Tilaa uutiskirje RSS-syöte
Keskiviikko 15.08.2018


Askarruttaako ilmastonmuutos? Kysy meiltä, me etsimme vastauksen kysymyksiisi. Käymme läpi tieteellistä kirjallisuutta ja haastattelemme asiantuntijoita. Kysymykset ja vastaukset esitetään tällä palstalla.

Kysymyksen voit lähettää suoraan sähköpostitse osoitteeseen toimitus [ at ] co2-raportti.fi. Ainoastaan kysyjän nimimerkki julkaistaan sivustolla. Tarkistathan ennen kysymyksen lähettämistä löytyykö kysymykseesi jo vastaus palstalta!

Pyrimme vastaamaan kysymyksiin mahdollisimman nopeasti, riippuen käsittelyssä olevien kysymysten määrästä. Toimitus voi tarvittaessa yhdistää samankaltaisia kysymyksiä.

Palsta toteutetaan CO2-raportin, Ilmastotiedon ja Ilmatieteen laitoksen yhteistyönä.



CO2-mittaus

05.09.2013 13:22

Kysymys

Löytyykö verkosta reaaliaikaista CO2-mittausta mielellään Suomesta (pääkaupunkiseudulta)?

CO2-mittarin kalibrointi

Vastaus

Seuratuin ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta mittaava asema on NOAA:n Mauna Loan asema. He julkaisevat lähes reaaliaikaista tietoa ilmakehän hiilidioksidipitoisuudesta. Aseman sijainti keskellä valtamerta Hawaijilla on hyvä mittaamisen kannalta, koska lähellä ei ole raskasta teollisuutta tai suurkaupunkeja, joiden päästöt voisivat aiheuttaa epätarkkuutta.

http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/

Lentoliikenteen merkitys ilmastonmuutokselle

05.12.2012 09:54

Kysymys

Kuinka suuri on lentoliikenteen osuus hiilidioksidin tuottajana?

huolestunut -59

Vastaus

Lentoliikenteen ympäristöhaittoja ovat erityisesti hiilidioksidipäästötpäästöt ja melu, mutta myös monet oheistoiminnot, kuten polttoaineen käsittely ja kasvava saattoliikenne.

Lentoliikenteen hiilidioksidipäästöjen osuus on noin 2 prosenttia ihmisen tuottamista kokonaispäästöistä ja 13 prosenttia liikenteen päästöistä. Lentoliikenteen ilmastoa lämmittävä vaikutus on kuitenkin päästöihin nähden kaksinkertainen. Lisäksi päästöjen määrä on kasvussa lentoliikenteen jatkuvan kasvun myötä.

Nyrkkisääntönä voidaan nykyisin pitää, että mannertenvälinen lento kuluttaa polttoainetta noin 3 litraa/matkustaja/100 km, kun kone on täynnä. Lyhyemmällä matkalla suihkumatkustajakone kuluttaa polttoainetta noin 3 - 5 litraa/matkustaja/100 km, kun kone on täynnä. Esimerkiksi edestakainen lento Helsingistä Kanarian saarille kuluttaa noin 250 litraa polttoainetta matkustajaa kohden, jos kone on täysi.

Uudet potkuriturbiinikoneet kuluttavat energiaa selvästi vähemmän kuin suihkukoneet. Potkurikoneilla lennetään noin puolet kotimaan lennoista.

Vastaus perustuu Kuluttajaviraston aineistoon.

Jäätiköiden sulaminen

08.11.2012 15:01

Kysymys

Kuinka paksu on grönlannin ja antarktiksen jäätiköiden keskipaksuus? Jos ei ole mahdollista vastata, niin kuinka paksuja ovat niiden paksuimmat kohdat? Kuinka nopeasti grönlannin ja antarktiksen jääpeitteet keskimäärin 2000-luvulla sulavat? (esim. muodossa cm/vuosi)?

kiinnostunut

Vastaus

Grönlannin jäätikön suurin paksuus on 3367 metriä ja keskipaksuus on 1600 metriä (Alley ja muut, 2010). Antarktiksen jäätikön suurin paksuus on yli 4700 metriä ja keskipaksuus noin 2500 metriä (Huybrechts ja Oerlemans, 1990). Grönlannin jäätikön paksuudesta on myös julkaistu karttoja (Bamber ja muut, 2001; Letréguilly ja muut, 1991), kuten myös Antarktiksen jäätikön paksuudesta (BEDMAP).

Jäätiköiden keskimääräisen paksuuden muutoksen arvioita on vaikea löytää, koska jäätiköiden muutoksia kuvataan useimmiten joko tilavuuden ta massan muutoksena. Jäätiköiden muuttuminen on Grönlannissa ja Antarktiksella melko samanlaista; jäätiköiden reunoilla havaitaan ohenemista, mutta jäätiköiden korkealla sijaitsevat keskialueet ovat muuttuneet hiukan paksummaksi lumisateiden lisäännyttyä. Sulamisen vaikutukset näkyvät erityisesti jäätiköiden matalalla sijaitsevilla reuna-alueilla (Pritchard ja muut, 2009).

Grönlannin jäätikön paksuuden muutoksia on arvioitu tutkimuksessa Zwally ja muut (2011). Heidän tutkimusraporttinsa (linkki alla) kuvassa 10 on esitetty jäätikön paksuuden muutos pinnan korkeuden mukaan (kuvaaja c, dl/dt). Kuvaajassa esitetään myös koko jäätikön keskimääräinen paksuuden muutos, joka on noin 10 cm/vuosi aikavälillä 2003-2007 ja lähellä nollaa aikavälillä 1992-2002. Kuvaajasta nähdään myös se, että matalilla korkeuksilla jäätikkö on ohentunut huomattavasti (alle 500 metrin korkeudella noin 70 cm/vuosi), mutta yli 2000 metrin korkeuksilla jäätikkö on hieman paksuuntunut (muutama cm/vuosi). Kannattaa katsoa myös tutkimusartikkelissa esitetyt kartat jäätikön paksuuden muutoksista eri alueilla ja erityisesti kuva 6b, joka esittää tilannetta aikavälillä 2003-2007.

Antarktiksen jäätikön paksuuden muutoksia on arvioitu esimerkiksi tutkimuksessa Horwath ja muut (2012), mutta keskimääräistä muutosta koko jäätikölle ei esitetä.

Jäätiköiden massan muutoksia on arvioitu tutkimuksessa Rignot ja muut (2011). Vuonna 2006 Grönlannin ja Antarktiksen jäätiköt menettivät yhteen laskettuna massaa vauhdilla 475 ± 158 miljardia tonnia vuodessa. He mainitsevat toisesta tutkimuksesta, jossa massan menetykseksi arvioitiin 402 ± 95 miljardia tonnia vuodessa. Rignotin ja muiden mukaan massan menetys on kiihtymässä, mikä näkyy selvästi heidän tutkimusartikkelinsa (linkki alla) kuvassa 2, jossa esitetään massan menetysvauhti myös kummallekin jäätikölle erikseen.

Lähteet:

Richard B. Alley, J.T. Andrews, J. Brigham-Grette, G.K.C. Clarke, K.M. Cuffey, J.J. Fitzpatrick, S. Funder, S.J. Marshall, G.H. Miller, J.X. Mitrovica, D.R. Muhs, B.L. Otto-Bliesner, L. Polyak, J.W.C. White, 2010, History of the Greenland Ice Sheet: paleoclimatic insights, Quaternary Science Reviews, Volume 29, Issues 15–16, July 2010, Pages 1728–1756,

http://dx.doi.org/10.1016/j.quascirev.2010.02.007


Tiivistelmä:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379110000399


Koko artikkeli:

http://www.geo.umass.edu/faculty/jbg/Pubs/AlleyetalQSR2010Greenl.pdf


Bamber, J. L., R. L. Layberry, and S. P. Gogineni (2001), A new ice thickness and bed data set for the Greenland ice sheet: 1. Measurement, data reduction, and errors, J. Geophys. Res., 106(D24), 33,773–33,780, doi:10.1029/2001JD900054

Tiivistelmä:

http://www.agu.org/pubs/crossref/2001/2001JD900054.shtml


Koko artikkeli:

http://www.cpom.org/research/jlb-jgr2.pdf


BEDMAP:
Kotisivu:

http://www.antarctica.ac.uk//bas_research/data/access/bedmap/


Kartta Antarktiksen jään paksuudesta:

http://www.antarctica.ac.uk//bas_research/data/access/bedmap/examples/icethic.gif


Martin Horwath, Benoît Legrésy, Frédérique Rémy, Fabien Blarel, Jean-Michel Lemoine, 2012, Consistent patterns of Antarctic ice sheet interannual variations from ENVISAT radar altimetry and GRACE satellite gravimetry, Geophysical Journal International, Volume 189, Issue 2, pages 863–876, May 2012, DOI: 10.1111/j.1365-246X.2012.05401.x.

Tiivistelmä:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-246X.2012.05401.x/abstract

Koko artikkeli:

http://remy.omp.free.fr/FTP/article/71_Horwath_2012.pdf

Philippe Huybrechts, Johannes Oerlemans, 1990, Response of the Antarctic ice sheet to future greenhouse warming, Climate Dynamics, December 1990, Volume 5, Issue 2, pp 93-102, DOI: 10.1007/BF00207424.

Tiivistelmä:

http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF00207424?LI=true#

Koko artikkeli:

http://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2FBF00207424

Letréguilly, Anne; Huybrechts, Philippe; Reeh, Niels, 1991, Journal of Glaciology, vol.37, Issue 125, pp.149-157.

Koko artikkeli:

http://epic.awi.de/1952/1/Let1991a.pdf

Hamish D. Pritchard, Robert J. Arthern, David G. Vaughan & Laura A. Edwards, 2009, Extensive dynamic thinning on the margins of the Greenland and Antarctic ice sheets, Nature 461, 971-975 (15 October 2009) | doi:10.1038/nature08471.

Tiivistelmä:

http://www.nature.com/nature/journal/v461/n7266/full/nature08471.html


Koko artikkeli:

http://biblioteca.climantica.org/resources/1530/gambhieloantart.pdf


Rignot, E., I. Velicogna, M. R. van den Broeke, A. Monaghan, and J. Lenaerts (2011), Acceleration of the contribution of the Greenland and Antarctic ice sheets to sea level rise, Geophys. Res. Lett., 38, L05503, doi:10.1029/2011GL046583.

Tiivistelmä:

http://www.agu.org/pubs/crossref/2011/2011GL046583.shtml


Koko artikkeli:

http://igitur-archive.library.uu.nl/phys/2012-0315-200618/rignot_etal_grl2011.pdf


Zwally, H. Jay; Jun, L.I.; Brenner, Anita C.; Beckley, Matthew; Cornejo, Helen G.; Dimarzio, John; Giovinetto, Mario B.; Neumann, Thomas A.; Robbins, John; Saba, Jack L.; Donghui, Y.I.; Wang, Weili, 2011, Greenland ice sheet mass balance: distribution of increased mass loss with climate warming; 2003-07 versus 1992-2002, Journal of Glaciology, Volume 57, Number 201, February 2011 , pp. 88-102(15),
DOI: http://dx.doi.org/10.3189/002214311795306682

Tiivistelmä:

http://www.ingentaconnect.com/content/igsoc/jog/2011/00000057/00000201/art00009


Koko artikkeli:

http://www.igsoc.org:8080/journal/57/201/j10j101.pdf

Etusivun taulukko Suomen päästöistä

30.10.2012 13:13

Kysymys

En vieläkään ymmärrä etusivulla olevaa taulukkoa CO2-päästöistä. Sehän ensinnäkin käsittää vain osan elinkeinotoiminnasta (=maatalous), eikä ollenkaan teollisuutta ja rakentamista. Miksi näin ?

Toinen kysymys on alueellisuus. Miksi ei esitetä todellisia päästöjä eri alueilta, vaan pelkkiä suhteellisia muutoksia. Esim. Lapin päästöt lienevät pieniä verrattuna pääkaupunkiseutuun, mutta tämä ei ilmene kuvasta ! Pitäisi kertoa oikea todellinen tilanne, eikä kaunistella tilannetta pääkaupunkiseudun osalta.

Scientist

Vastaus

CO2-raportti.fi:n kasvihuonekaasujen laskenta perustuu CO2-raportin yhdessä lukuisten yhteistyötahojen kanssa kehittämään laskentamalliin, joka vastaa päästöraportoinnin uusimpia kansainvälisiä standardeja. Laskentamalli vastaa tapaa, jolla Suomi raportoi päästönsä YK:n ilmastosopimukselle. Viikkotilaston tarkoituksena on konkretisoida arkipäivän valintojen merkitys ilmastonmuutokselle tarjoamalla lähes reaaliaikaista tietoa kasvihuonekaasujen päästöistä.

Viikkotilasto kostuu viidestä osasta: kuluttajien sähkön kulutus, lämmitys, tieliikenne, maatalous ja jätehuolto. Viikkotilastossa eivät ole mukana teollisuuden energiankulutus eivätkä prosessipäästöt. Teollisuuspäästöjen mallinnusta viikkotasolla ei ole mahdollista tehdä riittävän luotettavalla tavalla. Ehkä tulevaisuudessa sekin onnistuu menetelmien kehittyessä.

Kokonaispäästöt kilotonneissa näkyvät aluetta klikkaamalla.

Miksi lämpenemisen oletetaan olevan voimakkainta korkeilla leveysasteilla?

04.09.2012 21:28

Kysymys

Miksi lämpenemisen oletetaan olevan voimakkainta korkeilla leveysasteilla?

ttm

Vastaus

Maapallon ilmaston lämpenemisen oletetaan olevan voimakkainta erityisesti pohjoisen pallonpuoliskon korkeilla leveystasteilla lähinnä merijään ja lumipeitteen vähenemisen vuoksi (Serreze & Francis, 2006). Muitakin syitä on ehdotettu, kuten muutokset ilmakehän ja meren kiertoliikkeissä, pilvipeitteessä tai ilmakehän vesihöyrypitoisuudessa, mutta nykytiedon perusteella tärkein tekijä on merijään väheneminen (Screen ja Simmonds, 2010). Eteläisellä pallonpuoliskolla tilanne on monimutkaisempi ja mallien simulaatiot antavat erilaisia tuloksia, mutta sielläkin esiintyy voimistuvaa lämpenemistä alueilla, joissa merijää vähenee (Parkinson, 2004).

Merijään ja lumipeitteen väheneminen vaikuttavat maapallon pinnan heijastuskykyyn. Lumi heijastaa auringonvaloa avaruuteen tehokkaammin kuin paljas maanpinta ja vastaavasti jää heijastaa tehokkaammin kuin avoin merenpinta. Ilmaston lämpeneminen vähentää jää- ja lumipeitettä, minkä takia auringonvaloa heijastuu vähemmän takaisin avaruuteen ja jää maaperään sekä mereen lämmittämään maapalloa. Näin ilmaston lämpeneminen voimistuu. Tämä sama ilmiö toimii myös toiseen suuntaan. Kun ilmasto viilenee, jään ja lumen peittämä alue kasvaa ja enemmän auringonvaloa heijastuu pois maapallon pintaa lämmittämästä ja näin viileneminen voimistuu.

Jää- ja lumipeitteen vähenemisen toimiminen lämpöä voimistavana tekijänä ymmärrettiin jo 1800-luvulla (Croll, 1875). Arktisen alueen lämpenemisen voimistuminen ilmaston lämpenemisen yhteydessä nähtiin ilmastomallien simulaatioissa jo vuonna 1980 (Manabe ja Stouffer, 1980).

Claire L. Parkinson, Southern Ocean sea ice and its wider linkages: insights revealed from models and observations, Antarctic Science / Volume16 / Issue04 / December 2004, pp 387-400, DOI: http://dx.doi.org/10.1017/S0954102004002214.
Linkki 2
Linkki 3

Mark C. Serreze and Jennifer A. Francis, The Arctic Amplification Debate, Climatic Change, Volume 76, Numbers 3-4 (2006), 241-264, DOI: 10.1007/s10584-005-9017-y.
Linkki 2
Linkki 3

James A. Screen & Ian Simmonds, The central role of diminishing sea ice in recent Arctic temperature amplification, Nature, 464, 1334–1337, 29 April 2010, DOI: 10.1038/nature09051.
Linkki 2
Linkki 3

James Croll, Climate and Time in their Geological Relations, a Theory of Secular Change of the Earth’s Climate, Daldy, Ibister & Co., London, p. 577.
Linkki

Manabe, S. and R. J. Stouffer (1980), Sensitivity of a global climate model to an increase of CO2 concentration in the atmosphere, J. Geophys. Res., 85(C10), 5529–5554, doi:10.1029/JC085iC10p05529.
Linkki 2
Linkki 3

Voiko ilmastomallien ennusteisiin luottaa tulevaisuudessa?

13.01.2012 15:42

Kysymys

Kuinka luotettavia ennusteita tietokonemallit voivat antaa ilmaston tulevaisuudesta?

Tiedustelija

Vastaus

Tietokonemallit ovat työkaluja, joiden avulla tiedemiehet yrittävät ymmärtää ilmastoa paremmin ja tekevät ennusteita kasvihuonekaasujen vaikutuksesta ilmastoon. Ilmastomallit ovat simulaatioita koko globaalista ilmastosta tai jonkin alueen paikallisesta ilmastosta.

Maapallon ilmastojärjestelmä on äärimmäisen monimutkainen, eikä yksikään ilmastomalli voi täydellisesti ottaa huomioon kaikkia ilmastoon vaikuttavia tekijöitä. Sen takia mallit ja todellisuus poikkeavat aina toisistaan jonkin verran. Mallien kehittyessä ero pienenee.

Tiedemiehet ovat vakuuttuneita siitä, että ilmastomallit osaavat jo ennustaa oikein suuret muutokset kuten lämpötilan nousun. Hallitustenvälinen ilmastopaneeli IPCC listaa kolme syytä, miksi ilmastomalleihin voidaan luottaa.

Ensinnäkin mallit perustuvat fysiikan tosiasioihin. Toiseksi mallit ovat onnistuneet tuottamaan havaintoaineistoja vastaavia tuloksia nykyilmastosta ja sen vaihteluista. Kolmanneksi mallit osaavat rekonstruoida menneen ilmaston luotettavalla tavalla, mukaan lukien lämpötilan muutokset.

Kun toisistaan riippumattomien tutkimuskeskusten laatimia malleja verrataan toisiinsa, lisää se tutkijoiden mukaan luottamusta mallintamiseen. Tulokset ovat samankaltaisia, varsinkin globaalilla tasolla. Virhemarginaalin pienentämiseksi ilmastoennusteiden tekemisessä käytetäänkin useita eri ilmastomalleja.

Kun ilmastomalleja käytetään paikallisen ilmaston ennustamiseen, ovat tulokset epävarmempia. Alueellisten ennusteiden luotettavuus kuitenkin paranee jatkuvasti.

Vastaus perustuu Guardian-lehden kysymyksiä ja vastauksia ilmastonmuutoksesta -palstan tekstiin.

Energian käytön suora vaikutus ilmaston lämpenemiseen

31.10.2011 10:23

Kysymys

Kaikki energia, jonka käytämme, muuttuu lopulta lämmöksi: esim. halot mökkisaunan kiukaassa, bensiini palaessaan moottorissa, ja sähkö kodinkoneissa.

Onko tutkittu, minkälainen suora vaikutus ihmisen toiminnan tuottamalla lämmöllä on ilmaston lämpenemiseen - tarkoitan siis puhdasta energian käytön aiheuttamaa lämpöä puuttumatta kasvihuonekaasupäästöihin? Kaikki kuluttamamme energiahan päätyy lopulta lämmittämään ympärillämme olevaa ilmaa.

Toisin sanoen kuinka paljon päivässä kulutamme globaalisti yhteensä energiaa terawattitunteina eri muodoissaan ja kuinka suuri lämpövaikutus sillä on ilmastoon?

Samaa asiaa etäisesti sivuten, onko laskettu kuinka paljon yhden uraanisauvan tuottaminen tuottaa kasvihuonepäästöjä lähtien siitä, kun kaivospaikka on löydetty versus kuinka paljon siitä saadaan sähköenergiaa? Ydinvoimaahan on pidetty kasvihuonepäästöttömänä energiana, kun lasketaan pelkät voimalan aiheuttamat päästöt.

Kuumakalle

Vastaus

Crutzen (2004) kertoo artikkelissaan, että ihmisen energiatuotannon
suora lämmitysvaikutus on vain noin yksi prosentti ihmiskunnan
hiilidioksidipäästöjen aiheuttamasta säteilytehosta. Ihmiskunnan
energiantuotannon on arvioitu kasvavan 2-5 -kertaiseksi kuluvan
vuosisadan loppuun mennessä, mutta tälläkään ei olisi vielä juurikaan
merkitystä koko maapallon energiataseeseen. Myös Kellogg (1979) antoi
samansuuntaisia tuloksia kuin Crutzen.

Knox (1999) teki mallitutkimuksen, jossa hän arvioi ihmisen toiminnan
tuottaman lämmön vaikutusta maapallon lämpötilaan. Hänen tuloksiensa
mukaan ihmisen toiminnan tuottama lämpö oli vuoteen 2000 mennessä
lämmittänyt maapalloa noin 0,008 celsiusastetta, eli noin sadasosan
havaitusta ilmaston lämpenemisestä.

Myös Kirkinen (2008) osoitti väitöskirjassaan fossiilisten
polttoaineiden käytön kasvihuonekaasuvaikutuksen olevan kymmeniä tai
satoja kertoja suurempi kuin polttoaineen sisältämä energiamäärä.
Ydinvoiman elinkaaripäästöistä on useita eri tutkimuksia (esim.
Beerten ja muut, 2009), ja esimerkiksi IPCC toteaa päästöjen olevan
alle 40 g CO2/kWh eli samaa suuruusluokkaa kuin uusiutuvilla energian
lähteillä. Arvioidut päästöt riippuvat vahvasti mm. oletetusta
reaktorityypistä, ympäröivän yhteiskunnan sähköntuotannon CO2
päästöistä, oletetusta polttoaineen rikastustekniikasta ja
uraanikaivoksessa käytetyistä tekniikoista.

Lähteet:

Paul J Crutzen, 2004, The growing urban heat and pollution ‘‘island’’
effect—impact on chemistry and climate, Atmospheric Environment,
Volume 38, Issue 21, July 2004, Pages 3539–3540.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231004002973
http://lightning.sbs.ohio-state.edu/geo622/paper_heatisland_Crutzen20...
William W. Kellogg, 1979, Influences of Mankind on Climate, Annual
Review of Earth and Planetary Sciences, Vol. 7, p.63.
http://adsabs.harvard.edu/abs/1979AREPS...7...63K
Robert S. Knox, 1999, Physical aspects of the greenhouse effect and
global warming, American Journal of Physics, December 1999, Volume 67,
Issue 12, pp. 1227.
http://ajp.aapt.org/resource/1/ajpias/v67/i12/p1227_s1
ftp://ftp1.esrl.noaa.gov/users/cfairall/outreach/Earth_energy_balance...
Johanna Kirkinen, 2008. Greenhouse impact assessment of some
combustible fuels with a dynamic life cycle approach. Dissertation.
VTT Publications 733. http://www.vtt.fi/inf/pdf/publications/2010/P733.pdf
Jef Beerten, Erik Laes, GastonMeskens, William D’haeseleer, 2009.
"Greenhouse gas emissions in the nuclear life cycle:A balanced
appraisal. Energy policy vol 37, 5056 (2009)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421509005102)
IPCC, 2007. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment
Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007. Chapter
4, Energy supply. www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg3/ar4-wg3-chapter4.pdf

Ennustamisen haasteista

30.09.2011 12:10

Kysymys

Hei,

Eräs kysymys on askarruttanut minua jo pitkään.


Ilmatieteen laitoksen sivulla kerrotaan sään ennustamisesta seuraavaa:

"Koska ilmakehä on kaoottinen, emme voi koskaan laskea ilmakehän tilaa eteenpäin tarkasti. Pienikin virhe alkutilan määrittelyssä voi kasvaa suureksi virheeksi parin päivän päähän. Sääennustusmalliin virhettä tulee alkutilanteen määrityksen epätarkkuudesta ja mallin omasta vajavaisuudesta."

Itse ymmärrän tuon siten, että säähän vaikuttavia muuttujia on yksinkertaisesti niin paljon, että emme koskaan pysty laskemaan säätilannetta tarkasti esim. viikon päähän.

Jos sään osalta tilanne on noin vaikea, niin miten pystymme laskemaan ilmaston keskilämpötilaa ja ennustamaan ilmastonmuutosta esim. sadan vuoden päähän? Onko ilmastoon vaikuttavia muuttujia todellakin paljon vähemmän kuin säähän vaikuttavia muuttujia?
Lisäksi, jos pieni virhe alkutilan määrittelyssä voi sään osalta johtaa suureen virheeseen parin päivän päästä, niin miten sitten ilmastonmuutoksen alkutilan mahdollinen määrittämisvirhe vaikuttaa sadan vuoden ennusteisiin?

terv. Hannu


Hannu

Vastaus

Tietokonemalleihin perustuvat sääennusteet tarvitsevat ennusteen alkuhetken säämuuttujat (lämpötila, paine jne) mahdollisiman tarkasti ilmakehän eri osista. Tiedot saadaan meteorologistsa havainnoista ympäri maapalloa. Mallissa jäljitellään sääilmiöiden kehitystä ajan ja paikan suhteen ilmakehää kuvaavien fysiikan lakien avulla. Alkutilanteen meteorologisten tietojen rajallisuudet ja mallien puuttellisuudet johtavat siihen, että ilmakehän tilaa ei sen kaaottisuudesta johtuen voi laskea luotettavasti kuin 5-10 päivää eteenpäin säätyypistä riippuen.

Ilmastomallit ovat erilaisia siinä mielessä, että niissä ei sääennusteiden tapaan lasketa ilmaston muutosta tietystä alkutilanteesta eteenpäin, vaan tarkastellaan ilmakehän ominaisuuksien pitkän ajan keskiarvoja ja niiden hitaita muutoksia. Niihin ilmakehän kaaottisuudella ei ole niin suurta merkitystä. Ilmastomallit eivät tarvitse tämän päivän säätietoja jäljitellessään ilmakehän tulevia hitaita muutoksia. Ilmakehän ominaisuuksiin vaikuttavat eri tekijät kuin päivän säähän. Ilmastoennusteissa huomioidaan esimerkiksi kasvihuonekaasut, joiden pitoisuuden vuodesta toiseen tapahtuva kasvu muuttaa maapallon koko ilmakehän lämpötilaa ja siten hitaasti laajojen alueiden ilmastollisia olosuhteita.

Vastauksen on laatinut Ilmatieteen laitos.

Kasvihuonekaasujen pitkäikäisyys

17.02.2011 23:03

Kysymys

Kuinka kauan tyypillisimmät kasvihuonekaasut (hiilidioksidi, metaani, typpioksiduuli ja otsoni) vaikuttavat ilmakehässä? Hiilidioksidi on näistä ilmeisesti pitkävaikutteisin ja metaani kaikkein tehokkain lämmittäjä?

tulati

Vastaus

Kasvihuonekaasun elinikään ilmakehässä vaikuttaa se mekanismi, jolla kaasu poistuu ilmakehästä.

Hiilidioksidi kiertää ilmakehän, valtamerien, biosfäärin sekä pitkillä aikaväleillä myös sedimenttien muodostamassa järjestelmässä. Hiilidioksidin elinaikaa ilmakehässä ei siksi voida määritellä yksiselitteisesti. Sitä kuitenkin kuvataan hiilenkiertomalleilla, joissa CO2:n poistuminen ilmakehästä noudattaa eksponentiaalista aikamuutosta ( IPCC 2007, WG1, taulukko 2.14). Kun hiilenkiertomallissa tietyssä lähtötilanteessa päästöt loppuvat, pysyy CO2-pitoisuus korkeana parisataa vuotta, ja noin viidennes hiilidioksidista jää ilmakehään tuhansiksi vuosiksi. Ihmisen päästämä hiilidioksidi jää joka tapauksessa ilma-maa-meri-systeemiin huomattavasti pidemmäksi aikaa. Hiili poistuu kierrosta ainoastaan painuessaan eliöiden kalkkikuorien mukana meren pohjiin. Sieltäkin se voi palata uudestaan ilmakehään esimerkiksi tulivuorenpurkauksen seurauksena.

Metaani poistuu ilmakehästä ensisijaisesti reagoimalla hydroksyyliradikaalin (OH) kanssa. Tästä seuraa metaanipitoisuuden positiivinen takaisinkytkentä metaanin elinaikaan ilmakehässä: kun metaanipitoisuus kasvaa, vähenee OH-pitoisuus, mikä taas vähentää metaanin hajoamista. Aerobinen maaperä on myös pieni metaanin nielu. IPCC:n neljännen arviointiraportin taulukossa 2.14 luetellaan kasvihuonekaasujen eliniät, sekä niiden lämmitysvaikutusta kuvaavat GWP-kertoimet. Metaanin elinikä ilmakehässä on taulukon mukaan noin 12 vuotta.

Ilmakehän dityppioksidista (N2O) suurin osa hajoaa fotodissosiaation vaikutuksesta, eli auringon säteily hajottaa molekyylin. Dityppioksidia hajoaa myös reaktiossa sähköisesti varautuneen hapen kanssa. Lisäksi maaperä on hyvin pieni N2O:n nielu. Myös N2O-pitoisuudella on takaisinkytkentä sen elinikään, mutta se on päinvastainen kuin metaanilla, ja vaikutukseltaan huomattavasti pienempi. IPCC:n mukaan dityppioksidin keskimääräinen elinikä on noin 114 vuotta.

HFC-yhdisteiden tärkein poistumistapa ilmakehästä on reaktio hydroksyyliradikaalien kanssa troposfäärissä. PFC-yhdisteet sekä SF6 hajoavat stratosfäärissä tai sen yläpuolella, kun UV-säteily hajottaa molekyylin. Näillä yhdisteillä on pitkät elinajat, sillä hajoamisreaktioita tapahtuu harvoin. Korkein elinikä on CF4 -kaasulla, jopa 50 000 vuotta.

Troposfäärin otsonin eliniäksi ilmakehässä on arvioitu muutama viikko (IPCC 2007 WG1, taulukko 7.9).

Kasvihuonekaasujen lämmitysvaikutuksen ”tehokkuutta” kuvataan GWP-kertoimella (global warming potential). GWP-kerroin kuvaa kasvihuonekaasun lämmitysvaikutusta verrattuna hiilidioksidiin tietyllä aikavälillä. Hiilidioksidin GWP-kerroin on siis yksi. Metaanin GWP-kerroin 100 vuoden aikavälillä on 25, ja dityppioksidin 298. Suurin GWP-kerroin on SF6-kaasulla, 22 800.

Käytännössä hiilidioksidi on kuitenkin ylivoimaisesti näistä tärkein ilmastoa lämmittävä kaasu, sillä sen pitoisuus ilmakehässä on erittäin korkea muihin hivenkaasuihin verrattuna. CDIACin mukaan hiilidioksidia on ilmakehässä noin 390 ppm (miljoonasosaa), kun taas metaania noin 1,8 ppm ja dityppioksidia 0,3 ppm. Voimakkaimman kasvihuonekaasun, SF6:n pitoisuus ilmakehässä on vain noin 0,000007 ppm.

Ilmastonmuutoksen vaikutukset Suomessa

22.09.2010 09:48

Kysymys

Kaikki tekijät huomioon ottaen, onko ilmastonmuutoksesta lopulta enemmän haittaa vai hyötyä suomalaisille?

Suomalainen

Vastaus

Ilmastonmuutoksesta on lyhyellä tähtäimellä Suomelle sekä hyötyjä että haittoja. Yksiselitteisen vastauksen antaminen sille, kumpia on enemmän, on vaikeaa, sillä hyötyjä ja haittoja ei voida kaikilta osin yhteismitallistaa. Lisäksi hyödyt ja haitat kohdistuvat osittain eri maantieteellisille alueille, eri toimialoihin ja eri väestöryhmiin. Hyödyt ja haitat ja niiden suhteet myös muuttuvat ajan kuluessa. Näin ollen haittoihin ja hyötyihin vaikuttaa oleellisesti myös tarkastelun aikaskaala.

Ilmastonmuutos tulee ennusteiden mukaan vaikuttamaan Suomessa niin, että lämpötilat nousevat yleisesti, mikä tarkoittaa enemmän helteitä kesällä ja leudompia talvia. Sateisuus näyttäisi lisääntyvän erityisesti talvella, mutta talviaikaan sade tulee entistä enemmän vetenä lumen sijasta. Tosin aluksi runsaat lumisateet saattavat lisääntyä.

Tulevien muutoksien arviointiin sisältyy paljon epävarmuuksia. Eri ilmastomallit antavat erilaisia tuloksia johtuen siitä, miten kasvihuonekaasujen päästöjen arvioidaan kehittyvän, sekä siitä, miten voimakkaasti ilmaston arvioidaan muuttuvan kohonneiden kasvihuonekaasupitoisuuksien seurauksena. Emme myöskään tiedä, miten ihmiskunta tulee reagoimaan ilmastonmuutokseen: rajoitammeko voimakkaasti kasvihuonekaasupäästöjä, jolloin myös tulevaisuuden muutosten ennustetaan olevan vähäisempiä, vai jatkammeko entiseen malliin, jolloin tulevaisuuden muutoksien ennustetaan olevan voimakkaita. On myös paljon tekijöitä, joiden reaktiota voimakkaaseen ilmastonmuutokseen emme tunne kovin hyvin. Tällaisia ovat esimerkiksi väestön muuttoliikkeet tai myrskyjen määrän sekä voimakkuuden muuttuminen.

Alla on annettu joitakin esimerkkejä ilmastonmuutoksen arvioiduista vaikutuksista eri sektoreille.

Vaikutuksia metsätalouteen

Ilmastonmuutoksen seurauksena puiden käytössä oleva vesi voi vähentyä haihdunnan vuoksi, vaikka sadanta lisääntyisikin. Metsäpalojen riski vähenee aluksi, mutta kasvaa tämän vuosisadan loppua kohti. Sen sijaan lumituhojen riski kasvaa aluksi, mutta vähenee vuosisadan loppua kohti. Lumipeitteen ohentuminen lisää aluksi maan keskimääräistä routaantumista, mutta vuosisadan loppua kohti routaantuminen vähenee erityisesti Etelä-Suomessa. Tuulituhojen määrä saattaa vähentyä vuosisadan loppua kohti. Tuuli-, lumi-, pakkas-, kuivuus- ja palovauriot puolestaan altistavat kukin erilaisille sienitaudeille ja hyönteistuhoille. Osa ainutlaatuisista metsäekosysteemeistä ja eliölajeista saattaa kadota. Metsien kasvu ja puuntuotto kuitenkin lisääntyvät erityisesti Pohjois-Suomessa, mutta ne voivat paikallisesti vähentyä varsinkin Etelä-Suomessa (Kellomäki, S., 2010).

Tarkasteltaessa ainoastaan metsien tuottavuutta, voidaan todeta, että puuston kasvu lisääntynee vuosisadan loppuun mennessä, suhteellisesti eniten Pohjois-Suomessa. Puulajien esiintymisessä tapahtuu muutoksia, mikäli niihin ei pyritä vaikuttamaan metsänhoidollisin keinoin. Todennäköisesti kuusi menettää osuuttaan erityisesti Etelä-Suomessa, kun taas koivun ja ja männyn osuudet kasvavat (Peltola ja muut, 2010).

Vaikutuksia maatalouteen

Maataloustuotantoon vaikuttavat Suomessa lämpötila, auringon säteily, sademäärä, ravinteiden saatavuus, veden saatavuus ja maaperä.

Kansallisen sopeutumisstrategian mukaan "Kohonneen lämpötilan ja sademäärän vaikutukset maaperään ilmenevät ravinnetalouden ja rakenteen muutoksina. Lämpötilan ja kosteuden kasvaessa orgaanisen aineksen hajoaminen kiihtyy. Eroosion sekä ravinteiden vapautumisen ja huuhtoutumisen riski kasvaa. Varsinkin Etelä-Suomessa yleisten savimaiden tiivistyminen voi lisääntyä ja viljely vaikeutua, mikäli routakausi lyhenee. Kasteluveden tarve kasvaa, ja se voi olla entistä vaikeammin saatavilla. Ilmaston lämpeneminen voi lisätä kasvukauden aikaista kuivuus- ja kuumuusstressiä."

Hiilidioksidipitoisuuden lisääntyminen kuitenkin parantaa kasvien kasvua. Toisaalta Etelä-Suomessa lumipeitteen väheneminen voi vaikeuttaa kasvien talvehtimista esimerkiksi sulamisen ja jäätymisen vuorottelun vaikutuksista, mutta lyhentynyt talvi saattaa myös helpottaa joidenkin kasvien talvehtimista. Keväällä hallaa saattaa esiintyä enemmän.

Lämpimämpi ilmasto ja pidentynyt satokausi aiheuttavat tuhohyönteisten lisääntymisen. Esimerkiksi koloradonkuoriainen muuttuu yleisemmäksi ja porkkanakemppi leviää Pohjois-Suomeen. Erilaisten kasvitautien odotetaan myös lisääntyvän ja sama pätee rikkakasveihin. Eliöyhteisöjen hidas sopeutuminen uusiin tulokkaisiin saattaa aiheuttaa ainakin alkuvaiheessa ongelmia.

Yleisesti ottaen ilmasto muuttuu suomessa edullisemmaksi peltoviljelylle. Ongelmia on myös kuitenkin odotettavissa. Pohjoisen viljelyn lisääntyessä on kasvinjalostuksessa otettava huomioon päivän pituus. Etelä-Suomessa ongelmia aiheuttaa lisääntyvä alkukesän kuivuus. Yleinen ongelma tulee olemaan lisääntyneiden sateiden aiheuttama märkyys (tähkäidäntä, lakoutuminen, pelloilla seisova vesi) sadonkorjuuaikaan.

Puutarhatuotannossa näyttäisi tilanne tulevaisuudessa melko hyvältä. Hedelmien kasvatusta voidaan harjoittaa laajemmalla alueella ja esimerkiksi päärynä saattaa tulla tärkeimpien lajien joukkoon. Vihannesten sadot kasvavat. Kasvihuoneista saadaan paremmat sadot vähemmillä kustannuksilla. Oikeastaan ainoa merkittävä ongelma näyttäisi olevan kasvitautien ja -tuholaisten lisääntyminen.

Kotieläintalous näyttäisi myös pärjäävän melko hyvin muuttuvassa ilmastossa. Ulkolaidunnusta on mahdollisuus lisätä, mikä parantaa eläinten hyvinvointia, mutta toisaalta vesistöille saattaa aiheutua lisäkuormitusta. Eläinten rehun varastointitarve vähenee. Ongelmia aiheuttavat hiukan lisääntyvät eläintaudit ja eläinsuojien lämpötilojen kurissa pitäminen (maitotuotanto vähenee lämpötilan noustessa korkeaksi).

Suomen maataloudelle voi aiheutua heijastusvaikutuksia, jos maataloustuotekaupassa maailmanlaajuisesti tapahtuu merkittäviä häiriöitä (kuivuutta, katovuosia).

Vaikutuksia kalatalouteen

Suomen kalalajisto saattaa muuttua hiukan ilmastonmuutoksen myötä. Kylmien vesien lajit luultavasti vähentyvät (esimerkiksi nieriä, Lehtonen 1998) ja lämpimien vesien lajit levittäytyvät pohjoiseen päin. Kalat oletettavasti kasvavat lämpenemisen myötä nopeammin, mikä hyödyttää kalankasvatusta. Tosin kalat myös tarvitsevat silloin enemmän ravintoa.

Kalojen poikasten selviäminen näyttäisi useissa tapauksissa helpottuvan, mutta joissakin tapauksissa lämpeneminen saattaa sotkea kalanpoikasten ja niiden ravintolajien välisen ajoituksen. Lisäksi ainakin lohikalojen poikastuotanto saattaa kärsiä korkeista lämpötiloista.

Kalojen levinneisyysalueiden siirtyessä pohjoiseen päin saattaa joillakin lajeilla tulla ongelmaksi sopivien vesistöjen puute, jonne laji voi siirtyä. Tämä ongelma on erityisen merkittävä sisävesistöissä, koska eri alueen vesistöissä myös elinympäristö on erilainen lämpötilan lisäksi (esimerkkinä pohjoisen karut järvet eivät sovi etelän reheviin järviin sopeutuneille lajeille).

Merenpinnan nousun vaikutus on Suomen rannikoilla melko vähäinen mutta merenpinnan nousu saattaa vaikuttaa Itämeren suolapitoisuuteen (tämä on kuitenkin hyvin epävarmaa), joka puolestaan vaikuttaa kalalajistoon. Suolapitoisuuden noustessa Suomen merialueille voi levitä etelästä uusia lajeja. Sademäärän kasvu saattaa tosin vaikuttaa Itämeren suolaisuuteen vähentävästi, mikä aiheuttaa rehevöitymistä. Rehevöityminen taas on epäedullista taloudellisesti arvokkaille kalalajeille.

Ilmastonmuutos tulee aiheuttamaan ammattikalastukseen yhden lisähuolen entisestään ongelmallisessa tilanteessa. Todennäköisesti ainakin jonkinlaisia muutoksia on odotettavissa erityisesti saalislajistossa. Lohien vähenevä poikastuotanto ei välttämättä vaikuta paljoa ammattikalastukseen, koska tälläkin hetkellä saaliit ovat merkittäviltä osin istutusten varassa. Kuha saattaa olla laji, joka menestyy tulevaisuudessa hyvin. Kuhasta kalastajat saavat parhaan kilohinnan, joten tämä on myönteinen kehityssuunta ammattikalastuksen näkökulmasta. Suolapitoisuuden nousu olisi Itämeren kalastukselle merkittävä parannus, koska siitä hyötyisivät muiden muassa silakka, kilohaili, turska ja kampela. Merikalojen kasvun nopeutuminen parantuneiden olosuhteiden myötä myös vähentäisi dioksiinipitoisuutta. Troolikalastus hyötyisi jatkossa jäätalven lyhentyessä, jään ohentuessa ja jäisen alan pienentyessä. Toisaalta jäähän liittyvät kalastusmuodot (esimerkiksi muikkujen talvinuottapyynti) kärsisivät. Lisäksi talvinen meri myrskyineen olisi vaikeampi merenkululle.

Vapaa-ajan kalastukseen vaikutukset ovat luultavasti pieniä. Lämpenemisen myötä menestyvät lajit ovat yleisesti ottaen vähemmän haluttuja vapaa-ajan kalastuksen kohdelajeja. Kuten yllä on mainittu, lohikalat saattavat menestyä jatkossa heikommin ja monet niistä ovat haluttuja saaliita vapaa-ajan kalastuksessa.

Kalankasvatuksessa tärkein ilmastonmuutokseen liittyvä seikka on lämpötila. Esimerkiksi tärkeä kasvatuslaji kirjolohi menestyy huonommin korkeammassa lämpötilassa. Toisaalta lohien vaelluspoikasia tuottava kalanviljelylaitos saattaa parantaa tuotantoaan huomattavasti. Lämpimät kesät aiheuttanevat jatkossa yhä enemmän ongelmia, koska jo nyt hellekesien aikana kalojen kasvu hidastuu. Myös taudit ja loiset voivat lisääntyä jatkossa.

Vaikutuksia porotalouteen

Porotalouden on arvioitu kärsivän ilmastonmuutoksesta. Talven vaihtelevat sääolosuhteet ja vesisateet jäädyttävät laitumia ja aiheuttavat lumipeitteeseen jäätyvän kannen, jonka alta porojen on vaikea löytää ravintoa. Porojen ruokintatarve talvella kasvaa. Toisaalta kesällä lumi sulaa entistä aiemmin ja kasvukausi pitenee. Kesällä ja syksyllä ravinnon määrä lisääntyy, mutta sen laatu voi heikentyä. Ongelmia porotaloudelle aiheuttavat myös lisääntyvät mittaritoukkien koivutuhot, vertaimevät hyönteiset, loiset (mm. hirvikärpäsen leviäminen) ja kuuma kesä. Näiden seurauksena vasakuolleisuus voi lisääntyä ja teuraspaino alentua. Ilmaston lämpenemisen seurauksena lisääntyvä matkailu, metsätalous ja maatalous voivat vähentää porojen laidunalueita (MTT, 2008).

Vaikutuksia elämiin

Osa Suomen eläimistä hyötyy ilmastonmuutoksesta (mm. villikani, kettu, supikoira, mäyrä, kattohaikara, lohi- ja särkikalat), mutta osa kärsii (mm. saimaannorppa, itämerennorppa, lapintiainen, taviokuurna). Kettujen ja muiden pienpetojen runsastuminen voi tuoda mukanaan myös ihmiselle vaarallisia tauteja. Suomeen voi kotiutua kokonaan uusiakin lajeja, kuten villisika. Ilmastonmuutos voi tuoda Suomeen myös monia perhoslajeja.

Ilmastonmuutoksen myötä jotkut elinympäristöt, kuten tundra, saattavat vähetä tai jopa hävitä. Ekosysteemien tuottavuus paranee yleisesti, millä voi olla sekä hyödyllisiä että haitallisia vaikutuksia. Ilmastonmuutoksella odotetaan olevan vaikutusta eläinten ja kasvien lisääntymisen ja muun toiminnan ajoitukseen, kasvukauden pituuteen, lajien levinneisyysalueisiin, populaatioiden kokoihin, tuholaisten ja sairauksien esiintymiseen sekä joillakin lajeilla jopa fyysiseen kokoon. On melko selvää, että näin laaja-alaisten muutosten ollessa kyseessä myös ihmisten ja luonnon vuorovaikutukseen on odotettavissa muutoksia, esimerkkeinä luonnon taloudellinen hyödyntäminen ja virkistyskäyttö.

Lajeista uhatuimpia ilmastonmuutoksen osalta ovat ne, jotka sopeutuvat huonoiten ilmastonmuutokseen. Hyvänkin sopeutumiskyvyn omaava laji ei kuitenkaan välttämättä pärjää, jos sen olisi sopeutuakseen muutettava uudelle elinalueelle, mutta leviämismahdollisuus puuttuu. Tällaiset tilanteet voivat kohdata esimerkiksi pohjoisimpia lajeja, joilla ei ole mahdollisuutta siirtyä enää pohjoisemmaksi.

Palsasoiden odotetaan vähenevän ilmastonmuutoksen myötä, joten palsasoista riippuvien lajien kannat tulevat pienenemään. Boreaalisen kasvillisuusvyöhykkeen odotetaan siirtyvän tällä vuosisadalla satoja kilometrejä pohjoiseen. Etelän lehtolajisto leviäisi näin ollen myös pohjoisemmaksi. Samalla havupuista riippuvainen lajisto vähenee. Metsäraja saattaa nousta jopa 200 metriä.

Kokonaisuutena Suomen eliölajiston määrä näyttäisi kasvavan ilmastonmuutoksen seurauksena. Samalla kylmien elinympäristöjen lajit kuitenkin häviäisivät lämpimään sopeutuneiden lajien pärjätessä paremmin. Myös lumipeitteestä tai jääpeitteestä riippuvat lajit pärjäisivät tulevaisuudessa huonommin. Toisaalta kasveja syövät nisäkkäät hyötyisivät vähäisemmästä lumipeitteestä. Pedot pärjäisivät paremmin, koska saalistus on helpompaa vähälumisissa olosuhteissa. Lisäksi aiemmin lumeen sulautuvia suojavärejä käyttäneet saalislajit näkyisivät helpommin ja jäisivät helpommin saaliiksi. Monien talvehtivien lintulajien elinolosuhteet paranisivat. Perhoslajit näyttäisivät runsastuvan, vaikka pohjoisesta häviäisikin joitakin lajeja.

Ääri-ilmiöiden taloudellisia vaikutuksia

Ilmastonmuutoksen seurauksena todennäköisesti voimistuvien sään ääri-ilmiöiden talousvaikutuksia on tutkittu Suomessa toistaiseksi vähän. Äärimmäisistä sääilmiöistä aiheutuvista prosesseista haitallisimmiksi Suomessa on arvioitu tulvat ja kuivuus.

Valtion taloudellinen tutkimuskeskus VATT julkaisi vuonna 2010 tapaustarkastelun ( http://www.vatt.fi/file/vatt_publication_pdf/t158.pdf ) tulvien taloudellisista vaikutuksista Porin ja Salon seuduilla. Tarkastelussa arvioitiin tulvien todennäköisyyksiä ottaen huomion ilmastonmuutoksen vaikutukset sateisuuteen.

Tutkimus tehtiin vuosille 2005–2050. Eritasoisten tulvien aiheuttamia välittömiä ja välillisiä vahinkoja arvioitiin linkittämällä tulvia koskevat paikkatietojärjestelmään pohjautuvat tiedot tulville alttiiden alueiden kiinteistöjä ja taloudellista toimintaa koskeviin vastaaviin tietoihin. Lisäksi tarkasteltiin väestön ja talouden kehitystä samalla ajanjaksolla, jolloin ilmastonmuutoksen vaikutus tulvariskiin pystyttiin erottamaan sosioekonomisten tekijöiden vaikutuksesta.

Tutkimuksen mukaan esimerkiksi yksittäinen joen tulviminen Porissa seuraavien parin vuosikymmenen aikana voi aiheuttaa 40-50 miljoonan euron vahingot, kun tulvilta suojautuminen on nykytasollaan. Vahingot voivat kuitenkin nousta jopa yli 100 miljoonaan euroon. Seuraavan 45 vuoden aikana tällainen tulva tapahtuu 64% todennäköisyydellä. Samalla ajanjaksolla tapahtuu 18% todennäköisyydellä tulva, joka voi aiheuttaa 380 miljoonan euron vahingot. Näissä arvioissa ovat mukana ainoastaan rakennuksille aiheutuvat vahingot ja tuotannon keskeyttämisestä aiheutuvat kustannukset. Tutkimuksessa arvioitiin lisäksi välittömien vahinkojen ja ensimmäisen asteen välillisten vahinkojen vaikutusta alueelliseen talouteen.

VATT:n mukaan tulvien välittömät kustannukset kasvavat tulevissa ilmasto-olosuhteissa Porissa noin 15%. Taloudellinen kasvu vuoteen 2050 mennessä lisää tulvien taloudellisia vaikutuksia huomattavasti enemmän, 50%. Riskejä voidaan kuitenkin vähentää toteuttamalla suojelutoimenpiteitä sekä välttämällä rakentamista alueille, joilla riski on suurin.

Vaikutukset energiantuotantoon ja sähköverkkoon

Ilmastonmuutos vaikuttaa energiasektoriin monin tavoin. Merkittävimmät vaikutukset johtuvat kuitenkin ilmastonmuutoksen hillinnästä, kun energiasektoria kehitetään vähemmän kasvihuonekaasupäästöjä tuottavaan suuntaan.

Ilmastonmuutoksen seurauksena energiantarpeen kausivaihtelut todennäköisesti pienenevät: lämmitysenergiantarve laskee talvella ja jäähdytyksen tarve nousee kesällä. Toisaalta kysyntähuippuihin on edelleen varauduttava.

Vesivoiman potentiaali kasvaa teoreettisesti tarkasteltuna sademäärien kasvaessa. Käytännössä näin ei välttämättä ole, sillä mikäli sään ääri-ilmiöt voimistuvat, vähentää kuivuus veden määrää, ja toisaalta runsaiden sateiden aikaan voidaan joutua lisäämään ohijuoksutusta.

Metsien ja myös peltobiomassan kasvu lisääntynee lisääntyneen hiilidioksidin, sadannan ja kohonneen lämpötilan takia. Näin ollen biomassaa saataneen enemmän myös energiantuotantoon. Kuitenkin esimerkiksi kuljetusolosuhteiden heikentyminen voi vaikuttaa kielteisesti biomassan saatavuuteen.

Ilmastonmuutoksen vaikutuksista turpeen saatavuuteen, tai tuuli- ja aurinkoenergian tuotantoon ei ole varmuutta. Lauhdevoimalaitosten hyötysuhde voi pienentyä hieman vesistöjen keskilämpötilan noustessa.

Sään ääri-ilmiöt vaikuttavat myös sähköverkkoon. Ilmajohdot ovat alttiita myrskyjen lisääntymiselle sekä mahdolliselle johtolinjoihin kertyvän jään lisääntymiselle.

Vaikutukset liikkumiseen

Ilmastonmuutos vaikuttaa eri liikennemuotojen toimintaan ja houkuttelevuuteen eri tavoin. Olosuhteet pyöräilyyn ja kävelyyn näyttäisivät yleisesti ottaen paranevan lämpötilan noustessa. Ongelmia aiheuttavat kuitenkin muutokset tuuliolosuhteissa, sateissa ja tienpintojen liukkaudessa. Meriliikenteessä talvinen liikennöinti toisaalta helpottuu vähemmän jääpeitteen ansiosta, mutta toisaalta vaikeutuu talvella vallitsevien voimakkaiden tuulien myötä. Sään ääri-ilmiöiden mahdollinen lisääntyminen aiheuttaisi matkustajille heikkenevää turvallisuudentunnetta, joten se voisi viedä matkustajia laivaliikenteeltä. Tarve jäänmurtamiseen merellä pienenee. Tieverkon ja rautateiden suunnittelunormit joudutaan mahdollisesti uusimaan tulevaisuudessa. Sateen runsastuessa tulee myös eroosiolla olemaan suurempi vaikutus teihin sekä ratapenkereisiin. Lisäksi teiden kuivatusjärjestelyjen toimivuus saattaa vaarantua.

Liikennettä haittaavia tulvia saattaa jatkossa olla enemmän. Lisääntyvien tulvien myötä myös liikenteen aiheuttamat vesistöjä pilaavat päästöt pääsisivät paremmin liikkeelle. Myrskyjen mahdollinen lisääntyminen aiheuttaisi mahdollisia muutoksia satamiin ja lentokenttiin. Sään ääri- ilmiöiden yleistyminen aiheuttaisi joka tapauksessa lisääntyvää huoltotarvetta liikenteen infrastruktuuriin. Talven lyhentyessä liikenneväylien talvikunnossapidon tarve luonnollisesti vähenee, mistä aiheutuu kustannussäästöjä.

Talvella lämpötilan ollessa useammin lähellä nollaa ja sateiden tullessa yhä enemmän vetenä, on odotettavissa tien pinnan jäätyvän nykyistä useammin. Sama ilmiö saattaa entisestään vaikeuttaa raideliikenteen ohjauslaitteistojen ongelmia. Tienpintojen liukkauden torjuntaan jouduttaisiin tulevaisuudessa uhraamaan enemmän resursseja erityisesti sisämaassa ja pohjoisessa. Routamuutokset vaihtelevat alueittain, mutta esimerkiksi puutavarakuljetuksille roudan helpottava vaikutus saattaa vähentyä. Talvikauden kustannuksien muutos olisi kuitenkin pieni, koska talven lyhentymisestä aiheutuva kustannussäästö kompensoi kasvavia ylläpitokustannuksia.

Yleisellä ongelmien lisääntymisellä olisi epäsuoria vaikutuksia esimerkiksi joukko- ja rahtiliikenteen aikatauluihin viivästymisien muodossa. Hirvieläintenkantojen kasvu ja eläinten lisääntynyt liikkuminen vähenneen lumipeitteen aikana saattavat lisätä hirvieläimiin liittyviä onnettomuuksia tieliikenteessä.

Mahdollinen myrskyjen lisääntyminen aiheuttaisi enemmän katkoksia tietoliikenteeseen.

Vaikutuksia terveyteen

Kansallisen sopeutumisstrategian mukaan mahdollinen keskilämpötilan nousu ei sinänsä aiheuta suoria terveyshaittoja, vaan kuolevuus todennäköisesti alenee. Tämä johtuu siitä, että hyvin alhaisten lämpötilojen arvioidaan harvinaistuvan. Hyvin alhaisten lämpötilojen aikaan ylikuolevuus on suurempaa kuin hellejaksojen aikana.

Globaalit heijastusvaikutukset

Ilmastonmuutoksen globaalit vaikutukset, kuten vaikutukset maailmantalouteen, heijastunevat myös Suomeen. Vaikka globaalit vaikutukset olisivat pieniä, voi tietyille aloille kohdistua voimakkaita taloudellisia heijastusvaikutuksia globaalista tilanteesta riippuen.

Suomeen vaikuttavat myös EU:ssa tehdyt ilmastonmuutokseen liittyvät päätökset.

Myös ilmastopakolaisten määrän odotetaan kasvavan, vaikkakin se on erittäin epävarma kysymys tällä hetkellä. Tieteellisesti ei ole kovin varmoja menetelmiä arvioida ilmastopakolaisuuden määrää tulevaisuudessa. Monet tekijät vaikuttavat väestön muuttoliikkeisiin, esimerkiksi ympäristö-, talous- ja poliittiinen tilanne. Myös sosiaaliset ja kulttuurilliset tekijät vaikuttavat muuttoliikkeisiin. Ihmisten reaktio ilmastonmuutokseen saattaa olla eri paikoissa hyvin erilainen ja ihminen on myös hyvin sopeutumiskykyinen, eikä siksi välttämättä lähde muuttamaan vaikeassakaan tilanteessa. Muiden muassa näiden tekijöiden takia ilmastopakolaisten määrä tulevaisuudessa on hyvin epävarma. Lisäksi, vaikka ilmastopakolaisten määrä tulevaisuudessa globaalisti kasvaisikin, emme tiedä Suomeen tulevien pakolaisten osuutta.

Ilmastonmuutoksen hillintä välttämätöntä

Vaikka ilmastonmuutoksesta onkin Suomelle lyhyellä tähtäimellä haittojen lisäksi myös hyötyä, on ilmastonmuutoksen hillintä välttämätöntä. Ilmastonmuutoksen haittoihin sisältyy paljon tuntemattomia tai huonosti tunnettuja riskitekijöitä, jotka voivat aiheuttaa erittäin suuria haittoja.


Vastauksen laadinnassa käytettyjä lähteitä ja lisätietoja:

Perustietoa ilmastonmuutoksen vaikutuksesta suomen ilmastoon:

http://ilmatieteenlaitos.fi/ilmastonmuutos/suomessa.html
http://ilmatieteenlaitos.fi/ilmastonmuutos/suomessa_18.html
http://ilmatieteenlaitos.fi/ilmastonmuutos/vaikutuksia.html
http://helda.helsinki.fi//handle/10138/15711

Kellomäki, S., 2010. Uusinta tietoa ilmastonmuutoksesta, Sopeutuminen, Metsä.

Lehtonen, 1998. Does global warming threat the existence of Arctic charr, Salvelinus alpinus (Salmonidae), in northern Finland?


Maa- ja Metstalousministeriö, 2005. Ilmastonmuutoksen kansallinen sopeutumisstrategia.


MTT, 2008. Porotalouden taloudelliset menestystekijät.

Peltola, H., Ikonen, V-P, Gregow, H., Strandman, H., Kilpeläinen, A. Venäläinen, A., Kellomäki, S. 2010 Impacts of climate change on timber production and regional risks of wind-induced damage to forests in Finland. Forest Ecology and Management
Volume 260, Issue 5, pp 833-845



Suomen viides kansallinen tiedonanto YK:n ilmastosopimukselle


Lähde: Piguet, Etienne, Linking climate change, environmental
degradation, and migration: a methodological overview, Wiley
Interdisciplinary Reviews: Climate Change, Published Online: 25 May
2010, doi: 10.1002/wcc.54.
Tiivistelmä
Koko artikkeli

Ilmakehän CO2-pitoisuus

06.09.2010 22:37

Kysymys

Onko ilmakehän CO2-pitoisuus suurin piirtein samaa luokkaa eri puolilla maapalloa?

Veli Ensio

Vastaus

Hiilidioksidin elinikä ilmakehässä on niin pitkä, että kaasu ehtii sekoittua varsin tasaisesti ilmakehään. Täten yksittäisen hiilidioksidipitoisuuden mittausaseman tiedot edustavat aika hyvin myös ilmakehää kokonaisuudessaan. CO2-raportin etusivun alareunassa voi seurata Havaijilla sijaitsevan Mauna Loa -mittausaseman tuloksia.

Kestävän kehityksen sauna?

02.09.2010 15:56

Kysymys

Mistä materiaalista tulisi rakentaa, jotta olisi mahdollisimman kestävä? Miten sauna pitäisi muotoilla, jotta lämpö jakautuisi mahdollisimman tehokkaasti? Puu-, sähkö- vai infrapunakiuas? Minkälainen kiuas on vähäpäästöisin ja energiatehokkain?

Saunamies

Vastaus

Sauna tulisi rakentaa sellaisista materiaaleista jotka pitävät kehitetyn lämmön tehokkaasti sisällään ja kestävät voimakkaita lämpötilan vaihteluita sekä kosteutta. Eristämiseen ja ilmanvaihtoon tulee kiinnittää huomiota, jotta energiaa ei mene hukkaan ja vältytään kosteusvaurioilta.

Kiukaalle heitetty vesi aiheuttaa perus-saunassa yleensä kuuman, kostean ilman virtaamisen kohti kiuasta vastakkaista seinää tai nurkkaa, kiertäen katon kautta. Eli siis löylyn heittäjän pitäisi istua tässä nimenomaisessa paikassa, jotta kokisi sen kuumimman vaikutuksen ja osaisi näin ollen ottaa huomioon muut saunassa istujat.

Periaatteessa pyöreä sauna, missä kiuas olisi keskellä ja katossa jonkinlainen suppilomainen ilmanohjain kiukaan yläpuolella. Löyly-ilman virtausta voidaan myös ohjailla esim. kattoon asennettavien ilmanohjainten avulla. Niihin ei vaan juuri kukaan usko vielä. Ehkä tulevaisuuden saunoissa nähdään sellaisiakin.

Saunavalmistaja Helon asiantuntijoiden mukaan paras ja ekologisin on puukiuas, koska se käyttää uusiutuvaa energiaa (polttopuut) lämmön kehittämiseen. Toki senkin ekologisuuden määrää poltettavan puun laatu, kosteus ja tiheys.

Sähkökiukaassa ja niiden ohjausjärjestelmissä on vielä paljon kehitettävää, ja hyvällä suunnittelulla sekä älykkäillä ohjausjärjestelmillä energiankulutusta voidaan pienentää.

Infrasauna taas toimii aivan eri periaatteella. sen säteily lämmittää vain ihoa, ei rakenteita.

Helo / CO2-raportti

Joutsenmerkin ilmastoystävällisyys?

01.09.2010 10:20

Kysymys

Jos valitsen kaupassa Joutsenmerkityn tuotteen, voinko olla varma että valinta on tällöin ilmastoystävällinen? Millä tavoin tuotteiden ilmastovaikutus otetaan huomioon Joutsenmerkkiä myönnettäessä? Voiko Joutsenmerkin saada, vaikka tuote olisi paljon ilmastoa kuormittava suhteessa tuoteryhmän muihin tuotteisiin, mutta muilta ympäristövaikutuksilta vastaavasti pienempi?

Lukija

Vastaus

Valitsemalla kaupassa Joutsenmerkityn tuoteen, voi olla varma että tuote on tuoteryhmässään ilmastoystävällinen. Joutsenmerkki on asettanut kaikkiin kriteereihin ilmastoon liittyviä vaatimuksia.

Eri tuotteiden ja palveluiden vaikutukset ilmastoon ovat erilaiset. Esim. biopolttoaineiden tai paperituotteiden ilmastovaikutukset ovat suuremmat kuin vaikkapa shampoon tai pesuaineiden. Tämän takia tietyissä kriteereissä painotetaan ilmastoon liittyviä vaatimuksia kun taas toisissa painotetaan esim. rehevöitymiseen ja kemikalisoitumiseen liittyviä vaatimuksia.

Joutsenmerkin kriteereiden lähtökohtana on energia- ja materiaalitehokkuus koko elinkaaren ajalta. Kriteereissä asetetaan mm. tiukkoja raja-arvoja energian kulutukselle sekä kasvihuonekaasujen päästöille. Lisäksi kriteereiden vaatimuksilla edistetään uusiutuvan energian käyttöä sekä vaaditaan uusiutuvien raaka-aineiden käyttöä. Tuotteiden tulee usein olla myös uudelleenkäytettäviä ja kierrätettäviä. Ilmastovaikutuksia vähennetään myös minimoimalla jätteiden syntyä.

Joutsenmerkkiä ei voi saada, jos tuote on paljon ilmastoa kuormittava suhteessa tuoteryhmän muihin tuotteisiin, mutta muilta ympäristövaikutuksilta vastaavasti pienempi. Kriteereissä otetaan huomioon ja arvioidaan kaikki ko. tuotteen merkittävät ympäristövaikutukset ja niille kaikille asetetaan kriteerit.

SFS-Ympäristömerkintä

Mikä katsotaan hiilinieluksi?

18.08.2010 10:03

Kysymys

Uutisissa puhutaan hiilinieluista, mutta epäselväksi on jäänyt se, minkälainen hiilinielu voidaan laskea hiilinieluksi fossiiliselle hiilelle. Esimerkiksi 50...100 vuotta elävä puu ilmeisesti lasketaan hiilinieluksi, vaikka sen sitoma hiili palautuu aikanaan uudelleen kiertoon kiihdyttämään ilmaston lämpenemistä. Järjellä ajateltuna vain hiilen kerääminen biosfääristä ja palauttaminen syvälle maankuoreen pysyvästi on todellinen hiilinielu fossiiliselle hiilelle, koska päinvastainen kulkusuunta on se ongelma, minkä seurauksia ollaan korjaamassa. Voiko ylipäätään mikään biosfäärin hiilinielu olla pätevä hiilinielu fossiiliselle hiilelle? Miten pitkä hiilinielun "varastoimisaika" katsotaan riittäväksi, että voidaan puhua ilmastomuutoksen torjumisesta eikä ongelman siirtämisestä seuraavien sukupolvien ratkaistavaksi?

Tero

Vastaus

Hiilinieluissa, kuten monissa muissakin asioissa, ongelmia tekee se, että samalla sanalla tarkoitetaan useaa asiaa. Yksi asia on byrokraattinen hiilinielu, joka on ilmastosopimuksiin laskettava hiilen poisto ilmakehästä. Näistä hiilinielujen määritelmistä kiistellään ilmastosopimuksien yhteydessä.

Osin tämän kanssa päällekkäinen termi kuvaa ilmakehän hiilidioksidipitoisuuksien ilmastonmuutoksen kannalta merkittävää laskua hiilen varastoja kasvattamalla. Ja koska ilmastonmuutos on pitkälti käyttäytymisen ongelma, aikajänteitä on vaikea määrittää luonnontieteellisesti. Tietyllä ajanhetkellä sidottu hiili saattaa päätyä ilmakehään heti seuraavana vuonna. Hiilinielujen aikajänne riippuu ennenkaikkea siitä, haluaako olla optimistinen vai pessimistinen ihmisluonteen osalta. Jos voitaisiin taata, että nyt lisääntyvää metsien biomassaa ei polteta takaisin ilmakehään lähivuosikymmeninä, biomassan varastomuutokset olisivat todellisia hiilinieluja. Toisaalta jos ihmiskunnan resurssienkulutus lisääntyy samaa tahtia kuin viime vuosisadalla ( Krausmann et al. 2009 ), biomassan varastojen lisääminen on yhtä tehokasta kuin pullon piilotus alkoholistiperheessä. Pessimistisen ihmiskuvan mukaan ainoat hiilinielut ovatkin niitä, jotka poistavat hiiltä ihmiskunnan ulottuvilta pysyvästi. Esimerkkejä ovat puuhiilen hautaaminen maaperään, maaperän hiilivarastojen lisääminen sekä pysyvät biomassasta tehdyt arvorakennukset.

Kasvava puusto voi olla hiilinielu, jos sen sitoma hiili pysyy varastoituna poissa ilmakehästä riittävän pitkään. Se mitä tarkoitetaan riittävällä pituudella riippuu ilmastonmuutoksen ongelmanasettelusta (pitkän aikavälin stabilisaatio vai hetkellinen lämpötilahuippu) ja siitä, mihin tulevaisuusskenaarioon uskoo.


Tuomas Mattila

Tutkija, Ympäristövaikutusten matemaattinen mallinnus, elinkaariarviointi Suomen Ympäristökeskus (SYKE), Kulutuksen ja tuotannon keskus

Nimettömät vastaukset?

16.08.2010 01:38

Kysymys

Osassa vastauksista puuttuu vastaajan nimi, osassa taas se on mainittu. Ketkä ovat kirjoittaneet nimettömät vastaukset, ja miksi lähdelistalle ujutetaan myös ei-tieteellisiä lähteitä kuten Hansenin kirjaa?

sceptic

Vastaus

Kiitos kysymyksestä. Vastauksen perässä on nimi, jos vastauksen on laatinut yksi asiantuntija. Pyrimme saamaan kuhunkin kysymykseen parhaan saatavilla olevan asiantuntijan vastauksen. Mikäli pyydämme kysymykseen kommentteja useilta eri tahoilta, ja/tai laadimme vastauksen tieteelliseen kirjallisuuteen perustuen, ei nimeä ole perässä.

Merenpintaa koskevassa kysymyksessä Hansenin kirja ei ole merkittävänä lähteenä. Pyrimme aina mahdollisuuksien mukaan viittaamaan tieteelliseen kirjallisuuteen, mutta lisätietojen antamiseksi joudumme joskus viittaamaan myös muihin aineistoihin, pyrkien kuitenkin varmistamaan lähteen luotettavuuden mahdollisimman hyvin.

CO2-raportti toimitus

Vesihöyryn vaikutus ilmastonmuutokseen

26.07.2010 10:01

Kysymys

Kirjojen mukaan vesihöyryä ei lasketa varsinaiseksi ilmastonmuutokseen vaikuttavaksi kasvihuonekaasuksi, koska sen tasapainoa on vaikea järkyttää. Miten on päädytty tähän johtopäätökseen, ettei ihmisellä olisi vaikutusta vesihöyryn määrään?

Kouvolan iltalukion ympäristöekologian ryhmä

Vastaus

Kysyjän lukemat kirjat ovat olleet osittain oikeassa ja osittain väärässä. Jos vesihöyryä yritetään lisätä ilmakehään, niin se sataa sieltä pian pois, eikä nettolisäystä juurikaan aiheudu. Lämpötila määrää sen, kuinka paljon vesihöyryä ilmakehässä voi kulloinkin olla. Kasvihuonekaasupäästöillään ihmiskunta on kuitenkin nostanut ilmakehän alaosien lämpötilaa, joten myös ilmakehän vesihöyryn määrä on lisääntynyt.

Maapallon kasvihuoneilmiöstä suurin osa aiheutuu vesihöyrystä. Vesihöyryn osuus kasvihuoneilmiöstä on pilvettömänä päivänä noin 60 % hiilidioksidin osuuden ollessa noin 26 % (Kiehl & Trenberth, 1997). Vesihöyryä voi olla ilmakehässä vain tietty lämpötilasta riippuva määrä. Lämmin ilma voi sisältää enemmän vesihöyryä kuin kylmä ilma. Kun kyllästyskosteus saavutetaan, vesihöyry alkaa tiivistyä pisaroiksi. Kyllästyskosteus voi kuitenkin ylittyä ilmakehässä silloin tällöin etenkin tilanteessa, jossa vesipisaroiden muodostumiseen tarvittavia tiivistymisytimiä on vähän. ( Ilmatieteen laitos, Held & Soden, 2000)

Esiteollisen ajan jälkeen ihmisen toiminnan aiheuttamat vesihöyrypäästöt ovat kasvaneet. Tämä kasvanut kasvihuonevaikutus on kuitenkin hyvin pieni verrattuna vesihöyryn luontaiseen vaihteluun. Suurimmat ihmisen toiminnan aiheuttamat vesihöyrypäästöt johtuvat keinokastelusta ja fossiilisten polttoaineiden poltosta. Vuosittainen keinokastelun aiheuttama päästövaikutus on noin 2,6 x 1015 litraa vuodessa (Gordon ja muut, 2005). Fossiilisten polttoaineiden polton aiheuttamat vesihöyrypäästöt ovat suuruusluokaltaan 1013 kilogrammaa vuodessa. Luontaisesta haihdunnasta tulee ilmakehään vesihöyryä noin 1017 kilogrammaa, eli ihmisen päästöjen vaikutus on hyvin pieni kokonaismäärään verrattuna. (Gaffen & Ross, 1999)

Vertailun vuoksi ilmakehän hiilidioksidipitoisuus oli esiteollisena aikana noin 110 ppmv alempana kuin nykyinen noin 390 ppmv, eli hiilidioksidin tapauksessa muutos on huomattava (noin 40 %).

Boucher ja muut (2004) tarkastelivat tietokonemallilla keinokastelun säteilypakotevaikutusta. He arvioivat, että kastelu aiheuttaa globaalisti 0,03-0,1 Wm-2 säteilypakotteen. (Ihmisen toiminnan aiheuttamien hiilidioksidi- (CO2), metaani- (CH4) ja dityppioksidipäästöjen (N2O) aiheuttama säteilypakote on 2,3 Wm-2.) Arvioon sisältyy kuitenkin huomattava epävarmuus, ja eri tutkimusten tulokset vaihtelevat. Kastelulla on monia vaikutuksia: se vaikuttaa pintalämpötilaan, kosteuteen, pilviin ja sadantaan, sekä luonnolliseen haihduntaan. Näin ollen vesihöyryn säteilypakote ei kuvaa hyvin kastelun paikallisia - tai globaaleja - vaikutuksia ilmastoon. (IPCC 2007, WG I)

Ihmisen aiheuttamat maankäytön muutokset vaikuttavat myös osaltaan veden kiertokulkuun, ja nämä vaikutukset voivat olla suurempia kuin ihmisen aiheuttamien vesihöyrypäästöjen vaikutukset (Gordon ja muut, 2005).

Vaikka ihmiskunnan vesihöyrypäästöillä ei näyttäisi olevan paljoa suoraa kasvihuonevaikutusta, on ihmiskunta toimillaan aiheuttanut epäsuorasti muutoksia myös vesihöyryn kasvihuonevaikutuksen voimakkuuteen. Ihmiskunta on vaikuttanut huomattavasti muiden kasvihuonekaasujen pitoisuuksiin ja sitä kautta nostanut ilmakehän lämpötilaa. Kuten yllä todettiin, lämmin ilma voi sisältää enemmän vesihöyryä. Ilmakehän lämpötilan noustessa on siis myös vesihöyryn määrä noussut ja siten myös sen kasvihuonevaikutus. Tämä asia on myös mittauksissa havaittu (Dessler ja muut, 2008, Gettelman & Fu, 2008, Santer ja muut, 2007).


Lähteet:

Boucher, O., Myhre, G. and Myhre, A. 2004. Direct human influence of irrigation on atmospheric water vapour and climate. Climate Dynamics (2004) 22: 597–603. [koko artikkeli]

Dessler, A. E., Z. Zhang, and P. Yang (2008), Water-vapor climate feedback inferred from climate fluctuations, 2003–2008, Geophys. Res. Lett., 35, L20704, doi:10.1029/2008GL035333. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Gaffen, Dian J., Rebecca J. Ross (1999), Climatology and Trends of U.S. Surface Humidity and Temperature, Journal of Climate 1999; 12: 811-828. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Gettelman, A, and Q. Fu (2008), Observed and Simulated Upper-Tropospheric Water Vapor Feedback, Journal of Climate 2008; 21: 3282-3289. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Gordon, L., Steffen, W., Johnsson, B., Folke, C., Falkenmark, M. Johannessen, Å. 2005. Human modification of global water vapor flows from the land surface. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), Vol 102 (21), 7612–7617.

Held, Isaac M., and Brian J. Soden (2000), Water vapor feedback and global warming, Annual Review of Energy and the Environment, Vol. 25: 441-475, doi:10.1146/annurev.energy.25.1.441. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Kiehl, J. T., and Kevin E. Trenberth (1997), Earth's Annual Global Mean Energy Budget, Bulletin of the American Meteorological Society 1997; 78: 197-208. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Santer, B. D., C. Mears, F. J. Wentz, K. E. Taylor, P. J. Gleckler, T. M. L. Wigley, T. P. Barnett, J. S. Boyle, W. Brüggemann, N. P. Gillett, S. A. Klein, G. A. Meehl, T. Nozawa, D. W. Pierce, P. A. Stott, W. M. Washington, and M. F. Wehner (2007), Identification of human-induced changes in atmospheric moisture content, PNAS September 25, 2007 vol. 104 no. 39 15248-15253, doi: 10.1073/pnas.0702872104. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Vesihöyry ja pilvet?

01.07.2010 09:35

Kysymys

Useat skeptisemmät ihmiset ovat nostaneet vesihöyryn ja varsinkin pilvet enemmän tuntemattomiksi muuttujiksi tulevaisuuden ilmastonmuutoksen ennustuksessa. Mikä sitten on niin mysteeristä pilvissä?

Cloneof

Vastaus

Vesihöyryn lisääntyminen on tärkein ilmaston lämpenemistä voimistava palauteilmiö ilmastomallisimulaatioissa (esim. Bony et al., 2006). Käsitys, että vesihöyryyn liittyvä palaute on positiivinen myös todellisuudessa ja todennäköisesti suunnilleen ilmastomallien antaman ennusteen suuruinen, on melko vankalla pohjalla (Randall et al. 2007, Dessler ja Sherwood 2009). Esim. havainnot lämpötilan ja vesihöyrypitoisuuden vuosienvälisestä vaihtelusta tukevat käsitystä, että maapallon lämmetessä vesihöyry lisääntyy, myös vesihöyrypalautteen kannalta tärkeässä trooppisessa ylätroposfäärissä(Dessler et al. 2008).

Pilvisyyden ja pilvien ominaisuuksien muutokset ovat suurin epävarmuustekijä ilmastomallien antamissa tuloksissa. Tähän on pohjimmiltaan kaksi syytä. Ensinnäkin pilvillä on huomattava vaikutus maapallon energiataseeseen. Toiseksi pilvien synty ja kehitys riippuvat pienen mittakaavan ilmiöistä, joita ei pystytä esittämään ilmastomalleissa tarkasti.

Pilvet heijastavat pois osan auringonsäteilystä, joka muutoin pääsisi lämmittämään maanpintaa ja alailmakehää. Satelliittimittausten mukaan tämä jäähdytysvaikutus on maapallolla keskimäärin n. 50 W m-2. Toisaalta pilvet estävät maanpinnan ja pilvien alapuolisen ilmakerroksen emittoimaa lämpösäteilyn karkaamasta avaruuteen. Tämä pyrkii lämmittämään maapalloa, keskimäärin n. 30 W m-2. Pilvien nettovaikutus on siis nykyisellään maapalloa jäähdyttävä, n. -20 W m-2. Eri pilvityyppien vaikutus on kuitenkin erilainen. Kaikkein tehokkaimmin maapalloa jäähdyttävät paksut alapilvet. Ne heijastavat auringonsäteilyä tehokkaasti, mutta koska niiden lämpötila on vain hieman alempi kuin maanpinnalla, niiden vaikutus avaruuteen karkaavaan lämpösäteilyyn on melko pieni. Sen sijaan ohuiden yläpilvien nettovaikutus on maapalloa lämmittävä.

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistamisen aiheuttama ns. säteilypakote on maapallonlaajuisesti n. 3.7 W m-2. Vaikka tätä lukua ei olekaan mielekästä verrata suoraan pilvien jäähdyttävään vaikutukseen (n. -20 Wm-2), on helppo päätellä, että muutokset pilvisyydessä voivat vaikuttaa ilmastonmuutokseen huomattavasti. Jos pilvisyys muuttuu siten, että pilvien jäähdyttävä vaikutus voimistuu kasvihuonekaasujen lisääntyessä, tämä hillitsee ilmaston lämpenemistä (negatiivinen pilvipalaute). Jos taas pilvien jäähdyttävä vaikutus heikkenee ilmaston lämmetessä, ilmastonmuutos voimistuu entisestään (positiivinen pilvipalaute).

Nestemäisestä vedestä koostuvien pilvien synty on periaatteessa yksinkertaista: vesihöyry tiivistyy pilvipisaroiksi siellä missä ilman suhteellinen kosteus nousee sataan prosenttiin(jääkiteistä koostuville yläpilville tämä ei välttämättä päde). Käytännössä pilvien esittäminen ilmastomalleissa on kuitenkin haasteellista, ennen kaikkea siksi, että mallien erotuskyky ei riitä.

Hieman yksinkertaistaen voidaan ajatella, että tyypillisen ilmastomallin ilmakehä koostuu "hilalaatikoista", joiden koko on vaakasuunnassa n. 200 x 200 km ja pystysuunnassa alailmakehässä muutamia satoja metrejä -- tätä pienempiä ilmiöitä malli ei siis pysty esittämään eksplisiittisesti. Pilvet ovat usein pienempiä kuin
ilmastomallin hilalaatikot. Pilviä voi siis esiintyä, vaikkei suhteellinen kosteus ilmastomallin esittämässä mittakaavassa nousisikaan sataan prosenttiin. Pilvipisaroiden ja jääkiteiden synty,
kasvu ja sateen muodostus taas riippuvat mikrofysikaalisista prosesseista, jotka tapahtuvat vielä paljon pienemmässä, jopa mikrometrien mittakaavassa.

Pilvisyyden ja pilvien ominaisuuksien laskenta ilmastomalleissa pyrkii ottamaan huomioon myös mallin hilalaatikkoa pienempien prosessien vaikutuksen. Tällaiset "pilviparametrisoinnit" voivat olla varsin
yksityiskohtaisia, sisältäen esim. kuvauksen siitä, kuinka sadepisarat keräävät mukaanssa pienempiä pilvipisaroita, siten vähentäen pilven sisältämän veden määrää.

Oleellinen vaikeus on kuitenkin se, että laskennan lähtötietoina on käytettävissä vain ne suureet, jotka pystytään erottamaan ilmastomallin laskentahilassa: toisin sanoen esim. lämpötilan ja vesihöyrypitoisuuden keskiarvo kunkin hilalaatikon alueella. Näiden keskiarvojen lisäksi laskenta riippuu myös vaihteluista hilalaatikon alueella. Tältä osin ollaan paljolti oletusten varassa, vaikka pienemmän mittakaavan pilvimalleista sekä havainnoista (lentokoneet, satelliitit ja esim. pilvitutkat) osviittaa saadaankin.

Ilmastomallien simuloima kokonaispilvisyyden jakauma on yleensä suurin piirtein havaitun kaltainen. Yksityiskohtia tarkasteltaessa paljastuu kuitenkin myös merkittäviä systemaattisia virheitä: ala- ja etenkin keskipilvisyyttä on malleissa yleensä liian vähän, mutta pilvien optinen paksuus on havaittua suurempi (Zhang et al. 2005). Yksi hyvin sitkeäksi osoittautunut ongelma on subtrooppisten, kylmien merivirtojen päälle muodostuvien stratocumulus-pilvien simulointi.

IPCC:n neljännessä arviointiraportissa käytetyjen ilmastomallien "ilmaston herkkyys", eli maapallon tasapainolämpötilan muutos hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistuessa, vaihtelee välillä 2.1-4.4 C (Randall et al. 2007). Pelkkä CO2-pitoisuuden kaksinkertaistaminen ilman muita muutoksia lämmittäisi maapalloa n. 1.2 C, mutta erilaisten palauteilmiöiden (vesihöyrypitoisuuden kasvu, lämpötilan pystyjakauman muutokset, lumen ja jään väheneminen, ja pilvisyyden muutokset) yhteisvaikutus on kaikissa malleissa lämpenemistä voimistava.

Tärkein positiivinen palauteilmiö on vesihöyryn lisääntyminen, mutta myös pilvisyyden muutokset voimistavat lämpenemistä jokseenkin kaikissa malleissa. Pilvipalautteen suuruus kuitenkin vaihtelee paljon eri mallien välillä. Tämä on tärkein yksittäinen syy mallien simuloiman lämpenemisen suureen epävarmuushaarukkaan. Suurin
epävarmuus liittyy siihen, kuinka alapilvisyys muuttuu ilmaston lämmetessä.

Pystytäänkö pilvipalautteen suuruus määrittämään luotettavasti havaintojen perusteella? Ainakaan toistaiseksi tässä ei ole onnistuttu. Ilmastomallien simuloimia pilvisyyden muutoksia on kyllä vertailtu havaittuihin muutoksiin eri aikaskaaloissa (vuorokauden sisäisistä vaihteluista vuosikymmenten välisiin vaihteluihin),
mutta yksikäsitteisiä tuloksia ei ole saatu (Bony et al. 2006). Vielä ei siis pystytä sanomaan onko pilvipalaute todellisuudessa lähempänä ilmastomallitulosten ala- vai yläpäätä. Clement et al. (2009) esittävät havainto- ja mallituloksia yhdistelemällä, että Tyynenmeren alueella alapilvisyys vähenisi ilmaston lämmetessä
(positiivinen pilvipalaute), mutta kovin vakuuttavana tätäkään näyttöä ei voine pitää.

Pilvisyyden muutokset ovat siis edelleen keskeinen epävarmuustekijä ilmastonmuutosennusteissa. Kuitenkin kaikissa IPCC:n käyttämissä ilmastomalleissa maapallon lämpeneminen CO2-pitoisuuden kaksinkertaistuessa on vähintään kaksi astetta. Jotta lämpeneminen jäisi tätä pienemmäksi, pilvipalautteen tulisi olla (mallien antaman ennusteen vastaisesti) negatiivinen. Tätä vaihtoehtoa ei voi sulkea kokonaan pois, mutta niin kauan kuin uskottava näyttö sen puolesta puuttuu, se on lähinnä toiveajattelua.

Petri Räisänen
Erikoistutkija, Ilmatieteen laitos


Lähdeviitteitä

Bony S., Colman R., Kattsov V.M., Allan R.P., Bretherton C.S.,
Dufresne J.L., Hall A., Hallegatte S., Holland M.M., Ingram W.,
Randall D.A., Soden B.J., Tselioudis G. and Webb M.J., 2006:
How well do we understand and evaluate climate change feedback
processes?
J. Climate, 16, 3445-3482.
tiivistelmä
koko artikkeli
Clement, A.C., Burgman, R., and Norris, J.R., 2009: Observational
and model evidence for positive low-level cloud feedback.
Science, 325, 460-464.
tiivistelmä
koko artikkeli
Dessler, A.E. and Sherwood, S.C., 2009: A matter of humidity.
Science, 323, 1020-1021.
tiivistelmä
koko artikkeli
Dessler, A.E., Zhang, Z., and Yang, P., 2008: Water-vapor climate
feedback inferred from climate fluctuations, 2003-2008.
Geophys. Res. Lett., 35, L20704. doi: 10.1029/2008GL035333.
tiivistelmä
koko artikkeli
Randall D.A., Wood R.A., Bony S., Colman R., Fichefet T., Fyfe J.,
Kattsov V., Pitman A., Shukla J., Srinivasan J., Stouffer RJ., Sumi
A.,
and Taylor K.E., 2007: Climate models and their evaluation.
In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis.
Contribution of Working Group I to the Fourth Assesment Report of
the Intergovernmental Panel on Climate Change.
Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B.,
Tignor M., Miller H.L. (eds.). Cambridge University Press,
Cambridge,
United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 589--662.
IPCC AR4, luku 8, sisällysluettelo
Zhang M.H., Lin W.Y., Klein S.A., Bacmeister J.T., Bony S., Cederwall
RT., DelGenio A.D., Hack J.J., Loeb N.G., Lohmann U., Minnis P.,
Musat I.,
Pincus R., Stier P., Suarez M.J., Webb M.J., Xie S.C., Yao M.-S.,
Zhang J.H.,
2005. Comparing clouds and their seasonal variations in 10
atmospheric
general circulation models with satellite measurements.
J. Geophys. Res., 110, D15S02. doi:10.1029/2004JD005021.
tiivistelmä
koko artikkeli (käsikirjoitus)

Uusiutuvan energian käyttö Suomessa?

23.06.2010 16:43

Kysymys

Miksi uusiutuvia energianlähteitä ei käytetä Suomessa nykyistä enempää?

Kouvolan iltalukion ympäristöekologian ryhmä

Vastaus

Koska talousjärjestelmämme on vapaa markkinatalous, vastaus tähän kysymykseen on yksinkertainen: Uusiutuvaa energiaa ei ole toistaiseksi ollut kannattavaa käyttää nykyistä enempää. Fossiilisten polttoaineiden käyttöön on olemassa hyvin toimivat järjestelmät ja jakeluverkosto. Lisäksi fossiiliset ovat erittäin hyviä polttoaineita, jos ei huomioida päästöjä. Vesivoiman lisärakentaminen olisi taloudellisesti kannattavaa, mutta luonnonsuojelullisten syiden vuoksi koskiensuojelulaki estää sen.

Energialähteen valinta riippuu monesta tekijästä, joita ovat esimerkiksi investoinnin kustannus, polttoaineen saatavuus ja hinta, ja huoltovarmuus eli se, miten varmasti energiaa voidaan tuottaa valitulla energiamuodolla. Energiainvestointeja tekevät esimerkiksi kunnat, yritykset ja yksityiset henkilöt, jotka valitsevat kodin lämmitysjärjestelmää. Usein määräävä tekijä investointeja tehtäessä on hinta. Lisäksi investointien pitoajat ovat kymmeniä vuosia, joten koko Suomen olemassa olevaa energiajärjestelmää ei ole mahdollista tai järkevää muuttaa kerralla.

Vesivoima on hyvin edullinen energiantuotantomuoto, jota on käytetty Suomessa jo vuodesta 1891 lähtien. Vesivoimalla tuotetaan n. 20 % Suomessa kulutetusta sähköstä ja se kattaa 4 % primäärienergian tarpeesta (Tilastokeskus: http://www.stat.fi/til/ehkh/tau.html ).

Suomessa on käytetty perinteisesti myös paljon biomassaa sähkön ja lämmöntuotantoon. Bioenergialla katetaan 20% Suomen primäärienergian tarpeesta. Jos tarkastellaan biomassan käyttöä Suomen sähköntuotannossa, olemme n. 10 % osuudella koko maailman ykkönen. Metsäteollisuus on merkittävässä osassa bioenergian tuottajana ja käyttäjänä. Biomassaa käytetään paljon myös omakotitalojen ja kesämökkien lämmittämiseen. Bioenergian käyttöön vaikuttaa sen alueellinen saatavuus sekä tietysti hinta. Bioenergian käytön lisäämisessä on otettava huomioon myös sen vaikutukset metsien ekosysteemeihin, sekä erityisesti maatalouden bioenergian tapauksessa vaikutus ruuantuotantoon sekä koko bioenergiaketjun kasvihuonekaasutase. Jos kaikki Suomen metsissä kasvava runkopuu ja hakkuutähteet poltetaan, saadaan energiamäärä, joka vastaa noin puolta Suomen energian loppukäytöstä. Hakkuutähteet riittävät kattamaan kulutukesta n. 10 %, joten uusiutuvilla energialähteillä on myös rajansa.

Tuulivoiman ja aurinkoenergian käyttöä on toistaiseksi rajoittanut investointien korkea hinta.

Uusiutuvan energian kannattavuutta pyritään lisäämään poliittisin keinoin, kuten verotuksen ja tukien avulla. Niin kutsutun risupaketin tavoitteena on lisätä uusiutuvan energian käyttöä Suomessa 38 prosenttiin energian loppukäytöstä mitattuna.

Miten uusiutuvan energian tavoitteisiin voidaan päästä?

23.06.2010 15:00

Kysymys

Suomen pitää nostaa uusiutuvan energian osuus 38% kokonaiskäytöstä.
Samaan aikaan ollaan lisäämässä ydinvoimaa. Eikö tämä romuta uusiutuviin panostuksen?
Voisi verrata tilannetta ihmiseen joka yrittää laihduttaa urheilemalla, mutta vaihtaa samalla aiemmin terveellisen ruokavalionsa roskaruokaan.

ENssa

Vastaus

Ydinvoiman lisääminen voi vaikuttaa uusiutuvan energian kilpailukykyyn markkinoilla. EU:ssa ja Suomessa on kuitenkin tehty poliittisia päätöksiä uusiutuvan energian edistämiseksi, joten uusiutuvan energian lisäys ei riipu ainoastaan markkinoista, vaan sen käytön lisäämistä edistetään erilaisilla ohjauskeinoilla.

Suomen uusiutuvan energian tavoite, 38 %, ei muutu ydinvoimapäätösten myötä. Tilastokeskuksen mukaan vuonna 2009 Suomen energiasta 47 % tuotettiin fossiilisilla polttoaineilla, 26 % uusiutuvilla, 19 % ydinvoimalla, 5 % turpeella ja 4 % muilla energiamuodoilla. Koska fossiilisten polttoaineiden osuus on vielä lähes puolet, niin sekä ydinvoiman että uusiutuvan energian tuotantokapasiteettia on mahdollista kasvattaa samaan aikaan.

VTT:n tutkimuksessa Ydinvoimahankkeiden periaatepäätökseen liittyvät energia- ja kansantaloudelliset selvitykset on esitetty skenaarioita Suomen energiajärjestelmästä vuoteen 2040 asti. Skenaarioissa tarkastellaan energiajärjestelmässä tapahtuvia muutoksia, kun uusiutuvan energian osuutta lisätään tavoitteiden mukaisesti, ja samalla ydinvoimakapasiteettia kasvatetaan.

Maailman energiajärjestö IEA on tehnyt energiantuotanto ja -kulutusskenaarion, jolla maailman hiilidioksidipäästöt voitaisiin puolittaa vuoteen 2050 mennessä, jolloin ilmakehän CO2-pitoisuus voitaisiin (riippuen päästöjen lisävähennyksistä tämän jälkeen) vakauttaa tasolle 450 ppm, jolloin voisi olla mahdollista pysyä alle kahden asteen lämpenemistasolla (IEA 2008). Tämä edellyttäisi ensi sijassa sitä, että maailmaan ei käytännössä saisi enää vuoden 2010 jälkeen rakentaa yhtään fossiilisilla polttoaineilla toimivaa sähköntuotantokapasiteeettia ilman täyttä CO2-talteenottoa, sillä nyt rakennettavien fossiilisten voimaloiden teknistaloudellinen käyttöikä on niin pitkä, että ne ovat käytössä vielä 2050. Tämä IEA:n ns. Blue scenario edellyttää IEA:n mukaan suuren mittaluokan energiatehokkuuden parantamista, ydinvoiman merkittävää lisärakentamista (24-32 1000 MW voimalaa vuodessa) ja uusiutuvan energian vallankumousta (mm. 3000-14000 4MW tuulivoimalaa sekä 45-80 250 MW keskittävää aurinkosähkövoimalaa joka ainoa vuosi), jotta päästötavoite voidaan saavuttaa. Päästöjen puolittamisen kustannus on korkea, sillä rajakustannus on vähintään 200$ (teknologiaoptimismi), mutta jollei teknisiä läpimurtoja saavuteta voidaan joutua tekemään investointeja jopa kustannustasolla 500$/t CO2. Tekninen ja taloudellinen haaste päästöjen riittävän nopealla vähentämiselle on niin suuri, että IEA käyttää päästöjen vähentämisvalikoimassa kaikkia mahdollisia keinoja, joilla hiilidioksidipäästöjä voidaan vähentää, siis myös ydinvoimaa.

Ongelmana uusiutuvan energian osalta on siis edelleen kustannustaso. Tuulivoiman kustannustaso alenee ydinvoiman tasolle IPCC:n mukaan suurinpiirtein vuonna 2030, mutta esimerkiksi aurinkosähkön ja hiilidioksidin talteenoton hinta säilyy tuolloin edelleen todennäköisesti ydin- ja tuulivoimaa korkeampana (IPCC AR4). Tämän vuoksi monet maat ovat turvautunevat ydinvoimaan kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi. Periaatteessa ei ole estettä tuottaa kaikkeakaan energiaa uusiutuvalla energialla, mutta toistaiseksi kustannustaso ja paikalliset olosuhteet ovat määrittäneet energiaratkaisut.

IEA: Energy Technology Perspectives 2008

IPCC AR4 WG III Luku 4.4.2 Cost analyses (Table 7.4)

Merenpinnan nousu Suomessa

18.06.2010 13:33

Kysymys

Kuinka paljon merenpinta voi nousta Suomen rannikolla?

Kouvolan iltalukion ympäristöekologian ryhmä

Vastaus

Suomen rannikolla merenpinnan korkeuteen vaikuttavista tekijöistä tärkeimmät ovat maankohoaminen ja globaali merenpinnan nousu. Lisäksi merenpinnan nousuun pitkällä aikavälillä vaikuttavat maapallon painovoimakentän muutokset ja Tanskan salmet. Maankohoaminen johtuu siitä, että jääkauden aikana Skandinavian päällä oli paksu jäätikkö, joka painoi maankuorta alaspäin ja jäätikön poistuttua maankuori palaa hiljalleen takaisin ylös. Globaali merenpinnan nousu johtuu pääasiassa veden lämpölaajenemisesta ja jäätiköiden sulamisesta syntyvästä lisävedestä. Maankohoaminen aiheuttaa merenpinnan alenemista pitkällä aikavälillä ja globaali merenpinnan nousu nostaa merenpintaa Suomen rannikolla. Maankohoaminen tapahtuu eri nopeudella eri osissa Suomen rannikkoa vaihdellen välillä 3.3 - 9.2 mm vuodessa (Johansson ja muut, 2004, Kahma2010 ). Nopeimmillaan maankohoaminen on Vaasassa ja hitaimmillaan Suomenlahden rannikolla. Tällä hetkellä globaali merenpinta nousee 3,2 mm vuodessa (+-0,4 mm), mikä on havaittu satelliittimittauksista tarkasteluvälillä 1993-2009 (Coloradon yliopisto, 2010).

Kuten yllä olevista luvuistakin nähdään, Pohjanlahdella maankohoaminen on nopeampaa kuin merenpinnan nousu, joten ainakin lähitulevaisuudessa Pohjanlahdella merenpinta edelleen laskee. Suomenlahdella maankohoamisen ja merenpinnan nousu näyttäisivät suunnilleen kumoavan toisensa. On vaikeaa sanoa kumpi pääsee voitolle lähitulevaisuudessa (Nevanlinna ja muut, 2008). Merenpinnan nousu näyttäisi täällä siis lähinnä hidastavan maankohoamisen vaikutusta lähivuosikymmeninä.

Pidemmälle tulevaisuuteen katsottaessa voisi Länsi-Etelämantereen jäätikön sulaminen aiheuttaa Suomenkin rannikolla selvää merenpinnan nousua. Ilmatieteen laitoksen merentutkimusohjelman päällikkö, tutkimusprofessori Kimmo Kahma on arvioinut, että sen vaikutus voisi olla pitkällä aikavälillä noin 3,3 metriä. (YLEn uutiset, 2010). Vaikka Länsi-Etelämantereen jään tilavuus vastaa globaalisti noin viiden metrin merenpinnan nousua, niin vesimäärän kasvaessa myös sen paino kasvaa, minkä seurauksena merenpohja painuu, eikä todellinen kohoaminen ole lopulta kuin 3,3 metriä. (Kahma 2010). Merenpohjan mukautuminen vesimassan muutoksiin ei kuitenkaan koko määrältään tapahdu välittömästi, vaan osa siitä tapahtuu vuosisatojen/-tuhansien aikaskaalassa (Räisänen 2010). Riippuukin pitkälti sulamisnopeudesta, miten paljon merenpinta nousee, eli jään nopea sulaminen aiheuttaa paljon suuremman merenpinnan nousun kuin hidas prosessi.

Tärkeitä merenpinnan korkeuteen pitkällä aikavälillä vaikuttavia tekijöitä Suomessa ovat myös maapallon painovoimakentän muutokset. Tiede-lehdessä 2/2010 professori Markku Poutanen Geodeettiselta laitokselta valaisee asiaa lisää: Lisävesi painaa merenpohjaa alaspäin. Kuoren alla oleva nestemäinen vaippa ei voi puristua kokoon. Niinpä vaipan ainetta siirtyy hitaasti mannerten alle, mikä nostaa mantereita ylöspäin. Lisäksi pohjan painuminen ja vedenpinnan nousu lisäävät merialtaiden tilavuutta. Mikäli vain Grönlanti sulaisi, pohjoisessa merenpinta ei nousisi juuri lainkaan, koska jäätikön sulaessa Grönlannin lähistöllä painovoima pienenisi ja vesi alkaisi siirtyä etelään. Grönlannin sulaminen näkyisi siis etelässä. Vastaavasti Etelämantereen sulaminen näkyisi pohjoisella pallonpuoliskolla, kun taas merenpinta Etelämantereen lähellä säilyisi vakaana. Tämänhetkisen parhaan tiedon mukaan Grönlannin jäätiköiltä maailman meriin valuva metrin vesimäärä nostaisi merenpintaa Itämerellä vain noin 0-20 cm, mutta läntiseltä Etelämantereelta valuva metrin vesimäärä nostaisi Itämeren pintaa noin metrillä. Vakavimpia merenpinnan nousuja saatettaisiin nähdä Yhdysvaltain Itärannikolla ja Floridassa (Vermeer 2010).

Itämeren korkeuteen eniten vaikuttavat jäätiköt ovatkin läntinen ja itäinen Etelämanner. Nasan painovoimamittauksiin perustuvan satelliittiseurannan perusteella Grönlannin mannerjäätikön ohella myös Antarktiksen mannerjäätikkö on alkanut menettää jäämassaa viime vuosina (Velicogna 2009). Grönlannin jäätiköiden sulaminen on viime vuosina kiihtynyt (Broeke et. al 2009). Samalla ympäröiviltä ikirouta-alueilta on alkanut vapautua entistä enemmän voimakasta kasvihuonekaasua metaania (UNEP 2008). Mallitutkimusten mukaan merijään väheneminen nostaa lämpötiloja myös Jäämerta ympäröivillä maa-alueilla, joka puolestaan nopeuttaa Grönlannin jäätiköiden ja ikiroudan sulamista (Lawrence et. al. 2009, Lenton 2008). Pohjoisella jäämerellä jääpeite on kesäaikana voimakkaasti huventunut 2000-luvulla (NSIDC 2010). Nasan Gavin Schmidtin mukaan arktisen merijään nopea hupeneminen viime vuosina on vaikuttanut siihen, että alueen lämpötilat ovat nousseet nopeammin kuin muualla maapallolla (Nasa 2010). Grönlannin ja ikiroudan sulamisen kiihtyminen on edennyt mallitulosten mukaisesti jääpeitteen vähentyessä. Arktisen merijään ja Grönlannin sulamisen nopeutumisen välistä syy-yhteyttä ei kuitenkaan ole vielä pystytty luotettavasti osoittamaan ja mukana saattaa olla myös muita asiaan vaikuttavia tekijöitä (Räisänen 2010).

Vuoden 2006 jälkeen on Läntisen Etelämantereen ohella myös itäinen Etelämanner alkanut menettää jäämassaa (Chen et. al. 2009), jota trendiä artikkelin pääkirjoittaja Jianli Chen pitää äärimmäisen huolestuttavana, vaikka määrä ei toistaiseksi olekaan kovin suuri (Guardian 22.11.2009). Itäisen etelämantereen jäätikön sulamista on IPCC tähän saakka pitänyt erittäin epätodennäköisenä (IPCC AR4). Tutkijat arvioivat Grönlannin tapaan myös Etelämantereen sulamisen nopeutuvan, mikäli mannerta ympäröivä merijää alkaa huventua Pohjoisen Jäämeren merijään tapaan. Johtavien tutkijoiden mukaan myös eteläisen Jäämeren alue on saavuttanut käännepisteen, jossa merijää alkaa tulevina vuosina huventua. Tämä johtuu merkittävältä osin siitä, että alueen ilmaston arvioidaan lämpenevän otsonikerroksen korjautumisen vuoksi tulevina vuosikymmeninä. Aiempina vuosikymmeninä ohentunut otsonikerros on pitänyt alueen lämpötilan nousun muuta maapalloa lievempänä. Toistaiseksi laajin Antarktiksen ilmastonmuutosta käsittelevä ns. SCAR-tutkimus arvioi, että kuluvalla vuosisadalla Etelämantereen lämpötilat nousevat useilla asteilla ja aluetta ympäröivä merijää hupenee noin kolmanneksella (Turner et. al. 2009). Tämä puolestaan vaikuttaisi merta lämmittävästi, mikä saattaa selvästi nopeuttaa meren pinnalla kelluvien jäähyllyjen sulamista ja tätä kautta myös mannerjään valumista mereen (Guardian 1.12.2009).

Hydrologi Esko Kuusisto Suomen ympäristökeskuksesta arvioi Helsingin Sanomien ilmastopiirissä (18.11.2008), että maapallon kaikkien nykyisten jäätiköiden sulaessa merenpinta nousisi maailmanlaajuisesti keskimäärin 71 metriä (Etelämantereen vaikutus 63 m, Grönlannin 7 m, vuoristojäätiköiden ja arktisen jään 1 m). Nämä luvut eivät kuitenkaan ota huomioon edellä esitettyä merenpohjan painumista joka huomioiden kaikkien jäätiköiden sulaminen nostaisi ensi vaiheessa merenpintaa runsaat 50 m. Vaipan aineen hitaasti siirtyessä mannerten alle ja mannerten kohotessa lopullinen nousu vielä pienenee. Kaikkien jäätiköiden sulamiseen kuluisi aikaa hurjimpienkin lämpenemisennusteiden mukaan tuhansia vuosia. Grönlannin sekä läntisen Etelämantereen täydellinen sulaminen, jotka yhdessä nostaisivat merenpintaa keskimäärin noin 9,5 metriä (12 metriä - merenpohjan painuminen) (Kahma 2010), on mahdollista aikaisintaan 300 vuoden kuluttua kriittisten lämpötilan kynnysarvojen ylittymisen jälkeen (Lenton et. al. 2008). Grönlannin osalta paikallisen ilmaston tulisi lämmetä nykyisestä 1-2 astetta ja läntisen Etelämantereen 3-5 astetta, jotta jäätiköt sulaisivat kokonaan tai osittain. Länsi-Antarktista ympäröivän merialueen pienempikin lämpeneminen voi käynnistää suurten jäähyllyjen sulamisen (VNK julkaisu 2008).

Sulamista edellyttävät lämpötila-arviot saattavat kuitenkin ilmastohistorian perusteella olla liian korkeat etenkin itäisen Etelämantereen osalta, sillä ilmastohistoriallisten analyysien pohjalta on päädytty arvioon, että maapallo on ollut täysin jäätön paikka jo silloin, kun ilmasto on ollut vain 4 astetta nykyistä korkeampi. Itäisen Etelämantereen jäätiköt alkoivat tutkimusten mukaan muodostua vasta noin 33,5 miljoonaa vuotta sitten, kun lämpötila putosi neljä astetta nykyistä korkeammalle tasolle. (Archer 2008, Hansen 2009). Tämä on ristiriidassa sen kanssa, että IPCC on pitänyt itäisen Etelämantereen sulamista hyvin epätodennäköisenä, vaikka IPCC:n lämpenemisskenaariot ulottuvat aina 6,4 asteen globaaliin lämpenemiseen saakka.

Merenpinnan kohoamisennusteet ovat kuitenkin toistaiseksi hyvin epävarmoja johtuen osittain siitä, että jäätiköiden sulamismallit eivät ole pystyneet selittämään jäätiköiden sulamisen kiihtymistä läntisellä Etelämantereella ja Grönlannissa 2000-luvulla. Viime vuosina on löydetty uusia sulamismekanismeja. Tärkeä tunnistettu mekanismi ovat jäätiköihin sulamisvedestä jäätiköihin syntyneet reiät (moulins), jotka ulottuvat aina syvälle peruskallioon saakka ja siellä liukastavat jäätikön pohjan ja kallion välistä pintaa nopeuttaen jäätikkövirtoja. Näiden määrä on viime vuosina kasvanut selvästi. Toinen tunnistettu mekanismi on jäätiköiden reunoilla olevien, aiemmin kiilana toimineiden meressä kelluneiden jäähyllyjen romahtaminen, joiden poistumisen seurauksena jäätiköiltä mereen valuvat jäätikkövirrat ovat kiihtyneet ja alkavat poikia lisää jäävuoria mereen. Kolmas tunnistettu mekanismi on, että Läntinen Etelämanner lepää suurelta osin merenpohjan päällä, jonka vuoksi merialueen lämpeneminen voi altistaa nämä jäätiköt nopealla sulamiselle, kun jäähyllyjen romahtaessa jäätikkövirtojen kiihtyminen ulottuu aina kauas sisämaahan saakka. Näin tapahtui esimerkiksi jäähylly Larsen B:n romahtaessa vuonna 2003. Kaikki nämä mekanismit toimivat keskenään vuorovaikutuksessa, joka saattaa mahdollistaa ennakoitua nopeamman jään sulamisen. (Hansen 2007)

Tieteellisesti ei kuitenkaan ole yli kahden metrin globaalia merenpinnan nousua pystytty mallintamaan vuoteen 2100 mennessä. Nopeampikin sulaminen saattaa kuitenkin ilmastohistorian perusteella olla mahdollista, sillä esimerkiksi viime lämpimän kauden aikaan noin 121 000 vuotta sitten, jolloin globaali ilmasto oli lämpimimmillään noin 1-2 astetta nykyistä lämpimämpi (Hansen et. al. 2006), merenpinta nousi erään tutkimuksen mukaan Väli-Amerikan alueella jopa kolme metriä mahdollisesti vain 50 vuoden aikana, johon osasyynä oli todennäköisesti läntiseltä Etelämantereelta sulanut jää (Blanchon et. al. 2009). Merenpinta nousi tuolloin lopulta globaalisti noin 4-6 metriä nykyistä korkeammalle (Rohling et. al. 2008). Toisaalta myös tiedetään, että viime jääkauden loppuvaiheella noin 14500 vuotta sitten (ns. Meltwater Pulse 1a), merenpinta nousi globaalisti noin 20 metriä vain 500 vuoden aikana, eli noin neljä metriä vuosisadassa (Weawer et. al. 2003). Tuolloin jäätiköt olivat kuitenkin paljon nykyistä laajemmat, ja niiden sulamisvaiheessa syntyi valtaviä jään patoamia järviä, joiden purkautumiseen nämä nousut liittyvät. Tällaisia jääjärviä ei nykyisin enää ole. (Moore 2010) Toisaalta globaali säteilypakotteen nousu oli tuona aikana paljon nykyistä ihmisen aiheuttamaa lämmitysvaikutusta hitaampi. Alueellisesti laajojen jääkenttien sulamisen aiheuttamalla albedon heikkenemisellä on kuitenkin saattanut olla merkittävä jään sulamista nopeuttava vaikutus (Räisänen 2010).

Vaikka jäätiköiden sulamisnopeus on epävarmaa, niin varmaa kuitenkin on, että merenpinnan nousu jatkuu vielä vuosisatoja sen jälkeen, kun globaali lämpötilan nousu on saatu pysäytettyä (IPCC AR4). Pidemmällä aikavälillä merenpinnan nousu on siksi paljon suurempaa kuin vuoteen 2100 mennessä.

Suora merenpinnan nousu ei ole kuitenkaan ainoa lisääntyvästä vesimassasta seuraava muutos. Jos globaali merenpinta nousee esimerkiksi vain 30 cm on siitä seurauksena, että jonkin tietynkorkuisen tulvan esiintymistodennäköisyys satakertaistuu, eli esim. aiemmin kerran tuhannessa vuodessa tapahtunut ilmiö toistuukin kerran kymmenessä vuodessa. (Moore 2010). Asiassa on kuitenkin alueellisia eroja. joka riippua siitä, kuinka paljon merenpinta kullakin alueella nykyisin vaihtelee. Mitä pienempää vaihtelu nykyisin on, sitä voimakkaammin tietynsuuruinen merenpinnan nousu vaikuttaa toistuvuusaikoihin. (Räisänen 2010)

Tämänhetkisen käytettävissä olevan tiedon perusteella Aalto-yliopiston Geodesian professori Martin Vermeer arvioi, että merenpinta saattaa pahimmassa tapauksessa nousta muutamia kymmeniä senttejä Suomenlahdella vuoteen 2100 mennessä (Vermeer 2010). Ilmatieteen laitoksen tutkimusprofessori Kimmo Kahma puolestaan arvioi, että vuoteen 2100 mennessä korkeimmat tulvahuiput saattavat pahimmassa tapauksessa päätyä Helsingin edustalla suunnilleen tasolle +210-220 cm keskivedenpinnasta. Koska merenpinta todennäköisesti edelleen nousisi tämän jälkeen, on pääkaupunkiseudulla Kahman mukaan suositeltavaa kaavoittaa vähintään korkeudelle +260 cm keskivedenpinnan tasosta. Tämän lisäksi tulee ottaa huomioon paikalliset aalto-olosuhteet, jotka edelleen nostavat turvallista rakentamiskorkeutta etenkin avomeren rannalla olevissa kohteissa kuten Jätkäsaaressa. Jo lähivuosina valmistuu asiasta tarkempia mallinnuksia (Kahma 2010).

Merenpinnan noususkenaariot ovatkin hyvin perusteellisen tieteellisen tutkimuksen kohteena, joka toivottavasti tuo lisäselvyyttä edellä käsiteltyihin kysymyksiin vielä lähivuosien aikana. Keskeinen tutkimuskohde on merenpinnan nousun alueellinen jakautuminen samoin kuin se, kuinka nopeasti jäätiköt voivat sulaa.

Lähteet:
Coloradon yliopiston globaalin merenpinnan korkeuden analyysi, 2010.

Johansson, M. M., Kahma, K. K., Boman, H., Launiainen, J., Scenarios for sea level on the Finnish coast, Boreal Environment Research, Vol. 9, no. 2, pp. 153-166. 2004. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Nevanlinna, Heikki, Alestalo, Mikko, Heino, Raino, Jylhä, Kirsti, Kerminen, Veli-Matti, Laurila, Tuomas, Nordlund, Anneli, Ruosteenoja, Kimmo, Tuomenvirta, Heikki, Venäläinen, Ari, Vihma, Timo, Muutamme Ilmastoa, Karttakeskus, 2008, ISBN: 978-951-593-191-7.
YLEn uutiset, 2010, "Perämeren kohtalo ratkeaa Etelämantereella".

Blanchon, Paul et. al.(2009) . Rapid sea-level rise and reef back-stepping at the close of the last interglacial highstand. Nature 458, 881-884. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Hansen, J., Mki. Sato, R. Ruedy, K. Lo, D.W. Lea & Medina-Elizade, M. 2006. Global temperature change. Proc. Natl. Acad. Sci. 103, s.14288–14293. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Rohling, E. J., Grant, K.,Hemleben, Ch., Siddall, M., Hoogakker, B. A. A., Bolshaw, M. & Kucera, M. 2008. High rates of sea-level rise during the last interglacial period. Nature Geoscience 1, s.38–42. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Lenton T. M., H. Held, E. Kriegler, J. W. Hall, W. Lucht, S. Rahmstorf and H. J. Schellnhuber, 2008. Tipping elements in the Earth's climate system, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 105, 6, 1786–1793. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Velicogna, I. (2009). Increasing rates of ice mass loss from the Greenland and Antarctic ice sheets revealed by GRACE, Geophys. Res. Lett., 36, L19503. [tiivistelmä, lisätietoja]

Andrew J. Weaver,1* Oleg A. Saenko,1 Peter U. Clark,2 Jerry X. Mitrovica3 (2003). Meltwater Pulse 1A from Antarctica as a Trigger of the Bølling-Allerød Warm Interval. Science 14 March 2003: Vol. 299. no. 5613, pp. 1709 - 1713. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Epälineaariset ja äärimmäiset ilmaston muutokset. Valtioneuvoston kanslian julkaisusarja 14/2008. [tiivistelmä, koko artikkeli]

James Hansen (2007): Scientific reticence and sea level rise. Environ. Res. Lett. 2 (April-June 2007)
[koko artikkeli]

David Archer (2008): The Long Thaw
[kirjan esittely]

Nasan ilmastotutkija Gavin Schmidtin haastattelu 21.1.2010.

James Hansen (2009): Storms of My Grandchildren
[kirjan esittely]


NSIDC USA:n jäätikkötutkimuksen kotisivut

Guardianin lehdistöhaastattelu SCAR-tutkimuksesta 1.12.2009

Turner, J., Bindschadler, R.A., Convey, P., Di Prisco, G., Fahrbach, E., Gutt, J., Hodgson, D.A., Mayewski, P.A., and Summerhayes, C.P. Toim. (2009): Antarctic Climate Change and the Environment
[koko artikkeli]


L. Chen et al. (2009), "Accelerated Antarctic ice loss from satellite gravity measurements," Nat. Geosci. 2, 859-862
[koko artikkeli]


Lawrence, D. M., A. G. Slater, R. A. Tomas, M. M. Holland, and C. Deser 2008. Accelerated Arctic land warming and permafrost degradation during rapid sea ice loss, Geophys. Res. Lett., 35, L11506.
[koko artikkeli]


Michiel van den Broeke, Jonathan Bamber, Janneke Ettema, Eric Rignot, Ernst Schrama, Willem Jan van de Berg, Erik van Meijgaard, Isabella Velicogna, Bert Wouters (2009): Partitioning Recent Greenland Mass Loss. Science, 13 November 2
009, Vol. 326. no. 5955, pp. 984 - 986, [koko artikkeli]

Guardianin haastattelu 22.11.2009 Itäisen Etelämantereen sulamisesta

UNEP yearbook (2008): Methane from the Arctic: Global warming wildcard
[koko artikkeli]

Räisänen Jouni 2010, suullinen tiedonanto

Kahma Kimmo, 2010, suullinen tiedonanto (Baltcica-seminaari 8.6.2010)

Vermeer Martin, 2010, suullinen tiedonanto (Baltcica-seminaari)

Moore, John, 2010, suullinen tiedonanto (Baltcica-seminaari)

Lisätietoa:
Itämeri ja ilmastonmuutos:
Itämeriportaali

Maankohoaminen:
Geologia.fi - Maankohoaminen ja vesistöjen muutokset

Globaalit lämpötilat ja jäätiköiden sulaminen
James Hansenin ja Makiko Saton ylläpitämä reaaliaikainen ilmastonmuutostietokanta

Teollisuuden hiilidioksidin talteenotto

17.06.2010 09:26

Kysymys

Miten teollisuudesta tulevat hiilidioksidipäästöt voisi ottaa talteen? Mitä talteenotetulle hiilidioksidille voisi tehdä? Olisiko sille mitään hyötykäyttöä?

Kouvolan iltalukion ympäristöekologian ryhmä

Vastaus

Hiilidioksidi päätyy ilmakehään polttamisen tuloksena syntyvässä savukaasussa, joka on seos vesihöyryä, typpeä, hiilidioksidia, happea, ja joitakin muita kaasuja. Jotta hiilidioksidin päätyminen ilmakehään saataisiin estettyä, se on erotettava tästä seoksesta, nesteytettävä, ja sijoitettava jonnekin turvalliseen loppusijoituspaikkaan, tyhjään öljylähteeseen tai muuhun geologiseen muodostumaan. Se on teknisesti täysin mahdollista, mutta kuluttaa paljon energiaa. Voimalaitoksen teho pienenee jopa 30 %, jos se varustetaan hiilidioksidin talteenotolla. Tekniikasta käytetään nimitystä CCS lyhenteenä englanninkielisistä sanoista Carbon Capture and Storage, hiilidioksidin talteenotto ja varastointi.

Erotusmenetelmiä, joita voidaan soveltaa olemassa oleviin hiilivoimaloihin, on kaksi: pesuritekniikka ja happipoltto. Pesuritekniikassa savukaasun joukkoon sumutetaan monoetanoliamiini -nimistä kemikaalia, joka imee itseensä hiilidioksidin. Kemikaali täytyy sen jälkeen regeneroida, eli erottaa hiilidioksidi siitä. Se tehdään lämmittämällä kemikaalia matalapaineisella höyryllä, jota saadaan turbiinin väliotosta. Tämä höyry on pois sähköntuotannosta, mikä pudottaa voimalan sähkötehoa jopa 30 %. Erotettu hiilidioksidi nesteytetään jäähdyttämällä se -60 asteen lämpötilaan ja paineistamalla se kuuden ilmakehän paineeseen.

Happipolttomenetelmässä polttoaine poltetaan puhtaassa hapessa, jolloin savukaasu sisältää vain vesihöyryä ja hiilidioksidia. Vesi lauhdutetaan savukaasusta pois jäähdyttämällä, jolloin jäljelle jää hiilidioksidi. Regenerointihöyryä ei tässä menetelmässä tarvita, mutta iso osa voimalan tehosta kuluu happitehtaan pyörittämiseen, jossa happi erotetaan ilmasta.

Hiilidioksidin suuri määrä on todellinen haaste. Sitä syntyy noin kolminkertainen määrä poltettuun polttoaineeseen nähden. Tonnista hiiltä tulee siis kolme tonnia hiilidioksidia. Tämä -60 asteinen neste voidaan pumpata tyhjiin öljylähteisiin tai muihin sopiviin geologisiin muodostumiin. Hiilidioksidin talteenotto kiinnostaa öljyntuottajia, koska pumppaamalla hiilidioksidia tyhjään öljylähteeseen, sieltä saadaan lisää öljyä ulos. Öljy-yhtiöillä on tarjota loppusijoituspaikkoja, sekä tarvittava teknologia ja logistiikka hiilidioksidin käsittelyä varten. Tarvittavaa laivakalustoa maailmassa ei vielä tietenkään ole. Lyhyillä siirtoetäisyyksillä voidaan käyttää myös putkia.

Hiilidioksidille on hyötykäyttöäkin. Sitä käytetään mm. virvoitusjuomateollisuudessa, suojakaasuna hitsauksessa ja elintarvikepakkauksissa, sammutusaineena, urealannoitteiden valmistuksessa, aspiriinin valmistuksessa, kasvihuoneissa sekä kuivajään valmistamiseen. VTT:llä on kehitetty menetelmä, jolla hiilidioksidista voidaan valmistaa muovia.. Käytettävät määrät ovat kuitenkin pieniä CCS:n tarpeisiin nähden, ja lisäksi useimmista hyötykäyttökohteista hiilidioksidi päätyy lopulta ilmakehään. Voidaankin sanoa, että käytännössä lähes kaikki talteenotettu hiilidioksidi on jätettä.

Tarkempi selostus hiilidioksidin hyötykäytöstä löyty Teknillisen korkeakoulun dokumentista CO2:n teollinen käyttö.

EU toimii määrätietoisesti sen puolesta, että tarvittava talteenottotekniikka olisi kaupallistettavissa vuodesta 2020 alkaen.

Lisätietoja CCS:stä:

CCS – Carbon Capture and Storage

IPCC Special Report - Carbon Dioxide Capture and Storage

Maan magneettikenttä

14.06.2010 12:13

Kysymys

Maan magneettikentällä on merkittävä vaikutus magnetosfääriin ja sen alapuolisiin ilmakehän kerroksiin, ja tämän kautta myös ilmastoon. Tällä hetkellä maan magneettikenttä muuttuu (heikkenee) suhteellisen nopeasti. Siitä, kuinka merkittävä magneettikentän osuus ilmastomuutoksessa on, vallitsee kuitenkin suuri erimielisyys. Tarkoittaako tämä sitä, että ilmastomuutosta kuvaavissa malleissakin voi olla merkittäviä virheitä?

Teppo Vanamo

Vastaus

Maapallon magneettikentän pääosa syntyy maapallon uumenissa noin 2900 km syvyydessä. Tämä magneettikenttä, ns. pääkenttä, vaikuttaa niissä ilmakehän kerroksissa, joissa on merkittävä määrä ioneja ja vapaita elektroneja. Kyseisiä kerroksia ovat ionosfääri noin 80 km korkeudesta ylöspäin ja magnetosfääri, joka ulottuu maapallon lähiavaruuteen kymmenientuhansien kilometrien etäisyyksille. Näissä alueissa ilmakehän tilaan vaikuttuttavat sähköiset ja magneettiset voimat.

Maapallon magneetikenttä on heikentynyt viimeisen 100 vuoden aikana vähän yli 5 % ja viimeisen 1000 vuoden aikana noin 20 %, mutta tämä heikentyminen on osa pitkän aikavälin magneettisesta oskilloinnista. Siinä aikavaihtelujen kirjo on kymmenistä vuosista tuhansiin vuosiin.

Magneettikentän voimakkuuden yleinen muutos vaikuttaa siihen miten avaruudesta (kosminen säteily) ja auringosta tulevat hiukkaset käyttäytyvät maapallon lähiavaruudessa. Magneettikentän heikentyessä hiukkasia pääsee tunkeutumaan syvemmälle ilmakehään ja alemmille leveysasteille. Vaikka koko magneettikenttä poistettaisiin, niin maanpinnalla lisäsäteilyn määrä kasvaisi vain 10 - 20 %, koska kuitenkin ilmakehä imee suurimman osan avaruudesta tulevasta hiukkaspommituksesta. Nyt havaittu noin 5 % pienenemä on avaruushiukkasten ratavaikutuksiltaan vähäinen.

Maapallon magneettisella pääkentällä ei ole mitään vaikutusta niissä ilmakehän kerroksissa, joissa tavalliset sää- ja ilmastolliset ilmiöt tapahtuvat eikä magneettikenttä ole siten mukana ilmastomalleissa. Tästä ei ole tutkijoiden keskuudessa mitään epäselvää eikä siten ilmastomallien puutteellisuudet johdu maapallon magneettisista ilmiöistä lainkaan.

Kysyjä ilmeisesti sekottaa kaksi eri magneettikentän lähdettä toisiinsa. Toinen on edellämainittu pääkenttä, joka on ilmastollisesti merkittävissä aikaskaaloissa kuitenkin melko vakaa ja merkityksetön satojen vuosien aikaskaaloissa, toinen on auringosta tulevan hiukkasvirran (aurinkotuuli) mukanaan kuljettama auringon oma magneettikenttä (ns. interplanetaarinen magneettikenttä). Tämän aurinkoperäisen magneettikentän ja maapallon pääkentän vuorovaikutuspinta (magnetopausi) on magnetosfäärissä noin 30 000 - 40 000 km etäisyydellä maasta. Siellä maan kenttä ja avaruuden kenttä ovat suuruusluokiltaan suunnilleen samanvahvuisia eli muutamia nanotesloja (nT) (pääkenttä maanpinnalla on 30 000 - 60 000 nT). Näiden kahden magneettikentän kumotessa aika-ajoin toisensa, magnetosfäärin rajapinta aukeaa ja auringon hiukkaspurkaukset pääsevät tunkeutumaan syvemmälle magnetosfääriin kuin tavallisesti. Tällöin syntyy tavanomaista enemmän revontulia ja maan pinnalla havaitaan hiukkasvirroista aiheutuvia magneettisiä häiriöitä (magneettisia myrskyjä). Yleisnimi näille häiriöille on avaruussää, ja se vaikuttaa maapallon lähiavaruudessa, iono- ja magnetosfäärissä.

Avaruussään vaihtelut johtuvat siis viime kädessä auringossa tapahtuvista hiukkaspurkauksista, jotka välittyvät maapallon lähiavaruuteen aurinkotuulen kautta. Hiukkasten häiriövaikutus avaruussäähän riippuu keskeisesti aurinkotuulen magneettikentän muutoksista, tuulen nopeudesta ja tiheydestä.

Se mistä käydään tieteellistä keskustelua on miten nämä avaruussään häiriöt vaikuttavat ilmakehän alemmissa kerroksissa siellä missä tavalliset sääilmiöt tapahtuvat. Näissä tarkasteluissa tulee mukaan auringon aktiivisuuden vaihtelut, nopeat ja hitaat (11-vuotinen jaksollisuus), auringonpilkut ja muut aktiivisuustapahtumat (flaret ja koronan massapurkaukset yms). Auringon hiukkaspurkausten aikana myös auringon sähkömagneettinen säteily (esim. UV) muuttuu hieman ja näillä säteilyillä on tiettyjä vaikutuksia ilmakehän alaosissa kuten esimerkiksi otsonipitoisuuksiin stratosfäärissä noin 15 - 50 km korkeudella.

Auringon vaikutus nykyisessä ilmastonmuutoksessa on erotettavissa esim lämpötilojen maapallonlaajuisissa aikasarjoissa, mutta sen osuus viimeisten 100-200 vuoden aikana ei se ole merkittävä suhteessa lämpötilan vaihteluiden muihin tekijöihin ja erityisesti viime vuosikymmenien aikana tapahtuneeseen globaaliin antropogeeniseen lämpötilan nousuun. Napa-alueilla auringon hiukkaspurkaukset ulottuvat vaikutuksiltaan syvemmälle ilmakehään ja tietyissä suotuisissa olosuhteissa niiden vaikutus voidaan havaita selvemmin lämpötilassa kuin alemmilla leveysasteilla. Globaaliin ilmastonmuutokseen näillä vaihteluilla ei ole kuitenkaan suurta merkitystä, vaikka ilmiöt sinänsä ovat mielenkiintoisia ja relevantteja ylemmän ilmakehän tutkimuksen kannalta.

Ilmatieteen laitos (IL), Havaintopalvelut

Ilmastonmuutos ja Itämeri

14.06.2010 10:52

Kysymys

Miten ilmastonmuutos vaikuttaa Itämeren tilaan? Tuoko keskilämpötilan nousu ja muutokset sademäärissä uusia tuulia Itämeren kasvi- ja eläinkantoihin ja ennen kaikkea meren puhtauteen?

Maija Viljamaa

Vastaus

Ilmastonmuutoksen vaikutukset näkyvät myös Itämerellä. Talvien leudontuminen vaikuttaa Itämeren jääpeitteen laajuuteen ja jään paksuuteen. Yhtenäisten merijääkenttien väheneminen lisää merellisten ja rannikkosäiden vaihtelevuutta. Sademäärä ja jokivesien valunta Itämereen kasvaa, tuulisuus ja merenkäynti voimistuu. Muuttuvilla sääoloilla on myös biologisia ja ympäristöllisiä vaikutuksia.

Ilmastonmuutos muuttaa Itämerta

Itämeri on ollut aina muutosten meri ja niin myös tulevaisuudessa. Itämeren peruspiirteiden - veden lämpötilan, suolaisuuden, jääpeitteen ja eliöstön - suuri vaihtelevuus kymmenien ja satojen vuosien aikana johtuu pääasiassa Itämeren pienestä koosta ja sijainnista Pohjois-Atlantin kainalossa (lisätietoa: Pohjois-Atlantin värähtely).

Luonnollisen vaihtelevuuden lisäksi Itämeren olosuhteet muuttuvat ihmisen vaikutuksesta. Tiedeyhteisö on hyvin vakuuttunut siitä, että viimeisen kolmenkymmenen vuoden aikana havaittu ilmaston lämpeneminen on aiheutunut kasvihuonekaasujen lisääntyneestä pitoisuudesta ilmakehässä. Ilmastomallien perusteella on arvioitu, että maapallon lämpeneminen jatkuu kasvihuonekaasujen pitoisuuksien noustessa ja muutos on kaikkein suurin pohjoisilla leveysasteilla.

Havaitut muutokset ilmakehässä ja Itämeren fysikaalisissa olosuhteissa

Alueellista ilmastonmuutosta voidaan tutkia Itämeren alueella hyvin tarkasti, sillä säännöllinen meritieteellinen havaintotoiminta on saanut alkunsa juuri Itämereltä. Se on maailman parhaiten seurattu merialue ja pitkäaikaiset mittaussarjat ovat ainutlaatuisia maailmassa.

Itämeren tutkijat ovat tehneet IPCC (International Panel on Climate Change) -raporttia vastaavan ilmastonmuutoksen arviointiraportin Itämerelle, BALTEX Assesment of Climate Change (BACC). BACC-raportin tekemiseen osallistui noin sata merentutkijaa, meteorologia ja hydrologia. BACC-raportin päätulos on, että ilman lämpötila on kohonnut Itämeren alueella 0.07 ºC vuosikymmenessä. Samoin ilman minimi- ja maksimilämpötilat ovat kohonneet, talvikauden sadanta on lisääntynyt, merijään vuosittainen laajin ulottuvuus on pienentynyt ja jääpeitteisen ajan pituus on lyhentynyt. Nämä havaitut muutokset eivät vielä ylitä luonnollisen vaihtelevuuden rajoja, mutta ne ovat samansuuntaisia kuin alueellisilla ilmastomalleilla tehdyt arviot muutoksista.

Tulevaisuuden Itämeri

Ilmaston lämpeneminen vaikuttaa etenkin talvikauden olosuhteisiin. Suorin seuraus on merijään peittävyyden ja paksuuden pienentyminen. Talvikauden sadannan lisääntyminen vaikuttaa myös merkittävästi Itämereen.

Ilmaston lämpeneminen johtaa valtamerten pinnannousuun. Tämä on huomioitava kaikissa yhteiskuntaa koskevissa suunnitelmissa myös Suomessa. Ilmaston lämpeneminen saattaa lisätä myrskyisyyttä ja siten kasvattaa tulvariskiä rannikkoalueilla. Ilmastonmuutoksen vaikutusta Itämeren alueen tuulioloihin on vielä vaikea arvioida.

Hiilidioksidipitoisuuden kasvu laskee hitaasti meriveden pH-arvoa, millä on vaikutusta mm. eliöstön kalkkisten tukirakenteiden muodostukseen.

BACC-raportin mukaan ilmasto lämpenee Itämeren alueella 3–5 ˚C seuraavan sadan vuoden aikana. Lämpemisen arvioidaan olevan suurinta talvikautena Perämeren ja Selkämeren alueella, jossa se saattaa olla 4–6 ˚C. Jos oletetaan, että lämpeneminen etenee lineaarisesti, niin silloin vuonna 2030 ilmasto olisi 0.5–1 ˚C nykyistä lämpimämpi. Näissä olosuhteissa jääolot Itämerellä olisivat hieman nykyistä leudommat: jään laajin ulottuvuus olisi 30 000–50 000 neliökilometriä nykyistä pienempi ja jäätalven pituus olisi 10–20 vuorokautta lyhyempi. Leudoimpina talvina jäätä esiintyisi vain Perämerellä, Saaristomerellä ja Itäisellä Suomenlahdella, kuten jäätalvena 2007/2008. Meriveden pintalämpötilan arvioidaan kohoavan 2–4 ºC vuosisadan loppuun mennessä

Sadannan muutoksien arvionti on epävarmempaa kuin ilman lämpötilan muutoksen arvionti. Sadannan arvioidaan Itämeren alueella hieman lisääntyvän talviaikana ja vähentyvän kesäkautena etenkin eteläisellä Itämerellä. Muutoksen arvioidaan olevan suuruudeltaan +25 – +75 prosenttia talvikautena ja -5 – +35 prosenttia kesäkautena tämän vuosisadan aikana.

Sadannan muutoksella voi olla suuri merkitys koko Itämeren ekosystemin kannalta. Ravinnehuuhtoumat kasvavat ja talviset tulvat lisääntyvät. Ne voivat vähentää Itämereen tulevien suurten suolapulssien esiintymistiheyttä. Tämä puolestaan huonontaisi pohjien happioloja ja sitä myötä heikentäisi pohjan eliöyhteisöjä.

Ilmastonmuutos muuttaa Itämeren eliöstöä

Ilmastonmuutoksen seurauksena tapahtuva Itämeren veden suolaisuuden lasku ja lämpötilan nousu vaikuttavat koko ravintoverkon rakenteeseen ja toimintaan planktonista pohjaeläimiin, kaloihin, lintuihin ja merinisäkkäisiin.

Jäällä pesivät halli ja etenkin norppa kärsivät jääpeitteen vähenemisestä ja jäätalven keston lyhenemisestä. Norpan lisääntyminen edellyttää pitkäaikaista ahtojäätä ja lunta, jotta poikaset selviävät lumipesissään. Halli voi lisääntyä myös rannoilla, mutta tällöin poikaskuolleisuus on huomattavasti korkeampi kuin ahtojäillä pesittäessä.

Sadannan lisääntyminen voi vaikuttaa Itämereen huomattavasti enemmän kuin lämpeneminen. Nykyiselläänkin Itämeren alhainen suolapitoisuus rajoittaa monien merellisten lajien esiintyvyyttä. Itämeren makeutuminen johtaisi väistämättä merellisten lajien kuten kalastuksessa tärkeiden merikalojen, turskan ja silakan, kantojen taantumiseen.

Lisääntynyt sadanta yhdessä valuma-alueen lyhentyvän routa-jakson ja lumipeitteen vähenemisen kanssa aiheuttavat sen, että maalta huuhtoutuu enemmän ravinteita Itämereen, mikä lisää meriekosysteemin rehevöitymistä. Veden lämpötilan nousu, jääpeitteisyyden väheneminen ja tuulisuuden muutokset tulevat vaikuttamaan veden sekoittumiseen, ravinnekiertoon ja planktonlajistoon.

Ilmastonmuutoksen seurauksena myös vieraslajien määrä todennäköisesti kasvaa Itämeressä. Suuri osa lämpimien vesien lajeista ei ole tähän asti pystynyt kotiutumaan Itämereen. Jos vesi tulevaisuudessa lämpenee monet uudet lajit voivat löytää sopivan ekologisen lokeron joltain Itämeren alueelta. Myös lajit, jotka ovat jo Itämeressä, mutta eivät pysty tehokkaasti lisääntymään kylmässä vedessä, voivat hyötyä ilmastonmuutoksesta ja runsastua huomattavasti. Näihin lajeihin kuuluvat muun muassa amerikankampamaneetti ja petovesikirppu.

Ilmastonmuutoksesta seuraavat meriekosysteemin toiminnan ja rakenteen muutokset ovat toistaiseksi vielä pitkälti valistuneiden arvailujen tasolla. Siitä huolimatta muun muassa ravinnekuormituksen kasvusta, veden makeutumisesta ja jääpeitteen vähenemisestä johtuvat paineet aiheuttavat entistä suuremman tarpeen vähentää ihmisen toiminnasta seuraavia haittoja.

Sopeutuminen ilmastonmuutoksen vaikutuksiin

Ilmastonmuutoksen vaikutukset Itämeren tilaan heijastuvat laajalti yhteiskuntaan, kuten merenkulkuun, rannikkorakentamiseen, kalastukseen, vakuuttamiseen ja meren virkistyskäyttöön.

Keskeisiä kysymyksiä, joihin tiedeyhteisön pitäisi pystyä vastaamaan ovat: Kuinka suuria muutokset Itämeressä ovat? Kuinka suuria niiden yhteiskunnalliset vaikutukset ovat? Koituuko muutoksista taloudellista hyötyä vai haittaa? Mitkä ovat kustannukset euroissa? Kuinka paljon muutokset vaativat tehokkaampaa rehevöitymisen torjuntaa ja luonnonsuojelua? Vaativatko muutokset merkittävää sopeutumista yhteiskunnalta?

Meren virkistyskäyttöön ilmastonmuutos vaikuttaa monella tavoin. Rehevöitymisen myötä keskikesien leväkukinnat voimistuvat juuri parhaaseen loma-aikaan. Leväpuurossa purjehtiminen tai uiminen ei houkuttele ja merellä lomailun sijasta vapaa-aikaa voidaan aiempaa enemmän viettää sisävesillä ja ulkomailla. Suomenlahdella ja Saaristomerellä moni kesäasunnon ostaja tiedustelee jo ennen kaupantekoa mahdollisten leväkukintojen todennäköisyyttä kotirannassa.

Suuremmat muutokset kohdistuvat jääpeitteisyyden vähenemisen myötä talvikalastukseen ja -virkistyskäyttöön. Suomen rannikolla on pitkät perinteet jäältä tapahtuvaan verkko- ja nuottakalastukseen. Niiden harjoittaminen vaikeutuu. Esimerkiksi talvella 2007/2008 talvikalastuskausi jäi Suomenlahdella suurimmalla osalla kalastajia kokonaan väliin jäiden puuttumisen takia. Lisäksi vuoden myrskyisin ajanjakso on juuri talvikautena, jolloin pyydyksien kokeminen on vaikeata, usein jopa mahdotonta kovien tuulten ja korkean aallokon vuoksis. Myös rannanläheiset vedet ovat kylmempiä tuulisuuden aiheuttaman jatkuvan sekoittumisen takia, eivätkä kalat liiku perinteisillä pyyntipaikoilla. Tämä osaksi pienentää kalansaaliita.

Jääpeitteen väheneminen vaikeuttaa myös meren talvista virkistyskäyttöä. Retkiluistelu, jääsurffaus, hiihtäminen ja jäillä liikkuminen ovat suosittuja harrastuksia etenkin suurten kaupunkien läheisyydessä. Aurinkoisena talviviikonloppuna Espoonlahdella voi nähdä useita satoja ulkoilijoita ja pilkkijöitä. Haasteena on löytää korvaavia talvikauden vapaa-ajanviettomahdollisuuksia. Pimeä ja myrskyinen meri ei ole pelkästään vähemmän houkutteleva vaan se saattaa olla myös vaarallinen.

Vastauksen tarjosivat Itämeriportaalin asiantuntijat.

Pilvien ääriviivat

14.06.2010 10:17

Kysymys

Pilvet vaikuttavat ilmastoon oleellisesti. Miksi pilvet ainakin maasta katsottuina näyttävät niin selvärajaisilta (terävärajaisilta) eli miksi pilvissä näkyy niin teräväpiirteiset ääriviivat?

Kouvolan iltalukion ympäristöekologian ryhmä

Vastaus

Kyseessä on monen tekijän summa. Päällimmäisenä syynä on se, että pilvien muodostuminen tapahtuu usein olosuhteissa, joka aikaansaa niille suhteellisen selväpiirteisen muodon. Lisäksi pilvet sijaitsevat yleensä kaukana havainnoitsijasta, mikä saa pilvien reunat näyttämään terävämmältä kuin ne oikeastaan ovat.

Scientific American -lehdessä julkaistiin juuri tämä sama kysymys vuonna 1997 ja vastaukset siihen muutamalta tutkijalta. Tämä vastaus perustuu näihin tutkijoiden vastauksiin.

Suurin osa pilvistä muodostuu nousevassa lämpimän ilman virtauksessa. Kun maanpinta lämpenee jollain alueella muuta ympäristöään enemmän (kuten vaikkapa Auringon lämmittämä asfaltoitu parkkipaikka), kyseisen alueen yläpuolelle muodostuu lämpimän ilman "kupla". Tämä lämpimän ilman kupla on vähemmän tiheää kuin ympäröivä kylmempi ilma ja lähtee siksi nousemaan ylöspäin. Noustessaan ylöspäin kupla laajenee ja sen ilma viilenee. Tällöin nousevan ilman suhteellinen kosteus kasvaa. Kupla nousee ylös ilmakehään ja jollain korkeudella se saavuttaa kondensaatiopisteen, jossa ilmassa oleva vesihöyry alkaa tiivistyä pieniksi vesipisaroiksi ja jääkiteiksi, jotka me näemme pilvenä. Kondensaatiopisteen korkeus riippuu lämpötilasta ja ilmakehän kosteusolosuhteista. Näin muodostuneella pilvellä on melko selväpiirteinen muoto, koska kohonnut lämmin ilmamassa ei ole sekoittunut paljoa ympäröivän kylmemmän ilmamassan kanssa ilmamassojen erilaisesta tiheydestä johtuen. Kondensaatiopisteen olemassaolo myös aikaansaa pilvien alaosien tasaisuuden.

Pilven ympäristö kuitenkin vaikuttaa myös pilvien selvärajaisuuteen tai ainakin siihen miten kauan selvärajaisuus kestää. Jos ympäröivä ilma on kuivaa, niin pilvi ei laajene sinne kovin voimakkaasti ja tuloksena on selvärajainen pilvi. Pilven sekoittuessa hiukan ympäröivän kuivan ilman kanssa pilven pisarat ja/tai kiteet, jotka joutuvat kuivan ilman alueelle vain haihtuvat nopeasti, eivätkä edesauta pilven laajenemista ympäröivään ilmaan. Näin pilvi säilyttää selkeärajaisuutensa. Jos taas ympäröivä ilma on kosteaa, niin pilven vähäinenkin sekoittuminen ympäröivän ilma kanssa saa myös ympäröivän ilman saavuttamaan kondensaatiopisteen ja pilven muodostuminen alkaa myös ympäröivässä ilmassa. Tästä tuloksena oleva pilvi ei ole selvärajainen.

Lisäksi kauempaa katsottuna asiat voivat näyttää paljon selkeärajaisimmilta kuin ne ovatkaan. Jos piirrät suoran viivan vapaalla kädellä, se yleensä näyttää läheltä katsottuna hiukan mutkaiselta ja epätasaiselta. Jos katsot piirtämääsi viivaa kauempaa, se kuitenkin vaikuttaa paljon suoremmalta ja tasaiselta. Tämä osaltaan vaikuttaa siihen, että pilvien reunat vaikuttavat selvärajaisilta.

Pilvien selväpiirteisyys riippuu myös pilvityypistä. Jotkut pilvet eivät ole selväpiirteisiä. Esimerkiksi Stratus-pilvet näyttävät sumuisilta, mutta ne eivät muodostukaan nousevassa ilmassa. Pilvien tyyppeihin liittyy myös se, minkälaisista pisaroista tai kiteistä ne ovat muodostuneet. Hyvin pienistä vesipisaroista muodostuneet pilvet ovat selvärajaisia, koska pienet vesipisarat sirottavat valoa tehokkaasti. Siksi niistä muodostunut pilvi on kirkas ja erottuu selvästi ympäristöstään. Myös pilven reuna näyttää silloin selkeämmältä

Yksityisautoilusta joukkoliikenteeseen

11.06.2010 21:00

Kysymys

Kuinka suuri vaikutus ilmastonmuutoksen estämisessä olisi sillä, että kaikki ihmiset vaihtaisivat yksityisautot joukkoliikenteeseen?

Kouvolan iltalukion ympäristöekologian ryhmä

Vastaus

Ilmaston lämpenemisen pysäyttäminen kahteen asteeseen (jota pidetään vaarallisen lämpenemisen rajana) vaatii parhaan nykytietämyksen mukaan päästöjen vähentämistä nykyisestä 85 %:a vuoteen 2050 mennessä.

Joukkoliikenteen käyttöön siirtymisen vaikutukset vaihtelevat huomattavasti maittain ja alueittain. Tehokkainta joukkoliikenteen käyttö on kaupungeissa. IPCC:n neljännen arviointiraportin joukkoliikenneluvun mukaan esimerkiksi Yhdysvalloissa henkilöautolla ja linja-autolla tehdyt matkat aiheuttavat keskimäärin yhtä suuret CO2-päästöt. Tämä johtuu siitä, että bussien käyttöaste on alhainen. Sen sijaan kehitysmaissa linja-autolla kuljettu matka aiheuttaa 80% vähemmän päästöjä henkilökilometriä kohden kuin henkilöautomatka, sillä bussien täyttöaste on korkea. Raideliikenteen päästöt riippuvat siitä, miten metrojen, raitiovaunujen ja junien käyttämä sähkö on tuotettu.

Kansainvälisen joukkoliikennejärjestön UITP:n mukaan joukkoliikenteen käyttö vähentää kasvihuonekaasujen päästöjä keskimäärin kolmas- tai neljäsosaan, eli 66-75 prosenttia. Jos siis oletetaan, että joukkoliikenteen avulla voidaan vähentää päästöt neljäsosaan, niin päästövähenemä on 75 prosenttia. Tämän lisäksi tarvitaan vielä muita toimia, kuten vähäpäästöisemmän teknologian käyttöä ja siirtymistä kevyeen liikenteeseen, jotta henkilöliikenteen osalta päästään vaadittuun 85%:n päästövähenemään.

Globaalin päästötietokannan EDGARin mukaan vuonna 2005 globaalit tieliikenteen päästöt olivat 4,8 miljardia tonnia hiilidioksidiekvivalentteina. Näistä noin puolet tuli henkilöautoista. Jos nämä henkilöautoliikenteen päästöt vähenisivät 75% vuoden 2005 tasosta, olisi päästövähenemä 1,8 miljardia tonnia. Tämä on 3-5% globaaleista kasvihuonekaasujen päästöistä vuonna 2005.

Liikenteen päästöt kuitenkin kasvavat jatkuvasti, joten on epätodennäköistä, että henkilöautoliikenteen päästöjä voitaisiin vähentää noin merkittävästi. IPCC:n neljännessä arviointiraportissa kerrotaan, että valtaosalla maailman ihmisistä ei ole mahdollisuutta hankkia henkilöautoa. Koko maailmassa autolla kuljetaan tällä hetkellä 15-30 prosenttia matkoista. Länsi-Euroopassa luku on 50% ja Yhdysvalloissa 90%. Kiinalaisista 33 prosentilla ja etiopialaisista 75 prosentilla ei ole käytettävissään mitään motorisoitua liikennemuotoa ympärivuotisesti, koska esimerkiksi teiden huono kunto tekee niiden ympärivuotisen käytön mahdottomaksi. Kehitysmaiden infrastruktuurin arvioidaan kuitenkin paranevan ja autoistumisen kasvavan nopeasti elintason kasvaessa. Kiinassa autojen määrä kasvaa 20 prosentilla vuodessa. Tieliikenteen päästöjen arvioidaankin kaksinkertaistuvan vuoteen 2050 mennessä.

IPCC

11.06.2010 20:52

Kysymys

Mikä IPCC oikeastaan on ja miten se toimii?

AA

Vastaus

IPCC eli hallitustenvälinen ilmastopaneeli on YK:n luoma järjestelmä, jonka tavoitteena on koota tieteellistä perustietoa ilmastopolitiikkaa koskevaa kansallista ja kansainvälistä päätöksentekoa varten. IPCC ei siis tee uutta ilmastonmuutostutkimusta, vaan analysoi ja kokoaa yhteen olemassa olevaa tieteellistä tietoa.

IPCC-raportit ovat synteesi tuhansien tiedemiesten tutkimustuloksista ympäri maailman. Vuonna 2007 ilmestyneessä arviointiraportissa kirjoittajina toimi 1250 maailman johtavaa asiantuntijaa. Heidän tekstejään arvioi ja kommentoi 2500 alan asiantuntijaa. Teksteihin tehdyt kommentit ovat avoimesti nähtävissä IPCC:n internetsivuilla.

IPCC:n koostamista viimeisimmistä raporteista on löytynyt joitain ilmastonmuutoksen vaikutuksia koskevia epätarkkuuksia. Ilmastonmuutoksen fysikaaliseen perustaan liittyviä virheitä ei sen sijaan raporteista ole löytynyt. Yksittäiset virheet, joissa IPCC:n tarkka seula on vuotanut, eivät kuitenkaan kumoa laajojen yhteenvetoraporttien viestiä: ilmastonmuutos on ihmiskunnan vakavin haaste. IPCC:n uskottavuudesta käytävästä keskustelusta huolimatta ilmastonmuutos jatkuu edelleen ja sen vaikutukset näkyvät entistä selvemmin ajan kuluessa.

IPCC kehittää edelleen työskentelytapojaan, jotta yhtään virhettä ei raportteihin päätyisi. YK on pyytänyt kansainvälistä tiedeakatemianeuvostoa tekemään selvityksen IPCC:n prosesseista. Selvityksen tarkoituksena on auttaa IPCC:tä kehittämään toimintamalliansa niin, että raportit vastaavat tulevaisuuden haasteisiin ja niiden laatu pystytään säilyttämään korkeana. Parhaillaan IPCC työskentelee viidennen ilmastoraportin kanssa. Se on tarkoitus julkaista vuonna 2014.

Maatalouden päästöt

11.06.2010 20:47

Kysymys

Miten maatalouden (karjatalouden) metaanipäästöjä voisi vähentää?

Kouvolan iltalukion ympäristöekologian ryhmä

Vastaus

Maatalouden metaanipäästöjä on mahdollista vähentää välttämällä liharavinnon ja riisin käyttämistä, tehostamalla karjataloutta, antamalla eläimille sopivampaa rehua ja käsittelemällä lanta oikein.

Maatalous aiheuttaa likimain 8 % Suomen kasvihuonekaasupäästöistä. Metaanikaasua syntyy erityisesti märehtijöiden ruoansulatuksesta ja lannasta.

Lisäksi maataloudessa tulee dityppioksidia (typpioksiduuli eli ilokaasu) lannasta sekä typpilannoitteiden käytöstä. Lannan ammoniakkikin lisää dityppioksidipäästöjä välillisesti laskeuman kautta. Kasvihuonevaikutusta aiheuttavat myös metsien kaataminen laitumiksi, metsien hakkuu rehusoijan tuotantoa varten sekä traktoreiden ja muiden maatalouskoneiden käyttö.

Tärkeimmät metaania tuottavat eläimet ovat lehmä, hevonen, lammas, vuohi ja poro. Muiden kotieläinten ruoansulatuskanavassa syntyvät metaanimäärät ovat paljon pienempiä. Eläimissä syntyvän metaanin määrään vaikuttavat eläinlaji, yksilön ikä, ravinnon koostumus ja energiantarve. Lannasta vapautuvaan metaanimäärään vaikuttavat laji, ruokavalio, lämpötila, käytetyt kuivikkeet ja lannankäsittelymenetelmä. Metaania tulee lietelannasta kuivikelantaa enemmän.

Yhdessä vuodessa yksi länsimainen lehmä tuottaa kansainvälisen tutkimuksen mukaan metaania noin 120 kg, kehitysmaan pienempikokoinen lehmä 60 kg, lammas 8 kg, sika 1,5 kg ja ihminen 0,12 kg. Suomen KHK-inventaarion ja muiden suomalaisten selvitysten mukaan lypsylehmä tuottaa ruoansulatuksessaan 114-122 kg metaania vuodessa. Lisäksi yhden lypsylehmän lannasta metaania syntyy keskimäärin noin 8,3-14,6 kg vuodessa. Kansainvälisen ilmastopaneelin (IPCC 2006) ja Suomen KHK-inventaarion mukaan hevosen ruoansulatuksessa syntyvä metaanimäärä on noin 18 kg vuodessa.

Maatalouden kasvihuonekaasupäästöjä on mahdollista vähentää kuluttamalla vähemmän liharavintoa sekä siirtymällä teollisesta tehomaanviljelystä luomutuotantoon. Oleellista on lannoitteiden käytön vähentäminen.

Karjanhoidossa tuotannon tehostaminen eli yhtä eläintä kohden saadun tuotannon kasvattaminen vähentää kokonaispäästöjä. Myös eläimen samaan tuotantomäärään tarvittavaa ravintomäärää voidaan vähentää pienentämällä eläinten energiantarvetta esimerkiksi vähentämällä laiduntamista, mikä tosin ei eläinsuojelullisista näkökohdista katsottuna ole järkevää. Oleellista on myös syntyvän lannan oikeanlainen käsittely. Lannan tuottamaa metaania on mahdollista hyödyntää polttoaineena.

Lisäksi rehun koostumuksen muuttamisesta saattaa olla apua. Lehmän pötsissä elävien mikrobien synnyttämää metaania voidaan vähentää jopa neljänneksellä oikealla ruokinnalla. Yleensä lehmä menettää 7-10 % rehun kokonaisenergiasta metaanina, jolloin yksi lehmä saattaa hukata 500-700 kiloa rehua vuodessa kaasuina ilmaan. Pötsikäymisessä syntyy 80 % lehmän tarvitsemasta energiasta sekä 75-100 % proteiineista.

Esimerkiksi Suomen Rehun kehittämä hydrolysoitu eli pilkottu panimohiiva ”Pötsitehoste” lisää pötsin mikrobien ja niiden tuottamien rasvahappojen määrää. Propionihappoa (propaanihappoa) ja metaania synnyttävät mikrobit kilpailevat ravinnosta keskenään. ”Pötsitehosteen” avulla propionihappomikrobit lisääntyvät. Näin metaanimikrobeille jää vähemmän ravintoa ja metaanin tuotto pienenee jopa 25 %. Vähentyneen metaanintuotannon seurauksena lehmän hyötykäyttöön saama energia kasvaa, jolloin lehmä voi tuottaa vuodessa noin 400 kg enemmän maitoa. Vastaavia tuloksia on saavutettu erilaisilla rehukokeilla (rehun sulavuuden parantaminen ja rehun erilaiset lisäaineet) myös muualla maapallolla.

Jos maatalouden tarkastelu laajennetaan maailmanlaajuiseksi, myös kasviravinnosta löytyy yksi suuri päästölähde, nimittäin riisi, jonka tuotannossa syntyy 50-100 miljoonaa tonnia metaania vuodessa. Kun riisipelto peitetään noin neljän kuukauden ajaksi vuodessa vedellä, pellossa syntyy hyvät olosuhteet metaanin tuotantoon. Ongelmaa on mahdollista vähentää valitsemalla suurempia hehtaarisatoja tuottavia riisilajikkeita, käyttämällä kuivemmissa olosuhteissa kasvavia riisilajikkeita ja lisäämällä ammoniumsulfaattia, joka suosii muita mikrobeja metaania tuottavien mikrobien sijaan.

Historiallisesti katsottuna eläinten metaanipäästöt ovat saattaneet olla merkittävä ilmastoa lämmittävä tekijä jo ennen karjataloutta. Mammutit ja muu megafauna tuottivat suuria määriä metaania. Kun nämä suuret nisäkkäät kuolivat sukupuuttoon ihmisen asutettua uuden mantereen, maapallon ilmasto viileni selvästi noin 12 800 vuotta sitten. Uuden tutkimuksen mukaan ilmaston viileneminen on ainakin osittain saattanut aiheutua juuri eläinten metaanipäästöjen vähenemisestä.

Lähteet:

ABC Science

BBC

CO2-raportti

GHG Online

Jarin blogi

Maa- ja metsätalousministeriö

Suomen Maataloustieteellinen Seura

Suomen Rehu

Miten ilmastonmuutos vaikuttaa saimaannorppaan?

11.06.2010 20:42

Kysymys

Voiko norppa oppia tekemään pesän jäälle kinostuneen lumen sijaan maalle? Miten norpille kolatut pesäntekokinokset viime talvena vaikuttivat norppien pesimiseen?

Kouvolan iltalukion ympäristöekologian ryhmä

Vastaus

Ilmastonmuutoksen vaikutukset kohdistuvat ennen kaikkea norpan lisääntymismenestykseen (= pesintäolosuhteisiin ja sitä kautta poikastuottoon), sillä norppa on lisääntymisessään riippuvainen jäästä ja lumesta. Tämä on erityisen ongelmallista, koska kanta on pieni ja nuorten ikäluokkien kuolleisuus jo ennestään korkea (erityisesti kalanpyydyskuolleisuuden takia). Heikoissa lumiolosuhteissa (= liian aikaisin romahtavat pesät tai ei lunta lainkaan pesäntekoon) pesäpoikaskuolleisuus lisääntyy ja elonjääneiden poikasten selviytymistä uhkaavat normaalia enemmän ihmisten aiheuttama häiriö, pedot ja paleltuminen. Saimaannorpan pesäpoikaskuolleisuus onkin nykyisin varsin korkea. Ilman pesää emo voi hoitaa ja imettää kuuttiaan heikommin (emä alttiimpi häiriöille avojäällä), mikä laskee kuutin vieroituspainoa. Vieroitusiän alipainoisuus puolestaan nostaa edelleen riskiä kuolla kalapyydyksiin myöhemmin keväällä.

Norppa ei tee pesää maalle. Norppa kaivaa luodon kupeessa olevaan lumikinokseen jään päälle pesäluolan, jonka suojissa se synnyttää helmi-maaliskuussa. Myös urokset ja synnyttämättömät naaraat kaivavat itselleen lepopesiä. Pesä suojaa kuuttia kylmyydeltä, kastumiselta ja myös pedoilta. Norppa voi hätätilanteessa synnyttää avojäälle, jopa maalle, mutta poikasten selviytyminen on heikompaa ilman pesää. Norpan poikanen on syntyessään hyljemaailman pienimpiä (4-5 kg) ja pesän suoja on sille ensiarvoisen tärkeää arktisissa olosuhteissa. Ilmastonmuutos on pohjoisella alueella näkynyt erityisesti kevättalvien lämpenemisenä ja kevätsäiden äärevöitymisenä: lumet sulavat aikaisin ja vesisateet pieksävät avojäälle syntyneitä kuutteja, toisaalta välillä tulee koviakin pakkasia.

Pitkällä tähtäimellä ilmastonmuutos voi muodostua merkittäväksi uhkatekijäksi uhanalaisen norppakannan tulevaisuudelle. Koska talvien lämpenemiselle on vain vähän tehtävissä nopealla ajanjaksolla, täytyy uhanalaisten eliöiden suojelutoimissa panostaa entistä enemmän ilmastonmuutokseen sopeuttaviin nopeisiin käytännön toimenpiteisiin. Pitkäikäisenä ja vähän jälkeläisiä tuottavana nisäkkäänä pienilukuinen norppakanta kykenee sopeutumaan huonosti nopeasti muuttuvaan ilmastoon, joten sopeuttamistoimenpiteiden aloittaminen tulee tehdä mahdollisimman varhaisessa vaiheessa. Yksi käytännön toimenpide voi tulevaisuudessa olla pesintäolosuhteiden keinotekoinen parantaminen. Niin kauan kun lunta vielä on, voidaan lunta siirtää norppien pesäluotojen läheisyyteen pesien raaka-aineeksi. Kevään 2010 kokeilu osoitti, että norpat hyväksyvät pesäpaikakseen myös kolatun "apukinoksen". Kevät oli kuitenkin lumiolosuhteiltaan nykytalviin verrattuna poikkeuksellisen hyvä ja apukinosten merkitys korostuu lumiolosuhteiltaan huonoina vuosina. Tulokset ovat lupaavia ja hanke jatkuu seuraavana talvena.


Mervi Kunnasranta

FT, norppatutkija

Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos

Kunnat CO2-raportissa

Alavus
Aura
Espoo
Eurajoki
Forssa
Hamina
Hankasalmi
Hartola
Hausjärvi
Heinola
Helsinki
Hollola
Hyvinkää
Hämeenkyrö
Hämeenlinna
Iisalmi
Iitti
Ikaalinen
Ilmajoki
Ilomantsi
Imatra
Janakkala
Joensuu
Jokioinen
Jyväskylä
Järvenpää
Kaarina
Kangasala
Karkkila
Kauniainen
Kemi
Kemiönsaari
Kerava
Kirkkonummi
Kiuruvesi
Kokkola
Kotka
Kouvola
Kuhmoinen
Kuopio
Kuortane
Kurikka
Kuusamo
Kärkölä
Lahti
Laitila
Lappeenranta
Lapua
Lieto
Lohja
Loimaa
Loviisa
Masku
Mikkeli
Mynämäki
Mäntsälä
Mänttä-Vilppula
Naantali
Nakkila
Nousiainen
Nurmijärvi
Orimattila
Oulu
Padasjoki
Paimio
Parainen
Parikkala
Pirkkala
Pori
Pornainen
Porvoo
Posio
Punkalaidun
Pyhtää
Raahe
Raisio
Rauma
Riihimäki
Rovaniemi
Rusko
Salo
Sastamala
Sauvo
Seinäjoki
Sipoo
Somero
Suomussalmi
Suonenjoki
Sysmä
Taivalkoski
Tampere
Turku
Tuusula
Ulvila
Uusikaupunki
Vaasa
Vantaa
Varkaus
Vihti
Ylivieska
Ylöjärvi
Äänekoski

Ilmakehn CO2-pitoisuus (ppm, miljoonasosaa)

Latest data for atmospheric CO2