Ilmastonmuutos

1. Ilmastonmuutos Onko kasvihuoneilmiö voimistumassa ? Mitä ongelmia seuraa? Mitä voidaan tehdä? Historialliset ilmastot 2.9.2006 Oulu Ilmastolähettiläskoulutus Leena Neitiniemi-Upola, meteorologi Lento- ja sotilassääpalvelu, Rovaniemi

2. Luonnollinen kasvihuoneilmiö • maapallon ainoa alkuperäinen energianlähde on auringon lyhytaaltoinen säteily • puolet säteilystä pääsee maanpinnalle asti, maanpintaan imeytyvä säteily muuttuu lämmöksi

3. Maapallon säteilytasapaino • Maapallon ulossäteily on yhtä suuri kuin maapallolle saapuva säteily, mutta: • ulossäteily on pitkäaaltoista verrattuna saapuvaan säteilyyn: tulevan ja lähtevän säteilyn aallonpituus on eri. • mikä on ilmakehän ikkuna?

4. Kasvihuoneilmiön vaikutus • ilmakehän alaosan kaasut imevät osan maapallon lämpösäteilystä: osa palautuu maanpinnalle, osa karkaa avaruuteen. • Tätä kutsutaan luonnolliseksi kasvihuoneilmiöksi. • maapallon lämpötila on nyt keskimäärin +15 astetta, ilman kasvihuoneilmiötä se olisi –18 astetta

5. Ihmiskunta muuttaa ilmakehän koostumusta, kasvihuoneilmiö pyrkii voimistumaan. CO2 –määrän (ppmv) kehitys ilmakehässä eri vuosina kasvihuoneilmiö voimistuu? • jos CO2 –määrä kaksinkertaistuu (560ppmv), lämmittävä vaikutus on n. 4 W/m2

7. Kasvihuonekaasuja kaasu elinikä GWP 20v. GWP 100v.

8. Varsinaiset kasvihuonekaasut: • hiilidioksidi: • fossiiliset polttoaineet, peltojen raivaus ja metsien hävitys tropiikissa, sementin valmistus kalkkikivestä • Metaani: • maakaasu, bakteerit hajottavat orgaanista ainetta hapettomissa oloissa, riisin viljely, märehtijöiden ruuansulatus, termiitit • Dityppioksidi: • trooppinen metsämaa, valtameret (60% luontaisia lähteitä) typpilannoitteet, katalysaattorit… • Halogenoidut hiilivedyt: • ponnekaasut, jäähdytyslaitteet, vaahtomuovit, alumiini-, sähkö- ja elektroniikkateollisuus

9. Vaikutukset • Maapallon keskilämpötila kohoaa, mutta alueellisesti ilmasto saattaa alkuvaiheessa jopa viiletä. • 1860-luvulta lähtien keskilämpötila on kohonnut 0.4-0.8 astetta, mutta ei kuitenkaan tasaisesti. • muutoksia havaittu merenpinnassa, jäätiköissä, kasvillisuudessa, eläimistössä, veden kiertokulussa…

12. Mitä on havaittu? • lämpötilan vuorokausivaihtelu on pienentynyt, yöt lämmenneet, pilvisyys lisääntynyt • yläilmakehä (stratosfääri) on jäähtynyt • meren ylin vesikerros on lämmennyt • merijää sekä jäätiköt vetäytyvät, keväät varhaistuvat • sademäärä hiukan noussut, erityisesti voimakkaat sateet yleistyneet • matalapaineet siirtyneet molemmilla pallonpuoliskoilla napoja kohti

13. Hiukkaspäästöt hiukkasia lisäävät: • tulivuoren purkaukset • fossiiliset polttoaineet • kasvillisuuden polttaminen tropiikissa • hiukkasilla lyhyt elinikä: alailmakehässä 2-7vrk, stratosfäärissä kuukausia. • hiukkaset jarruttavat ilmaston lämpenemistä

14. Hiukkaspäästöjen lisääntyminen • hiukkaspäästöt (teollisuus, liikenne, luontaiset päästöt) jarruttavat lämpenemistä heijastaen auringon säteilyä avaruuteen • hiukkaspäästöt ovat runsaita pohjoisen pallonpuoliskon keskileveyksillä

15. Hiilidioksidin tuotto • Ihminen tuottaa hiilidioksidia. Pitäisikö olla hengittämättä, auttaisiko väkiluvun hillitseminen? • kasvit sitovat hiilidioksidia, lisättäisiinkö kasveja, metsää?

16. Mistä ongelmallinen hiilidioksidi on peräisin? • nopeassa kierrossa (yhteyttäminen, soluhengitys) oleva hiilidioksidi ei merkitse paljonkaan • ongelma on ”ikuisista” varastoista, kivihiilestä tai öljystä, purkautuva hiilidioksidi

17. Skenaariot • Paljonko hiilidioksidia lisätään ilmakehään = miten ihmiskunta käyttäytyy tulevaisuudessa? • Onko päämääränä aineellinen hyvinvointi sekä teoll.maille että kehitysmaille vai vain teollisuusmaille? Onko tavoitteena palvelu- ja tietovaltaiset alat tavaratuotannon sijaan? Huomiodaanko tavaratuotannossa ympäristönsuojelulliset painoarvot? Mikä on tuotannon energiaintensiteetti ja hiili-intensiteetti?

18. Vaihtoehtoisia kehityskulkujawww.ilmasto.org/images/i2b2k41.jpg

19. Ilmastomallit • mallit pyrkivät ennustamaan ilmakehän, maan ja valtamerten reaktioita lisääntyvään kasvihuonekaasujen ja hiukkasten määrään. • kaikki mallit ennustavat lämpenemistä, mutta muutoksen suuruus on hyvin epävarmaa: • maapallon keskilämpötila kohonnee 1.4 – 5.8 astetta v.2100 mennessä, ei kuitenkaan tasaisesti, vaan käsittäen kymmenien vuosien pituisia kymmenyksien suuruisia vaihteluita

20. Muita vaikutuksia: • veden kiertokulku voimistuu: vesivarat, maaperän kuivuus, tulvat • elinkeinojen edellytykset muuttuvat: maatalous, metsätalous, turismi. • talvimerenkulku helpottuu? • ikiroudan sulaminen tekee vahinkoa rakennelmille • rakennusten lämmityskulut pienevät, mutta jäähdytyskulut kasvat • hyvinvointierot, ympäristöpakolaisuus…

21. Muutos Suomessa • Suomen vuotuinen keskilämpötila noussee 4-6 astetta vuosisadan loppuun mennessä, mutta korkeiden leveysasteiden käyttäytymisen ennustaminen on kaikkein vaikeinta! • talvet lämpenevät todennäköisesti enemmän kuin kesät, talvisateet lisääntynevät • vallitseeko Rovaniemellä v.2100 Turun ilmasto, ehkä jo v.2060? Kylmimmänkin vaihtoehdon mukaan v.2100 Rovaniemen ilmasto muistuttaa nykyistä Oulua.

22. Merien käyttäytyminen • merenpinta nousee muutamia kymmeniä senttejä nykyisestä ensi vuosisadan loppuun mennessä, johtuen mm. veden lämpölaajenemisesta • meri lämpenee hitaasti; muuttuuko se hiilidioksidin nielusta sen lähteeksi?

23. Epävarmuustekijöitä • miten päästöt kehittyvät? • lämpötilan kohoaminen voi olla kaksinkertainen, jos päästöt kasvavat paljon. • Pohjois-Euroopan ilmaston ennustaminen erityisen vaikeaa: • miten Golf-virta reagoi? • Pohjoinen Jäämeri voi lämmetä hyvin nopeasti jään vähenemisen takia

24. Itämeri verrattuna Pohjoiseen jäämereen • Maapallon pinta-alasta on 70 % merta ja 7 % :lla meristä on jääpeite • Merissä jäätä muodostuu keskimäärin 60° korkeammilla leveysasteilla. • Suurena poikkeuksena on Pohjois-Atlantti, jossa Golfvirran kuljettama lämpö auttaa pitämään meren avoinna pohjoisessa aina Huippuvuorille ja idässä ohi Murmanskin alueen. • Vuotta nuorempaa merijäätä sanotaan yksivuotiseksi ja sitä vanhempaa jäätä taas monivuotiseksi. Yleensä merijää ei ole 20 vuotta vanhempaa.

25. Miten merijäähavaintojatehdään? • havaintoja tekevät mm. tutkimusjäänmurtajat ja tutkimuslaivat esim. Arctic-Systems, (ACSYS) maailman ilmaston tutkimusohjelmaan liittyvä Aranda • lentokoneet, automaattiasemat, jäiden mukana ajelehtivat satelliittimittauspoijut ja tutkimuslaivoilta jäälle asetettavat tutkimuslaitteet, sukellusveneiden kaikuluotaimet. http://www.fimr.fi/fi/aranda/uutiset/78.html Arandan tutkimusalue . Framsalmessa 19.3.-29.4.2003

26. Tekokuuhavaintojen kehittyminen • napojen kautta n. 850km:n korkeudella kiertävät NOAA-satelliitit kartoittavat jään sijaintia ja määrää, jos pilvikerros ei peitä näkyvyyttä. • uudet ympäristötekokuut, tutkasatelliitit, (eurooppalaiset ERS-1 ja -2 ja Envisat), toimivat myös pilvisissä tilanteissa Aktive Microwawe Instrumentin avulla. Ne sisältävät kuitenkin vain yhden antennin, jolla saadaan tietoa suurista tasaisista jääkentistä. http://figare.utu.fi • vuoden 2005 loppupuolella laukaistiin 720km:n korkeudelle jäätiköitä tutkiva CryoSat, mutta se ei päässyt radalleen. CryoSatissa oli tutka-altimetri, joka olisi voinut arvioida jään yläpinnan ja meriveden välisen korkeuden. Tästä erosta olisi voitu arvioida jään kokonaismassaa ja paksuutta. htpp://www.fimr.fi/fi/tutkimus/projektit/92.hmtl

27. Arktisilla merivirroilla on voimakas vaikutus ilmastoon • Jää kulkeutuu Siperian rannikolta transpolaarisessa virrassa Framinsalmen kautta Grönlannin merelle 2-3 vuodessa. Beaufortin merellä on suurpyörre, jossa merijää voi viipyä 10-20 vuotta ennen työntymistään Framinsalmeen. Philippe Rekacewicz Sources : Macdonald and Bewers 1996. Published in : AMAP Assessment Report : Arctic Pollution. Issues. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP),Oslo, Norway, 1998. Figure number : 3.29

28. Jään irtoaminen jäätiköistä • Saarilta irronneiden jäävuorien ikä voi olla tuhansia vuosia, muuten merijään ikä on enimmillään vain noin 20 vuotta. • Grönlannin itärannikon jäätiköt olivat vuosien 1993-1998 välillä ohentuneet erittäin nopeasti. Tutkijoiden mukaan jäätikön oheneminen ei todennäköisesti johdu pelkästään sulamisesta vaan koko jäämassa liikkuu nopeammin mereen. (www.ilmasto.org) Philippe Rekacewicz Sources : Sugden 1982. Published in : AMAP Assessment Report : Arctic Pollution Issues. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), Oslo, Norway, 1998. Figure number : 3.25

29. Merijään oheneminen Tiedot Pohjoisen jäämeren jäiden paksuuden hupenemisesta perustuvat sukellusveneistä tehtyihin kaikuluotauksiin. Havaintojen määrä ei ole kovin suuri eikä niitä ole juurikaan saatavilla Venäjää reunustavilta alueilta.(Kuusisto,Käyhkö 2004) Philippe Rekacewicz Sources : D.A. Rothrock, Y.Yu and G.A. Maykut, Thinning of the Arctic sea-ice cover, University of Washington, Seattle, 1999. Published in : Vital climate graphics, the impacts of climate change, UNEP and Grid Arendal, 2000. Figure number : 27, Page 17

30. ”Kauhuskenaario” • ”karkaava kasvihuoneilmiö”, jota palautetekijät nopeuttavat ja voimistavat • sulavatko napajäätiköt? (merenpinta nousisi 70m.) • tuskin, sillä jään sulaminen vaatisi Antarktiksella 20 asteen lämpenemisen. • Toisaalta: lumisateet voivat lisääntyä ja jäätiköt paremminkin kasvaa…

31. Mitä voidaan tehdä? • hiilidioksidipäästöjen hillitseminen asteittain kansainvälisin sopimuksin (IPCC raportoi tieteellisistä näytöistä) • muiden energianlähteiden kehittäminen (foss.polttoaineet osuus nyt 85% !) • liikenne: kun kulutat 100 kg polttoainetta, tuotat n. 300 kg hiilidioksidia! • energian käytön tehostaminen: prim.energiasta muutetaan sähköksi vain 40%, valoa siitä saadaan hehkulampussa 4%, mikä kulutetaan usein turhaan: siirtoketjun hyötysuhde vaivaiset 1%.

32. Historiallisia ilmastoja • onko tulossa uusi jääkausi vai ilmaston lämpeneminen? • riippuu siitä, mitä aikaväliä tarkastellaan • syitä muuttuvaan ilmastoon: maapallon mannerlaattojen liike, maapallon ratageometria, tulivuorenpurkaukset.

33. Historiaalisia ilmastoja • Jääkausia on ollut useita – ja tulee olemaankin!

34. Lähteitä • Kuusisto, E., Käyhkö, J., 2004. Globaalimuutos. Otavan kirjapaino Oy, pp.43-46 • Leppäranta, M., 2001. Merten jääolot. Vesitalous 06/2001. Ympäristöviestintä YVT Oy. • National Geographic Suomi Nro 1 (23/1-22/2 2004) Jäisen meren salat s. 82-99 • Philippe Rekacewicz Sources : Macdonald and Bewers 1996. Published in : AMAP Assessment Report : Arctic Pollution. Issues. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP),Oslo, Norway, 1998. Figure number : 3.29, 3.25 and • Sources : D.A. Rothrock, Y.Yu and G.A. Maykut, Thinning of the Arctic sea-ice cover, University of Washington, Seattle, 1999. Published in : Vital climate graphics, the impacts of climatechange, UNEP and Grid Arendal, 2000.Figure number : 27, Page 17 • http://figare.utu.fi • htpp://www.fimr.fi/fi/tutkimus/projektit/92.hmtl • http://www.fimr.fi/fi/itamerikanta.html (Merentutkimuslaitoksen Itämeriportaali) • http://www.fmi.fi/tutkimus_ilmasto/ilmasto_17.html • http://www.fimr.fi/fi/aranda/uutiset/78.htmll • http://www.iti.fi/ilmasto/napajaa.htm • http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/MediaAlerts/2004/2004100417708.htm • Räisänen,J. 2004. Kasvihuoneilmiön voimistuminen ja sen vaikutukset. Helsingin yliopisto, Ilmakehätieteiden osasto. 178s.