi kuin alkuvaihe. Tämä ilmiö esiintyi kaikilla mittausasemilla kaikkina kuukausina.

Mallisimulaatioissa kuivuus tehtiin sekä pelkästään sadantaa säätelemällä että kaikkia ilmasto-olosuhteita säätelemällä. Kaikkien ilmasto-olosuhteiden simulaatiossa 26 päivän mittaisessa kuivuusjaksossa lehtipuumetsien hiilinielu oli suurempi kuin pelkän sadannan simulaatiossa. Ruohomaiden hiilinielu oli pelkän sadannan simulaatiossa suurempi. Havumetsien hiilinielu oli molemmissa simulaatioissa suunnilleen samansuuruinen. Todennäköinen selitys tälle on se, että puut ylettyvät pitkien juuriensa avulla syvemmälle maaperän vasivarastoihin, minkä ansiosta ne selviävät kuivuudesta ruohomaiden kasvillisuutta paremmin. Ruohomaillakin hiilinielu kasvoi kuivuusjakson alussa, mutta alkoi sitten pienetä ilmeisesti vesivarastojen huvettua. Metsissäkin hiilinielu alkoi pienetä kuivuusjakson loppua kohden, mutta niissä vesivarastot kestivät selvästi pidempään.

Mallisimulaatioiden perusteella näyttää siis siltä, että jos vesivarastot vain riittävät, kuivuusjaksojen olosuhteet suosivat muuten kasveja ainakin tutkitun kaltaisilla leudoilla alueilla. Lisääntynyt auringonpaiste voimistaa kasvien yhteyttämistä. Lisäksi kohonnut lämpötila ja lisääntynyt auringonpaiste yhdessä saattavat nostaa lehtien lämpötilaa lähemmäs optimitilannetta. Jos vesivarastot eivät riitä, silloin kuivuusjakso aiheuttaa kasveille sellaisia ongelmia, joita ne voivat välttää veden avulla, kuten lämpöstressiä ja säteilyvaurioita. Kuivuusjaksoilla on myös kuivuutta voimistava vaikutus. Kuivuudesta aiheutunut kohonnut lämpötila, runsas auringonpaiste ja vähentynyt kosteus voimistavat kuivuutta, mikä aiheuttaa kasvillisuudelle taas lisää ongelmia.

Lähde: De Boeck, H. J. and Verbeeck, H.: Drought-associated changes in climate and their relevance for ecosystem experiments and models, Biogeosciences, 8, 1121-1130, doi:10.5194/bg-8-1121-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Myrskyradat siirtymässä napoja kohti

Uudessa tutkimuksessa on analysoitu pilvisyyden mittauksia ja havaittu myrskyratojen sekä niihin liittyvän pilvisyyden siirtyneen napoja kohti viime vuosikymmeninä. Lisäksi myrskyradat näyttävät kaventuneen. Havaituilla pilvisyyden muutoksilla on ilmaston lämpenemistä voimistava vaikutus.

Molempien pallonpuoliskojen keskileveysasteilla on alue, jossa ilmakehän laajamittaiset aaltoliikkeet siirtävät lämpöä ja kosteutta napoja kohti. Tämä aiheuttaa liikkuvien matalapaineiden vyöhykkeen, jossa esiintyy yleisesti pilvisyyttä ja sateita. Näitä vyöhykkeitä kutsutaan myrskyradoiksi. Myrskyradat ovat oleellinen osa ilmakehän kiertoliikkeitä ja ne vaikuttavat myös ilmastoon. Myrskyratoihin liittyy negatiivinen säteilypakote ja ne vaikuttavat myös Pohjois-Atlantin oskillaation ja El Niñon toimintaan.

Ilmastomallien simulaatioiden perusteella myrskyratojen pitäisi siirtyä napoja kohti ilmaston lämmetessä. Muutos on kuitenkin niin hienovarainen, että sen havaitseminen on vielä vaikeaa. Lukuisista tutkimuksista huolimatta ei ole vielä täysin selvää, miksi myrskyradat siirtyvät. Kasvihuonekaasujen lämmitysvaikutuksen oletetaan vaikuttavan asiaan, mutta myös aerosolien vaikutus pilviin saattaa olla yksi osatekijä.

Uudessa tutkimuksessa on pyritty selvittämään, onko myrskyratojen siirtyminen jo havaittavissa viime vuosikymmenien pilvisyyden mittauksissa. Tutkimuksessa käytettiin ISCCP:n (International Satellite Cloud Climatology Project) mittauksia vuosien 1983 ja 2008 väliltä. Kyseisellä aikavälillä globaali pintalämpötila on noussut noin 0,5 celsiusastetta, mikä saattaa olla tarpeeksi suuri muutos myrskyratojen siirtymisen havaitsemiselle. Tutkimuksessa käytettiin mittausdataa myös muista lähteistä (ERBE, CERES ja MODIS) tukemaan ISCCP:n dataa. Lisäksi tilannetta simuloitiin ilmastomalleilla.

ISCCP:n ongelmat

ISCCP:n mittausdatassa tiedetään olevan virheitä, joista erityisesti satelliittien katselukulman muutokset tekevät datan tulkinnan ongelmalliseksi. Satelliittien katselukulma muuttuu, kun satelliittiverkostoon lisätään satelliitti, vaihdetaan satelliitin sijaintia tai poistetaan satelliitti verkostosta. Katselukulman muuttuminen vaikuttaa mitattuun pilvisyyden määrään. Ongelmaan ei ole vielä kunnollista ratkaisua, mutta tutkimuksessa pyritään kiertämään ongelma erinäisin keinoin.

Helpoin tapa ongelman kiertämiseksi on jättää data pois niiltä alueilta, joita ongelma vaivaa eniten. Tämän menetelmän heikkous on se, että ongelma on silti olemassa myös muiden alueiden datassa ainakin jonkin verran. Tässä tutkimuksessa jätettiin pois Intian valtameren alue, joka on kahden satelliitin mittausalueen rajalla, eikä alueelle löydy paikkaavaa dataa muistakaan satelliiteista ennen vuotta 1997.

Satelliittiverkoston muutoksien vaikutus voidaan myös yrittää korjata regressioanalyysin avulla. Tutkimuksessa tätä menetelmää käytettiin globaaliin merienpäälliseen kokonaispilvipeitteeseen. Korjauksen jälkeen ISCCP:n datassa ollut pilvisyyden laskeva trendi pieneni 1,5 prosentista 0,4 prosenttiin per vuosikymmen. Myrskyratojen vaikutusalueella korjauksen vaikutus on pienempi.

Satelliittien katselukulman ongelmat ovat pahimmillaan ohuilla pilvillä, koska niille voi helposti käydä niin, että katselukulman muuttuessa ne eivät enää rekisteröidykään pilviksi. Onkin mahdollista vähentää ongelmaa keskittymällä vain paksuihin pilvityyppeihin, mutta tässä menetelmässä on omat ongelmansa, eikä menetelmä myöskään anna todenmukaista kokonaiskuvaa koko pilvisyydestä.

Myrskyratojen siirtyminen

Tutkituilla myrskyratojen alueilla näkyy selvät alueelliset pilvisyysmaksimit. Näiden maksimien alueella vuotuinen keskimääräinen pilvipeite voi olla jopa yli 90 prosenttia. Havainnoissa näkyy myös myrskyratojen siirtyminen napoja kohti viimeisen 25 vuoden aikana. Siirtyminen on voimakkaampaa myrskyratojen päiväntasaajan puoleisella reunalla, minkä seurauksena myrskyradat ovat kaventuneet. Kaikilla tutkituilla alueilla muutokset ovat samankaltaisia. Myrskyratojen kaventuminen on erityisen voimakasta Pohjois-Atlantilla, mikä saattaa viitata siihen, että aluetta vaivaavat satelliittien katselukulman muutokset erityisen pahasti, mikä oli jo etukäteen epäiltävissä.

Myrskyradat ovat siirtyneet ISCCP:n datassa 0,15 – 0,17 astetta per vuosikymmen muilla alueilla paitsi Pohjois-Atlantilla, missä jälleen on poikkeavan suuri muutos (0,6 astetta per vuosikymmen). Ilmastomallien tuloksista on saatu sekä suurempia että pienempiä tuloksia siirtymisen määräksi.

Myrskyratojen siirtymiseen liittyy pilvisyyden väheneminen niillä alueilla, joilta myrskyradat poistuvat. Havainnoissa näkyykin parin prosentin väheneminen kyseisillä alueilla (ja Pohjois-Atlantilla näkyy taas muita reilusti suurempi muutos). Pääosa pilvisyyden vähenemisestä tapahtuu alapilvissä. Keskipilvet ja yläpilvet ovat ennemminkin lisääntyneet.

Myrskyratojen siirtymisen vaikutus ilmastoon

Pitkäaaltoisen ja lyhytaaltoisen säteilyn muutokset (joita on mitattu ERBE- ja CERES-projekteissa) korreloivat pilvisyyden kanssa riittävän hyvin, jotta pilvien vaikutus säteilyvuohon voidaan karkeasti arvioida käyttäen ISCCP:n dataa. Lyhytaaltoisen säteilyn tapauksessa pilvet muuttavat säteilyvuota heijastamalla auringonsäteilyä takaisin avaruuteen. Vaikutus lyhytaaltoiseen säteilyyn on nähtävissä havainnoissa erityisesti myrskyratojen alueella. Pitkäaaltoisen säteilyn vuohon pilvet vaikuttavat kasvihuonevaikutuksensa ansiosta, mikä myös näkyy havainnoissa.

Kokonaispilvisyys on vähentynyt myrskyratojen alueella ISCCP:n datassa 2 – 3 prosenttia. Tämän johdosta pilvien poisheijastaman auringonsäteilyn määrä on vähentynyt, eli myrskyratojen alueella maapallon pinnalle tulee enemmän auringonsäteilyä kuin aikaisemmin. Tämän muutoksen vaikutus on siis lämmittävä (suuruudeltaan noin 3 wattia per neliömetri). Keski- ja yläpilvisyys on lisääntynyt 2 – 5 prosenttia. Tämä vähentää maapallolta lähtevää pitkäaaltoista säteilyä, eli suurempi osa säteilystä jää lämmittämään maapalloa (vaikutuksen suuruus on noin 1 – 3 wattia per neliömetri).

Pilvisyyden muutokset myrskyrata-alueilla aiheuttavat siis lämmittävän vaikutuksen sekä lyhytaaltoisen että pitkäaaltoisen säteilyn vuohon (yhteisvaikutus on noin 3 – 5 wattia per neliömetri). Kyseisillä alueilla pilvisyyden muutokset näyttävät siis voimistaneen ilmaston lämpenemistä (eli kyseessä on ns. positiivinen takaisinkytkentä). Tämä tulos ei kuitenkaan välttämättä anna oikeaa kuvaa koko maapallon tilanteesta, koska tutkimuksessa ei analysoitu muiden alueiden muutoksia, jotka saattaisivat kompensoida myrskyrata-alueiden muutoksia. Lisäksi ISCCP:n datan ongelmat saattavat vaikuttaa asiaan huomattavasti. Esimerkiksi ilman ohuita pilviä jopa pieni negatiivinen takaisinkytkentä on mahdollinen (yhteisvaikutus tässä tapauksessa on -1 – 2 wattia per neliömetri, eli tässäkin tapauksessa todennäköisin arvo on positiivinen takaisinkytkentä, vaikka epävarmuusrajat antavat myös pienen negatiivisen takaisinkytkennän mahdollisuuden).

Tutkituista 20 ilmastomallista seitsemässä myrskyradat siirtyvät napoja kohti ilmaston lämmetessä. Siirtymisen määrä on kuitenkin huomattavasti pienempi kuin ISCCP:n havainnot osoittavat. Niissä malleissa, joissa myrskyradat siirtyvät eniten, eli lähinnä havaintoja vastaavalla tavalla, ilmastoherkkyys on suurin. Malleissa, joissa ilmastoherkkyys on alle kolme celsiusastetta, ei edes näy tilastollisesti merkitsevää myrskyratojen siirtymistä napoja kohti kaikilla tutkituilla alueilla. Myös mallitulokset näyttävät siis viittaavan positiiviseen pilvien takaisinkytkentään.

Lähde: Frida A-M. Bender, V. Ramanathan and George Tselioudis, Changes in extratropical storm track cloudiness 1983–2008: observational support for a poleward shift, Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-011-1065-6. [tiivistelmä]

Lisätietoa:

Artikkeli ISCCP:n ongelmista

Mitä eurooppalaiset tietävät hiilidioksidista?

Mitä CO₂ tarkoittaa ja kuinka paljon se vaikuttaa ilmastonmuutokseen? Mitkä ovat maailmanlaajuisesti suurimmat hiilidioksidin päästölähteet? Kuinka suuri osuus Suomen sähköstä tuotetaan hiilellä ja kuinka paljon uusiutuvilla energianlähteillä? Mistä olet saanut tietoa ilmastonmuutoksesta ja miten ilmastonmuutosta mielestäsi voidaan torjua? Mieti omat vastauksesi ja vertaa niitä muiden eurooppalaisten tietoihin ja mielipiteisiin. Suomalaisten vastaukset poikkeavat yllättävästi muiden eurooppalaisten vastauksista.

(c) ferkelraggae - Fotolia.com

Euroopan komission Eurobarometri-käyntikyselytutkimuksessa haastateltiin 9.2.-8.3.2011 kaikkiaan 13 091 vähintään 15-vuotiasta eurooppalaista, joista 1001 oli suomalaisia. Tutkimus toteutettiin 12 valtiossa: Alankomaat, Bulgaria, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Kreikka, Puola, Ranska, Romania, Saksa, Suomi ja Tšekki. Koko tutkimuksen tulokset painotettiin kunkin maan väestömäärän mukaisesti.

Kyselyssä kartoitettiin ihmisten tietämystä hiilidioksidista sekä asenteita hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista. Julkaisemme tutkimuksen tuloksia kahdessa osassa. Tämä ensimmäinen osa keskittyy ihmisten tietoihin hiilidioksidista ja sen vaikutuksista ilmastonmuutokseen. Myöhemmin julkaistavassa toisessa osassa tarkastelemme hiilidioksidin talteenottoon ja varastointiin liittyviä asenteita.

Mitä CO₂ tarkoittaa?

Haastatelluilta kysyttiin avoimessa kysymyksessä, mitä lyhenne CO₂ tarkoittaa. Kaikista eurooppalaisista puolet ja suomalaisista 60 % vastasi aivan oikein sen tarkoittavan hiilidioksidia. Paras tietämys oli puolalaisilla (75 %), tšekeillä (73 %) ja romanialaisilla (71 %). Huonoiten asian hallitsivat ranskalaiset (29 %) ja italialaiset (31 %).

Euroopassa toiseksi yleisin (11 %) selitys CO₂:lle oli virheellisesti hiilimonoksidi. Kolme prosenttia luuli sen tarkoittavan hiiltä ja toiset kolme prosenttia antoi jonkin muun väärän vastauksen. Vastaajista 13 % tunnusti, ettei tiedä lyhenteen merkitystä. Näin tietämättömiä tai täysin väärin vastanneita oli yhteensä 30 %.

Vastanneista 70 % antoi CO₂-lyhenteelle jonkin hyväksyttävän rajoissa olevan selityksen (50 % hiilidioksidi, 10 % kaasu, 5 % kasvihuonekaasu, 4 % jotakin ilmastonmuutokseen liittyvää, 1 % kemikaali).

Hiilidioksidin vaikutus ilmastonmuutokseen

Eurooppalaisista 83 % pitää hiilidioksidin vaikutusta ilmastonmuutokseen suurena (35 % hyvin suurena ja 48 % melko suurena). Kaikkein isoin näin ajattelevien prosenttiosuus on Kreikassa (94 %). Jaetulle viimeiselle tilalle (77 %) jäävät Alankomaat, Bulgaria, Italia ja Suomi.

Pienenä hiilidioksidin vaikutusta ilmastonmuutokseen pitää 7 % eurooppalaisista (6 % melko pienenä ja 1 % hyvin pienenä). Suomalaisista hiilidioksidin vaikutusta pitää pienenä 18 %, mikä on koko Euroopan toiseksi suurin prosenttiosuus heti Alankomaiden (19 %) jälkeen.

Suomalaisista 5 % ja kaikista eurooppalaisista 9 % ei osannut tai halunnut arvioida lainkaan, kuinka suuri merkitys hiilidioksidilla on ilmastonmuutokseen. Lisäksi prosentti eurooppalaisista vastasi spontaanisti, ettei hiilidioksidilla ole mitään vaikutusta ilmastonmuutokseen, vaikkei tällaista vastausvaihtoehtoa tarjottu.

Hiilidioksidin päästölähteet

Kansainvälisen energiajärjestö IEA:n mukaan maailmanlaajuisesti suurimmat hiilidioksidin päästölähteet vuoden 2000 jälkeen ovat olleet järjestyksessä suurimmasta alkaen lueteltuina voimalaitokset, liikenne, tehtaat, kotitalouksien lämmitys ja maatalous.

Tutkimuksessa suurimmaksi globaaliksi päästölähteeksi 35 % eurooppalaisista luuli tehtaita, 28 % fossiilisia polttoaineita käyttäviä voimalaitoksia, 15 % liikennettä, 7 % maataloutta ja 6 % kotien lämmitystä. Seitsemällä prosentilla ei ollut näkemystä asiasta. Suomalaisisista yhtä suuri prosenttiosuus (34 %) piti suurimpana päästölähteenä tehtaita ja voimalaitoksia, 18 % liikennettä, 8 % maataloutta ja 3 % lämmitystä. Tietoa ei ollut kahdeksalla prosentilla.

Tietämys ja mielipiteet energialähteistä

EU:n tilastojen mukaan vuonna 2007 Suomen sähköstä 30 % tuotettiin uusiutuvilla energianlähteillä ja 26 % hiilivoimalla. Tutkimuksessa 63 % haastatelluista suomalaisista arvioi aivan oikein hiilisähkön prosenttiosuuden Suomessa olevan yli kymmenen prosenttia, kun 28 % uskoi sen jäävän korkeintaan kymmeneen prosenttiin. Uusiutuvan energian (esimerkiksi tuuli, vesi, aurinko) prosenttiosuuden lähes puolet (48 %) suomalaisista luuli jäävän korkeintaan kymmeneen prosenttiin, kun 47 % arvioi oikein uusiutuvien energianlähteiden osuuden sähköntuotannossa olevan yli kymmenen prosenttia.

Hiilivoimaa kannattaa 43 % eurooppalaisista (suomalaisista 32 %, suomalaisten kannatus- ja vastustusprosentit suluissa), maakaasua 80 % (82 %) ja ydinenergiaa 36 % (52 %). Vastustajia hiilivoimalla on 48 % eurooppalaisista (64 % suomalaisista), maakaasulla 13 % (15 %) ja ydinenergialla 54 % (46 %). On hyvä huomata, että kysely tehtiin ennen Japanin maanjäristystä, joka on saattanut vaikuttaa ydinvoima-asenteisiin.

Mistä ja kuinka hyvin ilmastonmuutoksesta on saatu tietoa?

Pääasiallisina ilmastonmuutostiedon lähteinä eurooppalaiset pitävät televisiota (81 %), sanomalehtiä (44 %), nettiä (32 %), radiota (26 %), aikakausilehtiä (23 %), ystäviä ja perhettä (18 %) sekä kouluja ja yliopistoja (9 %). Television merkitys vaihtelee melko paljon. Bulgarialaisista 92 % pitää televisiota yhtenä päälähteenä ilmastonmuutostiedon hankkimisessa, suomalaisista 81 % ja italialaisista vain 70 %. Kaksi prosenttia eurooppalaisista sanoo saavansa ilmastonmuutostietoa ainoastaan netistä. Suomessa netin prosenttiosuus (52 %) on Euroopan korkein ja sanomalehtien osuus (68 %) heti Alankomaiden jälkeen Euroopan toiseksi korkein.

Lähes puolet eurooppalaisista kokee saaneensa hyvin tietoa ilmastonmuutoksen syistä (erittäin hyvin 8 %, melko hyvin 41 %). Tässä on kuitenkin seitsemän prosenttiyksikön pudotus vuoden 2009 vastaavaan tutkimukseen verrattuna. Vastanneista 14 % on sitä mieltä, etteivät he ole saaneet lainkaan tietoa ilmastonmuutoksen syistä. Tämä on viisi prosenttiyksikköä enemmän kuin kaksi vuotta sitten. Samat prosenttijakaumat saatiin kysymykseen, jossa tiedusteltiin, kuinka hyvin ihmiset ovat saaneet tietoa ilmastonmuutoksen seurauksista.

Suomalaisista 64 % sanoo saaneensa ilmastonmuutoksen syistä tietoa hyvin (erittäin hyvin 10 %, melko hyvin 54 %). Erittäin hyvin tietoa saaneiden osuus on Suomessa Euroopan neljänneksi korkein. Ohi pääsevät vain alankomaalaiset, ranskalaiset ja britit. Suomessa oli koko Euroopasta kaikkein vähiten (2 %) niitä, jotka eivät ole saaneet lainkaan tietoa ilmastonmuutoksen syistä.

Ilmastonmuutoksen seurauksista 66 % suomalaisista kokee saaneensa tietoa hyvin, mikä on koko Euroopassa brittien kanssa jaettu toinen sija heti alankomaalaisten (70 %) jälkeen. Vain 2 % suomalaisista sanoo, etteivät he ole saaneet lainkaan tietoa seurauksista. Tämä on koko Euroopan alhaisin tietämättömien prosenttiosuus.

Eurooppalaisista 7 % on saanut erittäin hyvin, 39 % melko hyvin ja 15 % ei lainkaan tietoa keinoista estää ilmastonmuutosta. Suomalaisilla vastaavat prosenttimäärät samassa järjestyksessä lueteltuina ovat 8 %, 59 % ja 3 %. Jälleen tietämättömien osuus on Suomessa Euroopan pienin.

Ilmastonmuutoksen syistä, seurauksista ja torjuntakeinoista paremmin tietoisia tuntevat olevansa opintonsa myöhemmällä iällä päättäneet, johtotasolla työskentelevät, päivittäin nettiä käyttävät ja sosiaalisella asteikolla itsensä korkeammalle sijoittavat ihmisryhmät. Yli 55-vuotiaat kokevat tietoisuutensa nuorempia huonommaksi.

Miten ilmastonmuutosta voidaan hillitä?

Tärkeimpinä ilmastonmuutoksen torjuntakeinoina eurooppalaiset pitävät teollisuuden ympäristöystävällistä teknologiaa (29 %), sähköllä tai vähähiilisillä polttoaineilla kulkevia, puhtaampia autoja (29 %), sähköntuotannon hiilidioksidipäästöjen vähentämistä (25 %), energiatehokkaampien talojen rakentamista ja entisten eristämistä (22 %), teollisuusprosessien energiatehokkuuden parantamista (18 %), hiilidioksidipäästöjen verotusta (14 %) ja maatalouden kasvihuonekaasujen vähentämistä (13 %).

Suomalaiset asettavat kolme tärkeintä ilmastonmuutoksen hillitsemiskeinoa tähän järjestykseen: puhtaammin toimivat autot (34 %), teollisuuden ympäristöystävällinen teknologia (32 %) ja sähköntuotannon hiilidioksidipäästöjen pienentäminen (16 %). Puhtaammin toimivien autojen prosenttiosuus on Suomessa Euroopan toiseksi korkein (Ranskassa 35 %) ja sähköntuotannon hiilipäästöjen vähentämisen prosenttiluku Euroopan pienin.

Lähteet:

Special Eurobarometer 364, Public Awareness and Acceptance of CO₂ capture and storage, Wave 75.1, TNS Opinion & Social, Publication May 2011

Tietämys hiilidioksidin talteenotosta ja varastoinnista (CCS-tekniikka), Eurobarometer, European Commission, Factsheet in Finnish

Viljankorjuuajat kertovat menneistä lämpötiloista

Keski-Euroopasta on tiedossa jatkuvia lämpötilan mittaussarjoja vain noin 1700-luvun puolivälistä lähtien. Sitä aikaisemmat lämpötilat joudutaan määrittelemään lämpötilan epäsuorien indikaattorien, eli proksien, avulla. Yleisesti käytettyjä lämpötilan prokseja ovat muun muassa puiden vuosirenkaat, siitepöly, tippukivet ja biologisen toiminnan vuodenaikaistoiminnan ajoittuminen (fenologia). Tällä tavalla saatu lämpötilatieto on luonnollisesti paljon epävarmempaa kuin lämpömittareilla mitattu.

Fenologisista prokseista käyttökelpoisimpia olisivat havainnot luonnonkasvien toiminnasta, mutta sellaisia havaintoja ei yleensä ole saatavilla kuin viimeisen 120 vuoden ajalta. Ainoastaan viljelyskasveista löytyy havaintoja paljon pitemmältä ajalta. Parhaiten tunnettu fenologinen proksi on viinirypäleiden sadonkorjuuaika, mihin perustuen on tehty paljon kevään ja kesän lämpötilan rekonstruktioita.

Uudessa tutkimuksessa on tehty lämpötilarekonstruktio Tšekin tasavallasta viljankorjuuajan perusteella. Viljankorjuun ajoittuminen riippuu sitä edeltävistä sääolosuhteista, minkä ansiosta viljankorjuaikoja voidaan käyttää proksina paikalliselle ilmastolle. Tšekin tasavallassa viljankorjuuaika on historiallisesti eniten muistiinmerkitty fenologinen tieto ja Tšekeistä on tehty aiemmin lämpötilarekonstruktio viljankorjuuaikoihin perustuen (saman tutkimusryhmän toimesta). Aiempi tutkimus rajoittui vuoteen 1701, mutta tämän uuden tutkimuksen rekonstruktio ulottuu vuoteen 1501.

Tutkimuksessa käytettiin vuoteen 1845 asti ulottuvia systemaattisia fenologisia havaintoja ja lisäksi tutkittiin kaikenlaisia tallella olevia dokumentteja kuten kronikoita, päiväkirjoja ja taloudellista kirjanpitoa. Näiden avulla oli mahdollista muodostaa sarja vehnän sadonkorjuuajasta vuosien 1501 ja 2008 välillä. Yleisimpien viljalajien (vehnä, ruis, ohra ja kaura) sadonkorjuuajoista muodostettiin regressioanalyysin avulla syysvehnän sadonkorjuuajat. Tämän aikasarjan perusteella tehtiin sitten rekonstruktio maalis-kesäkuun lämpötiloista Tšekin tasavallassa käyttäen yleisiä lämpötilarekonstruktiomenetelmiä.

Tuloksena oleva lämpötilarekonstruktio selittää 70 prosenttia lämpötilan vaihtelusta. Rekonstruktiossa näkyy merkittävä kylmä jakso vuosien 1659 ja 1705 välillä, jolloin syysvehnän sadonkorjuu tapahtui myöhään. Varhaisen sadonkorjuun jaksoja (eli lämpimiä jaksoja) rekonstruktiossa esiintyy ajanjaksoina 1517 – 1542, 1788 – 1834 ja 1946 – 2008. Vuoden 1951 jälkeinen ajanjakso näyttäisi olevan lämpimin vuodesta 1501 lähtien.

Vehnän sadonkorjuuajoista tehty rekonstruktio korreloi merkitsevästi muiden Euroopasta tehtyjen fenologisten rekonstruktioiden, kuten esimerkiksi viinirypäleiden sadonkorjuuajoista tehtyjen rekonstruktioiden kanssa. Sadonkorjuuaikarekonstruktio korreloi merkitsevästi myös puiden vuosirenkaisiin perustuvien rekonstruktioiden ja varsinaisten lämpötilamittausten kanssa. Vuosien 1650 ja 1750 välillä korrelaatio on kuitenkin heikompi, mikä luultavasti on selitettävissä tuolloin vallinneilla pitkittyneistä sodista aiheutuneilla huonoilla olosuhteilla. Tutkimuksen tulokset kuitenkin osoittavat, että viljankorjuuaikoja voidaan käyttää ilmaston analysoimiseen.

Lähteet:

Martin Možný, Rudolf Brázdil, Petr Dobrovolný and Mirek Trnka, 2011, Cereal harvest dates in the Czech Republic between 1501 and 2008 as a proxy for March–June temperature reconstruction, Climatic Change, DOI: 10.1007/s10584-011-0075-z. [tiivistelmä]

Martin Možný, Daniel Bareš, Jiří Nekovář, Lenka Hájková, Martin Novák, Mirek Trnka, Zdeněk Žalud, Lenka Bartošová, Daniel Malátek, 2009. Cereal harvest dates as a proxy for Czech Republic March to June temperature reconstructions back to A.D. 1701. In.: Sustainable Development and boclimate, 5th to 8th October 2009, The High Tatras – Stará Lesná. [koko artikkeli]

Kasvillisuudesta vain pieni vaikutus nousevaan globaaliin lämpötilaan?

Lämpötilalla on tärkeä merkitys maapallon kasvillisuuden esiintymiselle. Esimerkiksi pohjoisen metsävyöhykkeen pohjois- ja etelärajan välinen lämpötilaero on vain muutaman celsiusasteen luokkaa. Pienien lämpötilamuutoksien voidaan odottaa aiheuttavan suuria muutoksia eri kasvillisuustyyppien levinneisyyteen. Sen lisäksi, että ilmasto vaikuttaa voimakkaasti kasvillisuuteen, kasvillisuuden muutoksilla on vaikutus myös ilmastoon. Kasvit reagoivat ympäristöönsä monella tavalla. Ne käyttävät vettä, hiiltä ja ravinteita. Näiden kautta löytyy monia tapoja, joilla kasvillisuus myös muuttaa ilmastoa. Niiden lisäksi kasvillisuuden muutokset vaikuttavat muun muassa maapallon heijastuskykyyn (eli albedoon), mikä myös muuttaa ilmastoa. Kaikesta tästä syntyy hyvin monimutkainen kokonaisuus, josta on vaikea sanoa, onko kasvillisuuden vaikutus kokonaisuudessaan lämpenemistä voimistava vai hillitsevä.

Kasvillisuus on usein pidetty vakiona, kun ilmastomalleilla on tehty ilmastonmuutoksen etenemisen ennusteita. Uudessa tutkimuksessa on tehty mallisimulaatioita, joissa kasvillisuuden muutoksien vaikutuksia on tutkittu koko maapallon laajuisesti. Tutkimuksessa käytettiin ilmakehän yleistä virtausmallia, johon liitettiin biosfäärimalli. Mallisimulaatioilla selvitettiin miten kasvillisuus vaikuttaa vuosien 2051 ja 2060 sekä vuosien 2090 ja 2098 välisenä aikana ilmastonmuutoksen edetessä A2-skenaarion mukaisesti.

Tuloksien perusteella maapallon kasvillisuus muuttuu suuresti sekä rakenteen että levinneisyyden osalta. Lehtialaindeksin perusteella kasvillisuus tihenee vuosiin 2051 – 2060 mennessä 21 prosentilla ja vuosiin 2090 – 2098 mennessä 36 prosentilla. Muutos on erityisen voimakas keski- ja korkeilla leveysasteilla pohjoisella pallonpuoliskolla.

Kasvillisuuden vaikutus globaaliin pintalämpötilaan on pieni mallisimulaatioiden perusteella. Kasvillisuusmuutokset saattavat kuitenkin paikallisesti vaikuttaa lämpötilaan hyvinkin merkittävästi. Näin on esimerkiksi Euraasian alueella, missä kasvillisuus saattaa nostaa lämpötilaa 0,1 – 1,0 celsiusastetta. Lämmittävä vaikutus selittyy pääasiassa kasvillisuuden muutoksien aiheuttamalla heijastuskyvyn muutoksella.

Lähde: Dabang Jiang, Ying Zhang and Xianmei Lang, Vegetation feedback under future global warming, Theoretical and Applied Climatology, 2011, DOI: 10.1007/s00704-011-0428-6. [tiivistelmä]

Järvet muuttuvat ilmaston myötä

Kahdessa uudessa tutkimuksessa on selvitetty järvien muutoksia ilmastonmuutoksen myötä. Alaskassa järvien pinta-alaa näyttäisi muuttavan ikiroudan sulaminen ja ilmaston lämpenemisen vaikutus kasvillisuuteen. Tiibetissä järvien pinta nousee jäätiköiden sulamisvesien lisääntyessä.

Miksi Alaskan järvet pienenevät ja miksi eivät?

Viimeisen 50 vuoden aikana pohjoisen järvien määrä ja pinta-ala ovat vähentyneet useilla alueilla. Pienemmässä mittakaavassa muutokset ovat kuitenkin usein erisuuntaisia. Joidenkin järvien pinta-ala on vähentynyt, joissakin järvissä ei ole tapahtunut havaittavia muutoksia ja joidenkin järvien pinta-ala on kasvanut. Uudessa tutkimuksessa Jennifer Roach ja muut selvittelivät sitä, miksi Alaskan järvien pinta-alojen muutokset ovat erisuuntaisia.

Tutkimuksen kohteena oli 15 paria järviä Alaskassa. Kussakin järviparissa toisen järven pinta-ala oli pienentynyt vuoden 1950 jälkeen ja toisen ei. Järvistä vertailtiin monenlaisia parametreja (muun muassa hapen isotooppi 18, sähkönjohtavuus, rannan viettävyys ja turpeen syvyys).

Alaskan järvien pinta-alan vähenemiselle on kolme vaihtoehtoista mekanismia. Ilmaston lämmetessä ikirouta sulaa kesällä syvemmälle kuin se talvella jäätyy. Näin uuden roudan ja ikiroudan väliin jää sulan maa-aineksen käytävä. Näiden ns. talik-rakenteiden kautta järven vesi voi joskus päästä virtaamaan, mikä alentaa järven pintaa. Pintaveden haihtumisessa voi tapahtua muutoksia, mikä vaikuttaa järven pinta-alaan. Myös järven soistuminen vähentää pinta-alaa.

Pinta-alan pysymiselle vakaana oli myös kolme vaihtoehtoista mekanismia. Talik-rakenteet eivät pelkästään tyhjennä järveä, vaan niiden kautta järvi voi myös saada täydennystä pohjavedestä. Järven alueen ikirouta saattaa olla vakaassa tilassa, jolloin sen kautta ei järven pintakaan muutu. Ikiroudan sulaminen aiheuttaa maahan painaumia, jotka sopivaan paikkaan ilmestyessään lisäävät järven pinta-alaa.

Järviparien ominaisuuksien vertailussa yritettiin valita vaihtoehtoisista mekanismeista todennäköisimmät. Niillä järvillä, joiden pinta-ala vähenee, oli loivemmat rannat, laajemmat kelluvat sammalmatot ja syvempi turve. Näiden tekijöiden lisäksi joidenkin muidenkin parametrien vertailu viittasi siihen, että todennäköisimmin järvien pinta-alan pienenemiseen vaikutti soistuminen ja että suurenemiseen vaikuttivat ikiroudan sulamisen aiheuttamat painaumat.

Ilmaston lämpeneminen on saattanut vaikuttaa molempien mekanismien voimistumiseen. Ikiroudan sulaessa siitä aiheutuvat painaumat luonnollisesti myös lisääntyvät. Ilmaston lämpeneminen on myös pidentänyt kasvukautta, minkä johdosta muun muassa kasvit kasvavat enemmän, sammalmatot etenevät kauemmas järvelle ja orgaanista ainetta kasautuu enemmän järviin. Järvien soistumiseen liittyvä muutos turvemaaksi lisää järviin varastoituvan hiilen määrää, mikä ainakin väliaikaisesti voimistaa pohjoisten ekosysteemien roolia merkittävinä hiilivarastoina.

Tiibetin järvien pinta nousee

Keski-Aasiassa sijaitseva Tiibetin ylänkö on keskimäärin 4000 metrin korkeudella merenpinnasta ja on pinta-alaltaan noin 2,5 miljoonaa neliökilometriä. Tiibetin ylängöllä on napa-alueita lukuun ottamatta maapallon suurimmat jäämassat ja sitä kutsutaankin joskus maapallon kolmanneksi navaksi. Tiibetin ylänköä kutsutaan myös Aasian vesitorniksi, koska siellä sijaitsevat jäätiköt ja keväinen lumen sulaminen ovat ensisijainen vedenlähde miljardeille ihmisille. Viimeisen kolmen vuosikymmenen aikana Tiibetin ylängön alueella lämpötila on noussut noin 0,3 astetta vuosikymmenessä, mikä on ollut suurin piirtein kaksinkertainen lämpenemisvauhti koko maapallon lämpenemiseen verrattuna.

Guoqing Zhang ja muut ovat tutkineet Tiibetin ylängön järvien pinnan korkeutta vuosien 2003 ja 2009 välillä. Tutkimuksessa käytettiin ICESat-satelliitista tehtyjä korkeusmittauksia. ICESatin mittauksia löytyi 111 järvelle. Näistä tarkemman tutkimuksen kohteeksi valittiin 74 järveä, joille löytyi mittaustietoja 4 – 7 vuoden ajalta. Lopuista 37 järvestä löytyi mittaustietoja vain 1 – 3 vuoden ajalta. ICESatin mittaukset ovat ensimmäiset tarkat pinnan korkeusmittaukset kyseisille järville. Tutkituista 74 järvestä 56 ovat suolajärviä.

Kaikista järvistä 62:ssa (eli 84 prosentissa) ja suolajärvistä 50:ssä (eli 89 prosentissa) järven pinta nousi vuosien 2003 ja 2009 välillä. Keskimääräinen järven pinnan nousu oli 0,23 metriä vuodessa. Suolajärville, joiden pinta nousee, keskimääräinen nousu oli 0,27 metriä vuodessa. Yhdessä järvessä (nimeltään Cedo Caka) pinta nousi jopa 0,8 metriä vuodessa. Järvet jaettiin neljään alueeseen maantieteellisen sijaintinsa perusteella. Kolmella alueella neljästä järvien pinta nousi.

Järvien pinnan nousu näyttää siis olevan erityisen voimakasta suolajärvillä. Tutkijoiden mukaan tämä viittaa siihen, että järvien pinnan nousu on selitettävissä jäätiköiden kiihtyvällä sulamisella.

Lähteet:

Jennifer Roach, Brad Griffith, Dave Verbyla, Jeremy Jones, Mechanisms influencing changes in lake area in Alaskan boreal forest, Global Change Biology, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2011.02446.x. [tiivistelmä]

Guoqing Zhang, Hongjie Xie, Shichang Kang, Donghui Yi and Stephen F. Ackley, Monitoring lake level changes on the Tibetan Plateau using ICESat altimetry data (2003–2009), Remote Sensing of Environment, Volume 115, Issue 7, 15 July 2011, Pages 1733-1742, doi:10.1016/j.rse.2011.03.005. [tiivistelmä, aiempi kokoustiivistelmä (2010)]