Ihmisestäkö se on kiinni?

22.2.2010 0:01 Jouko Tuomisto

Viime aikoina ilmastoskeptikkojen ääni on koventunut ja tavallinen kansalainen on ymmällään siitä, mikä on oikeasti totta ja mikä vain hurjaa teoriaa. Epäilijöitä vahvisti se, että Englannissa toimivan ilmastontutkimuslaitoksen sähköposteja kaapattiin ja niiden joukosta löytyi asiattomaksi ja jopa tieteen väärentämiseksi tulkittuja viestejä. Lisäksi tietoja Himalajan jäätiköiden sulamisesta oli otettu ympäristöjärjestö WWF:n huonosti perustelluista arvioista.

Kovat pakkasetkin ovat herättäneet epäilyjä, vaikka pitää muistaa, että vuodet eivät ole veljeksiä tulevaisuudessakaan.

Mikä nyt on sitten totta ja mikä on loiskiehuntaa? Ilmastonmuutoksen fysikaalinen tausta on selvä ja peruskoulun fysiikan lukenut voi sen ymmärtää. Auringosta tulee energiaa maan päälle valona ja muuna säteilynä. Osuessaan eri kohteisiin se lämmittää aineen, joka vuorostaan alkaa säteillä avaruuteen lämpösäteilyä eli infrapunasäteilyä.

Energia ei häviä, joten avaruuteen täytyy lähteä yhtä monta wattia kuin sieltä tulee. Maapallo siis lämpiää sellaiseen lämpötilaan, että täältä lähtevän lämpösäteilyn energia on yhtä suuri kuin tuleva energia.

Asiaa mutkistavat ilmakehä ja siinä olevat kaasut. Esimerkki on hiilidioksidi. Se päästää tulevan valon helposti läpi, mutta se pysäyttää osan lähtevästä infrapunasäteilystä. Tämä tunnetaan kasvihuoneilmiönä.

Kasvihuoneen kattohan estää lämpösäteilyä karkaamasta, jolloin auringonpaisteella kasvihuone lämpiää huomattavasti enemmän kuin ympäristö. Sama tapahtuu parkkipaikalla olevassa autossa, kun aurinko paistaa ikkunoista sisään.

Samalla tavalla maan pinnan ja alailmakehän lämpiäminen tehostuu kasvihuoneilmiön takia. Tämä on elämälle tärkeä ilmiö, ilman ilmakehää ja kasvihuoneilmiötä keskilämpö olisi vain -18 °C, mutta kasvihuoneilmiön ansiosta se on noin +15 °C. Lisäksi öisin olisi hyytävän kylmä ja auringon paistaessa polttavan kuuma.

Ruotsalainen keksintö

Hiilidioksidin lisääntyminen voimistaa kasvihuoneilmiötä.

Ruotsalainen kemisti Svante Arrhenius huomasi hiilidioksidin pysäyttävän infrapunasäteilyä, ja ennusti hämmästyttävän tarkkaan jo vuonna 1896, että jos hiilidioksidipitoisuus kaksinkertaistuisi, maapallon keskilämpötila nousisi noin viisi astetta. Ilmastonmuutoksen fysikaalinen perusta on siis tunnettu yli sata vuotta.

Hiilidioksidin lisääntyminen on helposti laskettava asia, eikä siihen tarvita suurta tiedettä. Polttamiseen perustuva energiantuotanto vapauttaa ilmakehään vuodessa lähes 30 miljardia tonnia hiilidioksidia. Tästä menee noin puolet hiilidioksidinieluihin, pääasiassa valtameriin.

Ilmakehä on varsin ohut kerros, ja sen hiilidioksidipitoisuus lisääntyy kiihtyvästi, nyt jo noin 2 ppm (miljoonasosaa ilman kokonaismäärästä) vuodessa. Tämä vuotuinen lisäys näkyy hyvin koeasemilla tehdyissä mittauksissa.

Pisimmät mittaussarjat on Mauna Loalta Hawaijilta, jossa vuoden keskimääräinen hiilidioksidipitoisuus oli 315 ppm vuonna 1958 ja 385 ppm vuonna 2008. Esiteollinen hiilidioksidipitoisuus oli noin 280 ppm.

Ilman tiedettäkin

Ilmastonmuutoksen olemassaolon ennustaminen ei siis tarvitse meteorologiaa eikä tietokonemalleja. Niitä tarvitaan sitten, kun halutaan ennustaa, miten lämpö jakautuu maapallolle ja mihin kaikkeen muuhun se vaikuttaa, ennen muuta sateisuuteen.

Ilman lämpeneminen lisää haihtumista valtameristä ja tämä vaikuttaa pilvisyyteen. Pilvisyys vaikuttaa vuorostaan lämpenemiseen kahteen suuntaan. Toisaalta lisääntyneet pilvet heijastavat valoa pois avaruuteen, joten maan pinnalle pääsee vähemmän energiaa. Tällä on viilentävä vaikutus. Toisaalta vesihöyry toimii kasvihuonekaasuna ja estää lämmön karkaamista avaruuteen, eli sillä on lämmittävä vaikutus. Tämä onkin ollut yksi suurimmista epävarmuustekijöistä lämpenemistä arvioitaessa.

Fysiikan ja meteorologian ohella historiallisten näytteiden analyysi on tärkeä tapa osoittaa ilmaston yhteys hiilidioksidipitoisuuteen.

Etenkin Etelämantereen ja Grönlannin satojatuhansia vuosia vanha jää on tärkeä tietolähde. Kilometrien syvyisistä kairausnäytteistä on voitu mitata hiilidioksidin pitoisuuksia ja eräiden isotooppimittausten perusteella laskea lämpötiloja jään syntyaikana aina noin 400 00 0 vuotta taaksepäin. Näissä näytteissä jääkaudet näkyvät hyvin ja samoin lämpimien kausien yhteys hiilidioksidipitoisuuksiin.

On selvää, että pitkällä aikavälillä maan lämpimyyteen ovat vaikuttaneet monet muut tekijät kuin kasvihuonekaasut. Auringon aktiivisuus vaihtelee, joka näkyy ns. auringonpilkkujen erilaisena esiintymisenä eri aikoina. Samoin maapallon pyörimisliikkeiden pienet vaihtelut aiheuttavat muutoksia auringonsäteiden tulossa maata lämmittämään.

Nämä ovat kuitenkin fyysikoiden ja tähtitieteilijöiden hyvin tuntemia ilmiöitä, eikä niiden suhteen ole suuria kiistoja tiedemiesten kesken. Ne selittävät tunnetun osan viime vuosikymmenien lämpenemisestä, mutta vain osan.

Lajit vaihtuvat

Onko sillä sitten väliä, jos maailma vaikka vähän lämpenisi? Tämä on sitten jo toinen tarina.

Esihistoriaan perehtyminen opettaa olemaan kuitenkin varuillaan. Suuria muutoksia ilmastossa on aina seurannut suuri muutos eliöstön sopeutumisessa uuteen ympäristöön. Se on varsin ennustamatonta ja riskialtista, ja olemme huolissamme paljon pienemmistäkin riskeistä nyky-yhteiskunnassa.

Elämä maapallolla tuskin siihen loppuisi, mutta voisimme menettää suuria osia asutetuista alueista joko kuivuuden tai merenpinnan nousun takia. Sukupuutot eivät suinkaan rajoittuisi saimaannorppaan, vaan ne kohtaisivat lukuisia lajeja niin kasvikunnassa kuin eläinkunnassakin.

Kirjoittaja on kuopiolainen emeritusprofessori.