Viime viikon ilmastotutkimuksia 47/2011

Tässä on joitakin viime viikolla ilmestyneitä tutkimuksia ilmastoon liittyen. Tiedotamme tutkimuksista heti niiden ilmestyessä Ilmastotiedon Twitter- ja Facebook-syötteissä ja julkaisemme viikoittain täällä blogissamme kerralla kaikki edellisellä viikolla julkaistut tutkimukset, joista olemme tiedottaneet. Pyrimme kertomaan jokaisesta tutkimuksesta oleelliset asiat suomenkielellä muutamalla lauseella. Tämä lyhyt kuvaus julkaistaan sekä Facebookissa että täällä blogissa ja Twitterissä julkaistaan vain otsikko.

Springerillä on vapaa pääsy moniin julkaisuihin vuoden loppuun asti

Springerillä on viime vuoden tapaan taas kampanja, jossa he antavat vapaan pääsyn kaikille joidenkin julkaisujen artikkeleihin tämän vuoden loppuun asti. Kampanjan piiriin kuuluu ilmastotieteen julkaisuista Climatic Change ja Climate Dynamics. Myös muita mielenkiintoisia ilmastoon läheisesti liittyviä julkaisuja kuuluu kampanjan piiriin.

Tippukivistä tarkasti ajoitettua tietoa Euroopan ilmastosta 120–60 tuhannen vuoden takaa

Grönlannin jääkairanäytteissä ja joissakin muissa menneen ilmaston mittaussarjoissa näkyy viimeisen jäätiköitymisen aikana toistuvia ja nopeita ilmaston vaihteluita, joita kutsutaan Dansgaard-Oeschger -tapahtumiksi. Tällä hetkellä käytettävissä olevat tiedot näistä tapahtumista ja varsinkin niiden ajoituksesta ovat hyvin epätarkkoja, joten olisi tärkeää saada tarkasti ajoitettuja mittaussarjoja kyseiseltä aikakaudelta. Uudessa tutkimuksessa on tehty tarkkoja ajoituksia tippukiviin tallentuneille ilmastotiedoille. Tutkimuksessa käytetyt tippukivet ovat peräisin Euroopasta Alppien pohjoisrinteiden luolista. Tippukivistä saatu ilmastorekonstruktio kattaa aikajakson 120 – 60 tuhatta vuotta sitten. Ajoituksen tarkkuus on 2 – 22 vuotta ja ajoituksen epävarmuus (2-sigma) on noin 200 – 500 vuotta.

Rekonstruktiossa näkyy Dansgaard-Oeschger -tapahtumia muistuttavia kymmenien tai satojen vuosien aikana tapahtuvia heilahduksia hapen isotoopeissa. Ajoitus sopii osaan Dansgaard-Oeschger -tapahtumista, mutta joidenkin tapahtumien ajoitus on hiukan erilainen kuin Grönlannin jääkairanäytteissä. Joidenkin tapahtumien kesto on myös erilainen Euroopan tippukivissä kuin Grönlannin jääkairanäytteissä. Lisäksi jotkut nopeimmat tapahtumat puuttuvat tippukivirekonstruktiosta ja uudessa rekonstruktiossa myös nähdään joitakin tapahtumia, joita ei ole muualla aiemmin nähty. On siis mahdollista, että jotkut ilmastorekonstruktioissa näkyvät tapahtumat ovat paikallisia ilmiöitä.

Lähde: Boch, R., Cheng, H., Spötl, C., Edwards, R. L., Wang, X., and Häuselmann, Ph., NALPS: a precisely dated European climate record 120–60 ka, Clim. Past, 7, 1247-1259, doi:10.5194/cp-7-1247-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Viimeisin Atlantin vesien lämpöjakso on poikkeuksellinen

Uudessa tutkimuksessa on mitattu Atlantin valtamerestä Pohjoiseen jäämereen virtaavan veden ominaisuuksien vaihtelua vuosien 1950 ja 2009 välillä. Atlantin veden lämpötilan vaihteluissa näkyy neljä peräkkäistä lämmintä jaksoa, joissa vesi lämpenee yli 0,4 celsiusastetta sadan metrin syvyydessä, ja jotka tyypillisesti kestävät muutaman vuoden. Lämpötilan vaihteluissa esiintyy myös kolme kylmää jaksoa. Kolme neljästä lämpöjaksosta kestivät 3-4 vuotta, mutta viimeisin alkoi vuonna 1999 ja jatkui vielä ainakin vuonna 2009. Tämä viimeisin lämpöjakso on poikkeuksellinen myös muilla tavoin. Se on muun muassa voimakkain ja maantieteellisesti laajin. Kylmistä jaksoistakin yksi kesti 14 vuotta muiden kestäessä neljä vuotta.

Lähde: Carton, J. A., G. A. Chepurin, J. Reagan, and S. Häkkinen (2011), Interannual to decadal variability of Atlantic Water in the Nordic and adjacent seas, J. Geophys. Res., 116, C11035, doi:10.1029/2011JC007102. [tiivistelmä]

Merien lämpötilamittauksia Argo-mittausverkostosta

Merien lämpötilamittauksista on julkaistu uusi tutkimus, jossa selvitellään Argo-mittausverkoston nykytilaa. Tutkimuksen mukaan maailman merien lämpösisältö on noussut vuodesta 2005 lähtien. Samaan aikaan myös maailman merien keskimääräinen steerinen pinta on noussut.

Lähde: von Schuckmann, K. and Le Traon, P.-Y.: How well can we derive Global Ocean Indicators from Argo data?, Ocean Sci., 7, 783-791, doi:10.5194/os-7-783-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Taimenen Välimerellä elävä populaatio saattaa hävitä melkein kokonaan vuoteen 2100 mennessä

Ilmaston lämpeneminen huonontaa yleisesti ottaen eliölajien elinolosuhteita lajien levinneisyysalueen lämpimämmällä reunalla (eli yleensä matalammilla leveysasteilla olevalla levinneisyysalueen reunalla). Uudessa tutkimuksessa selvitettiin taimenen (Salmo trutta) tilannetta sen eteläisellä levinneisyysalueen reunalla, joka sijaitsee Etelä-Euroopassa Välimeren alueella. Alueen lämpötila on ollut selvässä nousussa 1980-luvulta saakka. Samaan aikaan taimenpopulaatio on pienentynyt alueella, mikä todennäköisesti johtuu elinolosuhteiden huonontumisesta levinneisyysalueen eteläreunalla. Populaation väheneminen ei todennäköisesti johdu elinympäristöjen fyysisestä muokkauksesta tai kalastuksesta, koska ympäristön kantokyky pysyi vakaana eikä populaatiota ylikalastettu.

Tutkimuksessa kehitettiin malleja, joiden avulla oli mahdollista määrittää elinolosuhteiden kehittymistä. Elinolosuhteet huononivat merkittävästi vuosien 1975 ja 1986 jälkeen, sillä vuosina 1993-2004 taimenille sopimattomat alueet olivat lisääntyneet 93 prosenttia. Mallien ennusteiden mukaan 12 prosenttia taimenen elinalueista Välimeren alueella saattaa muuttua elinkelvottomaksi jokaisen kymmenen vuoden aikana tulevaisuudessa. Tästä seuraisi taimenen eteläisten populaatioiden pieneneminen kuudella prosentilla vuosittain. Vaikka oletetaan päästöjä alentava B2-päästöskenaario, niin silti taimenen populaatiot näyttävät vähenevän Välimeren alueella. Sopivat elinalueet saattavat supistua puoleen nykyisestä vuoteen 2040 mennessä ja taimenen populaatio saattaa hävitä koko alueelta melkein kokonaan vuoteen 2100 mennessä.

Lähde: Ana Almodóvar, Graciela G. Nicola, Daniel Ayllón, Benigno Elvira, Global warming threatens the persistence of Mediterranean brown trout, Global Change Biology, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2011.02608.x. [tiivistelmä]

Huippuvuorten sulamiskausi on muuttumassa pidemmäksi

Uudessa tutkimuksessa on analysoitu Huippuvuorten lämpötilaa Spitzbergenin lentokentän päivittäisistä lämpötilamittauksista aikavälille 1912-2010. Lämpötilasarjasta arvioitiin sulamiskauden kestoa vuosittain. Tutkimuksen tuloksien perusteella sulamiskauden pituuteen vaikuttavat aluetta ympäröivan meren pinnan lämpötila, pohjoisen pallonpuoliskon lämpötila ja Pohjois-Atlantin oskillaatio. Keskimääräisen sulamiskauden pituus vuosien 1912 ja 2010 välillä on 108 päivää ja sulamiskausi on pidentynyt keskimäärin 0,17 päivää vuodessa. Tutkimuksessa arvioidaan lisäksi, että sulamiskausi pitenee nykyisestä 131 päivästä 175 päivään ympäröivän meren ja pohjoisen pallonpuoliskon lämmetessä yhdellä celsiusasteella.

Lähde: Nils Gunnar Kvamstø, Dag Johan Steinskog, David B. Stephenson, Dag Bjarne Tjøstheim, Estimation of trends in extreme melt-season duration at Svalbard, International Journal of Climatology, DOI: 10.1002/joc.3395. [tiivistelmä]

Merenpinta nousee

Yksi ilmaston lämpenemisen tunnettu seuraus on merien pinnan nousu. Merien lämmetessä merivedessä tapahtuu lämpölaajenemista, mikä nostaa merenpintaa. Toinen merkittävä tekijä merenpinnan nousussa on mannerjäätiköiden sulaminen. Jäätiköistä sulanut vesi valuu ennen pitkää meriin ja tämä veden lisäys nostaa merien pintaa. Myös muita merenpintaan vaikuttavia tekijöitä on, kuten esimerkiksi mannerten kohoaminen ja muutokset mannerten pohjaveden määrässä. Tässä artikkelissa tutustumme uusiin tutkimuksiin merenpinnan vaihteluista maailmanlaajuisesti ja eri paikoilla sekä menneisyydessä, nykyisyydessä ja tulevaisuudessa. Kannattaa kuitenkin pitää mielessä, että tämä ei ole perusteellinen katsaus aiheeseen, vaan ainoastaan viimeaikaisiin tutkimuksiin.

Merenpinnan mittauksista ja nousun syistä on hiljattain julkaistu katselmus (Cazenave ja Remy, 2011), jonka mukaan maailman merien keskimääräisen pinnan nousu saavutti viimeisen 18 vuoden aikana nousunopeuden, joka on noin 3,3 millimetriä vuodessa. Tämän sanotaan olevan lähes kaksi kertaa nopeampi nousu kuin kyseistä aikaa edeltävinä vuosikymmeninä, mutta osa merenpinnan nousun kiihtymisestä saattaa johtua luonnollisesta vaihtelusta. Merenpinnan nousu ei ole kaikkialla yhtä nopeaa. Esimerkiksi trooppisen Tyynenmeren länsiosissa merenpinta on noussut jopa 3-4 kertaa nopeammin kuin maailman merien keskimääräinen nousunopeus.

Tällä hetkellä merien lämpölaajeneminen aiheuttaa noin kolmasosan maailman merien keskimääräisen pinnan noususta. Mannerjäätiköiden osuus noususta on noin kaksi kolmasosaa ja muiden tekijöiden vaikutus on hyvin pieni. Eri alueiden välisiä eroja merenpinnan muutoksiin aiheuttavat ainakin merien lämpenemisen erilaisuus eri merissä ja merien eri suolapitoisuudet (näiden takia lämpölaajeneminen on eri suuruista eri merissä). Myös tuuliolosuhteiden aiheuttamat muutokset merien kiertovirtauksissa aiheuttavat merenpinnan muutoksia, jotka ovat eri alueilla erilaisia.

Merenpinnan nousun syyt

Vuosien 1972 ja 2008 välillä tehtyjen havaintojen mukaan maailman merien keskimääräinen pinta nousi noin kaksi millimetriä vuodessa (Church ja muut, 2011). Teoreettisesti laskettu arvo on noin 1,8 millimetriä vuodessa, mikä on hyvin lähellä havaintoja varsinkin, kun otetaan huomioon arvojen virherajat. Sekä havainnoissa että teoreettisessa laskennassa merenpinnan nousu on muuttunut samalla tavalla nopeammaksi kyseisenä aikana. Samana aikana meren lämpölaajenemisen osuus on ollut 0,8 millimetriä vuodessa. Jäätiköistä sulanut vesi on nostanut maailman merien pintaa 0,7 millimetriä vuodessa, mistä 0,4 millimetriä vuodessa on peräisin Grönlannin ja Etelämantereen jäätiköistä. Jäätiköiden vaikutus on kasvanut ajan myötä. Meren lämpölaajenemisen osuus on myös kasvanut, mutta hitaammin.

Maapallon manneralueiden pohjavedet ovat vähentyneet viime vuosisadan aikana. Vähentyminen on kiihtynyt voimakkaasti vuoden 1950 jälkeen. Tämäkin nostaa maailman merien pintaa ja viimeaikaisissa tutkimuksissa sille on arvioitu suuruudeksi 0,3 millimetriä vuodessa (Church ja muut, 2011) tai 0,4 millimetriä vuodessa (Konikow, 2011). Kokonaisuudessaan pohjaveden väheneminen on nostanut merenpintaa noin 13 millimetriä vuodesta 1900 lähtien. Muiden tekijöiden (mm. padot) vaikutuksesta mannervesivarastojen kokonaisvaikutus on kuitenkin ollut merenpintaa laskeva (viimeaikainen nopeus on ollut 0,1 millimetriä vuodessa).

Merenpinnan nousun paikallisia eroja

Merenpinnan nousussa on huomattavia paikallisia eroja. Tähän on useita syitä. Paikallisia eroja aiheuttaa esimerkiksi trooppisella Tyynellämerellä El Niñon ja La Niñan vaihtelu (Becker ja muut, 2011). Läntisellä trooppisella Tyynellämerellä El Niñon aikana merenpinta on alempana ja La Niñan aikana korkeammalla. Myös muut suursääilmiöt, kuten Pohjois-Atlantin oskillaatio (NAO), näkyvät merenpinnan korkeudessa (Llovel ja muut, 2011; Jordà ja muut, 2011). Maan kohoaminen tai laskeminen eri alueilla vaikuttaa merenpinnan korkeuteen. Tuuliolosuhteiden muutokset ovat tärkeä tekijä merenpinnan vaihteluissa, mutta myös meriveden tiheyden muutokset ja vesimassojen liikkuminen vaakasuunnassa vaikuttavat merenpinnan korkeuteen (Suzuki ja Ishii, 2011). Yksi paikallisia eroja merenpinnassa erityisesti lyhyellä aikavälillä aiheuttava tekijä on ilmanpaine (Jordà ja muut, 2011).

Meriveden lämpötilan ja suolaisuuden erot aiheuttavat myös paikallisia eroja merenpinnan korkeuteen (tämä on niin sanottu ”steerinen merenpinnan vaihtelu”). Tähän ovat syynä muun muassa meren vaakasuuntaiset virtausliikkeet sekä meriveden sekoittuminen diffuusion ja nostevirtausten aiheuttamana. Meren vaakasuuntaiset virtausliikkeet näyttävät olevan tärkein tekijä steerisen merenpinnan vaihtelussa trooppisilla Intian ja Tyynellä valtamerellä. Tropiikin ulkopuolella vaakasuuntaiset virtausliikkeet ja diffuusio näyttävät olevan yhtä tärkeitä. Nostevirtausten rooli ei näyttäisi olevan kovin merkittävä tekijä vaakasuuntaisiin virtausliikkeisiin ja diffuusioon verrattuna. (Piecuch ja Ponte, 2011).

Joillakin trooppisen Tyynenmeren saarilla merenpinta nousi huomattavasti viimeisen 60 vuoden aikana. Esimerkiksi Tuvalussa merenpinta nousi noin kolme kertaa enemmän kuin maailman merien pinnan nousu keskimäärin (Becker ja muut, 2011). Toisaalta itäisellä Tyynellämerelle, erityisesti Pohjois-Amerikan alueella, merenpinta on noussut vain hyvin vähän tai jopa laskenut (Merrifield, 2011).

Läntisellä Tyynellämerellä tapahtuva voimakas merenpinnan nousu alkoi 1990-luvulla, jolloin sen alueen merenpinnan muutoksissa tapahtui käänne (Merrifield, 2011). Käänne näyttää liittyvän muutoksiin tuuliolosuhteissa. Tämä ei kuitenkaan näytä liittyvän alueella vallitseviin suursääilmiöihin, kuten Tyynenmeren oskillaatioon (pacific decadal oscillation, PDO), vaan tuuliolosuhteet näyttävät muuttuneen maapallon energiatasapainon ja merenpinnan lämpötilojen muuttuessa. Tilanteen simulointi malleilla näyttää myös viittaavan muutoksiin tuuliolosuhteissa (Merrifield ja Maltrud, 2011). Steerisen merenpinnan vaihtelu on eri alueilla hyvin erilaista ja eri alueiden nousut ja laskut saattavatkin kumota toistensa vaikutuksia, kun arvioidaan kaikkien maailman merien keskimääräistä merenpintaa (Llovel ja muut, 2011).

Merenpinnan historialliset muutokset

Muinaisten merien pintojen korkeuksia on mahdollista määrittää muun muassa koralliriutoilta, sedimenteistä ja maaston muodoista. Esimerkiksi Bahaman fossilisoituneista korallikerroksista on tehty merenpinnan korkeuden rekonstruktio nykyistä interglasiaalia (jäätiköitymisten välistä aikaa) edeltävästä interglasiaalista (noin 120 000 vuotta sitten). Rekonstruktiossa näkyy ainakin yksi merenpinnan muutos, jossa merenpinta muuttui vähintään vauhdilla 2,6 metriä vuosituhannessa. Aiempien tutkimuksien perusteella nykyisen interglasiaalin (eli holoseenin) aikana merenpinta on ollut melko vakaa. Holoseenia edeltävää interglasiaalia pidetään esimerkkinä tulevasta lämpimämmän ilmaston maailmasta ja Bahaman korallit näyttävät vihjaavan, että mannerjäätiköt saattoivat olla epävakaampia edellisen interglasiaalin aikana kuin holoseenin aikana (Thompson ja muut, 2011). Välimerellä merenpinta oli edellisen interglasiaalin aikaan 2,6 metriä nykyistä korkeammalla Mallorcalla ja 4,3 metriä nykyistä korkeammalla Sardiniassa (Tuccimei ja muut, 2011).

Holoseenin aikanakin merenpinta näyttää käyneen melko korkealla. Etelämantereen sedimenttien perusteella merenpinta on ollut siellä noin 15 metriä korkeammalla 8000 – 7000 vuotta sitten (Watcham ja muut, 2011). Jäätiköiden jäämassan vähetessä maanpinta alkaa kuitenkin kohota, mikä vaikuttaa merenpintaan. Etelämantereella onkin holoseenin huippukohdan jälkeen merenpinta hiljalleen laskenut. Sama ilmiö on havaittavissa myös Skandinaviassa, esimerkiksi Norjassa (Romundset ja muut, 2011). Myös menneisyyden merenpinnan rekonstruktioissa näkyy suuria paikallisia eroja. Englannista tehty rekonstruktio holoseenin ajalta esimerkiksi näyttää, että siellä merenpinta on noussut koko ajan (Gehrels ja muut, 2011).

Pohjanmereltä Kattegatin merialueelta viimeisen 900 vuoden ajalta tehdyn rekonstruktion mukaan merenpinta on noussut noin 1,1 metriä vuoden 1300 jälkeen. Pienen jääkauden aikainen minimi oli vuosien 1250 ja 1750 välillä. Tämän jälkeen rekonstruktiossa näkyy merenpinnan vaihtelua 70 vuoden sykleissä, joista yksi osuu nykypäivään. Tämän havainneet tutkijat jopa ehdottivat, että osa globaalin merenpinnan nousun viimeaikaisesta kiihtymisestä saattaa johtua tuosta syklistä. (Hansen ja muut, 2011).

Merenpinnan tuleva kehitys ja vaikutukset

Ilmaston lämpenemisen aiheuttama merenpinnan nousu on huolenaiheena monilla rannikkoalueilla ja siksi onkin tärkeää tietää, miten merenpinta käyttäytyy tulevaisuudessa. Yhden uuden tutkimuksen mukaan maailman merien keskimääräinen pinta näyttää nousevan noin 0,57 – 1,1 metriä vuoteen 2100 mennessä ja 1,84 – 5,49 metriä vuoteen 2500 mennessä. Vaikka ilmastonmuutosta saataisiinkin hillittyä, niin merenpinta jatkaisi silti nousua melko kauan, jopa vuosisatoja, koska merenpintaan vaikuttavat tekijät (jäätiköt ja meri itse) reagoivat hitaasti lämpötilan muutoksiin. (Jevrejeva ja muut, 2011)

Tulevaisuuden ennusteet ovat kuitenkin aina hyvin epävarmoja. Tulevan merenpinnan nousun suurimmat epävarmuudet aiheutuvat siitä, ettemme tiedä tarkasti tulevan lämpenemisen määrää ja siitä, ettemme tiedä tarkasti jäätiköiden reaktiota ja sen nopeutta lämpenemiseen (Slangen ja van de Wal, 2011). Tuoreen tutkimuksen mukaan mallien antamat ennusteet ovat kuitenkin melko hyvin sopusoinnussa keskenään (Rahmstorf ja muut, 2011).

Merenpinnan nousu vaikuttaa rannikoilla asuviin ihmisiin ja siksi on tärkeää tutkia myös merenpinnan nousun vaikutuksia. Uuden tutkimuksen mukaan Afrikassa 16 – 27 miljoonaa ihmistä joutuu vuosittain kohtaamaan nousevan merenpinnan vuoteen 2100 mennessä. Aineellisten vahinkojen arvioidaan olevan 5 – 9 miljardia dollaria ilman sopeutumistoimia. (Hinkel ja muut, 2011)

Lähteet:

M. Becker, B. Meyssignac, C. Letetrel, W. Llovel, A. Cazenave, T. Delcroix, Sea Level Variations at Tropical Pacific Islands since 1950, Global and Planetary Change, In Press, doi:10.1016/j.gloplacha.2011.09.004. [tiivistelmä]

Anny Cazenave, Frédérique Remy, Sea level and climate: measurements and causes of changes, Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change, Volume 2, Issue 5, pages 647–662, September/October 2011, DOI: 10.1002/wcc.139. [tiivistelmä]

Church, J. A., N. J. White, L. F. Konikow, C. M. Domingues, J. G. Cogley, E. Rignot, J. M. Gregory, M. R. van den Broeke, A. J. Monaghan, and I. Velicogna (2011), Revisiting the Earth’s sea-level and energy budgets from 1961 to 2008, Geophys. Res. Lett., 38, L18601, doi:10.1029/2011GL048794. [tiivistelmä]

W. Roland Gehrels, David A. Dawson, Jon Shaw, William A. Marshall, Using Holocene relative sea-level data to inform future sea-level predictions: An example from southwest England, Global and Planetary Change, Volume 78, Issues 3-4, August-September 2011, Pages 116-126, doi:10.1016/j.gloplacha.2011.05.013. [tiivistelmä]

Jens Morten Hansen, Troels Aagaard, Merete Binderup, Absolute sea levels and isostatic changes of the eastern North Sea to central Baltic region during the last 900 years, Boreas, DOI: 10.1111/j.1502-3885.2011.00229.x. [tiivistelmä]

Jochen Hinkel, Sally Brown, Lars Exner, Robert J. Nicholls, Athanasios T. Vafeidis and Abiy S. Kebede, Sea-level rise impacts on Africa and the effects of mitigation and adaptation: an application of DIVA, Regional Environmental Change, DOI: 10.1007/s10113-011-0249-2. [tiivistelmä]

S. Jevrejeva, J.C. Moore, A. Grinsted, Sea level projections to AD2500 with a new generation of climate change scenarios, Global and Planetary Change, In Press, doi:10.1016/j.gloplacha.2011.09.006. [tiivistelmä]

Konikow, L. F. (2011), Contribution of global groundwater depletion since 1900 to sea-level rise, Geophys. Res. Lett., 38, L17401, doi:10.1029/2011GL048604. [tiivistelmä]

Llovel, W., B. Meyssignac, and A. Cazenave (2011), Steric sea level variations over 2004–2010 as a function of region and depth: Inference on the mass component variability in the North Atlantic Ocean, Geophys. Res. Lett., 38, L15608, doi:10.1029/2011GL047411. [tiivistelmä]

Merrifield, Mark A., 2011: A Shift in Western Tropical Pacific Sea Level Trends during the 1990s. J. Climate, 24, 4126–4138, doi: 10.1175/2011JCLI3932.1. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Merrifield, M. A. and M. E. Maltrud (2011), Regional sea level trends due to a Pacific trade wind intensification, Geophys. Res. Lett., 38, L21605, doi:10.1029/2011GL049576. [tiivistelmä]

Piecuch, C. G., and R. M. Ponte (2011), Mechanisms of interannual steric sea level variability, Geophys. Res. Lett., 38, L15605, doi:10.1029/2011GL048440. [tiivistelmä]

Stefan Rahmstorf, Mahé Perrette and Martin Vermeer, Testing the robustness of semi-empirical sea level projections, Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-011-1226-7. [tiivistelmä]

Anders Romundset, Stein Bondevik, Ole Bennike, Postglacial uplift and relative sea level changes in Finnmark, northern Norway, Quaternary Science Reviews, Volume 30, Issues 19-20, September 2011, Pages 2398-2421, doi:10.1016/j.quascirev.2011.06.007. [tiivistelmä]

Slangen, A. B. A. and van de Wal, R. S. W.: An assessment of uncertainties in using volume-area modelling for computing the twenty-first century glacier contribution to sea-level change, The Cryosphere, 5, 673-686, doi:10.5194/tc-5-673-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Suzuki, T. and M. Ishii (2011), Long-term regional sea level changes due to variations in water mass density during the period 1981–2007, Geophys. Res. Lett., 38, L21604, doi:10.1029/2011GL049326. [tiivistelmä]

William G. Thompson, H. Allen Curran, Mark A. Wilson & Brian White, Sea-level oscillations during the last interglacial highstand recorded by Bahamas corals, Nature Geoscience(2011), doi:10.1038/ngeo1253. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Paola Tuccimei, Bogdan P. Onac, Jeffrey A. Dorale, Joaquin Ginés, Joan J. Fornós, Angel Ginés, Giorgio Spada, Gabriella Ruggieri, Mauro Mucedda, 2011, Decoding Last Interglacial sea-level variations in the Western Mediterranean using speleothem encrustations from coastal caves in Mallorca and Sardinia: a review, Quaternary International, doi:10.1016/j.quaint.2011.10.032. [tiivistelmä]

E.P. Watcham, M.J. Bentley, D.A. Hodgson, S.J. Roberts, P.T. Fretwell, J.M. Lloyd, R.D. Larter, P.L. Whitehouse, M.J. Leng, P. Monien, S.G. Moreton, A new Holocene relative sea level curve for the South Shetland Islands, Antarctica, Quaternary Science Reviews, Volume 30, Issues 21-22, October 2011, Pages 3152-3170, doi:10.1016/j.quascirev.2011.07.021. [tiivistelmä]

Viime viikon ilmastotutkimuksia 46/2011

Tässä on joitakin viime viikolla ilmestyneitä tutkimuksia ilmastoon liittyen. Tiedotamme tutkimuksista heti niiden ilmestyessä Ilmastotiedon Twitter- ja Facebook-syötteissä ja julkaisemme viikoittain täällä blogissamme kerralla kaikki edellisellä viikolla julkaistut tutkimukset, joista olemme tiedottaneet. Pyrimme kertomaan jokaisesta tutkimuksesta oleelliset asiat suomenkielellä muutamalla lauseella. Tämä lyhyt kuvaus julkaistaan sekä Facebookissa että täällä blogissa ja Twitterissä julkaistaan vain otsikko.

Uusi kirjoittaja Ilmastotietoon

Olemme saaneet uuden kirjoittajan joukkoomme. Hän on Rauli Partanen ja hänellä on oma blogi, Kaikenhuipun blogi. Sieltä löytyy myös Raulin esittely. Tervetuloa joukkoomme, Rauli!

Ilmasto-opas.fi – uusi ilmastotietoa tarjoava verkkosivusto

Ilmasto-opas.fi on uusi äskettäin avattu verkkosivusto, joka nimensä mukaisesti opastaa ilmastotiedon saloihin. Sivuston takana ovat Suomen ympäristökeskus (SYKE), Aalto-yliopiston Yhdyskuntasuunnittelun tutkimus- ja koulutuskeskus (YTK) ja Ilmatieteen laitos.

Sivustolla on laaja paketti perustietoa ilmastonmuutoksesta. Lisäksi voi tutustua vaikka oman paikkakunnan ilmastotilastoihin menneinä ja tulevina aikoina. Kunnille ja kuntalaisille on oma osio, jossa kerrotaan ilmastonmuutoksen hillintä- ja sopeutumistoimista.

Tarvitaan vähintään 17 vuotta satelliittien lämpötilamittauksia ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen havaitsemiseen

Uudessa tutkimuksessa on tarkasteltu satelliittien lämpötilamittauksia troposfäärin alaosasta (näitä mittaussarjoja kutsutaan nimellä TLT). Lisäksi tutkimuksessa käytettiin ilmastomallia, jolla simuloitiin ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen vaikutuksia ja tuloksia vertailtiin satelliittimittauksiin. Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään, miten ihmisen aiheuttama ilmastonmuutos näkyy ilmaston luonnollisen ”kohinan” seasta eri aikaskaaloilla. Ilmastojärjestelmässä on paljon vaihtelua ja sitä näkyy myös pitemmällä aikaskaalalla. Mallisimulaatioissa näkyi useita kymmenen vuoden jaksoja, jolloin ei tapahtunut lämpenemistä. Niinpä kymmenen vuoden ajanjakso ei ole tarpeeksi pitkä, jotta hitaasti etenevä ihmisen aiheuttama ilmastonmuutos näkyisi kohinan seasta. Tutkimuksen tuloksien mukaan tarvitaan vähintään 17 vuotta TLT-dataa, jotta ihmisen aiheuttama ilmastonmuutos näkyisi troposfäärin keskimääräisessä lämpötilassa.

Lähde: Santer, B. D., et al. (2011), Separating signal and noise in atmospheric temperature changes: The importance of timescale, J. Geophys. Res., 116, D22105, doi:10.1029/2011JD016263. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Lämpenevässä ilmastossa tulee silti vielä olemaan kylmiä kuukausia

Helsingin yliopiston tutkijat ovat selvittäneet kylmien kuukausien esiintymistä maapallon eri alueilla ilmaston lämmetessä. Tutkimuksessa käytettiin ilmastomallia, jonka simulaatiot tuottivat havaintoja vastaavan määrän kylmiä kuukausia vuosien 2001 ja 2010 tilannetta simuloitaessa. Tutkimuksen tuloksien mukaan kylmät kuukaudet eivät häviä tulevaisuudessa, vaikka ilmasto lämpeääkin. Kylmät kuukaudet kuitenkin muuttuvat harvinaisemmiksi. Maailmanlaajuisesti näyttää siltä, että vuosien 2011 ja 2050 välillä 14 prosenttia kuukausista ovat kylmempiä kuin 1900-luvun mediaani. Samalla aikajaksolla noin 0,1 prosenttia kuukausista ovat ennätyskylmiä. Paikallisesti kylmien kuukausien esiintymiseen vaikuttaa alueen ilmaston lyhytaikaisen vaihtelun suuruus. Tropiikissa, jossa ilmasto vaihtelee vähemmän, kylmiä kuukausia (paikelliseen ilmastoon verrattuna) esiintyy harvemmin. Arktiset alueet lämpenevät eniten, mutta silti kylmiä kuukausia esiintyy enemmän, koska alueen lyhytaikainen ilmastonvaihtelu on suurta.

Lähde: Räisänen, J. and J. S. Ylhäisi (2011), Cold months in a warming climate, Geophys. Res. Lett., 38, L22704, doi:10.1029/2011GL049758. [tiivistelmä]

Ilmastomalli antaa hyviä pitkän ajan ennusteita maapallon lämpötilasta

Uudessa tutkimuksessa on testattu ilmastomallin pitkän ajan ennusteita laittamalla se ennustamaan jo tapahtunutta ilmaston vaihtelua. Tutkimuksessa tehtiin yhdeksän pitkän ajan ennustetta, jotka aloitettiin viiden vuoden välein alkaen vuodesta 1961. Sekä havainnoista että malliennusteista poistettiin luonnollinen vaihtelu (muun muassa El Niñon vaihtelu ja tulivuoret). Jäljelle jäävää signaalia ilmastomalli ennusti hyvin. Tutkimuksessa havaittiin myös, että El Niñon vaihtelulla ei ollut juurikaan vaikutusta ilmaston pitkän ajan muutoksiin.

Lähde: Fyfe, J. C., W. J. Merryfield, V. Kharin, G. J. Boer, W.-S. Lee, and K. von Salzen (2011), Skillful predictions of decadal trends in global mean surface temperature, Geophys. Res. Lett., doi:10.1029/2011GL049508, in press. [tiivistelmä]

Ilmaston lämpeneminen on saattanut kasvattaa perunasatoja Skotlannissa

Vuodesta 1960 lähtien Skotlannin perunasadot ovat kasvaneet 30 – 35 tonnia per hehtaari. Tähän on monia syitä ja ilmaston lämpeneminen saattaa olla yksi niistä. Uudessa tutkimuksessa on selvitetty ilmaston lämpenemisen roolia asiassa. Tutkimuksessa analysoitiin päivittäisiä säätietoja viideltä eri perunankasvatusalueelta vuodesta 1960 lähtien. Lisäksi käytettiin mallia, joka kuvaa perunan tuottavuutta. Mallilla simuloitiin tilannetta vuodesta 1960 lähtien viidellä havaintopaikalla perustuen paikkojen säätietoihin.

Ilman ja maaperän lämpötila nousi havaintopaikoilla merkitsevästi. Molemmat lämpötilat nousivat noin 0,3 celsiusastetta per vuosikymmen. Sademäärässä ei havaittu merkitseviä muutoksia, eikä myöskään kevään viimeisten ja syksyn ensimmäisten pakkasien ajoittuminen muuttunut merkitsevästi. Perunan versojen ilmaantuminen aikaistui kaikilla havaintopaikoilla. Pohjoisessa versojen ilmaantuminen aikaistui noin 3 ja puoli päivää per vuosikymmen ja etelässä vain noin puoli päivää per vuosikymmen. Kasvun myöhemmistä vaiheista löytyi myös suunnilleen samansuuruinen aikaistuminen. Potentiaalinen perunasato kasvoi samaan aikaan noin 2,5 tonnia hehtaarilta per vuosikymmen. Lämpenemisen osuus perunasadon kasvamisessa saattoi olla yli kymmenen tonnia hehtaarilta koko tutkimusaikana (idätetyillä siemenperunoilla noin 13 tonnia ja idättämättömillä noin 12 tonnia).

Lähde: P J Gregory, B Marshall, Attribution of climate change: a methodology to estimate the potential contribution to increases in potato yield in Scotland since 1960, Global Change Biology, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2011.02601.x. [tiivistelmä]

Uuden tutkimuksen mukaan havaintoihin perustuvat merenpinnan ennusteet ovat keskenään yhteneviä

Uudessa tutkimuksessa on tarkasteltu yhteyttä maapallon lämpötilan ja maailman merien keskimääräisen pinnankorkeuden välillä monella eri tavalla. Tutkimuksessa käytettiin monia eri teoreettisia lähestymistapoja, tilastollisia menetelmiä ja mittaussarjoja. Näin saatujen yli 30 mallin ennusteita verrattiin keskenään vuosien 2000 ja 2100 välillä. Mallit antavat keskenään hyvin samansuuntaisia tuloksia. Mallit antavat merenpinnan nousulle keskimääräisen ennusteen, jossa maailman merien keskimääräinen pinta nousee noin yhden metrin lämpötilan noustessa 1,8 °C.

Yksi tutkimuksen tekijöistä oli Aalto-yliopiston tutkija Martin Vermeer.

Lähde: Stefan Rahmstorf, Mahé Perrette and Martin Vermeer, Testing the robustness of semi-empirical sea level projections, Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-011-1226-7. [tiivistelmä]

Siirtyvätkö trooppiset kasvilajit kylmemmille alueille ilmaston lämpenemisen myötä?

Eliölajien levinneisyysalueiden odotetaan siirtyvän kylmempien alueiden suuntaan ilmaston lämmetessä. Tämä johtuu siitä, että ilmaston lämpeneminen toisaalta tekee aiemmin liian kylmät alueet sopivammiksi eliölajeille ja toisaalta muuttaa aiemmin sopivia alueita elinkelvottomaksi. Uudessa tutkimuksessa on selvitetty, joko trooppisten kasvilajien levinneisyysalueissa näkyy näitä odotettuja muutoksia. Tutkimuksessa analysoitiin 239 Etelä-Amerikassa elävän kasvilajin havaintoja vuosien 1970 ja 2009 välillä.

Tutkimuksen tuloksien mukaan 59 prosentilla lajeista näkyi jonkinlaisia todisteita odotetusta siirtymästä kylmempien alueiden suuntaan. Noin 35 prosentilla lajeista levinneisyysalueen raja siirtyi kylmempään suuntaan levinneisyysalueen lämpimällä puolella. Suurimmalla osalla näistä lajeista ei kuitenkaan näy vastaavaa siirtymää levinneisyysalueen kylmällä puolella, eli niiden levinneisyysalue supistui. Tämä saattaa viitata siihen, että nämä lajit eivät ehkä kykene siirtymään suotuisammille elinalueille eivätkä ehkä siedä lämpimämpää ilmastoa.

Lajeista 25 prosentilla levinneisyysalueen kylmän puolen raja siirtyi kylmempiä alueita kohti. Näistä lajeista 80 prosentilla ei näy vastaavaa siirtymää levinneisyysalueen lämpimällä puolella, eli niiden levinneisyysalue laajeni. Tämä saattaa viitata siihen, että nämä lajit saattavat hyötyä ilmaston lämpenemisestä ainakin toistaiseksi ja kykenevät siirtymään uusille elinalueille sekä sietämään lämpimämpää ilmastoa.

Lähde: Kenneth J. Feeley, Distributional migrations, expansions, and contractions of tropical plant species as revealed in dated herbarium records, Global Change Biology, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2011.02602.x. [tiivistelmä]

Pohjoisten soiden metsäojitus vähentää niiden kasvihuonekaasupäästöjä

Lakkasuon koeala, Hyytiälä. Edessä luonnontilaista sarasuota, takana metsäojitettu osa samasta suosta.

Varsin yleinen käsitys on, että kun luonnontilainen suo metsäojitetaan, se muuttuu hiilinielusta hiilen lähteeksi, ja lähinnä on keskusteltu siitä, kuinka paljon päästöt lisääntyvät. Tämä käsitys saattaa kuitenkin olla väärin. Samaten paikkaansa ei näyttäisi pitävän se, että metsäojitettuja soita kannattaisi palauttaa luonnontilaisiksi ilmastonmuutoksen torjunnan nimissä, vaan pikemminkin päinvastoin. Miksi?

Lyhyt vastaus on luonnontilaisten soiden metaanipäästöt ja metsäojitettujen soiden parempi hiilensidontakyky. Pidempi vastaus perusteluineen alla.

Metaani (CH4)
Metaani on sadan vuoden aikajänteellä yleisesti määritelty noin 20-kertaa pahemmaksi kasvihuonekaasuksi kuin hiilidioksidi. 20 vuoden aikajänteellä vaikutus on noin 60 -kertainen. Metaani viipyy ilmakehässä keskimäärin noin 10 vuotta, joten lyhyellä aikavälillä se on todella tehokas ilmaston lämmittäjä. Tämä on hyvä pitää mielessä kun arvioidaan soiden ojitusten ilmastovaikutuksia.

Ilmakehän metaanipitoisuuksia vähentämällä voidaan ilmaston lämpenemistä hillitä varsin nopeasti, koska metaani pysyy ilmakehässä vain vähän aikaa, vaikka muuttuukin sitten hiilidioksidiksi joka pysyy ilmakehässä kauan. Jos siis pystyisimme nyt vähentämään merkittävästi metaanipäästöjämme, olisi ilmakehässä 10 vuoden päästä huomattavasti vähemmän metaania, ja siten kasvihuoneilmiökin olisi lievempi sen osalta. Hiilidioksidi sen sijaan säilyy ilmakehässä satoja tai tuhansia vuosia. Vaikka nyt lopettaisimmekin hiilidioksidipäästöt kokonaan, näkyisi se ilmakehän pitoisuuksissa vasta pitkän ajan kuluttua.

Metsäojitettu suo vs. luonnontilainen suo
Luonnontilaisten soiden hiilensidontaprosessit ovat hyvin hitaita ja perustuvat turpeen hitaaseen, mutta jatkuvaan muodostumiseen. Luonnontilaisissa soissa muodostuu myös merkittäviä määriä metaania, jolla on voimakas, mutta suhteellisen lyhytaikainen vaikutus ilmastoon. Soiden metaanipäästöt vaihtelevat suotyypin mukaan välillä 2-25 g CH4-C / m² / vuosi.

Soiden metsäojituksen tarkoituksena on yleensä ollut lisätä niiden puuston kasvua, joka luonnollisesti sitoo ilmakehän hiiltä itseensä. Tässä on onnistuttu Suomessa varsin hyvin, sillä sotien jälkeen ojitettujen suometsien puustoon sitoutuu tällä hetkellä hiiltä noin 3 miljoonaa tonnia vuodessa, kun puiden vuotuinen kasvu on noussut 1950-luvun 9,9 miljoonasta kuutiosta 17,4 miljoonaan kuutioon. Tästä valtaosa on ojituksen ja sen mahdollistaman aktiivisen metsänhoidon ansiota. On toinen kysymys, mitä tälle sitoutuneelle hiilelle teemme sitten kun metsä on hakkuukypsä.

Tämän lisäksi metsäojituksen jälkeiset muutokset suon kariketuotannossa mahdollistavat sen, että maaperään voi sitoutua hiiltä ojituksen jälkeenkin. Toisin sanoen lisääntynyt kariketuotanto saattaa pystyä kompensoimaan lisääntyneen turpeen hajotuksen aiheuttaman hiilipäästön.

Näiden lisäksi jo kevyt ojitus käytännössä lopettaa metaanipäästöt. Maan aerobisessa osassa metaania ravintonaan käyttävät bakteerit voivat jopa alkaa käyttämään ilmakehän metaania ravintonaan,  jolloin suosta voi tulla jopa metaanin-nielu. Tällä on nopea vaikutus kasvihuoneilmiöön, sillä metaani häviää ilmakehästä noin 10 vuodessa, jos sitä ei korvata uusilla metaanipäästöillä.

Karkeana yhteenvetona hehtaari metsäojitettua suota näyttää sitovan vuodessa vastaavan määrän kasvihuonekaasuja, kuin noin 40 000 kilometrin ajosta henkilöautolla pääsee ilmoille. Suomessa on lähteestä riippuen 4,7 – 5,7 miljoonaa hehtaaria metsäojitettuja soita.

Prosessi
Soiden anaerobisissa, eli veden pinnan alapuolella olevissa, kerroksissa muodostuu orgaanisen aineen hajotessa metaania. Suon ylemmissä aerobisen kerroksissa osa metaanista hapettuu sitä hajottavien bakteerien toimesta.  Luonnontilaisten soiden kasvillisuus, pääosin sarat, kasvattavat kuitenkin ns. ilmajuuria. Nämä ilmajuuret tarjoavat metaanille nopean ja helpon reitin suoraan ilmakehään ohi niiden maakerrosten, joissa metaani muuten voisi hajota.

Ojituksen seurauksena sarat väistyvät varpujen ja puiden vallatessa alaa, ja metaania tuottava anaerobinen kerros pienenee ja vetäytyy syvemmälle. Ojituksessa siis:

• Suon pohjavesi laskee jolloin suon metaanipäästöt vähenevät.
• Metaania kuljettavat sarat häviävät varpujen ja puiden tieltä.
• Muuttunut kariketuotanto mahdollistaa, että maahan voi sitoutua hiiltä ojituksen jälkeenkin.
• Syntyy sopiva ympäristö puuston kasvamiselle, joka sitoo myös hiiltä.

Tilastoja ja määriä
Suomen soiden metaanin päästökehitys on tähänastisen ojituksen vuoksi laskenut vuositasolla 900 000 tonnista noin 400 000 tonniin metaanihiiltä (0,9 Tg -> 0,4 Tg). Eli hieman alle puoleen. Metaanihiilellä tarkoitetaan ainoastaan metaaniin sisältyvää hiiltä, eli metaanihiilessä jätetään metaaniin sisältyvä vety (metaanimolekyylissä on yksi hiiliatomi ja neljä vetyatomia) ottamatta huomioon. Tämän takia metaanin massan ollessa 16 grammaa, metaanihiilen massa on vain 12 grammaa.

Metaanin lisäksi osa metsäojitetuista soista pystyy sitomaan maahan ja karikkeeseen myös hiilidioksidia luonnontilaista suota enemmän. Metsäojitettujen soiden maahan sitoutuvan hiilidioksidihiilen vuosittainen määrä Suomessa 1900 luvulta nykypäivään on lisääntynyt 3 100 000 tonnista 4 600 000 tonniin vuodessa (3,1 Tg -> 4,6 Tg).

Kun mukaan otetaan vielä se tekijä, että metsäojitettujen soiden puuston kasvu lisää niiden hiilen sidontakykyä verrattuna luonnontilaisiin soihin, muuttuu päästötase entisestään. Hiilen sitoutuminen puustoon riippuu paljon puuston iästä. Sotien jälkeen 1900-luvun puolivälissä metsäojitetuille soille istutettujen metsien hiilensidontakyky on tällä hetkellä parhaimmillaan, ja niihin sitoutuu noin 3 miljoonaa tonnia (3 Tg) hiilidioksidihiiltä vuodessa. Mikäli metsät hakataan, suuri osa hiilestä vapautuu takaisin ilmakehään seuraavina vuosikymmeninä, mutta osa jää myös pitkäaikaiseen säilytykseen joko kantoina maahan tai esim. rakennuksiin. Osa voidaan jopa muuttaa puuhiileksi ja käyttää maanparannukseen siten, että hiili ei palaudu ilmakehään. Uuden puuston kasvaminen alkaa aikanaan sitoa jälleen hiiltä.

Soiden pitämisellä luonnontilaisena on monia eri tavalla hyödyllisiä puolia, kuten esimerkiksi seuraavat:

• Suurempi biodiversiteetti, joka auttaa soiden elinympäristöjä selviämään paremmin muuttuvissa olosuhteissa.
• Ojitettujen soiden suurentunut riski palamiselle.
• Luonnontilaisten soiden pitkäaikainen (satojen vuosien aikana tapahtuva) viilentävä vaikutus, jossa turpeeseen sitoutunut hiili on pysyvästi poissa ilmakehästä, kun taas metaani muuttuu ilmakehässä hiilidioksidiksi alle kymmenessä vuodessa.
• Luonto- ja virkistysarvot, sillä luonnontilaiset suot ovat monien mielestä hienoja paikkoja.
• Avoimien sara-soiden heijastavuus (albedo) on huomattavasti parempi kuin havumetsien, varsinkin keväisin. Mikäli metsäojitetuille soille kasvaa havupuita, voi heijastavuuden heikkeneminen korvata vähentyneiden kasvihuonekaasupäästöjen viilentävät vaikutukset kokonaan, ja jopa ylittää ne.

Käsillä onkin vaikea kysymys: suojellako paikallista luonnontilaista suoluontoa, vai käyttääkö soiden täysi hiilensidontapotentiaali ilmastonmuutoksen hidastamiseksi? Alan tutkijat ovat myös arvelleet, että kiihtyvä ilmastonmuutos voi itsessään kuivattaa soita. Kun haihtuminen lisääntyy, suot muuttuvat puustoisempaan suuntaan ja metaanipäästöt vähenevät.

Ps.
Risto Isomäelle terveisiä, että 65. tapa jäähdyttää planeettaa ja sitoa ilmakehän hiiltä on viedä kaikki saatavilla olevat kaivinkoneet Siperian tundralle ojitushommiin siinä vaiheessa kun ikirouta rupeaa sulamaan ja suot uhkaavat päästää valtavia määriä metaania ilmakehään.

Lähteet
Hökkä, H., S. Kaunisto, K. T. Korhonen, J. Päivänen, A. Reinikainen, and E. Tomppo (2002), Suomen suometsät 1951–1994 (in Finnish), Metsätieteenaikakauskirja, 2B, 201–357.

Lohila, A., Minkkinen, K., Aurela, M., Tuovinen, J.-P., Penttilä, T., Laurila, T.2011. Greenhouse gas flux measurements in a forestry-drained peatland indicate a large carbon sink. Biogeosciences Discuss. 8, 5787–5825

Lohila, A., Minkkinen, K., Laine, J., Savolainen, I.., Tuovinen, J.-P., Korhonen, L., Laurila, T.,  Tietäväinen, H., Laaksonen, A. 2010. Forestation of boreal peatlands: Impacts of changing albedo and greenhouse gas fluxes on radiative forcing, J. Geophys. Res., 115, doi:10.1029/2010JG001327

Minkkinen, K. 1999. Effect of Forestry Drainage on the Carbon Balance and Radiative Forcing of Peatlands in Finland, Academic dissertation. http://urn.fi/URN:ISBN:951-45-8757-X

Ojanen P. 2011.  Reducing emissions with peatland drainage? Oral presentation in HENVI Global Environmental Change Research Program: Final Seminar, Wed 9th November 2011.

Strakova, P. 2010. Carbon dynamics in peatlands under changing hydrology: Effects of water level drawdown on litter quality, microbial enzyme activities and litter decomposition rates, Dissertationes Forestales 112, http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-314-3

Viime viikon ilmastotutkimuksia 45/2011

Tässä on joitakin viime viikolla ilmestyneitä tutkimuksia ilmastoon liittyen. Tiedotamme tutkimuksista heti niiden ilmestyessä Ilmastotiedon Twitter- ja Facebook-syötteissä ja julkaisemme viikoittain täällä blogissamme kerralla kaikki edellisellä viikolla julkaistut tutkimukset, joista olemme tiedottaneet. Pyrimme kertomaan jokaisesta tutkimuksesta oleelliset asiat suomenkielellä muutamalla lauseella. Tämä lyhyt kuvaus julkaistaan sekä Facebookissa että täällä blogissa ja Twitterissä julkaistaan vain otsikko.

Itämeren hiililähteet ja -nielut

Puolalaiset tutkijat ovat selvittäneet Itämeren hiililähteitä ja -nieluja uudessa tutkimuksessa. Suurin hiilen lähde itämereen tulee maa-alueilta. Sieltä tulee jokien välityksellä 10,9 teragrammaa hiiltä vuodessa (teragramma on 10¹² grammaa eli miljardi kilogrammaa). Tästä noin 37,5 prosenttia on orgaanista hiiltä. Hiiltä kulkeutuu Itämerestä Pohjanmerelle 7,67 teragrammaa vuodessa. Itämeren pohjasedimentteihin hautautuu 2,73 teragrammaa hiiltä vuodessa. Myös muita melko merkityksettömiä hiililähteitä ja -nieluja on. Näyttää siltä, että Itämeri päästää hiilidioksidia ilmakehään (1,05 teragrammaa hiiltä vuodessa), eikä toimi hiilinieluna monien muiden merien tapaan. Lisäksi Itämeren orgaaniselle hiilelle näyttää tapahtuvan nettohävikkiä.

Lähde: Kuliński, K. and Pempkowiak, J.: The carbon budget of the Baltic Sea, Biogeosciences, 8, 3219-3230, doi:10.5194/bg-8-3219-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Uusi analyysi globaalista hiilen kierrosta

Uudessa tutkimuksessa on analysoitu suuri määrä ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden mittauksia ja määritetty maapallon suurien hiilidioksidin päästölähteiden ja nielujen välillä vaihtuvat hiilimäärät. Tutkimuksen tuloksien mukaan useamman vuoden aikavälillä tapahtuvan vaihtelun tärkeimmät tekijät ovat maa-alueiden ekosysteemit erityisesti tropiikissa. Maa-alueiden ekosysteemien hiilivirtojen vaihtelua ohjaa suuressa määrin ilmaston vaihtelu. Kun jätetään fossiilisten polttoaineiden ja biomassan poltto pois laskuista, maa-alueiden ekosysteemit ottavat hiiltä keskimäärin noin 3,63 petagrammaa hiiltä vuodessa (petagramma on 10¹⁵ grammaa eli tuhat miljardia kilogrammaa) ja meret ottavat noin 1,94 petagrammaa hiiltä vuodessa. Suurin osa maa-alueiden ekosysteemien hiilinielusta on pohjoisilla maa-alueilla. Tropiikin maa-alueiden hiilinielu on noin 0,62 petagrammaa hiiltä vuodessa ja eteläisten maa-alueiden hiilinielu on noin 0,67 petagrammaa hiiltä vuodessa. Pohjois-Amerikan maa-alueiden ekosysteemit ottavat noin 0,89 petagrammaa hiiltä vuodessa.

Lähde: Deng, F. and Chen, J. M., Recent global CO₂ flux inferred from atmospheric CO₂ observations and its regional analyses, Biogeosciences, 8, 3263-3281, doi:10.5194/bg-8-3263-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Ilmastonmuutoksen odotetaan lisäävän pintavesissä esiintyviä taudinaiheuttajia maailmanlaajuisesti

Ilmastonmuutos tulee todennäköisesti lisäämään taudinaiheuttajien määrää pintavesissä maailmanlaajuisesti. Tämä saattaa lisätä vesiperäisten tautien riskiä. Toistaiseksi taudinaiheuttajien määrän lisääntymistä ei ole tutkittu määrällisesti. Uudessa tutkimuksessa on selvitetty lämpötilan ja sademäärän vaikutusta pintavesien taudinaiheuttajien määrään. Tutkimuksen tulokset auttavat määrittämään ilmastonmuutoksen mahdollisia vaikutuksia taudinaiheuttajien määrään.

Lähde: Nynke Hofstra, Quantifying the impact of climate change on enteric waterborne pathogen concentrations in surface water, Current Opinion in Environmental Sustainability, doi:10.1016/j.cosust.2011.10.006. [tiivistelmä]

Meren happamoituminen vaikuttaa myös koralleissa symbioosissa eläviin leviin

Uudessa tutkimuksessa selvitettiin meren happamoitumisen vaikutuksia korallien kalkkirungon muodostumiseen ja koralleissa symbioosissa eläviin yhteyttäviin leviin. Tutkittava korallilaji oli Porites australiensis, joka on yleinen Japanissa. Tutkimuksen tuloksien mukaan meren happamoituminen vähentää kalkkirungon muodostumista ja levien yhteyttämiseen liittyvää fluoresenssia. Lisäksi fluoresenssin ja kalkkirungon muodostumisen välillä näyttää olevan merkitsevä korrelaatio, mikä viittaa siihen, että levien yhteyttämisen ja korallin kalkkirungon muodostumisella on yhteys. Jos sellainen yhteys on olemassa, niin meren happamoitumisen vaikutus symbioosissa elävien levien yhteyttämiseen saattaa entisestään vähentää kalkkirungon muodostumista tällä lajilla. Tutkimuksessa havaittiin myös suuria eroja reaktiossa happamoitumiseen eri koralliyhteisöjen välillä.

Lähde: Akira Iguchi, Saori Ozaki, Takashi Nakamura, Mayuri Inoue, Yasuaki Tanaka, Atsushi Suzuki, Hodaka Kawahata, Kazuhiko Sakai, Effects of acidified seawater on coral calcification and symbiotic algae on the massive coral Porites australiensis, Marine Environmental Research, doi:10.1016/j.marenvres.2011.10.008. [tiivistelmä]

Lämpötilaltaan vaihtelevassa ympäristössä elävät trooppiset hyönteiset kestävät enemmän lämpenemistä

Tropiikissa lämpötilan vaihtelu on suhteellisen vähäistä (vuodenaikojen lämpötiloissa ei ole paljon eroja), joten tropiikissa elävät eliölajit saattavat olla herkempiä lämpötilan muutoksille, kuten ilmaston lämpenemiselle. Tropiikissakin on kuitenkin eliölajeja, joiden elinalueen lämpötila vaihtelee suuresti esimerkiksi suurten korkeusvaihtelujen takia. Tällaiset eliölajit saattavat sietää paremmin ilmaston lämpenemistä. Uuden tutkimuksen mukaan lämpötilaltaan vaihtelevassa ympäristössä elävät trooppiset hyönteiset joka puolella maapalloa sietävät enemmän lämpenemistä. Tutkimuksen tuloksien perusteella näyttää siltä, että tropiikin alangoilla elävät hyönteiset ovat alttiimpia ilmaston lämpenemiselle kuin vuoristoissa elävät hyönteiset.

Lähde: Bonebrake, Timothy Carlton, and Curtis A. Deutsch, Climate heterogeneity modulates impact of warming on tropical insects, Ecology, doi:10.1890/11-1187.1. [tiivistelmä]

Globaali lämpötila ei korreloi merkitsevästi auringonpilkkujen tai geomagneettisen aktiivisuuden kanssa

Joidenkin tutkimuksien tulokset ovat aiheuttaneet spekulaatioita auringonpilkkujen ja geomagneettisen aktiivisuuden merkittävästä vaikutuksesta viimeisen vuosisadan aikana tapahtuneeseen ilmaston lämpenemiseen. Uudessa tutkimuksessa tätä hypoteesia on testattu vuosien 1868 ja 2008 välillä (tämä aikajakso sisältää auringonpilkkujaksot 11-23). Tutkimuksessa selvitettiin näiden tekijöiden välisten korrelaatioiden tilastollinen merkitsevyys. Odotetusti auringonpilkkuluku ja geomagneettinen aktiivisuus korreloivat keskenään tilastollisesti merkitsevästi. Globaali lämpötila taas ei korreloi tilastollisesti merkitsevästi auringopilkkuluvun eikä geomagneettisen aktiivisuuden kanssa. Tämä analyysi ei siis anna tukea väitteille auringonpilkkuluvun tai geomagneettisen aktiivisuuden merkittävästä roolista maapallon ilmastossa.

Lähde: Love, J. J., K. Mursula, V. C. Tsai, and D. M. Perkins (2011), Are secular correlations between sunspots, geomagnetic activity, and global temperature significant?, Geophys. Res. Lett., 38, L21703, doi:10.1029/2011GL049380. [tiivistelmä]

Päivitetyn datan perusteella ilmaston lämpeneminen johtuu kasvihuonekaasuista

Monien mallisimulaatioihin perustuvien tutkimusten mukaan viime vuosikymmenien ilmaston lämpeneminen on yhdistettävissä kasvihuonekaasujen vaikutukseen. Havaintoihin perustuvia vastaavia tutkimuksia on ollut vähemmän (havainnoista on vaikea nähdä suoraan esimerkiksi lämpenemisen aiheuttaja). Uudessa tutkimuksessa tätä on selvitetty käyttäen päivitettyä dataa maapallon pintalämpötiloista. Tutkimuksessa käytettiin vertailun vuoksi myös muita itsenäisiä datasarjoja. Tutkimuksen tuloksien perusteella ilmaston lämpenemisen syiden selvittämisen kannalta ei ole merkitystä, mitä tarjolla olevista datasarjoista käytetään. Tutkimuksen tuloksien perusteella suurin syy 1950-luvun jälkeiseen ilmaston lämpenemiseen on kasvihuonekaasujen vaikutus.

Lähde: Jones, G. S. and P. A. Stott (2011), Sensitivity of the attribution of near surface temperature warming to the choice of observational dataset, Geophys. Res. Lett., 38, L21702, doi:10.1029/2011GL049324. [tiivistelmä]

Grönlannissa oli useita nykyistä lämpimämpiä jaksoja tuhansia vuosia sitten, mutta ilmaston lämpeneminen ottaa eroa kiinni

Grönlannissa oli äskettäin ennätyksellisen lämmintä ja jää suli ennätyksellisen nopeasti. Tämä lisäsi huolta Grönlannin jäätikön kohtalosta ilmaston lämmetessä. Grönlannin osalta ei kuitenkaan tiedetä tarkasti, kuinka paljon lämpenemisestä johtuu kasvihuonekaasuista ja kuinka paljon luonnollisesta vaihtelusta. Uudessa tutkimuksessa on pyritty parantamaan tietoamme luonnollisesta vaihtelusta. Tutkimuksessa tehtiin Grönlannin lämpötilarekonstruktio 4000 vuoden ajalta jääkairanäytteisiin perustuen. Rekonstruktio kertoo Grönlannin pinnan lumen lämpötilan. Grönlannin lumen keskimääräinen lämpötila viimeisen 4000 vuoden aikana oli −30,7 °C ja lämpötila laski tuona aikana noin 1,5 celsiusastetta. Tämä on sopusoinnussa aikaisempien tutkimusten kanssa. Grönlannin lumen viime vuosikymmenen (2001-2010) keskiarvo oli −29.9 °C. Rekonstruktion alkupuolella näkyy useita jaksoja, jolloin lämpötila oli korkeampi kuin nykyään. Tämänhetkinen lämpötilan kymmenvuotinen keskiarvo ei siis näytä ylittäneen Grönlannissa vallitsevan luonnollisen lämpötilanvaihtelun rajoja viimeisen 4000 vuoden aikana. Ilmastomallien ennusteiden mukaan Grönlannin lämpötila tulee kuitenkin ylittämään luonnollisen vaihtelun rajat ennen vuotta 2100, jos kasvihuonekaasupäästöt jatkuvat.

Lähde: Kobashi, T., K. Kawamura, J. P. Severinghaus, J.-M. Barnola, T. Nakaegawa, B. M. Vinther, S. J. Johnsen, and J. E. Box (2011), High variability of Greenland surface temperature over the past 4000 years estimated from trapped air in an ice core, Geophys. Res. Lett., 38, L21501, doi:10.1029/2011GL049444. [tiivistelmä]

Ilmastopakotteiden ja takaisinkytkentöjen pystysuuntainen analyysi korostaa veden kierron tärkeää roolia

Ilmaston pakotteet ja takaisinkytkennät määritellään yleensä ilmakehän yläpinnalta, mutta ilmastoherkkyys viittaa muutokseen maapallon pinnalla. Uudessa tutkimuksessa on selvitetty, kuinka ilmakehän yläpinnalla vaikuttavat prosessit vaikuttavat merien ja maa-alueiden energiavarastoihin ja maapallon pinnan lämpötilaan. Tutkimuksen tuloksien mukaan lämpötilan, vesihöyryn ja pilvien takaisinkytkennät vaikuttavat enemmän maapallon pinnan turbulentin energian vaihtoon kuin säteilyenergian vaihtoon.

Lämpötilan takaisinkytkentä (maapallo lämpenee ja säteilee siksi enemmän lämpöenergiaa avaruuteen) lisää tutkimuksen tuloksien perusteella maapallon pinnan turbulentin energian menetystä 2,87 wattia per neliömetri ja säteilyenergia vähenisi 0,60 wattia per neliömetri lämpötilan muuttuessa yhdellä celsiusasteella (eli kummankin vaikutus on viilentävä). Vesihöyryn takaisinkytkentä taas vähentää turbulentin energian menetystä 1,07 wattia per neliömetri ja lisää säteilyenergiaa 0,89 wattia per neliömetri lämpötilan muuttuessa yhdellä celsiusasteella (tässä siis kummankin vaikutus on lämmittävä). Pilvien takaisinkytkentä vähentää turbulentin energian menetystä 0,43 wattia per neliömetri ja vähentää säteilyenergiaa 0,24 wattia per neliömetri lämpötilan muuttuessa yhdellä celsiusasteella (tässä kokonaisvaikutus on siis lievästi lämmittävä).

Lämpötilan takaisinkytkennän vaikutus on siis voimakkaasti viilentävä, kun taas vesihöyryn takaisinkytkentä lämmittää voimakkaasti ja pilvien takaisinkytkentä lämmittää hieman. Nämä vaikutukset ovat hyvin samankaltaisia kuin aiemmissa tutkimuksissa saadut tulokset. Turbulentin energian vaihdossa haihdunta on erittäin tärkeässä asemassa, joten tämän tutkimuksen tulokset korostavat veden kierron tärkeää roolia maapallon ilmastossa. Tutkimuksen tulos on siis samansuuntainen kuin suurimmassa osassa aiempia tutkimuksia, mutta veden kierrolle saadaan suurempi rooli.

Lähde: Michael Previdi and Beate G. Liepert, The vertical distribution of climate forcings and feedbacks from the surface to top of atmosphere, Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-011-1233-8. [tiivistelmä]

Tutkijat yhdistävät merenpinnan nousun maapallon ytimen prosesseihin ja esittävät sen vaikuttavan myös ilmaston lämpenemiseen

Van Allenin vyöhykkeet ovat maapallon ympärillä olevia plasmavyöhykkeitä. Eteläisen pallonpuoliskon kohdassa, jossa Van Allenin vyöhykkeet ovat lähinnä maapallon pintaa, sijaitsee Etelä-Atlantin anomaliaksi kutsuttu alue. Tällä alueella esiintyy normaalia enemmän säteilyä, minkä takia esimerkiksi alueen yli lentävät satelliitit täytyy suojata ilmiöltä. Uudessa tutkimuksessa esitetään yhteys Etelä-Atlantin anomalian ja merenpinnan nousun välille, jotka tutkimuksen tiivistelmän mukaan ovat nousseet samaan aikaan viimeisen kolmensadan vuoden aikana. Yhteys perustuu ilmiöiden samanaikaisesti tapahtuneeseen kehitykseen ja joidenkin tilastollisten testien sanotaan tukevan yhteyden olemassaoloa. Yhden selityksen mukaan alueella vallitseva voimakkaampi säteily olisi hiljalleen lämmittänyt maapalloa ja siten alkanut nostaa meren pintaa. Tässä uudessa tutkimuksessa tarjotaan selitykseksi maapallon ytimen prosessien aiheuttamia muutoksia maapallon pintaan ja sen seurauksena myös merenpintaan. Tutkijat eivät pysty selittämään samanaikaista lämpenemistä, mutta toteavat kuitenkin, että ilmiöiden korrelaatio viittaa siihen, että ilmaston lämpenemistä ohjaavat ainakin osittain maapallon ytimen prosessit satojen vuosien aikaskaalalla.

Tutkimuksen tiivistelmä on kirjoitettu melko varomattomasti, kun käytetään termiä ”global warming”, joka yleensä on yhdistetty viimeisten vuosikymmenien aikana tapahtuneeseen voimakkaaseen globaaliin lämpenemiseen, vaikka nyt on kyseessä hidas satojen vuosien aikana tapahtunut lämpeneminen. Tätä tutkimusta tullaan luultavasti käyttämään kasvihuonekaasujen aiheuttamaa ilmaston lämpenemistä vastaan tiettyjen tahojen toimesta ja tutkimuksen tiivistelmässä käytetyt sanamuodot tekevät sen helpoksi. Kyseessä on kuitenkin eri asia.

Lähde: A. De Santis, E. Qamili, G. Spada, P. Gasperini, Geomagnetic South Atlantic Anomaly and global sea level rise: a direct connection?, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, doi:10.1016/j.jastp.2011.10.015. [tiivistelmä]

Luoteis-Yhdysvaltojen joet ovat lämpenemässä

Jokiveden lämpötila on tärkeä tekijä joen ekosysteemille. Ilmaston lämmetessä myös jokien odotetaan lämpenevän. Uudessa tutkimuksessa on mitattu Yhdysvaltojen luoteisosien jokien lämpötilakehitystä vuosien 1980 ja 2009 välillä. Tutkimukseen kuului 11 säänneltyä ja seitsemän luonnontilaista jokea. Kaikki luonnontilaiset joet lämpenivät tilastollisesti merkitsevästi. Joet lämpenivät kaikkina vuodenaikoina paitsi keväällä, jolloin havaittiin tilastollisesti merkitsevää viilenemistä. Muiden vuodenaikojen lämpeneminen oli kuitenkin niin voimakasta, että kokonaisuudessaan joet lämpenivät. Tärkein tekijä jokien lämpenemisen aiheuttajana oli ilman lämpeneminen. Säännellyissä joissa muutokset olivat samankaltaisia kuin luonnontilaisissa, mutta säänneltyjen jokien muutokset eivät olleet tilastollisesti merkitseviä, koska niiden virtausta kontrolloitiin ihmisten toimesta. Näyttää siis siltä, että Luoteis-Yhdysvaltojen joet ovat lämpenemässä. Lämpenemisen jatkuminen tulee aiheuttamaan ongelmia joissa eläville ja lisääntyville lohikaloille.

Lähde: D. J. Isaak, S. Wollrab, D. Horan and G. Chandler, Climate change effects on stream and river temperatures across the northwest U.S. from 1980–2009 and implications for salmonid fishes, Climatic Change, DOI: 10.1007/s10584-011-0326-z. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Grangerin kausaalisuustestin mukaan kasvihuonekaasut ovat aiheuttaneet ilmaston lämpenemisen

Viime vuosikymmenien ilmaston lämpenemisen syiden ja varsinkin eri syiden suhteellisen osuuden selvittämiseen on yleensä käytetty ilmastomalleja. Uudessa tutkimuksessa asiasta tehdään sen sijaan Grangerin kausaalisuustesti. Yleensä tilastolliset menetelmät tarjoavat vain tietoa siitä, onko kahdella asialla mahdollinen yhteys toisiinsa, mutta Grangerin kausaalisuustesti antaa lisäksi tietoa siitä, kumpi vaikuttaa toiseen. Tekijöiden muutoksien ajoittumisella on tässä testissä suuri rooli. Tässä kausaalisuustestissä paljastuu selvä signaali kasvihuonekaasujen vaikutukselle mukaan 1900 puolivälin jälkeisen lämpenemiseen. Sen sijaan ilmaston luonnolliseen vaihteluun vaikuttaville tekijöille kausaalisuustesti ei anna roolia ilmaston lämpenemisessä.

Lähde: Alessandro Attanasio, Antonello Pasini, Umberto Triacca, A contribution to attribution of recent global warming by out-of-sample Granger causality analysis, Atmospheric Science Letters, DOI: 10.1002/asl.365. [tiivistelmä]

Vuosien 1998-2008 kuivuus Australiassa saattaa olla pahin 200 vuoteen

Uudessa tutkimuksessa on tehty rekonstruktio sademäärästä Kaakkois-Australiassa vuosien 1783 ja 1988 välillä (tästä myöhempien vuosien sademäärästä on käytettävissä suoria mittauksia). Tuloksien perusteella 70 prosenttia kuivista vuosista osui 1900-luvulle. On myös hyvin todennäköistä, että vuosien 1998 ja 2008 välillä sattunut kuivuusjakso oli pahin sen jälkeen, kun eurooppalaiset asuttivat Australian. Vuosien 1840 ja 1988 välillä rekonstruktiossa näkyy selvästi yhteys El Niño -oskillaation (El Niño–Southern Oscillation, ENSO) sekä Tyynenmeren oskillaation (Inter-decadal Pacific Oscillation, IPO) ja sademäärän välillä.

Lähde: Joëlle Gergis, Ailie Jane Eyre Gallant, Karl Braganza, David John Karoly, Kathryn Allen, Louise Cullen, Rosanne D’Arrigo, Ian Goodwin, Pauline Grierson and Shayne McGregor, On the long-term context of the 1997–2009 ‘Big Dry’ in South-Eastern Australia: insights from a 206-year multi-proxy rainfall reconstruction, Climatic Change, DOI: 10.1007/s10584-011-0263-x. [tiivistelmä]

Väitteitä metaanista

Maaseudun Tulevaisuus julkaisi äskettäin Eelis Pulkkisen mielipidekirjoituksen, jossa esitettiin väitteitä metaaniin liittyen. Kirjoituksessa on valitettavasti asiavirheitä. Selvittelemme tässä joitakin niistä.

”Metaani hajoaa UV-säteilyn vaikutuksesta, ja sen elinikä ilmakehässä on vain noin kymmenen vuotta. Silti sen ilmakehää lämmittävä vaikutus on joidenkin mukaan 25 kertaa suurempi kuin hiilidioksidilla.”

Tässä sitä ei suoranaisesti väitetä, mutta näyttää siltä, että Pulkkinen vihjaisi, ettei metaanilla ehkä olisikaan niin voimakas lämmitysvaikutus kuin yleisesti väitetään, koska se on vain kymmenen vuotta ilmakehässä. Metaanin voimakkuutta kasvihuonekaasuna ja ilmaston lämmittäjänä voidaan ilmaista monella tavalla. Kasvihuonekaasuna metaani on periaatteessa voimakkaampi kuin hiilidioksidi, koska metaanin molekyyli on monimutkaisempi kuin hiilidioksidin molekyyli. Tällaiset asiat tunnetaan hyvin, sillä niitä kyetään mittaamaan laboratorioissa (ja on myös mitattu). Toisaalta metaanin pitoisuus ilmakehässä on tällä hetkellä niin pieni, että hiilidioksidin kasvihuonevaikutus on siksi tällä hetkellä kokonaisuudessaan voimakkaampi.

Metaanin ja muiden kasvihuonekaasujen lämmityspotentiaalin (global warming potential) määritteleminen tapahtuu kuitenkin eri tavalla. Lämmityspotentiaalin määrityksessä otetaan huomioon se, että kuinka kauan kyseinen kaasu pysyy ilmakehässä. Lisäksi lämmityspotentiaali määritetään tietyn mittaiselle ajalle (esimerkiksi 20, 50 tai 100 vuodelle). Tämän takia ilmakehästä nopeasti poistuvilla kaasuilla on voimakas lämmityspotentiaali lyhyen ajan lämmityspotentiaalin määrityksissä, mutta pienempi lämmityspotentiaali pitemmälle ajalle. Pulkkisen esittämä lukuarvo 25 pätee metaanille, kun lämmityspotentiaali määritetään 100 vuoden ajalle. Metaanin lämmityspotentiaali on 72, jos se määritetään 20 vuoden ajalle. Pulkkisen maininta metaanin lyhyestä ajasta ilmakehässä on siis periaatteessa merkityksetön, koska se otetaan huomioon jo lämmityspotentiaalin määrityksessä. On kuitenkin syytä tiedostaa, että metaanin ilmakehässäpysymisajan määrittelyyn sisältyy epävarmoja tekijöitä, mikä aiheuttaa epävarmuutta myös lämmityspotentiaalin määritykseen.

”Ilmakehän metaanipitoisuus nousi poikkeuksellisen paljon vuonna 2007.”

Tämä väite on periaatteessa oikein, mutta tarkastelemme kuitenkin tilannetta, jottei kenellekään tule sellaista käsitystä, että vuoden 2007 metaanipitoisuuden nousu olisi ollut peräti ennätyksellinen. Ilmakehän metaanipitoisuuden mittauksia löytyy CDIAC-sivustosta. Otetaanpa sieltä esimerkiksi AGAGE-projektin data. Sieltä löytyy kuukausittaisia keskiarvoja viideltä mittausasemalta (Cape Grim – Tasmania, Mace Head – Irlanti, Ragged Point – Barbados, Cape Matatula – Samoa ja Trinidad Head – Kalifornia) ja vuosilta 1993 – 2010. Asemien kuukausikeskiarvot näyttävät tältä:

Liukuva yhden vuoden keskiarvo näyttää tältä:

Tässä huomataan sellainen mielenkiintoinen asia, että pohjoisella pallonpuoliskolla sijaitsevilla Mace Headin ja Kalifornian mittausasemilla metaanipitoisuus on ollut melkein sama ja näistä viidestä asemasta korkein. Eteläisen pallonpuoliskon mittausasemien (Samoa ja Cape Grim) metaanipitoisuudet ovat taas olleet alhaisimmat. Näiden keskellä on lähellä päiväntasaajaa sijaitseva Barbados. Metaanipitoisuus näyttääkin lisääntyvän etelästä pohjoiseen (mikä johtunee siitä, että pohjoisella pallonpuoliskolla tapahtuu enemmän metaanipäästöjä).

Jotta ei kuitenkaan harhauduttaisi varsinaisesta asiasta liikaa, tässä liukuva vuotuinen muutos (kyseisen vuoden keskiarvosta vähennetään edellisen vuoden keskiarvo) kyseisillä mittausasemilla:

Huomaamme, että korkein piikki on 1998 kohdalla. Vuonna 2007 muutos oli myös melko voimakas – toiseksi suurin tällä aikavälillä, eli voidaan sanoa vuoden 2007 metaanipitoisuuden nousun olleen melko poikkeuksellinen ainakin tällä lyhyellä aikavälillä tarkasteltuna. Myös vuonna 2003 metaanipitoisuus nousi melko paljon. Vuosi 2007 oli metaanin kannalta kuitenkin vielä merkittävämpi siinä, että silloin noin kymmenen vuotta kestäneen tasaisen vaiheen jälkeen ilmakehän metaanipitoisuus lähti taas nousuun. Tämä nähdään myös yllä esitetyissä kuvaajissa. Erityisesti eteläisen pallonpuoliskon mittausasemilla tasainen vaihe on merkittävän tasainen.

”Metaanipitoisuuden määritys ilmakehässä ennen esiteollista aikaa ei ole ollut mahdollista, koska sitä ei silloin tarkkaan tunnettu.

Tästä syystä metaanipitoisuuden kaksinkertaistuminen noin 200 vuoden aikana on lähinnä tuulesta temmattu väite.”

Tämä väite ei pidä paikkaansa. Metaanipitoisuuden määritys ennen esiteollista aikaa on mahdollista jääkairanäytteistä ja tämä määritys on myös tehty. Yllämainitulta sivustolta löytyy myös jääkairanäytteistä mitattuja metaanipitoisuuksia. Tässä niistä kooste:

Kuvassa on esitetty jääkairanäytteiden metaanipitoisuudet vuodesta 1000 lähtien Grönlannista (Greenland) ja Etelämantereelta. Vertailun vuoksi on esitetty metaanipitoisuuden mittaukset kahdelta mittausasemalta (Cape Grim ja Etelämanner). Esiteollisella ajalla metaanipitoisuus näyttää olleen noin 700 tilavuuden miljardisosaa ja siitä se on noussut yli 1600 miljardisosaan. Näin on siis mittauksien avulla nähty metaanipitoisuuden nousseen esiteollisesta ajasta yli kaksinkertaiseksi (noin 2,3-kertaiseksi) ja Pulkkisen oma väite tuulesta temmatusta väitteestä näyttäisi olevan tuulesta temmattu.

Pulkkinen puuttuu vielä lämpötilakehitykseen:

”Lähellä maanpintaa olevan ilman lämpötiloja on mitattu Helsingissä ajalla 1829–2011 ja Sodankylässä välillä 1895–2011. Mittauksen alku sijoittuu Pienenjääkauden lopulle, ja siitä on loivasti nouseva keskilämpötilojen trendi nykypäivään. Mitään lämpötilan äkillistä kohoamista ei ole havaittavissa.”

Heikki Nevanlinna on täällä Ilmastotiedossa julkaistussa kirjoituksessa osoittanut, että ainakin Helsingissä näkyy lämpötilan äkillinen nousu, joka alkaa vuoden 1980 tienoilla. Sodankylässäkin lämpeneminen näkyy ainakin CO2-raportin ja Kaj Luukon mukaan.

Pulkkinen esittää paljon muitakin korjaamista vaativia väitteitä, mutta niihin emme puutu tässä sen tarkemmin. Viittaamme kuitenkin aiempaan kirjoitukseemme aiheesta lisätiedon lähteenä.

Viime viikon ilmastotutkimuksia 44/2011

Tässä joitakin viime viikolla ilmestyneitä tutkimuksia ilmastoon liittyen. Tiedotamme tutkimuksista heti niiden ilmastyessä Ilmastotiedon Twitter- ja Facebook-syötteissä ja julkaisemme viikoittain täällä blogissamme kerralla kaikki edellisellä viikolla julkaistut tutkimukset, joista olemme tiedottaneet. Pyrimme kertomaan jokaisesta tutkimuksesta oleelliset asiat suomenkielellä muutamalla lauseella. Tämä lyhyt kuvaus julkaistaan sekä Facebookissa että täällä blogissa ja Twitterissä julkaistaan vain otsikko.

Kalojen loiset kasvavat nopeammin lämpimämmässä vedessä

Ihmisen aiheuttamaan ilmastonmuutokseen lliittyvä lämpeneminen vaikuttaa todennäköisesti loisten ja isäntäeliöiden väliseen vuorovaikutukseen, millä on seurauksia eliöpopulaatioiden terveydentilaan ja ekosysteemin toimintaan. Yksi tapa, jolla ilmaston lämpeneminen voi vaikuttaa, on nopeuttaa eliölajien elämän kiertokulkua. Uudessa tutkimuksessa tätä asiaa selviteltiin kalojen loisten osalta. Tutkimuksen kohteena oli heisimatoihin kuuluva Schistocephalus solidus, joka elää ensin merivedessä lintujen ulosteen mukana tulleena munana, jonka planktonäyriäiset syövät. Tämän jälkeen kolmipiikki (Gasterosteus aculeatus) syö planktonäyriäisen ja sitten lintu syö loisen vaikutuksesta kömelöksi muuttuneen kolmipiikin (lisää tietoa löytyy täältä).

Tutkimuksessa kasvatettiin loisia kahdeksan viikon ajan kolmipiikkien sisällä vedessä, jonka lämpötila oli toisilla 15 ja toisilla 20 celsiusastetta. Lämpötilan ollessa 20 celsiusastetta loismadot painoivat kahdeksan viikon jälkeen keskimäärin 104,9 milligrammaa ja kaikki yksilöt olivat painavampia kuin 50 milligrammaa, jota pidetään infektion aiheuttavan loisen painon rajana. Veden ollessa 15-asteista, yksikään loisista ei ollut ylittänyt 50 milligramman rajaa ja painoivat keskimäärin 26,5 milligrammaa. Loismatojen massan kasvaminen heikentää kolmipiikkien hedelmällisyyttä.

Toinen tutkimuksessa havaittu seikka oli se, että loisten vaivaamat kolmipiikit suosivat lämpimämpää vettä elinympäristönään. Koska loiset kasvavat paremmin lämpimässä vedessä, kolmipiikkien hakeutuminen lämpimämpään veteen lisää loisten kasvua entisestään. Tämä saattaa tarkoittaa sitä, että jo pieni lämpötilannousu aiheuttaa voimakkaan lisäyksen loisinfektioissa.

Lähde: Vicki Macnab, Iain Barber, Some (worms) like it hot: fish parasites grow faster in warmer water, and alter host thermal preferences, Global Change Biology, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2011.02595.x. [tiivistelmä]

Keski-Siperian maanviljelys todennäköisesti hyötyisi ilmaston lämpenemisestä

Uudessa tutkimuksessa on selvitetty maanviljelysolosuhteiden muutoksia ilmaston lämmetessä Keski-Siperiassa. Siperian ilmasto on kylmä, joten olosuhteiden maanviljelykselle voisi olettaa parantuvan ilmaston lämpenemisen myötä. Tutkimus tehtiin ilmastomallilla, jolla simuloitiin myös jo tapahtuneita asioita mallin toiminnan varmistamiseksi. Tutkimuksen tuloksien perusteella 50 – 85 prosenttia Keski-Siperiasta tulisi ilmaston kannalta maanviljelylle sopivaksi kuluvan vuosisadan loppuun mennessä. Maanviljelyksen menestymistä yhä pohjoisempana rajoittaisi vain maaperän sopivuus viljelylle. Sadat saattaisivat kasvaa kaksinkertaisiksi. Lisäksi voitaisiin viljellä sellaisia lajeja, jotka aiemmin eivät menestyneet alueella. Perineiset Siperian viljelylajikkeet voisivat siirtyä pohjoista kohti jopa 500 kilometriä (noin 50 – 70 kilometriä vuosikymmenessä), jos maaperän olosuhteet sen sallivat. Etelämpänä olisi kuivaa ja maanviljelys vaatisi kastelua sekä uusia lajikkeita. Näyttää siis siltä, että yleisesti ottaen Keski-Siperian maanviljelys hyötyisi ilmaston lämpenemisesta.

Lähde: N M Tchebakova et al 2011, Agroclimatic potential across central Siberia in an altered twenty-first century, Environ. Res. Lett. 6 045207 doi:10.1088/1748-9326/6/4/045207. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Malarian esiintyminen ja lämpötila yhteydessä toisiinsa Kolumbiassa

Malarian esiintyminen liittyy ilmaston ja ympäristön muutoksiin. Kolumbiassa malariaa esiintyy lämpimillä ja kosteilla alangoilla. Ilmaston ja vedenierron vaihtelu Kolumbiassa liittyy El Niñon (jolloin Kolumbiassa on keskimääräistä lämpimämpää) ja La Niñan (jolloin Kolumbiassa on keskimääräistä viileämpää) vaihteluun. Uudessa tutkimuksessa on tarkasteltu malarian ja ilmaston yhteyttä Kolumbiassa vuosien 1959 ja 2009 välillä. Malarian esiintymisessä Kolumbiassa näkyy pitkän ajan muutos, joka saattaa liittyä Kolumbiassa tutkimuksen aikana tapahtuneeseen yleiseen lämpenemiseen, mikä luultavasti johtuu maapallon ilmaston lämpenemisestä sekä Kolumbian metsien kaadosta. Lisäksi El Niñojen aikaan on tapahtunut voimakkaita malariaepidemioita, mikä myös liittyy lämpötilan nousuun.

Lähde: Germán Poveda, Óscar A Estrada-Restrepo, Julián E Morales, Ólver O Hernández, Armando Galeano, Salua Osorio, Integrating knowledge and management regarding the climate–malaria linkages in Colombia, Current Opinion in Environmental Sustainability, doi:10.1016/j.cosust.2011.10.004. [tiivistelmä]

Lisääntymiskyky muuttuu joillakin eukalyptuslajeilla huonommaksi ja joillakin paremmaksi ilmaston muuttuessa

Uudessa tutkimuksessa selvitettiin viiden eukalyptuslajin reagointia ilmaston lämpenemiseen käyttäen tarkoitukseen suunniteltua tietokonemallia. Tutkimus keskittyi eukalyptusten lisääntymiskyvyn muutoksiin Australian kaakkoisosissa. Tutkimuksen tuloksien perusteella ilmaston lämpeneminen tulee vaikuttamaan eukalytuslajien lisääntymiskykyyn. Lajin näyttää vaikuttavan siihen, miten hyvin laji pärjää jatkossa. Jotkut lajit lisääntyvät paremmin joillakin metsätyypeillä kun taas jotkut metsätyypit muuttuvat kelvottomiksi eukalyptuslajeille. Kuivissa ympäristöissä lajien lisääntymiskyky näyttää muuttuvan enemmän kuin kosteissa ympäristöissä. Lajeilla, joilla siemenet itävät vain tietyissä ympäristöolosuhteissa, lisääntymiskyky uhkaa vähetä eniten.

Lähde: Hoi-Fei Mok, Craig R. Nitschke, Stefan K. Arndt, Modelling the potential impact of climate variability and change on species regeneration potential in the temperate forests of South-Eastern Australia, Global Change Biology, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2011.02591.x. [tiivistelmä]

Aerosolipakotteen ja ilmastoherkkyyden vuorovaikutus lisää malliennusteiden epätarkkuutta

Aerosolipakote ja ilmastoherkkyys ovat suurimmat epävarmuudet maapallon ilmastojärjestelmässä. Monissa tulevaisuuden malliennusteissa ilmastoherkkyys ja aerosolipakote käsitellään itsenäisinä, mutta tosiasiassa ne vaikuttavat toisiinsa. Uuden tutkimuksen mukaan tämän vuorovaikutuksen sisällyttäminen mallisimulaatioihin lisää malliennusteiden epävarmuutta. Malliennusteissa olisikin otettava jatkossa huomioon kyseinen vuorovaikutus, tai muuten saatetaan aliarvioida ilmaston lämpenemisen aiheuttamaa riskiä, koska aerosolipakote piilottaa osan lämpenemisestä ja näin luo illuusion pienemmästä ilmastoherkkyydestä.

Lähde: Katsumasa Tanaka and Thomas Raddatz, Correlation between climate sensitivity and aerosol forcing and its implication for the “climate trap”, Climatic Change, DOI: 10.1007/s10584-011-0323-2. [tiivistelmä]

Auringon aktiivisuuden DeVries-jaksot näkyvät puiden vuosirengaskronologioissa

Uudessa tutkimuksessa on analysoitu puiden vuosirengaskronologioita ympäri maailman viimeisen 2000 vuoden ajalta. Kronologioista analysoitiin Auringon jaksojen esiintyminen. Tuloksien mukaan kronologioissa näkyy 208 vuoden jakso, joka vastaa Auringon aktiivisuuteen liittyvää DeVries-jaksoa. Vaikka DeVries-jakso näkyy kronologioissa selvästi, niin auringon aktiivisuuden ja ilmaston yhteys on edelleen melko heikko. Esimerkkinä mainitaan se, että Koillis-Yhdysvalloissa ei näy selvää yhteyttä Auringon aktiivisuuden ja kuivuuden esiintymisen välillä. Lisäksi joinakin aikoina tulivuoritoiminta piilottaa aurinkojaksojen vaikutuksen. Esimerkiksi pienen jääkauden aikana tulivuoritoiminta näyttää sattuman oikusta vaihdelleen samalla tavalla kuin DeVries-jakso. Tämä vaikeuttaa tulivuoritoiminnan ja Auringon vaikutuksien erottamista kronologioista.

Lähde: Petra Breitenmoser, Jürg Beer, Stefan Brönnimann, David Frank, Friedhelm Steinhilber, Heinz Wanner, Solar and volcanic fingerprints in tree-ring chronologies over the past 2000 years, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, doi:10.1016/j.palaeo.2011.10.014. [tiivistelmä]

Nykyinen ilmaston lämpeneminen poikkeuksellinen viimeisten 20 000 vuoden aikana

Uuden tutkimuksen mukaan nykyinen ilmaston lämpeneminen näyttää olevan poikkeuksellinen ilmiö maapallolla viimeisen 20 000 vuoden aikana tapahtuneisiin muihin ilmastonmuutoksiin verrattuna. Nykyisen lämpenemisen tekee poikkeukselliseksi se, että ilmasto lämpenee nopeasti samaan aikaan molemmilla pallonpuoliskoilla.

Yleinen väite ilmaston lämpenemistä vastaan on se, että ilmasto on aina vaihdellut. Ruotsalaisen Lundin yliopiston ilmastotutkija Svante Björck on kuitenkin julkaissut tutkimuksen, jonka mukaan koko maapallon ilmaston lämpenemistä, eli samanaikaista lämpenemistä pohjoisella ja eteläisellä pallonpuoliskolla, ei ole tapahtunut viimeisten 20 000 vuoden aikana nykyiseen ilmaston lämpenemiseen verrannollisella tavalla. Tämän kauemmas ajassa taaksepäin ei tämän hetkisillä tiedoilla asiaa voi analysoida riittävän tarkasti, jotta vertailu nykykehitykseen voitaisiin tehdä. Björckin tutkimus ulottuu 14 000 vuotta kauemmaksi historiaan kuin aiemmat tutkimukset. ”Tämä, mikä nykyään on tapahtumassa, on ainutlaatuinen historiallisesta näkökulmasta”, hän sanoo.

Björck on käynyt läpi maapallon ilmaston arkistot, jotka on esitetty monien eri tutkimuksien julkaisuissa, ja jotka käsittelevät ilmastotapahtumia edellisen jäätiköitymisen jälkeiseltä ajalta (eli viimeisen 20 000 vuoden ajalta). Björck etsi näyttöä sellaisista ilmastotapahtumista, jotka olisivat voineet nykyisen ilmaston lämpenemisen tapaan aiheuttaa samanlaisia vaikutuksia pohjoiselle ja eteläiselle pallonpuoliskolle samanaikaisesti. Hän ei kuitenkaan löytänyt sellaista näyttöä. Sen sijaan hän löysi näyttöä tapahtumista, joissa lämpötila esimerkiksi nousi toisella pallonpuoliskolla, mutta laski tai pysyi vakaana toisella pallonpuoliskolla.

”Tutkimukseni osoittaa, että lukuun ottamatta isomman mittakaavan kehitystä, kuten yleiset lämpimät kaudet ja jääkaudet, ilmastonmuutos on aiemmin tuottanut samankaltaisia vaikutuksia ainoastaan paikallisella tai alueellisella tasolla”, Björck sanoo.

Esimerkkinä voidaan ottaa pienenä jääkautena tunnettu ilmastonmuutos, joka tapahtui vuosien 1600 ja 1900 välillä. Euroopassa koettiin silloin hyvin kylmiä vuosisatoja ja kylmyydellä oli vakavia vaikutuksia muun muassa maataloudelle. Eteläiseltä pallonpuoliskolta ei kuitenkaan ole näyttöä vastaavista samanaikaisista lämpötilan muutoksista tai vaikutuksista. Ilmastoarkistot, joita saadaan kairanäytteistä meren ja järvien sedimenteistä sekä jäätiköistä, tallentavat lämpötilan, sademäärän ja ilmakehän kaasujen sekä hiukkasten määrien muutokset historiassa. Nämä arkistot ovat täynnä vastaavia esimerkkejä kuin pieni jääkausi. Myös usein nykyiseen ilmaston lämpenemiseen verrattu keskiajan lämpökausi oli Björckin tutkimuksen mukaan lähinnä pohjoisella pallonpuoliskolla esiintynyt ilmastotapahtuma.

Sen sijaan ilmasto-oloiltaan ”rauhallisempina” aikoina, kun ulkoiset prosessit vaikuttavat ilmastojärjestelmään, voidaan nähdä samankaltaisia muutoksia sekä pohjoisella ja eteläisellä pallonpuoliskolla.

”Tämä voi tapahtua esimerkiksi suuren meteoriitin törmäyksestä asteroidin osuttua maahan tai voimakkaan tulivuorenpurkauksen jälkeen, kun tuhka leviää ympäri maailmaa. Tällöin voimme nähdä samanlaisia vaikutuksia ympäri maailmaa samanaikaisesti ”, Björck sanoo.

Professori Björck vertailee asiaa nykypäivään. Ilmakehän kasvihuonekaasupitoisuudet ovat parhaillaan muuttumassa erittäin nopeasti. Samaan aikaan maapallon ilmasto on lämpenemässä.

”Niin kauan kuin emme löydä mitään todisteita aikaisempien ilmastonmuutosten aiheuttamista samansuuntaisista ja samanaikaisista vaikutuksista maailmanlaajuisesti, meidän täytyy nähdä nykypäivän ilmaston lämpeneminen poikkeuksena, jonka ihmisen vaikutus maapallon hiilen kiertokulkuun on aiheuttanut”, Björck sanoo ja jatkaa: ”Tämä on hyvä esimerkki siitä, miten geologisen tiedon avulla voidaan ymmärtää maailmaa. Se tarjoaa näkökulmia siihen, miten maapallo toimii ilman meidän suoraa vaikutustamme ja siten myös siihen miten ja missä määrin ihmisen toiminta vaikuttaa järjestelmään.”

Svante Björckin tulokset julkaisi tänä kesänä tiedelehti Climate Research.

Lähteet:

Lundin yliopiston tiedote

Tutkimusartikkeli (koko artikkeli vapaasti saatavilla)