Uusia todisteita ihmisen vaikutuksesta ilmastoon

Viimeaikaisten ilmaston lämpenemisen syitä selvittelevien tutkimusten tuloksissa ihmiskunnan vaikutus näyttäytyy tärkeimpänä tekijänä. Sama johtopäätös on saatu myös aiemmissa samankaltaisissa tutkimuksissa.

MeriO

Maapallon ilmasto on lämmennyt viimeisten vuosikymmenien aikana ja tämän on katsottu johtuvan pääasiassa ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöistä. Ilmaston lämpenemisen mittauksista ei kuitenkaan suoraan nähdä, mikä lämpenemisen on aiheuttanut. On tosin olemassa paljon tutkimuksia, joiden perusteella ihmiskunnan vaikutus ilmaston lämpenemiseen pystytään osoittamaan hyvin todennäköiseksi eikä vaihtoehtoisista ehdotuksista (aurinko, kosmiset säteet, luonnollinen vaihtelu, kaupungistuminen, pilvet…) ole ollut lämpenemisen selittäjäksi.

Ihmiskunnan vaikutus voidaan nähdä maapallon pintalämpötilassa, kun määritetään odotettu lämpötilan muuttuminen parhaaseen teoreettiseen tietoon perustuen ja verrataan odotettua lämpötilan muuttumista havaittuun muutokseen. Maapallon ilmastojärjestelmä on niin monimutkainen, että tällaiset tutkimukset on tehtävä ilmaston simulointiin suunnitelluilla tietokonemalleilla. Tällaisilla ilmastomalleilla voidaan tutkia maapallon ilmaston käyttäytymistä eri tekijöiden vaikutuksesta. Tavallinen lähestymistapa on se, että simuloidaan tilannetta pelkästään luonnollisten tekijöiden (aurinko, tulivuoret ja ilmaston sisäinen vaihtelu) ohjaamana sekä luonnollisten tekijöiden ja ihmiskunnan vaikutuksen (kasvihuonekaasut, aerosolit ja maankäyttö) ohjaamina. Tällaisissa tutkimuksissa on tähän mennessä järjestelmällisesti päädytty siihen tulokseen, että ihmiskunnalla on ollut merkittävä rooli viime vuosikymmenien ilmaston lämpenemisessä. Uusia tutkimuksia aiheesta ilmestyy jatkuvasti. Seuraavassa on esitelty muutama viime aikoina julkaistu tutkimus.

Ihmiskunta vaikuttaa maapallon pintalämpötilaan

Isobritannialaisessa tutkimuksessa (Imbers ja muut) on selvitetty ihmiskunnan vaikutuksen havaitsemista maapallon pintalämpötilan muutoksista. Tutkimuksessa käytettiin neljää empiiristä mallia, joiden avulla selvitettiin miten ihmiskunnan vaikutukset (kuten kasvihuonekaasut ja aerosolit) ja luonnolliset tekijät (kuten aurinko, tulivuoret, El Niño ja Atlantin monikymmenvuotinen oskillaatio (AMO)) ovat lämpötilaan vaikuttaneet. Tutkimuksen tuloksissa näyttää kaikissa tapauksissa siltä, että ihmiskunnan vaikutus ilmakehän kaasujen pitoisuuksiin on vaikuttanut maapallon pintalämpötilaan.

Toisessa isobritannialaisessa tutkimuksessa (Jones ja muut) käytettiin HadCRUT4-pintalämpötila-analyysiä ja joukkoa ilmastomalleja, joiden avulla arvioitiin pintalämpötilan kehitykseen vaikuttaneita tekijöitä vuosien 1860 ja 2010 välillä. Tutkimuksen tuloksien mukaan ne mallisimulaatiot, joissa on mukana sekä luonnolliset tekijät että ihmisen vaikutus, seuraavat havaittua lämpötilakehitystä. Vain luonnollisia tekijöitä sisältävät mallisimulaatiot eivät näytä yhtä paljon lämpenemistä kuin havaintojen mukaan on tapahtunut. Ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöt näyttävät olevan tärkein tekijä 1900-luvun puolivälin jälkeen havaitussa ilmaston lämpenemisessä. Tähän 0,6 celsiusasteen lämpenemisen ovat tutkimuksen tuloksien mukaan aiheuttaneet kasvihuonekaasujen lisääntyminen ilmakehässä (joiden lämmittävä vaikutus on 0,6…1,2 celsiusastetta) muiden ihmiskunnan vaikutuksien (esimerkiksi aerosolipäästöt) ollessa viilentävä (0…-0,5 celsiusasteen verran).

Tämän toisen tutkimuksen tehneen tutkimusryhmän toisessa tutkimuksessa (Christidis ja muut; sama tutkimusryhmä on myös alla mainittujen tutkimusten Lott, Stott ja muut sekä Lott, Christidis ja Stott takana) selviteltiin ihmiskunnan vaikutusta päivittäisiin äärilämpötiloihin ja erityisesti tarkasteltiin maankäytön vaikutuksia. Aiemmissa tutkimuksissa on jo havaittu päivittäisten äärilämpötilojen nousseen. Tämän syyksi on analyyseissä selvinnyt ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöjen vaikutus. Tässä uudessa tutkimuksessa ihmiskunnan eri toimintojen vaikutusta selvitettiin ilmastomallilla (tai oikeastaan maapallomallilla). Maankäytöllä (puiden vähenemisellä ja ruohomaiden lisääntymisellä) näyttää olevan havaittavissa oleva maapalloa viilentävä vaikutus. Tämä on tosin havaittavissa vain päivän maksimilämpötiloissa, mutta ei minimilämpötiloissa. Muilla ihmiskunnan toiminnoilla, kuten kasvihuonekaasuilla, on havaittavissa oleva lämmittävä vaikutus sekä maksimi- että minimilämpötiloihin. Luonnollisilla pakotteilla ei tutkimuksessa ollut havaittavissa olevaa vaikutusta.

Ihmiskunta vaikuttaa ilmakehän lämpötilaan

Uudessa monikansallisessa tutkimuksessa (Lott, Stott ja muut) on selvitetty ihmiskunnan vaikutusta ilmakehän lämpötilaan radiosondimittausten perusteella. Aiemmat vastaavat tutkimukset on tehty kymmenen vuotta sitten. Tämän jälkeen mittaussarjat ovet pidentyneet ja myös mittauksiin sekä malleihin liittyviä epävarmuuksia ymmärretään nykyään paremmin. Näillä päivittyneillä tiedoilla ja taidoilla tehdyn tutkimuksen tuloksien mukaan ihmiskunnan vaikutus (kasvihuonekaasut ja muut ihmiskunnan vaikutukset) näkyy ilmakehän lämpötilassa vuosien 1961 ja 2010 välillä sekä koko ilmakehän osalta että pelkästään troposfääriin keskityttäessä. Stratosfäärin alaosissa havaitussa viilenemisessä tärkein tekijä näyttää olevan otsonin väheneminen.

Ratnam ja muut ovat selvitelleet mesosfäärissä (ilmakehän kerros 50…90 kilometrin korkeudella) länsi-itä -suuntaisissa tuulissa havaittujen muutosten syitä. Tutkimuksessa muodostettiin uusi havaintosarja, joka ulottuu vuodesta 1977 vuoteen 2010. Havainnoissa näkyy 70…80 kilometrin korkeudessa tuulennopeuden väheneminen, joka on voimakkuudeltaan 2 m/s per vuosi, ja tuulien muuttuminen voimakkaista itätuulista (1970-luvulla) heikkoihin länsituuliin (viime vuosina). Toisaalta 80…98 kilometrin korkeudessa ei näy merkittäviä muutoksia tuulissa. Ilmastomallin simulaatioissa tällaisia muutoksia näkyi ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden noustessa kaksinkertaiseksi, mikä viittaa siihen, että ihmiskunta on vaikuttanut mesosfäärin tuulissa havaittuihin muutoksiin.

Hiilidioksidin vaikutus näkyy jo paikallisissa mittauksissa

Uudessa tutkimuksessa (Franzke) on analysoitu lämpötilamittauksia Antarktiksen niemimaalla sijaitsevalta Faraday/Vernadsky -tutkimusasemalta. Tutkimuksessa havaittiin äärimmäisten kylmien lämpötilojen nousseen epälineaarisesti. Suurin osa mittauksissa näkyvästä lämpenemisestä näyttää johtuvan kylmimpien lämpötilojen nousemisesta. Tutkimuksessa käytetyillä tilastollisilla menetelmillä oli mahdollista arvioida myös eri tekijöiden vaikutusta lämpötilan nousuun. Näiden arvioiden perusteella hiilidioksidipäästöillä on suuri rooli Faraday/Vernadsky -aseman lämpenemistrendissä. Otsoniaukolla ja auringon aktiivisuuden muutoksilla on myös jonkinlainen rooli asiassa.

Kiinalaisessa tutkimuksessa (Wen ja muut) on selvitetty eri tekijöiden vaikutuksia vuoden kylmimpiin ja lämpimimpiin yö- ja päivälämpötiloihin vuosien 1961 ja 2007 välillä. Eri tekijöiden vaikutusta simuloitiin ilmastomallilla. Tarkasteltavia ilmastopakotteita olivat kasvihuonekaasut, ihmiskunnan aerosolipäästöt, maankäyttö, auringon aktiivisuus ja tulivuoret. Ihmiskunnan vaikutus Kiinan äärilämpötiloihin näkyy tutkimuksessa selvästi, mutta luonnollisten pakotteiden vaikutus ei ole havaittava. Lisäksi kasvihuonekaasujen ja maankäytön vaikutus saattaa olla erotettavissa muista ihmiskunnan vaikutuksista.

Ihmiskunta vaikuttaa lämpötilan lisäksi myös muihin ilmastojärjestelmän osiin

Pohjoisen Tyynenmeren länsiosien pintalämpötilojen (WNP-SST) vaihtelut näyttävät olevan yhteydessä El Niñoon ja La Niñaan liittyvään vaihteluun (El Niño-Southern Oscillation, ENSO) niin, että WNP-SST:n vaihtelut ovat yhteydessä ENSOn kehittymiseen seuraavana vuonna. Yhdysvaltalaisten tutkijoiden tekemässä selvityksessä (Wang ja muut) huomattiin, että kyseinen yhteys alkoi voimistua 1900-luvun puolivälissä ja on voimistunut siitä lähtien (korrelaatio on parhaimmillaan ollut suurempi kuin 0,7).

WNP-SST:n ja ENSOn välinen yhteys saatiin simuloitua ilmastomallilla. Simulaatioiden perusteella yhteyden voimistuminen johtuu pääasiassa kasvihuonekaasuista. Ihmiskunnan toiminnasta johtuva kasvihuonekaasujen lisääntyminen ilmakehässä nostaa meren pintalämpötiloja, mikä on saattanut aiheuttaa muutoksia Tyynenmeren alueen suursääolosuhteissa ja siten vaikuttaa myös ENSOn toimintaan.

Lott, Christidis ja Stott ovat selvitelleet syitä Itä-Afrikassa vuonna 2011 vallinneeseen kuivuuteen ilmastomallin avulla. Kuivuusjaksoon vaikuttivat vuoden 2010 lopulla esiintyneiden ”lyhyiden sateiden” ja vuoden 2011 alun ”pitkien sateiden” vähäisyys. Tutkimuksen tuloksien mukaan ihmiskunnalla ei ollut vaikutusta vuoden 2010 lyhyisiin sateisiin, mutta ihmiskunnan vaikutus lisäsi todennäköisyyttä alkuvuoden 2011 pitkien sateiden sademäärille, jotka ovat vähintään yhtä kuivia kuin vuonna 2011.

Andrews ja muut ovat tutkineet merien happipitoisuuden muutoksien syitä. Viimeisen 50 vuoden aikana merien happipitoisuuden on havaittu vähenevän. Tämä on odotettua ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttaman ilmastonmuutoksen tapauksessa, mutta vielä ei tiedetä mitkä ovat ulkoisen tekijän (kuten ihmiskunnan vaikutus) ja luonnollisten tekijöiden suhteelliset osuudet havaitussa happipitoisuuden vähenemisessä. Andrewsin ja muiden tekemien mallisimulaatioiden perusteella happipitoisuuden väheneminen johtuu ulkoisesta tekijästä. Havaitut happipitoisuuden muutokset eivät ole yhteensopivia luonnollisten tekijöiden kanssa. Atlantin valtameren happipitoisuuden muutokset eivät kuitenkaan vielä olleet erotettavissa luonnollisesta vaihtelusta. Mallisimulaatioissa historialliset vaihtelut esiintyvät havaittuja pienempinä, joten ne saattavat aliarvioida tulevaisuuden vähenevää happipitoisuutta.

Rupp ja muut ovat selvitelleet syitä pohjoisen pallonpuoliskon kevätaikaisen lumipeitteen vähenemiselle viimeisen 50 vuoden aikana. Heidän mallisimulaatioidensa perusteella lumipeitteen muutokset ovat selitettävissä silloin, kun simulaatioissa on mukana sekä ihmiskunnan vaikutus että luonnolliset tekijät. Pelkästään luonnollisia tekijöitä sisältävät simulaatiot eivät anna havaintoja vastaavaa tulosta. On kuitenkin huomattava, että käytetyt mallit kokonaisuutena antoivat tulokseksi liian pieniä lumipeitteen muutoksia ilmaston vaihdellessa. Vielä ei tiedetä, johtuuko tämä mallien liian vähäisestä herkkyydestä ilmaston muuttumiselle vai liian vähäisestä luonnollisesta vaihtelusta malleissa.

Lähteet

Andrews, O. D., Bindoff, N. L., Halloran, P. R., Ilyina, T., and Le Quéré, C.: Detecting an external influence on recent changes in oceanic oxygen using an optimal fingerprinting method, Biogeosciences, 10, 1799-1813, doi:10.5194/bg-10-1799-2013, 2013. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Nikolaos Christidis, Peter A. Stott, Gabriele C. Hegerl, Richard A. Betts, The role of land use change in the recent warming of daily extreme temperatures, Geophysical Research Letters, DOI: 10.1002/grl.50159. [tiivistelmä]

C. Franzke, A novel method to test for significant trends in extreme values in serially dependent time series, Geophysical Research Letters, DOI: 10.1002/grl.50301. [tiivistelmä]

J. Imbers, A. Lopez, C. Huntingford, M. R. Allen, Testing the robustness of the anthropogenic climate change detection statements using different empirical models, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, DOI: 10.1002/jgrd.50296. [tiivistelmä]

Gareth S. Jones, Peter A. Stott, Nikolaos Christidis, Attribution of observed historical near surface temperature variations to anthropogenic and natural causes using CMIP5 simulations, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, DOI: 10.1002/jgrd.50239. [tiivistelmä]

Fraser C Lott, Nikolaos Christidis, Peter A Stott, Can the 2011 East African drought be attributed to human-induced climate change? Geophysical Research Letters, DOI: 10.1002/grl.50235. [tiivistelmä]

FC Lott, PA Stott, DM Mitchell, N Christidis, NP Gillett, L Haimberger, J Perlwitz, PW Thorne, Models versus Radiosondes in the Free Atmosphere: A New Detection And Attribution Analysis of Temperature, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, DOI: 10.1002/jgrd.50255. [tiivistelmä]

M. Venkat Ratnam, G. Kishore Kumar, N. Venkateswara Rao, B. V. Krishna Murthy, Jan Laštovička, Liying Qian, Evidence of long-term change in zonal wind in the tropical lower mesosphere: Observations and model simulations, Geophysical Research Letters, Volume 40, Issue 2, pages 397–401, 28 January 2013, DOI: 10.1002/grl.50158. [tiivistelmä]

David E. Rupp, Philip W. Mote, Nathaniel L. Bindoff, Peter A. Stott, and David A. Robinson, Detection and attribution of observed changes in Northern Hemisphere spring snow cover, Journal of Climate 2013, doi: http://dx.doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00563.1. [tiivistelmä]

Shih-Yu Wang, Michelle L’Heureux, and Jin-Ho Yoon, Are greenhouse gases changing ENSO precursors in the Western North Pacific? Journal of Climate 2013, doi: http://dx.doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00360.1. [tiivistelmä]

Qiuzi Han Wen, Xuebin Zhang, Ying Xu, Bin Wang, Detecting human influence on extreme temperatures in China, Geophysical Research Letters, DOI: 10.1002/grl.50285. [tiivistelmä]

Advertisements

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: