Ilmastoherkkyys – mitä se tarkoittaa: CO2-kaksoistuminen ja +3 °C
Ilmastoherkkyys selitetty selkeästi: mitä CO2-kaksoistuminen tarkoittaa, miten se vaikuttaa lämpötilaan ja miksi se voi aiheuttaa noin +3 °C pitkäaikaisen lämpenemisen.
Maapallo lämpenee, koska ihmiset päästävät ilmakehään kasvihuonekaasuja. Tätä kutsutaan kasvihuoneilmiöksi, koska kasvihuone estää osan auringon lämmöstä karkaamasta, ja nämä kaasut estävät osan lämmöstä karkaamasta maapallolta. Kasvihuonekaasu, joka aiheuttaa eniten lämpenemistä, on hiilidioksidi (lyhennetty nimi CO2), ja hiilen polttaminen on suurin asia, joka tuo sitä ilmakehään.
Mitä tarkoitetaan ilmastoherkkyydellä?
Ilmastoherkkyys kertoo, kuinka paljon maapallon keskilämpötila kasvaa, kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kaksinkertaistuu verrattuna esiteolliseen aikaan (yleisesti käytetty vertailukohta on vuosi 1750). Se on tapa mitata, kuinka voimakkaasti ilmastojärjestelmä reagoi lisääntyneeseen kasvihuonekaasupitoisuuteen.
Teknisempi kuvaus ja voimaannos
Kaksinkertaistuminen tarkoittaa esimerkiksi sitä, että hiilidioksidin määrä nousee noin 280 ppm:stä (esiteollinen taso) noin 560 ppm:iin. Kun CO2-pitoisuus kaksinkertaistuu, ilmakehän säteilytasapaino muuttuu siten, että jokaiseen neliömetriin sitoutuu joka sekunti noin 4 joulea energiaa enemmän (eli ~4 W/m²). Tämän ylimääräisen energian vaikutuksesta maapallo lämpenee, kunnes järjestelmä saavuttaa uuden tasapainon.
Miten suuri lämpeneminen on odotettavissa?
Useimpien arvioiden keskikohdaksi saamaksi pitkän aikavälin ilmastoherkkyydeksi annetaan noin +3 °C per CO2-kaksoistuminen. Tarkka arvo riippuu monista palautemekanismeista (esimerkiksi vesihöyry, pilvet, lumi- ja jääpeitteiden heijastus), ja siksi arviot antavat usein vaihteluvälin. Viimeaikaiset arviot (IPCC:n raportit) asettavat todennäköiseksi alueen, jossa ilmastoherkkyys on useamman asteen luokkaa, ja keskikohdaksi mainitaan noin 3 °C.
Mitä "pitkän ajan kuluttua" tarkoittaa?
Ilmastoherkkyys kuvaa lopullista tasapainovastetta, joka voi muodostua vasta kymmeniä tai jopa satoja vuosia, koska valtameret ja muut hitaat osa-alueet sitovat lämpöenergiaa ja hiiltä. Lyhyemmällä aikavälillä, kun CO2 nousee nopeasti, havaitaan yleensä pienempi lämpeneminen (tällöin puhutaan esimerkiksi transient climate response -ilmiöstä), koska järjestelmä ei ole ehtinyt saavuttaa täyttä tasapainoa.
Miksi ilmastoherkkyydessä on epävarmuutta?
- Palautteet: Vesihöyryn lisääntyminen yleensä voimistaa lämpenemistä, mutta pilvien vaikutus on monimutkaisempi ja jää epävarmaksi.
- Luonnolliset vaihtelut ja mallit: Erilaiset ilmastomallit antavat hieman eri vastaukset riippuen miten ne kuvaavat prosesseja.
- Aika-asteikko: Lyhyen ja pitkän aikavälin vasteet eroavat, koska meri ja jäätiköt reagoivat eri nopeuksilla.
Mitä +3 °C käytännössä tarkoittaa?
Jos maapallon keskilämpötila nousisi noin 3 °C verrattuna esiteolliseen aikaan, vaikutukset olisivat laajoja ja vakavia: lisääntyvät lämpöaallot, muuttuvat sademallit, merenpinnan nousu jäätiköiden ja jääpeitteiden sulamisen seurauksena, laaja-alaiset vaikutukset ekosysteemeihin, maatalouteen ja ihmisten elinmahdollisuuksiin. Pienemmät ja haavoittuvammat yhteisöt kärsisivät erityisen paljon.
Lopuksi
Ilmastoherkkyys on keskeinen käsite ymmärtää, kuinka paljon lämpenemistä odotetaan pidemmällä aikavälillä CO2-päästöjen vuoksi. Kun tiedetään, että kaksinkertaistuminen johtaa karkeasti noin +3 °C lämpenemiseen, voidaan arvioida päästöpolkujen merkitystä ja tarvetta rajoittaa hiilidioksidipäästöjä, jotta vältettäisiin pahimmat seuraukset. Historiallisesti tärkeä syy hiilen polttamisen rajoittamiseen on juuri se, että ihmiset alkoivat polttaa paljon hiiltä – tämä nosti CO2-pitoisuutta ja käynnisti pitkäaikaisen lämpenemistrendin.
Kuinka herkkä ilmasto on?
Ilmastotutkijat eivät tunne ilmastoherkkyyttä kovin hyvin, mutta he uskovat sen olevan todennäköisesti 1,5 °C:n ja 4,5 °C:n välillä. Jos ilmakehässä olisi siis kaksi kertaa enemmän hiilidioksidia2 kuin vuonna 1750, maapallo olisi todennäköisesti 1,5-4,5 °C lämpimämpi tuhansien vuosien kuluttua.
Mistä me tiedämme?
Ilmastoherkkyyttä voidaan yrittää selvittää kolmella tavalla. Ensimmäinen tapa on tarkastella vuodesta 1750 lähtien vuosittain tehtyjä lämpötilamittauksia ja verrata niitä mittauksiin siitä, kuinka paljon kasvihuonekaasuja ilmakehässä oli samaan aikaan. Toinen tapa on yrittää selvittää, kuinka paljon kasvihuonekaasuja oli ilmakehässä ja mikä oli lämpötila kaukaisessa menneisyydessä ennen kuin ihmiset alkoivat mitata niitä. Esimerkiksi mittaamalla, kuinka paljon hiilidioksidia2 on pienissä ilmakuplissa, jotka ovat jääneet syvälle jääpeitteisiin tuhansia vuosia sitten. Kolmas tapa on tehdä ilmastomalleja tietokoneilla.
Miksi on tärkeää tietää paremmin, kuinka herkkä ilmasto on?
Pariisin sopimuksen tavoitteena on pitää ilmaston lämpeneminen alle 2 °C:ssa. Jos ilmasto on hyvin herkkä, tämä on hyvin vaikeaa, joten ehkä ihmisten ja maiden pitäisi siirtyä käyttämään puhtaampaa energiaa nopeammin. Mutta jos ilmasto ei ole kovin herkkä, ehkä olisi rahan tuhlausta lopettaa hiilivoimaloiden käyttö, jotka ovat vielä lähes uusia. On siis hyvin tärkeää selvittää tarkemmin, mikä on ilmaston herkkyys.
Miksi sitä on vaikea selvittää?
On vaikea selvittää, kuinka herkkä ilmasto on, koska sen jälkeen kun kasvihuoneilmiö on lämmittänyt maapalloa hieman, on olemassa paljon erilaisia palautteita, jotka voivat nopeuttaa tai hidastaa lämpenemistä. Lämpö esimerkiksi haihduttaa merestä enemmän vettä, ja tämä vesihöyry on itsessään kasvihuonekaasu, joka lämmittää maapalloa entisestään. Tutkijat ovat melko varmoja siitä, että suurin osa takaisinkytkennöistä nopeuttaa lämpenemistä: mutta koska takaisinkytkennät ovat niin monimutkaisia, he eivät ymmärrä niitä kovinkaan hyvin, ja joskus heidän tietokoneensa eivät ole tarpeeksi nopeita tekemään riittävästi laskelmia hyvän vastauksen saamiseksi. Hanketta, jossa he tekevät yhteistyötä ymmärtääkseen asiaa paremmin, kutsutaan nimellä Coupled model intercomparison project (CMIP). Yksi niistä asioista, joita yritetään ymmärtää paremmin, ovat pilvet, koska niillä voi olla suuri merkitys.
Tässä kaaviossa esitetään yleinen ajatus ilmastoherkkyydestä. Kun ihmiset vapauttavat hiilidioksidia2 , se lämmittää maapalloa. Lämpeneminen voimistuu, koska suurin osa palautteista vaikuttaa siihen. Palautteita on paljon erilaisia. Yksi takaisinkytkentä on se, että kun ensimmäinen lämpeneminen sulattaa jään, joka heijasti paljon auringonvaloa, auringonvalo saattaa paistaa jäässä olleeseen mereen ja lämmittää merta.
Eri tapoja puhua ilmastoherkkyydestä
Ihmiset, jotka ajattelevat 2000-lukua, saattavat puhua ilmastoherkkyydestä eri tavalla kuin ihmiset, jotka ajattelevat tuhansien vuosien päähän tulevaisuuteen.
Kun hiilidioksidin määrä lakkaa kasvamasta
Jos hiilidioksidipitoisuus2 kasvaa asteittain 1 % joka vuosi, ohimenevä ilmastovaste (TCR) on lämpötilan nousu siihen vuoteen mennessä, jolloin hiilidioksidipitoisuus on kaksinkertaistunut. Tämä on todennäköisesti 1 °C:n ja 2,5 °C:n välillä. Koska tämä vastaa hieman sitä, mitä tällä vuosisadalla saattaa tapahtua, tämä saattaa olla useimmille hyödyllisin tapa puhua ilmastoherkkyydestä, kun puhutaan Pariisin sopimuksesta.
Kun valtameren lämpötila on tasapainossa ilmakehän lämpötilan kanssa.
Suurin osa ylimääräisestä lämmöstä kuitenkin lämmittää valtameriä, ja sen jälkeen kun hiilidioksidin2 lisääntyminen on lakannut, osa tästä lämmöstä poistuu valtameristä ja lämmittää ilmakehää hitaasti tuhansien vuosien ajan. Ilmastoherkkyys tasapainossa (Equilibrium Climate Sensitivity, ECS) on lämpötila, jonka maapallo saavuttaisi sen jälkeen, kun ilmakehä ja valtameret olisivat jälleen tasapainossa, jos hiilidioksidipitoisuus2 ei enää kasvaisi vaan pysyisi kaksinkertaisena.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä aiheuttaa maapallon lämpenemisen?
V: Ihmiset päästävät ilmakehään kasvihuonekaasuja, mitä kutsutaan kasvihuoneilmiöksi.
K: Mikä on suurin hiilidioksidin lähde ilmakehässä?
V: Hiilen polttaminen on suurin hiilidioksidia (CO2) ilmakehään päästävä tekijä.
K: Mitä tarkoittaa ilmastoherkkyys?
V: Ilmastoherkkyys tarkoittaa sitä, kuinka paljon maapallo lämpenee, kun tietty määrä hiilidioksidia päästetään ilmakehään. Se tarkoittaa yleensä sitä, kuinka paljon lämpimämpää olisi, jos ilmakehässä olisi kaksi kertaa enemmän hiilidioksidia kuin vuonna 1750, ennen kuin ihmiset alkoivat polttaa paljon hiiltä.
Kysymys: Kuinka paljon ylimääräistä lämpöä jää talteen, kun hiilidioksidin määrä ilmakehässä kaksinkertaistuu?
V: Kun hiilidioksidin määrä ilmakehässä kaksinkertaistuu, maapallon jokaiseen neliömetriin sitoutuu joka sekunti 4 joulea lisää lämpöä.
Kysymys: Kuinka kuumaksi maapallosta tulee pitkän ajan kuluttua, jos hiilidioksidi kaksinkertaistuu?
V: Tutkijat uskovat, että jos hiilidioksidi kaksinkertaistuu, maapallo kuumenee pitkän ajan kuluttua noin 3 °C.
Kysymys: Mikä estää osan lämmöstä karkaamasta Maasta?
V: Kasvihuonekaasut estävät jonkin verran lämpöä karkaamasta maapallolta, minkä vuoksi sitä kutsutaan kasvihuoneilmiöksi.
Etsiä