Kasvihuoneilmiö — mitä se on, kasvihuonekaasut ja ilmastonmuutos

Selkeä selitys kasvihuoneilmiöstä, tärkeimmistä kasvihuonekaasuista (CO2, metaani, vesihöyry) ja ilmastonmuutoksen vaikutuksista sekä keinoista hillitä lämpenemistä.

Kasvihuoneilmiö syntyy, kun tietyt kaasut maapallon ilmakehässä (maapalloa ympäröivässä ilmassa) vangitsevat infrapunasäteilyä. Tämä saa planeetan lämpenemään samalla tavalla kuin kasvihuoneen lämpeneminen.

Kasvihuoneilmiö johtuu kasvihuonekaasuista; tärkeimmät kasvihuonekaasut maapallon ilmakehässä ovat vesihöyry, hiilidioksidi (_CO2) ja metaani. Kun ilmassa on enemmän kasvihuonekaasuja, ilmaan mahtuu enemmän lämpöä. Siksi kasvihuonekaasujen lisääntyminen aiheuttaa ilmastonmuutosta ja ilmaston lämpenemistä.

Kasvihuoneilmiö on luonnollinen. Se on tärkeää maapallon elämälle. Ilman kasvihuoneilmiötä maapallon keskilämpötila olisi noin -18 celsiusastetta. Kasvihuoneilmiön vuoksi maapallon todellinen keskilämpötila on noin +14 celsiusastetta (noin 57 °F).

Ongelmana on, että kasvihuoneilmiö on viime aikoina voimistunut. Tämä johtuu siitä, että ihmiset ovat käyttäneet suuria määriä fossiilisia polttoaineita, joita poltettaessa vapautuu hiilidioksidia. Koska hiilidioksidi on kasvihuonekaasu, se on aiheuttanut maapallon lämpenemisen viimeisten 150 vuoden aikana.

Noin 10 000 vuotta sitten, ennen kuin ihmiset alkoivat polttaa suuria määriä fossiilisia polttoaineita, ilmakehässä oli 260-280 miljoonasosaa (ppm) hiilidioksidia (CO2), mutta nykyään sitä on yli 400 ppm. Useimmat tutkijat sanovat, että 350 ppm tai vähemmän on ympäristön kannalta turvallista ja että planeetan lajit voivat sopeutua tähän tasoon. Korkeammat tasot voivat aiheuttaa eläimille ja merieliöille vakavia ongelmia, joita on jo nyt havaittavissa, kuten valtamerten happamoituminen.

Kasvihuoneilmiön ehdotti ensimmäisen kerran Joseph Fourier vuonna 1824. Myös Marsilla, Venuksella ja muilla planeetoilla, joilla on ilmakehä, on kasvihuoneilmiö. Venuksella vaikutus on erityisen voimakas, koska Venuksella on niin paljon _{hiilidioksidia}. Siksi Venus on kuumempi kuin Merkurius, vaikka Merkurius on lähempänä Aurinkoa. Svante Arrhenius ennusti ensimmäisenä, että fossiilisten polttoaineiden poltosta (ja muista palamisprosesseista) peräisin oleva hiilidioksidi voisi aiheuttaa ilmaston lämpenemistä.

Miten kasvihuoneilmiö toimii

Auringon valo (pääosin näkyvää valoa) pääsee helposti ilmakehän läpi ja lämmittää maanpintaa. Maa säteilee lämpöä takaisin avaruuteen infrapunasäteilynä. Osa tästä infrapunasäteilystä absorboituu ilmakehän kasvihuonekaasuihin ja sitten säteilyä lähetetään kaikissa suunnissa, myös takaisin kohti maata. Tämä "lämmön vangitseminen" nostaa ilmakehän ja maanpinnan lämpötilaa verrattuna tilanteeseen, jossa kasvihuonekaasuja ei olisi.

Keskeiset kasvihuonekaasut

• Vesihöyry – määrällisesti tärkein kasvihuonekaasu. Se toimii pääasiassa palautteen kautta: lämpimämpi ilma pitää sisällään enemmän vesihöyryä, mikä voimistaa lämmitystä.
• Hiilidioksidi (CO2) – pitkäaikainen ja merkittävin ihmisen aiheuttama lämmönlisääjä. Sen pitoisuudet nousevat fossiilisten polttoaineiden, energiankäytön ja metsien hakkuun seurauksena.
• Metaani (CH4) – lyhyempi elinikä ilmakehässä (noin vuosikymmeniä) mutta paljon voimakkaampi lämmönsitomiskyvyltään lyhyellä aikavälillä.
• Dityppioksidi (N2O) – teollisuuden ja maatalouden päästöistä peräisin oleva voimakas kasvihuonekaasu, pitkä elinikä ilmakehässä.
• Otsoni (O3) – troposfäärissä toimiva kasvihuonekaasu (yläilmakehän otsoni suojaa, mutta troposfäärin otsoni lämmittää).
• Halogenoidut kasvihuonekaasut (esim. CFC:t ja HFC:t) – pieniä pitoisuuksia, mutta erittäin voimakkaita lämmönsitojia ja pitkäikäisiä.
• Aerosolit – pienet hiukkaset voivat jäähdyttää ilmakehää heijastamalla valoa ja vaikuttaa pilvien muodostumiseen; niiden vaikutus on monimutkainen ja paikallisesti vaihteleva.

Palauteilmiöt ja ilmaston herkkyys

Kasvihuoneilmiön voimakkuuteen vaikuttavat useat palautteet. Esimerkiksi lämpeneminen lisää ilmakehän vesihöyryä (positiivinen palaute), ja sulavat jää- ja lumialueet vähentävät maapallon albedoa (heijastuskykyä), jolloin enemmän aurinkoenergiaa sitoutuu (toinen positiivinen palaute). Pilvien vaikutus on monimutkainen: ne voivat sekä jäähdyttää että lämmittää riippuen korkeudesta, tiheydestä ja sijainnista.

Ilmastollinen herkkyys kuvaa, kuinka paljon maapallon keskilämpötila nousee, kun CO2-pitoisuus kaksinkertaistuu. Arviot vaihtelevat, mutta sijaitsevat tyypillisesti noin 1,5–4,5 °C haarukassa pitkällä aikavälillä.

Ihmisen vaikutus ja päästölähteet

Ihmistoiminta lisää kasvihuonekaasuja ilmakehään pääasiassa seuraavista lähteistä:

• Fossiilisten polttoaineiden (hiili, öljy, maakaasu) poltto energiantuotannossa, teollisuudessa ja liikenteessä.
• Metsien raivaus ja maankäyttömuutokset, jotka vähentävät hiilinieluja ja vapauttavat varastoitunutta hiiltä.
• Maatalous: eläintuotanto ja riisinviljely tuottavat metaania, lannoitteet ja maaperän käsittely tuottavat N2O:ta.
• Teollisen kemian prosessit ja jäähdytysaineet tuottavat fluorattuja kasvihuonekaasuja.

Seuraukset

Ilmaston lämpeneminen näkyy monin tavoin:

• Merien lämpeneminen ja jääpeitteen kaventuminen. Meren lämpeneminen johtaa mereen laajenemiseen (terminen laajeneminen) ja jääpeitteiden sulamisesta seuraavaan merenpinnan nousuun.
• Useiden kasvillisuus- ja eläinlajien elinympäristöjen muuttuminen tai häviäminen; lajien sopeutuminen tai siirtyminen viileämpiin alueisiin voi olla mahdotonta monille lajeille.
• Äärimmäiset sääilmiöt, kuten kuivuudet, rankkasateet, tulvat ja myrskyt, voivat lisääntyä sekä voimakkuudeltaan että esiintymistiheydeltään.
• Ilmastonmuutos vaikuttaa ruoantuotantoon, terveyteen (lämpöaaltojen ja tautileväntöjen lisääntyminen), talouteen ja infrastruktuuriin.
• Valtamerten happamoituminen johtuu ilmakehän CO2:n liukenemisesta veteen ja heikentää meriekosysteemejä, kuten koralleja ja simpukoita.

Mittaukset ja historiatieto

Kasvihuonekaasujen pitoisuuksia mitataan sekä suoraan ilmakehästä (esim. Mauna Loan Keeling-käyrä) että jääkairanäytteistä, jotka näyttävät ilmakehän koostumuksen vuosituhansien ajalta. Näiden mittausten perusteella tiedetään, että nykyinen CO2-taso on korkeampi kuin viimeisen usean sadantuhannen vuoden aikana.

Hillintä ja sopeutuminen

Ilmastonmuutoksen hillitseminen tarkoittaa päästöjen vähentämistä ja hiilidioksidin poistamista ilmakehästä. Keskeisiä keinoja ovat:

• Siirtyminen uusiutuviin energialähteisiin (tuuli, aurinko, vesivoima), energiatehokkuuden parantaminen ja sähköistäminen.
• Metsien suojelu ja uudelleenmetsitys sekä maatalouden parhaat käytännöt hiilen sitomiseksi maaperään.
• Teknologiat kuten hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS) ja ilmakehästä suoraan poistavat menetelmät.
• Kansainväliset sopimukset ja kansalliset politiikat, kuten Paris'n sopimus, jonka tavoitteena on pitää ilmaston lämpeneminen selvästi alle 2 °C:ssa ja pyrkiä rajoittamaan sitä 1,5 °C:iin verrattuna esiteolliseen aikaan.

Samaan aikaan sopeutuminen on tarpeen, koska osa lämpenemisestä on jo tapahtunut ja jatkuu pitkään: rakentaminen tulvariitoihin, vesivarojen hallinta, maatalouden sopeuttaminen ja terveyspalveluiden vahvistaminen ovat esimerkkejä sopeutumisesta.

Mitä voit tehdä?

Yksilöt voivat vaikuttaa valinnoillaan: vähentää energiankulutusta, suosia julkista liikennettä ja pyöräilyä, vähentää lihankulutusta, tukea uusiutuvaa energiaa ja kannustaa päättäjiä kunnianhimoisiin päästövähennyksiin. Myös yrityksillä ja yhteisöillä on tärkeä rooli muutoksen nopeuttamisessa.

Kasvihuoneilmiön ymmärtäminen ja toimiin ryhtyminen on keskeistä, jotta voimme rajoittaa haitallisia seurauksia ja suojella sekä ihmisten että luonnon hyvinvointia tuleville sukupolville.

Kysymyksiä ja vastauksia

Q: Mikä on kasvihuoneilmiö?

K: Mitkä ovat joitakin tärkeimpiä kasvihuonekaasuja maapallon ilmakehässä?

K: Miten kasvihuonekaasujen määrän lisääntyminen vaikuttaa ilmastonmuutokseen ja ilmaston lämpenemiseen?

K: Mitä tapahtuisi, jos maapallolla ei olisi luonnollista kasvihuoneilmiötä?

K: Miten ihmisen toiminta on vaikuttanut ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden muutoksiin?

K: Kuka ehdotti ensimmäisenä, että hiilidioksidin lisääntyminen voisi aiheuttaa ilmaston lämpenemistä?

Hae kirjaimella