5. Ilmastonmuutos

Tekijät, jotka vaikuttavat maapallon ilmastoon

Aurinko

• Maapallon elämän ehto on auringon säteily
• 1367 W/m^2 säteilyenergiaa Auringosta
• Maan pyörimisakselin kulma sekä maapallon kiertoradan muoto vaikuttavat säteilykertymän vaihteluun
• Maan ilmastoon vaikuttaa vaihteleva määrä auringonsäteilyä

Maanpinnalle tuleva säteily

• Lyhytaaltosäteilyä Auringosta
• O3 ja H2O ovat räekimmät kaasut imeytymisen kannalta
• Pilvien yläpinnoista avaruuteen takaisin heijastuu osa säteilystä
• Säteilypakote kuvaa eroa poistuvan ja saapuvan säteilyn välillä
• Hajasäteily siroaa hiukkasista ilmakehästä ja pilvistä, suorana säteilynä maanpinnan saavuttaa Auringon säteilyenergia

Kasvihuoneilmiö

• Pitkäaaltoista lämpösäteilyä avaruuteen lähettävät ilmakehä ja maapallo
• Vesihöyry on tärkein kasvihuonekaasu
• Kun planetaarinen albedo ja aurinkovakio tunnetaan, maapallon säteilylämpötila voidaan määrittää fysiikan säteilylakien avulla
• 1824 Joseph Fourier kuvasi kasvihuoneilmiön

Mikä muokkaa ilmastoa alueellisesti?

• Lumi, jää, meren ja maan jakautuminen ovat ilmastotekijöitä, jotka vaikuttavat maapallon pinnalla
• Ominaislämpökapasiteetit ovat alhaisia, minkä vuoksi suuret lämpötilavaihtelut maanpinnoilla
• Jää ja lumi vaikuttavat maapallon ilmastoon eniten osittain lyhyellä ja keskipitkällä aikavälillä
• Korkokuva eli topografia sekä merenpinnan korkeus vaikuttavat myös alueellisiin ilmasto-oloihin

Tekijät, jotka vaikuttavat ilmastoon

• Pitkäaikaiselle ilmastovaihtelulle keskeinen merkitys on geologisella kiertokululla ja mannerliikunnoilla
• Kaasuja, hiukkasia, nokea ja tuhkaa leviää ilmakehään myös tulivuorenpurkauksissa->vaikuttavat maailmanlaajuisesti
• Planeettamme lämpötiloja on muuttanut elämän kehittyminen geologisten ilmiöiden lisäksi
  

  Ilmastonmuutos ja kasvihuoneilmiö

  Voimistuva kasvihuoneilmiö

  • Kasvihuonekaasujen määriin ilmakehässä vaikuttaa oleellisesti ihminen
   

Maailmanlaajuiset päästöt

• 1970-2004 70% maailmassa kasvoivat kasvihuonepäästöt IPCC:n mukaan
• CO2, CH4, N2O, halogeeniyhdisteet, O3, HFC-yhdisteet, PFC-yhdisteet ja SF6 ovat tärkeimpiä kasvihuonekaasuja ilmastonmuutoksen kannalta
• Alailmakehässä pitoisuuteen ei ole maailmanlaajuista merkitystä nieluilla ja lähteillä, jotka tulevat ihmistoiminnasta, mutta vesihöyey on merkittävin kasvihuonekaasu, njoka on luonnollinen
• 54% säteilypakotteen osuudesta tulee CO2:sta, joka voimistaa eniten kasvihuoneilmilötä
•  Muu maankäyttö ja metsien hävittäminen 25% ja fossiiliset polttoaineet 75% vaikutus CO2-pitoisuuksiin ilmassa
• Kiina, USA, Venäjä, Intia, Japani ja Saksa olivat 2009 suurimmat CO2 päästäjät maailmassa
• Niukkahappisissa olosuhteissa orgaanista ainetta hajottavat bakteerit, jolloin syntyy erityisesti CH4
• Jätevedenkäsittely, kaatopaikat, biomassan poltto, kotieläinten lanta, riisiviljelmät, märehtijöiden ruuansulatus ja maatalous ovat ihmisperäisiä CH4-lähteitä
• 400 miljoona tonnia globaalit CH4 päästöt ihmiskunnalla
• Huonosti tunnetut N2O-lähteet
• 10-30 milj. tonnia arviot globaaleista N2O-päästöistä
• Halonit ja CFC-yhdisteet ovat halogeeniyhdisteitä
• 11%:n osuus säteilypakotteesta
• Biomassan poltossa, salamoinnissa, mikrobitoiminnassa maaperässä ja liikenteen päästöistä syntyy alailmakehään O3
• 11%:n osuus säteilypakotteesta
• Tehokkaita lämpösäteilyä imeviä ja pitkäikäisiä ja synteettisiä ovat uudet kasvihuonekaasut

Päästöt Suomessa

•  70 milj. tonnia yhteensä CO2ekvivalentteina vuonna 2008 kasvihuonepäästlöt Suomessa
• 1990-2008 80-85% vaihtelu kaikkien päästöjen osuudesta CO2:lla
• Päästölähteistä suurin on energiantuotanto
• Energiantuotannossa turpeen poltto ja fossiiliset polttoaineet synnyttävät valtaosan CO2-päästöistä

Vastavaikutus kasvihuonekaasuille - aerosolit

• Hiukkasia eli partikkleita leijuu ilmassa. Ne ovat aerosoleja
• Ihmisen toiminnasta 20% hiukkasen kok. M:stä
• Edistävät pilvenmuodostusta (välillinen) sekä avaruuteen takaisin heijastava vaikutus (välitön vaikutus)->ilmakehä viilentyy aerosolien takia
• Pohjoisessa keskittyy viilentävä vaikutus 

Työkalupakki ilmastonmuutostutkijalle

Menneisyyden viestit

• Sademääristä ja lämpötiloista saa epäsuoria tietoja fossiilien ja kallio- ja maaperän kerrostumien kautta, joita käytetään ilmaston tutkimisessa menneisyyden osalta
  
  • Ilmastonmuutoksesta on saatu uutta tietoa valtamerien pohjasedimenttien avulla
  Tutkimuksessa pyritään hyödyntämään esim. sedimenttejä soissa, järvialtaita ja kerrostumisympäristöjä, jotka ovat antoisampia
  Ilmastonmuutoksesta tietovaroja antavat hyvin myös jäätiöt geologisten kerrostumien oghella
  Tarkkuus vaikuttaa niiden käyttökelpoisuuteen ajallisen kattavuuden lisäksi
  

  Havaintoverkostot

  •  Jo 1690-luvulla Euroopassa alkoivat vesi-, meri- ja ilmatieteelliset mittaukset
  • Turussa ja Torniossa tehtiin 1700 ilmatieteellisiä mittauksia
  • Sadeasemat mittaavat lumensyvyyttä ja sademäärää 153 asemalla ja sääasemia on yhteensä 188 Ilmatieteen laitoksella nykyään
  • Lähtien vuodesta 1898 suolaisuutta ja Itämeren T:tä mittasi MErentutkimuslaiton Suomessa
  • Arvokkaita ilmastonmuutostutkimuksessa ovat erityisesti vesistöjen jäähavainnot
  • Havaintosarjoja on Suomessa pitkään jääoloista, koska niillä oli suuei merkitys merenkululle 
  • 1890 ulottuva lumihavainto Suomessa, CCCP:ssä, USA:ssa ja Sveitsissä
  • Luonnon vuodenkiertoa kuvaavat fenologiset aineistot, jotka ovat arvokkaita ilmastonmuutostutkimuksessa
  
  
  
  

  Skenaariot

  • Muutoksista tässä ja menneestä saadaan tietoa havaintoverkostojen ja proksitietojen avulla
  • Päästöskenaarioita hahmoteltiin erikoisraportissa, jonka julkisti IPCC 2000
  • Skenaariot jaetaan kulutusyhteiskuntaskenaarioihin (A) ja skenaarioihin, jotka tähtäävät kestävään kehitykseen (B)
  • A1: Maailma kasvaa taloudellisesti nopeasti
  • 2050 asti kasvava väkiluku ja laskuun 
  • A2: Maailma eriarvoistuu
  • Suurena säilyvät tulo- ja kehityserot kehitysmaiden ja teollisuusmaiden välillä
  •  B1: Maailma kohentaa ympäristön tilaa ja yhtenäistyy
  • Väestönkasvu talttuu, koska tasaantuvat erot kehitys- ja teollisuusmaiden välillä
  • B2: Maailma kestävä kehitys alueellisesti
  • Epätasaisesti jakautuva, mutta kohtuullisen nopea kehitys teknologiassa ja taloudessa
  Suomessakin näkyy ilmastonmuutos
•  FINSKEN-hanke 2001 tarkasteli ilmaston muuttumista Suomessa
• 1900 ei suuria muutoksia tapahtunut kokonaissademäärässä
•  Ilman T on vaihdellut samankaltaisesti kuin meren pintaT
• Haihdunta, sadanta, Pohja- ja Itämeren välillä tapahtuva vedenvaihto ja veden määrä jonka joet tuovat vaikuttavat Itämeren suolapitoisuuteen
• Lisääntyneet vesistöjen virtaamat 1940->, vaikka ne olivat vähentymässä 1800-1940
• 
  
  

  Seuraukset

  Merten syvyyksistä yläailmakehään

  • 1990 verrattuna 1,8-4 C 2090 verrattuna nousee keskiT alailmakehässä, jos nykyinen vauhti on jatkossakin kasvihuonepäästöjen osalta
  • Sulavat merijäät ja vuoristojäätiköt ja vähentynyt lumipeite
  • Oletettua nopeammin sulavat jäätiköt Etelämantereella ja Grönlannissa
  • Voimistuva reuna-alueiden virtaus jäätiköillä Etelämantereella ja Grönlannissa
  • Jäätikkö voi kuitenkin kasvaa lumisateiden myötä
  • Jäätikön kasvatus lumisateilla on hitaampaa, kuin kiihtyvä jään sulaminen Grönlannissa
  • Vuoristoalueilta vettä saavat seudut vaikeuttaa veden saantia, jos vähenee lumipeite ja jäätiköt
  • 2100 mennessä antarktisella ja arktisella alueella supistuu merijään A, jos T nousee
  • 3000 m syvyyteen asti on noussut keskiT valtamerissä 1961 jälkeen
  • Merenpinnat nousevat<-sulavat jäätikot ja lämpölaajeneva merivesi<-kohoavat lämpötilat
  • 1980-1999 -jaksoon verrattuna 2000-2090-luvulla 18-59cm nouseva merenpinta, arvioi IPCC
  • Koralli- ja alavilla rannikkoalueilla aiheutuu merenpinnan noususta suurimmat ongelmat
  • Sään ääri-ilmiöt tekevät meille riskialttiin maailman ilmastonmuutoksen myötä
  • Haihdunta ja sadanta lisääntyy, koska veden kiertokulku voimistuu
  • Kosteammat talvet, mutta kuivemmat kesät manneralueilla, jotka sijaitsevat lauhkeilla vyöhykkeillä
  • Paheneva tuholaisongelma-> vaikeuttaa metsä- ja maataloutta kuivuuden lisäksi
  • Nopeutuva hajotus orgaanisella aineella<-koska bakteerien hajotustoiminta saattaa kiihtyä
  • Meriin liukenee CO2->CO2-kuorma ilmakehän osalta tasaantuu
  • O3-kato
  • Suuria muutoksia levinneisyydessä , lajien vuorovaikutuksessa ja ekosysteemeissä, jos 1,5-,5C nousee keskilämpötila maapallolla
  • Terveysvaikutukset
  • Sosiaaliset vaikutukset

Jään alta paljastuu...

• Kun merijäät vetäytyvät, paranee akrtisten luonnonvarojen saanti
• Merioikeusyleissopimus vuodelta 1982 luo merialueiden hyödyntämisille oikeudelliset puitteet

Muutoksen uhka on peruuttamaton

• Vaikutukset peruuttamattomia tai äkillisiä, varoittaa IPCC
• Tämän vuosisadan aikana hidastuu Pohjios-Atlantin termohaliininen kierto
• Kasvillisuus maa-alueilla, happipitoisuudet, merten hiilensidonta, kalastut ja ekosysteemien tuottavuus muuttuu, jos kiertoliike hidastuu Pohjois-Atlantilla
• Merenpinta nousee useilla metreillä, jos sulaminen lisääntyy
• Sukupuuttoon kuolevia eliöitä tulee jatkuvasti enemmän

Metapommi laukeaa

• Kun virtaukset muuttuvat merissä tai sulavat jäätiköt, ilmastonmuutos ruokkii itseään
• Korkea paine ja matala T pitää klatraatit sedimenttikerroksissa

Suomeen ulottuvat vaikutukset

• FINSKEN-hankkeessa , joka toimi 2000-2005, mallinsi keskisademääriä ja keskilämpötiloja Suomessa
• 0-15% kasvava sademäärä ja 1-3 C nouseva keskilämpötila 2020-mennessä tulosten mukaan
• Kesällä ja keväällä vähenee valunta, talvella lisääntyy
• Pitempi kasvkausi, kun T nousee
• Yleistyvät ja leviävät kasvitaudit ja tehokkaammin lisääntyvä ja pohjoisemmaksi siirtyvät tuhoeläimet ovat huonoja uutisia maa- ja metsätaloudelle
• Yli 100% kasvaa ilmastointitarve, vaikka vuoteen 2080 mennessä 20-30% vähenee lämmityksen tarve
• Lisää suolausta
• Puutiaisaivokuume ja kasvava altistus UV-säteilylle ovat haitallisia terveysvaikutuksia

Hillitseminen

Miksi torjunta on tärkeää

• Lähivuosikymmeninä kaikkialla luonto ja ihmisen toiminta tulee muuttumaan
• Muutokset ovat olleet hyvin nopeita
• Mitä jos ilmasto ei muutukkaaan ihmisen takia? Siitä huolimatta epätasaisesti jakautunut varallisuus, nälkä, väestönkasvu, luonnontuhoaminen ja hillitön luonnonvarojen käyttö ovat ongelmia

Miten estetään voimistuva kasvihuoneilmiö

• Suurin haaste ympäristösuojelussa 2000-luvulla
• Kolme ryhmää keinoja
• 1) Estetään kasvihuonekaasujen syntyminen
• 2) Päästöistä otetaan talteen kasvihuonekaasut
• 3) Ilmakehästä poistetaan kasvihuonekaasuja
• Kasvihuonekaasujen vähentäminen on ilmastonmuutoksen tehokkain torjuntakeino
• Teollisuudessa, rakennuksissa, liikenteessä ja energian tuotannossa energiankulutusta on vähennettävä
• CH4-päästöjä maataloudessa, energiantuotannossa ja jätehuollossa on mahdollista vähentää
• Australiassa, USA:ssa ja Norjassa kehitetään menetelmiä, jotka varastoivat ja ottavat talteen C:tä
• Kehitettävä ja suojeltava C-varastoja ja -nieluja, jotka sitovat takaisin CO2, joka on päässyt ilmakehään ja rajoitettava ilmakehään joutuvaa CO2:a

Kansainväliset sopimukset

• Montrealin pöytäkirja, joka solmittiin 1987, oli ensimmäinen kansainvälinen ilmastonmuutokseen liittyvä sopimus
• 1992 Rion ympäristö- ja kehityskonferenssissa solmittiin UNFCCC, YK:n puutesopimus, joka oli ensimmäinen varsinainen ilmastonmuutosta koskeva soppari
• 1995 lähtien on järjestetty COP eli ilmastotopimuksen osapuolikokouksia
• SF6, perfluorihiilivetyjä, fluoorivetyjä, N2O, CH4 ja CO2: 6 yhdisteryhmä, joita koskee Kioton pöytäkirja
• Päästövähennykset eivät koske kehitysmaita
• 16.2.2005 tuli voimaan Kioton pöytäkirja
• Kansallisin toimenpitein saavutettava päästötavoitteensa
• Yhteistyöhankkeita, jotka lisäävät hiilinieluja ja vähentävät kasvuihuionepäästöjä toteutuu yhdessä
• Vientianessa Laosin sopimus allekirjiotettiin 28.7.2005->kilpailija Kioton pöytäkirjalle
• Kioton pöytäkirjan seuraaj oli tarkoitus kirjoittaa Kööpenhaminassa 2009, jolloin pidettiin 15. osapuolikokous
• Köppenhaminan sopimus todettiin ja jatkomandaatti neuvotteluryhmille hyväksyttiin

Ilmastopolitiikka EU:ssa

• Ilmastopolitiikassa tiennäyttäjän rooliin on pyrkinyt alusta asti EU
• Kioton jälkeen ilmastosopimuksen yrittää EU pullauttaa

Tavoitteet Suomessa

• 1994 YK:n ilmastosopimuksen ratifiointi ja EU maiden kanssa 2002 Kioton pöytäkirja
• 2012 mennessä päästöt palautetava 1990 tasolle taakanjakospomuksen mukaan
• Velvoitteet Kioton pöytäkirjan mukaan täytetään ja 2008-2012 7 mlj tonnia päästöyksiköitä Kioton mekanismien avulla hankittiin ja varauduttiin
• Energia- ja ilmastostrategia pitkällä aikavälillä 6.11.2008, jonka hyväksyi valtioneuvosto

Onnistuuko ilmaston sääteleminen?

• Tarpeeksi nopeasti päästöjen leikkaus ei ole onnistunut->voimistuva kasvihuone-ilmiö->menetelmiä kehitetään
• Auringon vaikutukselta suojautuminen ja ilmakehästä CO2:n poistaminen ovat ehdotuksia, jotka siältyvät Geoengineering-tekniikkaan
• Avaruuteen takaisin heijastuva säteily onnistuisi eräänlaisella peilijärjestelmällä, joka pitäisi asentaa ilmakehään
• O3-kerrokseen tai alueelliseen ilmastoon saattaa ilmetä haittavaikutuksia geoengineering-menetelmillä

Sopeutuminen ilmastonmuutokseen

• Vaikka kasvihuonekaasupitoisuus pysyisi 2000 tasalla, verrattuna 1980-1999 lämpenemistä tapahtuu 0,6 astetta
• Haavoittuvuutta ja sopeutumista ilmastonmuutoksiin vaikutuksiin käsiteltiin laajalti IPCC 2007 -raportissa
• Paljon käytettävissä mahdollisia sopeutumistoimia
• Vain joissakin maissa tunnetaan strategioita ja uutta teknologiaa
• Haavoittuvuus on erilaista ihmisyhteisöjen välillä sopeutumisen lisäksi
• Alkuvaiheen vaikutuksia pystytään vähentämään sopeutumisella
• Hillintä- ja sopeutustoimia yhdistämällä voidaan pienentää uilmastonmuutoksen risekjä parhaiten