Että tulevaisuutta ylipäätään olisi, ilmaston lämpenemiselle on pantava stoppi nyt. Siihen tarvitaan pieniä ja isoja askelia, tahtoa, neuvokkuutta ja oivallusta. Tiedetoimittaja ja kirjailija Risto Isomäki esittelee kymmenen tärkeänä pitämäänsä tointa, jotka ulottuvat suurista puista uudenlaiseen sementtiin ja liesistä lämpöbakteereihin.




Julkaistu Tiede-lehdessä 10/2009


1 Eläköön suuret puut

Puiden istuttaminen ja ennen kaikkea jo olemassa olevien puiden kasvattaminen aiempaa suuremmiksi on tähän asti ollut ainoa alue, jolla olemme jo saavuttaneet merkittäviä tuloksia ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa.

Uusien arvioiden mukaan trooppiset metsät poistavat vuosittain ilmakehästä noin 1,2 miljardia tonnia hiiltä ja pohjoiset metsät 0,8-1,2 miljardia. Suojelualueiden määrä on kasvanut. Teollisuusmaissa metsien käyttö on vähentynyt, ja monet pohjoiset metsät kasvavat aiempaa nopeammin lämpenemisen takia. Afrikan, Aasian ja Etelä-Amerikan talonpojat ovat istuttaneet mailleen kymmeniä miljardeja uusia puita.

Monet sademetsät eivät todellisuudessa ole kovin vanhoja, ja niiden puusto kasvaa edelleen. Lisäksi on mahdollista, että myös ilman hiilidioksidipitoisuuden lisääntyminen on nopeuttanut metsien kasvua.

On järkevää käyttää voimavaroja siihen, mikä toimii. Puuston muodostamien hiilinielujen lisääminen on vastakin tehokas ja edullinen tapa poistaa hiiltä ilmakehästä. Parasta olisi istuttaa ruokaa tuottavia puita, jotka kasvavat hyvin suuriksi ja jotka eivät voi kuolla metsä- tai ruohikkopaloissa.

Erityisen kiinnostavia hiilivarastopuita olisivat esimerkiksi afrikkalainen apinanleipäpuu, mongongo-pähkinäpuu, marula, monet villit viikunalajit, mango, parapähkinäpuu, syötäviä siemeniä tuottavat araukariat sekä monet jalopähkinä- ja hasselpähkinälajit.


2 Terra preta do Indio - eli puuhiiltä peltoon

Sademetsiä on vaikea viljellä, koska rajut sateet huuhtovat maaperän puhtaaksi ravinteista. Melkein kaikki ravinteet ovat sitoutuneet puihin ja muuhun kasvillisuuteen. Jos metsä raivataan, ravinteet valuvat nopeasti alempiin maakerroksiin tai maan pintaa pitkin jokiin.

Amazoniassa ennen eurooppalaisten tuloa asuneet kansat viljelivät sademetsiä sekoittamalla puutarhojensa maaperään kompostia, ruukunsirpaleita ja hienojakoista puuhiiltä. Ravinteet takertuivat puuhiilen murusiin eivätkä huuhtoutuneet kasvinjuurien ulottumattomiin.

Alueelta on löytynyt erittäin hedelmällisiä maannoksia, jotka tunnetaan intiaanien mustana maana eli terra preta do Indiona. Hehtaarilla maata ylimmässä kahdessa metrissä on usein yli 500 tonnia eloperäistä hiiltä. Tästä voi parhaimmillaan jopa 20 prosenttia olla puuhiiltä, "mustaa hiiltä". Loppu on humusta, bakteereja ja sienirihmastoa.
Intiaanien tapa viljellä sademetsää oli selvästikin ekologisesti hyvin kestävä, koska se oli käytössä ainakin 4 200 vuotta.

Puuhiilen lisäämistä peltoon on viime vuosina alettu kokeilla kymmenissä maissa. Tähänastisten kokeiden perusteella vaikuttaa todellakin siltä, että puuhiilen sotkeminen maaperään vähentää huomattavasti lannoitteiden tarvetta. Maailman sadat miljoonat pienviljelijäperheet voivat ehkä tällä tavoin pienentää tuotantokustannuksiaan tavalla, joka paitsi kasvattaa satoja myös poistaa ilmakehästä suuria määriä hiilidioksidia. Puuhiilen lisääminen maaperään näyttää myös pienentävän typpioksiduulipäästöjä useilla eri mekanismeilla.


3 Miljardi aurinkokeitintä köyhille

Noin kolme miljardia ihmistä käyttää ruoanlaitossa keittoliesiä, joissa poltetaan puuta, olkea tai karjanlantaa. Ne saastuttavat runsaasti. Lisäksi suuri osa Kiinan maaseutuväestöstä polttaa kivihiiltä samanlaisilla yksinkertaisilla liesillä.

Sadat miljoonat pienet tulet tuottavat ihmisten terveydelle haitallisia pienhiukkasia. Ne synnyttävät myös valtavan määrän ilmassa leijailevia pikimustia nokihiukkasia, jotka lämmittävät ilmastoa paljon. Nokihiukkaset ovat selvästi tärkein Himalajan jäätiköiden sulattaja.

Yksinkertaisen aurinkokeittimen lahjoittaminen kaikille köyhille ja keskituloisille kotitalouksille vähentäisi hiilidioksidi- ja nokipäästöjä. Lisäksi puusto ja muu kasvillisuus säilyisivät. Aurinkokeittimet tarvitsevat kaverikseen myös toisenlaisen, biomassaa mahdollisimman puhtaasti polttavan keittimen, jota ihmiset voisivat käyttää auringonlaskun jälkeen tai silloin kun sataa.

Tällaisen ohjelman toteuttamiseen riittäisi, ainakin teoriassa, kolmasosa maailman yhden vuoden kehitysyhteistyövaroista.


4 Gigawatin aurinkokenno¬voimala Saharaan

Aurinkoenergiaa kehittävillä yrityksillä on jo kymmeniä sellaisia tekniikoita, joilla on periaatteessa mahdollista tuottaa sähköä halvemmalla kuin kivihiilellä. Tämä kuitenkin edellyttäisi komponenttien ja laitteistojen valmistamista hyvin pitkinä sarjoina.

Nyt lukuisat erilaiset tekniikat kilpailevat keskenään ja syövät toisiltaan markkinoita. Vaihtoehtoja on niin paljon, ettei yksikään yritys ole vielä onnistunut nousemaan tarpeeksi suureksi eli suurvoimaloiden, siis gigawattien teholuokkaan. Siksi aurinkosähkö on lähes aina selvästi hiilisähköä kalliimpaa.

Mutta entä jos esimerkiksi Euroopan unioni rakentaisi yhteistyössä jonkin Pohjois-Afrikan maan kanssa Saharaan vaikkapa kahden gigawatin aurinkovoimalan vain yhtä tekniikkaa käyttäen? Tällöin aurinkosähköstä tulisi kertarysäyksellä hiilisähköä halvempaa kaikkialla, missä on suoraa auringonvaloa tarpeeksi. Tällaisen hankkeen ansiosta lupaavimmalta vaikuttavan keskitetyn aurinkokennovoiman (ks. Tiede 2/2009, s. 22-23) tai ohutkalvotekniikan tuotantolinjat kasvaisivat kerralla riittävän pitkiksi.

Saksalaisvetoisessa Desertec-hankkeessa kaavailtu sähköntuotanto on jo oikeaa suuruusluokkaa. Desertec ei kuitenkaan perustu kennotekniikkaan, vaan laajat peilikentät kiehuttavat vettä turbiineihin, jotka tuottavat sähköä.


5 Sementti uusiksi

Sementin valmistus on ilmastokeskustelun suuri unohdettu ongelma.

Portlandsementti on halpaa, ja siitä saadaan kovaa, laadukasta betonia. Sen valmistus kuitenkin vaatii yli 1 400 asteen lämpötilan, mikä kuluttaa paljon kivihiiltä. Lisäksi valmistusprosessin kemialliset reaktiot vapauttavat ilmakehään vielä enemmän hiilidioksidia.

Portlandsementin tekeminen tuottaa nykyään noin 500 miljoonaa tonnia hiiltä vuodessa. Tämä on 7-8 prosenttia kaikista ihmisen aiheuttamista hiilipäästöistä. Pahinta on, että sementtiteollisuuden päästöjen ennustetaan ainakin kaksinkertaistuvan vuoteen 2030 mennessä.

Vaihtoehtoja tarvitaan. Realistisin ratkaisu saattavat olla niin sanotut geopolymeerisementit, joita voitaisiin valmistaa esimerkiksi hiilivoimaloiden ja terästehtaiden vanhoista kuonavuorista. Kuonasta irrotetaan ensin alumiini- ja piiyhdisteitä, jotka käsitellään voimakkailla emäksillä. Tuloksena on polymeereiksi sanottuja kertautuneita molekyylejä.

Geopolymeerisementti on halvempaa ja kovempaa kuin portlandsementti ja tuottaa vain 10 prosenttia sen hiilipäästöistä. Geopolymeerisementistä tulee hyvin todennäköisesti tärkeä raaka-aine koko maailman rakennusteollisuudelle. Toistaiseksi maailmassa on vasta vain yksi yritys, australialainen Zeobond, joka valmistaa sitä suuria määriä. Tuotantoa pitää saada myös muualle maailmaan.


6 Lihansyönti vähemmäksi

Maailman hallitukset puhuvat usein melkein samassa lauseessa kahdesta asiasta, jotka pitäisi toteuttaa vuoteen 2050 mennessä: ruoan tuotanto tulisi kaksinkertaistaa ja kasvihuonekaasupäästöjä vähentää 60-80 prosentilla. Näitä kahta tavoitetta ei ole mahdollista sovittaa yhteen, ellei lihansyönti vähene tuntuvasti. YK:n elintarvike- ja maatalousjärjestön Faon tuoreen selvityksen mukaan karjankasvatus ja muu maatalous nimittäin tuottavat jo nyt yli 30 prosenttia kaikista kasvihuonekaasujen päästöistä.

Totuus on ehkä vieläkin karumpi. Nykyisen arvion mukaan typpioksiduuli (typpidioksidi, ilokaasu) muodostaa noin kahdeksan prosenttia kasvihuonekaasujen päästöistä. Tästä ehkä 80 prosenttia on seurausta typpilannoitteiden käytöstä, ja suuri osa lopusta pääsee ilmaan karjanlannasta.

Tähän asti on oletettu, että vain yksi prosentti lannoitteiden typestä muuttuisi maassa typpioksiduuliksi. Nobelin kemian palkinnon saaneen Paul Crutzenin uuden arvion mukaan todellinen määrä saattaa kuitenkin lähetä jopa neljää prosenttia. Jos Crutzen on oikeassa, typpioksiduulista voi vielä tulla ilmasto-ongelman visaisin yksittäinen palanen.

Kenties ainoa mahdollinen ratkaisu typpioksiduuliongelmaan on vähentää rajusti lihansyöntiä. Jos kaikki söisivät enimmäkseen kasvisruokaa (ks. s. 32-33), lannoitteiden tarve romahtaisi. Samalla vähenisi sademetsien raivaaminen laitumiksi ja karjankasvatuksen metaanipäästöt pienenisivät.


7 Lämpöä rakastavat bakteerit töihin

Meksikon eteläosissa, Jukatanin niemimaalla ja Chiapasin sademetsissä, on mustan maan alueita, jotka ovat todennäköisesti syntyneet suurin piirtein samalla tavalla kuin Amazoniassa. Sen sijaan Meksikon laaksossa sijaitsevat, asteekkien mustana maana (Azteterra negra de los cos) tunnetut alueet eivät näytä sisältävän paljonkaan puuhiiltä.

Asteekkien pääkaupunki Tenochtitlan saattoi espanjalaisten tullessa olla maailman suurin asutuskeskus.

Texcocojärven rannoilla ja saarissa asui yhteensä lähes puolitoista miljoonaa ihmistä. Kaupungin ruoantuotanto perustui eräänlaisiin kelluviin puutarhoihin. Mexicat, texcocot, xochimilcat ja muut intiaanikansat rakensivat kelluvia ruokolauttoja ja nostivat niiden päälle järven pohjasta hedelmällistä lietettä kasvualustaksi. Espanjalaisten mukaan kelluvat puutarhat tuottivat kuudesta kahdeksaan satoa vuodessa.

Viljeltyjen kasvien valikoima oli laaja. Se ulottui maissista ja lukuisista erilaisista pavuista pieniin kelluviin vesikasveihin ja yksisoluisiin spirulina-leviin.

Uusien tutkimuksien mukaan ainutlaatuinen tuottavuus perustui ainakin osittain Texcocojärven pohjalietteessä elävän ärhäkän termofiilin eli lämpöä rakastavan bakteerin ominaisuuksiin. Tämä chinampera- eli asteekkibakteeri on tehokas typensitoja mutta näyttää myös muuntavan kasvinjätteitä oudoksi, hyvin haluttomasti hajoavaksi humukseksi. Jäljellä olevat kelluvat puutarhat eivät nimittäin enää kellu.

Saaret ovat nyt niin paksuja ja raskaita, että ne ovat painuneet kiinni pohjaan. Lisäksi ne ovat kasvaneet pari metriä järven pintaa korkeammalle. Viljely on siis muutamassa vuosisadassa tuottanut useita metrejä mustaa maata, joka koostuu pelkästä eloperäisestä aineksesta.

Erilaisten kasvinjätteiden kompostointi chinampera-bakteerin tai muiden sitkeiden termofiillien avulla voisi olla yksi tapa poistaa ilmakehästä paljon hiilidioksidia. Asiaa kannattaa ehdottomasti tutkia tarkemmin!

Ehkä me pystyisimme myös tuottamaan ison osan talojemme lämmitysenergiasta polttamalla biomassaa termofiilien bakteerien avulla ilman liekkiä - samalla tavalla kuin oma elimistömme tuottaa tarvitsemansa lämmitysenergian. Silloin ei syntyisi ilmastoa lämmittäviä nokipäästöjä eikä terveydelle vaarallisia pienhiukkasia. Biomassan sisältämää energiaa ei myöskään menisi hukkaan palamattomina kaasuina eikä savupiipusta karkaavana lämpönä.


8 Geolämpöä hiilidioksidin avulla

Ensimmäiset ydinaseet kehitettiin Yhdysvaltain Los Alamosissa. Ne muuttivat maailman paljon aiempaa vaarallisemmaksi. Samasta paikasta on kuitenkin tullut myös hyödyllisiä keksintöjä. Los Alamosin kansallisen laboratorion tutkijat ehdottivat jo 1990-luvun alussa, että vesi korvattaisiin ylikriittisellä hiilidioksidilla geotermistä sähköä tuottavissa voimaloissa.

Ylikriittinen neste on eräänlainen kaasun ja nesteen välimuoto, jolla on kummankin olomuodon ominaisuuksia. Hiilidioksidi muuttuu ylikriittiseksi 72 ilmakehän paineessa ja 31 asteen lämpötilassa.

Geotermisissä voimaloissa vettä syötetään putkessa maankuoreen muutaman kilometrin syvyyteen, jossa kivi on jo parisataa-asteista (ks. Tiede 9/2008, s. 34-39). Se kuumentaa veden, joka höyrystyy ja nousee toista putkea pitkin maanpinnalle pyörittämään voimalan turbiineja. Jos maahan veden sijasta pumpattaisiin ylikriittistä hiilidioksidia, geoterminen voimala tuottaisi noin 50 prosenttia enemmän sähköä.

Prosessissa hiilidioksidin kierto on suljettu, mutta samalla hiilidioksidia voidaan erikseen pumpata maahan. Syvälle maahan johdettu ylikriittinen hiilidioksidi muuttuu pikkuhiljaa osaksi peruskalliota. Se reagoi maaperän mineraalien kanssa ja muodostaa karbonaatteja ja muita hiilidioksidin suoloja.

Hiilidioksidi voidaan myös laskea syvällä maassa sijaitseviin suola- tai pohjavesialtaisiin. Tällöin hiilivoimalan palokaasut pystyttäisiin sellaisinaan johtamaan maan alle - ja samalla hoituisivat hiukkaspäästötkin.

Los Alamosissa tehtyjen laskujen mukaan 100 megawatin geoterminen voimala voisi poistaa ilmakehästä yhtä paljon hiilidioksidia kuin 450 megawatin kivihiili- tai biomassavoimala sitä tuottaa. Jos rakennetaan vierekkäin hiilivoimala ja geoterminen voimala, päästään lähes hiilineutraaliin sähkön tuotantoon. Jos viereinen voimala käy biomassalla, hiiltä luonnollisesti poistuu ilmakehästä vieläkin enemmän.

Olisi tärkeää rakentaa mahdollisimman nopeasti muutama periaatetta hyödyntävä koevoimala. Tällä tavoin pystyttäisiin poistamaan ilmakehästä hyvin paljon hiiltä suurin piirtein ilmaiseksi, todennäköisesti jopa taloudellisesti kannattavalla tavalla.


9 Lentokoneille optimaaliset reitit

Kansainväliselle lentoliikenteelle pitäisi laatia parempi ilmastostrategia, joka ottaisi hiilidioksidin lisäksi huomioon lentokoneiden muutkin ilmastovaikutukset.

Lentoliikenne tuottaa vain kaksi prosenttia ihmisen aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä. Suihkukoneiden taivaalle piirtämät tiivistymisjuovat ja niistä muodostuvat näkyvät ja näkymättömät yläpilvet saattavat kuitenkin lämmittää ilmastoa kymmenen kertaa enemmän kuin lentokoneiden hiilidioksidi. Tästä huolimatta ilmailun tulevaisuutta pohtivat visiot keskittyvät yleensä pelkkään hiilidioksidiin.

Esimerkiksi Boeing ja Airbus-koneiden valmistaja Eads ovat suunnitelleet entistä korkeammalla lentäviä koneita. Niiden hiilidioksidipäästöt pienenisivät hiukan, mutta ne tuottaisivat aiempaa pitkäaikaisempia ja siten ilmastoa entistä voimakkaammin lämmittäviä yläpilviä. Jos tällaiset koneet lentäisivät normaalia matalammalla, niiden polttoaineen kulutus kasvaisi jyrkästi. Tämä on paha ongelma, koska tiivistymisjuovien muodostuminen on helpointa estää pudottamalla lentokorkeutta.

Kauhistuttavin skenaario olisi korvata kerosiini vedyllä. Vetyä polttavat suihkukoneet lentäisivät niin korkealla ja tuottaisivat niin paljon vesihöyryä, että niiden ilmastoa lämmittävä vaikutus olisi ainakin 13 kertaa suurempi kuin nykyisten suihkukoneiden.

Lentokoneiden tuottamat typpioksidit lämmittävät ilmastoa silloin, kun niistä muodostuu voimakkaassa auringonvalossa runsaasti otsonia. Toisaalta typpioksidit viilentävät ilmastoa tuhoamalla metaania. Nämä eri suuntiin vaikuttavat tekijät ovat Keski-Euroopan yllä suurin piirtein tasapainossa. Tropiikissa lämmittävä vaikutus hallitsee, ja pohjoisilla reiteillä typpioksidien viilentävä vaikutus on todennäköisesti voitolla. Reitittämällä lentoja sopivasti typpioksidien haitallisia vaikutuksia voidaan ehkä pienentää.


10 Parempia hätäsuunnitelmia takataskuun

Koko Länsi-Siperian ikirouta-alue suli 2005 täyteen pieniä pyöreitä järviä. Alaskan yliopiston tutkijan Katey Walterin mukaan sulavesijärvien kokonaispinta-ala on sen jälkeen noin kolmessa vuodessa suurin piirtein viisinkertaistunut. Samaan aikaan Jäämeren kelluvat jäämassat ovat menettäneet valtaosan tilavuudestaan.
Venäläiset tutkijat raportoivat kesällä 2008, että Jäämeren merenalaisesta ikiroudasta on jo alkanut purkautua suhteellisen suuria määriä metaania.

On mahdollista, että me emme enää pysty torjumaan ilmastonmuutosta riittävän nopeasti. Tällöin meidän täytyy ostaa lisäaikaa toimilla, jotka ainakin väliaikaisesti pysäyttävät arktisten alueiden suunnattomien metaani- ja hiilivarastojen sulamisen.

Yksi suhteellisen turvallinen hätäratkaisu olisi vähentää arktisten alueiden talviaikaista pilvipeitettä kylvämällä pilviin jääkiteiden tiivistymisytimiä. Pilvillä on talvisin erittäin voimakas napa-alueita lämmittävä vaikutus.

Toinen mahdollisuus olisi päinvastainen: lisätä pilvipeitettä keskikesällä, jolloin pilvet vaikuttavat viilentävästi. Esimerkiksi ilmaan suihkutettavat pikkuriikkiset merivesipisarat saattaisivat lisätä pilvien määrää ja samalla muuttaa pilvet valkoisemmiksi ja paremmin heijastaviksi.

Kolmas keino olisi poistaa havupuut pohjoisten talousmetsien etelänpuoleisilta rinteiltä. Jos etelärinteille jäisi vain lehtensä pudottavia puita, lumi heijastaisi lämpöä tehokkaammin, keväthanget säilyisivät pitempään ja koko arktinen vyöhyke viilenisi.

Erilaisten hätäratkaisujen hyviä ja huonoja puolia pitää tutkia nyt. Niiden käyttö tulee pahimmassa tapauksessa ajankohtaiseksi yllättävän pian.



Risto Isomäki on tiedetoimittaja, ympäristöaktiivi ja kirjailija. Hänen kirjojaan ovat mm. Sarasvatin hiekkaa ja Litium 6. 2008 hän julkaisi tietoteoksen 34 tapaa estää maapallon ylikuumeneminen (Tammi).

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Hirmun anatomia on selvinnyt sääsatelliittien mikroaaltoluotaimilla. Ne näkevät pilvien läpi myrskyn ytimeen ja paljastavat ukkospatsaat, joista myrsky saa vauhtinsa. Kuva: Nasa/Trimm

Pyörivät tuulet imevät energiansa veden lämmöstä.

Trooppiset rajuilmat tappoivat vuosina 1995–2016 lähes 244 000 ihmistä, koettelivat muuten 750 miljoonaa ihmistä ja tuhosivat omaisuutta runsaan 1 000 miljardin dollarin arvosta, enemmän kuin mitkään muut mullistukset, esimerkiksi tulvat tai maanjäristykset.

Näin arvioi maailman luonnonkatastrofeja tilastoiva belgialainen Cred-tutkimuslaitos raporteissaan, joissa se laskee katastrofien pitkän aikavälin inhimillistä hintaa.

Myrskytuhot ovat panneet myrskytutkijat ahtaalle. Kaikki tahtovat tietää, mistä näitä rajuilmoja tulee. Lietsooko niitä ilmastonmuutos?

Lämpö alkaa tuntua

Näihin asti tutkijapiireissä on ollut vallalla käsitys, jonka mukaan hirmuista ei voi syyttää ilmastonmuutosta vielä kotvaan. Se alkaa voimistaa myrskyjä vasta pitkällä aikajänteellä.

Nyt hurjimpia myrskyjä on kuitenkin alettu kytkeä ilmaston lämpenemiseen. Esimerkiksi alkusyksystä 2017 Maailman ilmatieteen järjestö WMO arvioi, että lämpeneminen todennäköisesti rankensi elokuussa Houstonin hukuttaneen Harvey-myrskyn sateita.

Jotkut tutkijat ovat puhuneet kytköksistä jo vuosia.

Esimerkiksi Kerry Emanuel, Massachusettsin teknisen yliopiston myrskyspesialisti, laski 2005, Katrinan runnottua New Orleansia, että Atlantin ja Tyynenmeren myrskyt ovat nykyään 60 prosenttia voimakkaampia kuin 1970-luvulla.

Keväällä 2013 Nils Bohr -instituutin Aslak Grinsted raportoi, että lämpenemiskehitys vaikuttaa myrskyissä syntyviin tulva-aaltoihin.

Kun maapallon keskilämpötila nousee 0,4 astetta, myrskytulvien määrä tuplaantuu. Tämä rajapyykki on jo ohitettu. Kun lämpötila nousee kaksi astetta, tulvat kymmenkertaistuvat. Silloin superrajuja myrskyjä hyökyy Atlantilta joka toinen vuosi. Tähän asti niitä on nähty kerran 20 vuodessa.

Meri lämpenee otollisesti

Tärkein myrskyjä ruokkiva muutosvoima löytyy sieltä, mistä myrskyt ammentavat energiansa ja mihin ilmastonmuutoksen nähdään vaikuttavan: meriveden lämpötilasta. Se kehittyy myrskyille otolliseen suuntaan.

Esimerkiksi Meksikonlahdella, hurrikaanien voimanpesässä, on mitattu jopa pari astetta tavallista korkeampia meriveden lämpötiloja.

Kun Haiyan, yksi kaikkien aikojen kovimmista taifuuneista, marraskuussa 2013 jätti kaksi miljoonaa filippiiniläistä kodittomiksi, meri oli myrskyn syntyalueella vielä sadan metrin syvyydessä kolme astetta normaalia lämpimämpi.

Meressä tapahtuu muutakin epäedullista: pinta nousee. Se kasvattaa myrskyjen nostattamia tulva-aaltoja, jotka usein saavat aikaan pahinta tuhoa.

 

Näin hirmumyrsky kehittyy

Hirmun syntymekanismi on sama kaikkialla, vaikka nimitykset vaihtelevat. Atlantilla ja Amerikan puoleisella Tyynellämerellä puhutaan hurrikaaneista, Aasian puolella taifuuneista ja Intian valtamerellä ja Oseaniassa sykloneista. Grafiikka: Mikko Väyrynen

 

Trooppisia hirmumyrskyjä syntyy päiväntasaajan molemmin puolin 5. ja 25. leveyspiirin välillä. Päiväntasaajalla niitä ei muodostu, sillä sieltä puuttuu coriolisvoima, jota myrsky tarvitsee pyörimiseensä

Kehittyäkseen myrsky vaatii tietynlaiset olot. Suursäätilan pitää olla laajalla alueella epävakaa ja ukkossateinen ja meriveden vähintään 26 asteista 50 metrin syvyydeltä. Lisäksi tuulien pitää puhaltaa heikosti 12 kilometrin korkeuteen asti. Voimakkaissa virtauksissa myrskynpoikanen hajoaa.

1. Merestä nousee lämmintä, kosteaa ilmaa. Se kohoaa nopeas­ti ja tiivistyy ukkospilviksi, jotka kohoavat 10–15 kilometrin korkeuteen. Samalla vapautuu lämpöä, mikä ruokkii matalapainetta.

2. Fysiikan säilymislakien mukaan ylös kohoavan ilman tilalle virtaa ympäriltä korvausilmaa, jolloin ilmanpaine alueella laskee.

3. Lämpöä kohoaa ylös yhä laajemmalti, ukkospilvien jono venyy, ja ilman virtausliikkeet voimistuvat. Ilmanpaine laskee lisää, ja alueelle syntyy liikkuva matalapaineen keskus.

4. Paine-ero tuottaa voiman, joka alkaa pyörittää tuulia kiihtyvää vauhtia. Maan pyörimisliikkeestä aiheutuva coriolisvoima kiertää niitä spiraalin lailla vastapäivään kohti matalan keskusta. Kun tuulen sekuntinopeus nousee yli 33 metrin, on syntynyt trooppinen hirmumyrsky.

Hurjimmissa myrskyissä tuulen nopeus nousee 70–90 metriin sekunnissa. Pyörteen halkaisija vaihtelee puolestaan 400 kilometristä 1 000 kilometriin.

5. Myrskyn voimistuessa sen ylle muodostuu korkeapaine, joka pyörii tuulia vastaan. Laskeva ilmavirtaus kuivattaa ja lämmittää keskusta, ja se seestyy myrskynsilmäksi.

6. Silmää kiertävät tuulet sekoittavat tehokkaasti meren pintaa 50–100 metrin syvyydeltä. Kun lämmintä vettä painuu syvyyksiin ja viileää kohoaa pintaan, ”lämpövoimala” jäähtyy ja hitaasti liikkuva myrsky voi heikentyä. Nopeaan myrskyyn jarru ei ehdi vaikuttaa, ja silloin kumpuava vesi voi loppumatkasta muuttua vaaralliseksi.

7. Kun ranta lähestyy ja meri madaltuu, tuulet pakkaavat vettä myrskyn tielle tulva-aalloksi, joka syöksyy myrskyn mukana maalle tuhoisin seurauksin.

Maalle saavuttuaan myrsky laantuu, kun se ei enää saa käyttövoimaa meren lämmöstä.

 

Tuula Kinnarinen on Tiede-lehden toimitussihteeri.

Julkaistu Tiede-lehdessä 1/2014. Päivitetty 12.9.2018.