Pohjoisen jäämeren sulaminen on yksi palautemekanismi, joka kiihdyttää lämpenemistä. Kuva: NASA Goddard Space Flight Center
Pohjoisen jäämeren sulaminen on yksi palautemekanismi, joka kiihdyttää lämpenemistä. Kuva: NASA Goddard Space Flight Center

Ilmastotoimien kiireellisyyttä yritetään mallintaa määrittämällä piste, josta ei ole paluuta.

Ilmastonmuutoksen yhteydessä puhutaan usein pisteestä, josta ei ole paluuta. Sillä voidaan viitata moneen asiaan.

Jos maapallon ilmakehän hiilidioksidipitoisuus tai lämpötila kohoavat yli tietyn rajan, se voi käynnistää palautemekanismeja, jotka kiihdyttävät lämpenemistä edelleen. Esimerkiksi jos pohjoiset napajäätiköt sulavat ja eteläiset jäätiköt mustuvat, musta vesi ja harmaantunut jää imevät entistä suurempia määriä auringon lämpöenergiaa itseensä, jolloin maapallon lämpötasapaino nytkähtää uuteen pisteeseen.

”Piste, josta ei ole paluuta” määritellään usein myös poliittisten tavoitteiden kautta: mihin mennessä toimiin pitää ryhtyä, jotta lämpötila pysyy tietyissä raameissa.

Uudessa tutkimuksessaan brittiläiset ja hollantilaiset ilmastotutkijat asettavat kysymyksen seuraavasti: minä vuonna ihmiskunnan pitää alkaa vähentää kasvihuonekaasupäästöjään lisäämällä energiantuotannossaan uusiutuvan energian osuutta merkittävästi vuosi vuodelta, jotta vuonna 2100 maapallon keskilämpö pysyisi siedettävänä?

Vastaus on vuosi 2035.

Tarkemmin sanoen: mikäli viimeistään vuonna 2035 uusiutuvan energian osuutta energiantuotannosta aletaan lisätä tasaisesti kahdella prosenttiyksiköllä vuodessa, vuonna 2100 maapallon keskilämpötila pysyy 67 prosentin varmuudella vain alle kaksi astetta korkeampana kuin se oli esiteollisena aikana.

Jos taas uusiutuvan energian osuutta voitaisiin kasvattaa tasaisesti viidellä prosenttiyksiköllä vuodessa, toimeen tarttumiseen riittäisi vuosi 2045.

Mikäli lämpötilan nousu halutaan pitää alle 1,5 asteessa, vuodesta 2027 alkaen pitäisi kasvattaa uusiutuvien energialähteiden osuutta viidellä prosenttiyksiköllä vuodessa.

Mikäli lämpötilan nousu haluttaisiin pitää alle 1,5 asteessa, mutta kasvattaa uusiutuvien osuutta vain kahdella prosenttiyksiköllä vuodessa, se ei ole tutkijoiden mukaan enää mahdollista – jollei tehdä jotain muuta suurisuuntaista, kuten esimerkiksi imetä hiilidioksidia pois ilmakehästä.

Tällaiseen numeroiden pyörittelyyn ei sikäli tule suhtautua kirjaimellisesti, että kyse on pyrkimyksestä matemaattisesti hallita epävarmuutta.

Asettamalla tällaiseen mallinnukseen hieman erilaisia lämpötilatavoitteita vuodeksi 2100 ja hieman erilaisia päästöjen korvaustahteja, ”piste josta ei ole paluuta” voidaan osoittaa hyvin moneen tulevaan ja menneeseen vuoteen.

Numeroiden pyörittelyn ohella tutkijoiden tavoite on tuottaa jonkinlaista konkretiaa päästövähennysten tarpeista ja herättää tietoisuutta siitä, että ilmaston lämpenemistä on parempi torjua ennemmin kuin myöhemmin.

”’Piste, josta ei ole paluuta’ on sikäli hyödyllinen käsite, että se tuo ilmastokeskusteluun aikaulottuvuuden. Se auttaa korostamaan asian kiireellisyyttä”, sanoo tiedotteessa artikkelin pääkirjoittaja, Oxfordin yliopiston tutkija Matthias Aengenheyster.

”Toivomme, että ’deadlinen asettaminen’ kiihottaisi kiireen tuntua poliitikoissa ja päättäjissä”, sanoo myös artikkelin kirjoittajiin kuuluva professori Henk Dijkstra hollantilaisesta Utrechtin yliopistosta.

Vaikka monet valituista vuosista ovat kaukana tulevaisuudessa, se ei tarkoita sitä, että päästövähennystalkoot voisi aloittaa vasta silloin. Fossiilisten polttoaineiden laajamittainen korvaaminen uusiutuvalla energialla on tähän mennessä epäonnistunut, joten asiaa pitää kehitellä ja pohjustaa hyvin hanakasti, että korvaaminen alkaisi tulevaisuudessa toimia.

Kahta astetta pidetään vallitsevana arviona siitä, että mikäli lämpenemin jää sen alle, hallitsemattomien ja ilmastoa edelleen lämmittävien palautemekanismien todennäköisyys pysyy pienenä. Tästä todennäköisyydestä toki kiistellään laajasti, mikä kuuluu tällaisen epävarmuuksia kartoittavan tieteen luonteeseen.

Tutkimus julkaistiin Euroopan geotieteilijöiden liiton Earth System Dynamics -lehdessä.

Miljardien vuosien saatossa nuoret kvasaarit ovat suihkunneet maailmankaikkeuden täyteen kuumaa seitinohutta atomirihmaa.

Tähtitieteilijät ovat keksineet vastauksen arvoitukseen, missä liki puolet aineesta piileksii.

Nyt ei puhuta pimeästä aineesta saati pimeästä energiasta, joita kosmologisten teorioiden mukaan pitäisi olla maailmankaikkeuden massaenergiasta peräti noin 95 prosenttia. Kyse on siitä tavallisesta aineesta, josta koostuvat tähdet, planeetat, kivet, eläimet ja me itse.

Tavallinen aine on enimmäkseen protoneita ja neutroneita sekä näistä muodostuvia atomeita. Kaiken järjen mukaan atomeiden pitäisi olla kasaantuneina galaksien tähtiin, planeetoihin ja mustiin aukkoihin.

Lähiavaruudessa tehtyjen astronomisten havaintojen mukaan näissä massakeskittymissä on kuitenkin ainetta vain noin 60 prosenttia siitä, mitä pitäisi olla, ja loput noin 40 prosenttia on teillä tietymättömillä.

”Pitäisi olla” viittaa siihen, että kun katsotaan putkilla hyvin kauas eli varhaiseen maailmankaikkeuteen, tämä puuttuva aine on siellä massakeskittymissään.

Looginen ratkaisu puuttuvan aineen ongelmaan on se, että galaksit ja kvasaarit ovat vuosimiljardien saatossa pyörteissään ja myrskyissään syösseet osan aineesta galaksien väliseen avaruuteen. Siellä se olisi jonkinlaisina kuumina rihmoina. Tätä oletettua kaasua on kutsuttu nimellä whim (warm-hot intergalactic medium).

Kvasaari on teini-ikäisen galaksin keskustassa riehuva musta aukko, joka imee valtavalla massallaan lähiavaruuden ainetta itseensä. Mustaa aukkoa ympäröivässä pyörteessä kaikki aine ei puristu mustan aukon sisään vaan sinkoaa avaruuteen.

Nämä suihkuvirtaukset lähtevät liki valon nopeudella, ja tässä vauhdissa aine säteilee valtavasti energiaa. Se selittää kvasaarien kirkkauden.

Whim-teorian todentaminen on ollut vaikeaa. Galaksit ja kvasaarit näkyvät kyllä hyvin, mutta on liki mahdotonta havaita niiden tyhjyyteen ruiskimaa ainepulveria. Galaksien välisessä avaruudessa painovoima on olematon, ja kaasurihma on hyvin harvaa.

Kaasuatomit ovat väistämättä kuumia ja nopeita. Niiden lähtönopeuden on täytynyt olla valtava, jotta ne ylipäätään ovat päässeet karkuun mustan aukon ja galaksin painovoimasta.

Ja kun ne kerran pääsevät galaksienväliseen avaruuteen, ne eivät siitä juuri viilene tai hidastu, koska hillittömässä väljyydessä ne eivät törmää mihinkään, tuskin edes toisiinsa.

Whim-kaasun kuumuus saa aikaan sen, että maailmankaikkeuden yleisin atomi vety on yleensä ionisoituneessa muodossa. Se on siis pudottanut ainoan elektroninsa pois.

Galaksien välistä whim-kaasua on yritetty kiivaasti jäljittää, mutta laihoin tuloksin. Syy on luultavasti juuri elektronien putoaminen vilkkaan whim-hiukkasen kyydistä.

Tämä kesänä kansainvälinen tutkijaryhmä ilmoitti Naturessa löytäneensä whim-pölyä. He katsovat todistaneensa, että puuttuvan aineen arvoitus on nyt ratkaistu: 40 prosenttia aineesta on galaksien välisessä avaruudessa.

Tutkijat analysoivat valon kulkua kaukaisen kvasaarin 1ES 1553+113 ja meidän välillä. Tarkemmin sanoen he havainnoivat matkalla tapahtuneita spektrimuutoksia. Havainnot tehtiin Euroopan avaruusjärjestön Esan XXM-Newton avaruusteleskoopilla.

Koska vety ei tässä tarkoituksessa toimi, tutkijat tekivät löytönsä hapesta.

Whimin kova meno pudottaa happiatomistakin elektronit, mutta kun niitä on alkujaan kahdeksan, jotkin voivat sinnitellä mukana.

Kvasaarista matkannut suihku kohtasi matkallaan happiatomeita, joita kiersi kaksi elektronia, ja tämä riitti siihen, että galaksien välinen happi voitiin havaita spektrissä.

”Löysimme puuttuvat baryonit”, astrofyysikko Michael Shull Coloradon yliopistosta sanoo tiedotteessa.

Baryoni on yleisimmin protoni tai neutroni, joista atomien ytimet koostuvat. Maailmankaikkeuden ainesosasten kokonaismassasta puhuttaessa baryoni on käytännössä synonyymi tavalliselle aineelle.

Tropiikissa suot sen sijaan alkavat muuttua hiilen lähteiksi.

Suot torjuvat tehokkaasti ilmastonmuutosta, koska ne imevät enemmän hiiltä kuin päästävät sitä ilmaan.

Kasvit kukoistavat lyhyen hetkensä suon pinnalla, kunnes kuolevat, painuvat syvyyksiin ja osittain muuttuvat turpeeksi. Samalla suon vesissä bakteerit hajottavat kasvien osia ja turvetta, mikä päästää ilmaan hiilidioksidia ja metaania.

Tällä haavaa tasapaino on sillä tolalla, että kasveja vajoaa suohon enemmän kuin bakteerit ehtivät hajottaa eloperäistä ainesta. Maapallon pohjoisilla soilla – etenkin Venäjällä ja Kanadassa mutta myös Suomessa – neliömetrille varastoituu vuodessa keskimäärin 23 grammaa hiiltä.

Aikojen saatossa maailman soiden turpeeseen on tallentunut noin 600 gigatonnia hiiltä. Se on moninkertainen määrä suhteessa siihen, mitä ihminen on päästänyt ilmakehään fossiilisia polttoaineita polttamalla.

Kun ilmasto lämpenee, hiilensidonta pohjoisilla soilla voimistuu entisestään, sanoo Helsingin yliopiston ympäristömuutoksen professori Atte Korhola.

”Lämpötilan nousu pidentää kasvien kasvukautta ja vajoavaa kasviainesta syntyy enemmän. Lämpötilan noustessa myös bakteerien hajotustoiminta vilkastuu, mutta kasvien kasvua kiihdyttävä vaikutus on suurempi”, hän selittää.

Korhola sekä Minna Väliranta Helsingin yliopistosta, Pirita Oksanen Lapin yliopistosta ja Markku Mäkilä Geologian tutkimuskeskuksesta olivat mukana kansainvälisessä tutkimuksessa, jossa yhteensä 75 tutkijaa ympäri maailmaa arvioi soiden palautemekanismeja. Tutkimus julkaistiin Nature Climate Change -lehdessä.

Metsien hiilinielusta on väännetty voimakkaasti viime vuosina, mutta suot ovat vielä ilmastopolitiikan ulkopuolella. Tähän pitäisi tulla Korholan mukaan muutos.

”Soiden luonnontilan suojelu ja tuhoutuneiden soiden ennallistaminen on hiilinielun vahvistamista, ja se pitäisi ottaa kansainvälisiin ilmastoneuvotteluihin päästövähennyksenä samalla tavoin kuin metsät”, Korhola sanoo.

”Muutama vuosi sitten tapasin IPCC:n [Hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli] silloisen johtajan Rajendra Pachaurin, eikä hän edes tiennyt, mikä suo on.”

Soiden rooli palautemekanismina muuttuu, kun tarkasteluun otetaan tropiikin suot. Tropiikin lämmössä bakteerien hajotustoiminta on jo nyt varsin vilkasta.

Tällä haavaa trooppiset suot ovat hiilinielunsa osalta nollapisteessä, eli niihin vajoaa kasvimassan seassa hiiltä jotakuinkin saman verran kuin bakteeritoiminta vapauttaa hiiltä kasveista ja turpeesta.

Naturen tutkimuksen mukaan ilmaston edelleen lämmetessä tropiikin suot kääntyvät lähivuosikymmeninä hiilinielusta hiilen lähteeksi. Hajotustoiminta pääsee niskan päälle, ja soista vapautuu enemmän hiiltä kuin niihin sitoutuu.

Tropiikin soiden osalta palautemekanismi kääntyy siis lämpenemistä kiihdyttäväksi.

Maapallon lämpötilan noustessa tropiikin soiden päästöt kiihtyvät niin paljon, että noin vuoden 2100 paikkeilla maapallon suot kokonaisuudessaan päästävät enemmän hiiltä ilmakehään kuin sitovat sitä.

Korhola korostaa, että vaikka tropiikissa suot muuttuisivat hiilinielusta hiilen lähteeksi, ne on silti järkevintä yrittää pitää soina.

”Jos niitä nopeasti ojittaa ja muuttaa eukalyptusplantaaseiksi tai kookosöljypelloksi, niin yhdessä hujauksessa ilmaan pääsee paljon hiilidioksidia”, hän sanoo.

Soiden alla on turpeessa valtava hiilivaranto. Veden alla kosteissa oloissa se pysyy jotakuinkin stabiilina, mutta ojittaminen sysää ravinteet liikkeelle. Ja kun turve kuivuu, sitä pääsevät hajottamaan paljon useammat eliöt kuin kosteassa suossa.

Myös maastopalot iskevät helposti kuivuneeseen turpeeseen, jolloin varastoitunut hiili karkaa ilmakehään.

Sama ongelmakenttä liittyy soiden kuivaamiseen Suomessa.

”Etenkin havumetsävyöhykkeen suot ovat ilmastonmuutoksen tärkeitä hillitsijöitä. Luonnontilaisia soita ei Etelä-Suomessa enää pitäisi ojittaa, ottaa energiantuotantoon tai muuttaa asuinalueiden pohjiksi, vaan niiden pitäisi antaa olla soina”, Korhola sanoo.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä13935
Liittynyt16.3.2005

Pohjoisen suot hillitsevät ilmastonmuutosta

Käyttäjä6329 kirjoitti: Että se siitä Tiede-lehden artikkelin tasosta. Täsmälleen noin. Jos tutkimus ei ole IPCC:n 97 % konsensustoima ja 100 % vertaisarvioima, niin sen täytyy olla huuhaata. Varsinkin jos tekijä ei ole virallisesti ilmastoteologi.
Lue kommentti

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.