Miksi IPCC raportoi väärin ilmakehän antropogeenisen CO2-määrän ja poistumisajan?

Johdanto

IPCC on johdonmukaisesti ilmoittanut raporteissaan kuten myös viimeisessä AR6:ssa vuodelta 2021 (viite 1), että kaikki ilmakehään vuoden 1750 jälkeen kertynyt hiilidioksidi (CO2) on alkuperältään antropogeenista eli ihmisen toiminnasta johtuvaa ja yhtäpitävästi tämän kanssa, että viimeisen 60 vuoden aikana vuosittaisista CO2-päästöistä 44 % jää ilmakehään (sivut 5-6 ja 5-11). Lisäksi IPCC on raportoinut, että antropogeenisen CO2:n poistaminen ilmakehästä luonnollisten prosessien avulla tulee viemään muutaman tuhat vuotta, vaikka kaikki päästöt lopetettaisiin.

Olen kirjoittanut neljä tutkimusta hiilen kierrosta, joista viimeisin julkaistiin norjalaisessa lehdessä nimeltään ”Testing Carbon Cycle Models and Budgets” joulukuussa 2023 (viite 2).  Otan tästä tutkimuksesta pari ydinkohtaa, joiden avulla osoitan, että IPCC:n väitteet eivät pidä yhtä mittausten ja perusfysiikan kanssa.

Otsikossa esitän kysymyksen ja annan siihen ihan lopussa oman valistuneen arvaukseni. Asia on nimittäin sillä tavalla, että luonnollisella CO2:lla ja antropogeenisella CO2:lla on ihan sama lämmitysvaikutus eli ilmakehän CO2:n alkuperällä ei ole mitään vaikutusta lämpenemiseen – vain määrä ratkaisee ja sen määrän kasvua ei kukaan kiistä. IPCC raportoi vain antropogeenisen CO2:n poistamiseen vaadittavan tavattoman pitkän ajan ja antaa rivien välistä ymmärtää, että se johtuu CO2:n alkuperästä. Alkuperällä ei myöskään ole mitään vaikutusta ilmakehästä poistumiseen, vaan pikemminkin päinvastoin. Mistä on kysymys?

Muutamia tosiasioita CO2:sta ja hiilen kierrosta (IPCC ja Wikipedia)

Mitä ovat antropogeeniset CO2-päästöt: ”Ihmisen toiminnasta aiheutuvat kasvihuonekaasupäästöt. Näitä toimintoja ovat fossiilisten polttoaineiden polttaminen, metsien hävittäminen, maankäyttö ja maankäytön muutokset (LULUC), kotieläintuotanto, lannoitus, jätehuolto ja teolliset prosessit.”

Mitkä eivät ole antropogeenisia CO2-päästöjä: ”Luonnollisia ilmakehän hiilidioksidin lähteitä ovat kaasujen poistuminen merestä, kasvillisuuden ja muun biomassan hajoaminen, tulivuorten purkautuminen, luonnossa esiintyvät metsäpalot ja jopa märehtijöiden röyhtäilyt.”

Permille-arvo

Useimmat ilmastotutkijat eivät ole kuulleetkaan sanaa permille, eivätkä tiedä sen merkitystä; vielä vähemmän maallikot. Siihen on syynsä, miksi IPCC salaa asian.

Hieman perusfysiikkaa. Hiilimolekyyleistä on olemassa kaksi pysyvää isotooppia. Yleisin on 12C, jossa on 6 protonia ja 6 neutronia; 13C:ssä on yksi ylimääräinen neutroni. Isotooppi 12C on yleisin, sillä se on 98,9 % kaikesta hiilestä; loput ovat 13C:tä. On myös olemassa epästabiili isotooppi 14C, joka on radioaktiivinen ja sen pitoisuus on erittäin pieni. Radiohiiltä muodostuu koko ajan ilmakehässä typpimolekyyleistä kosmisen säteilyn pommituksen takia ja sieltä isotooppi 14V hakeutuu kasvien ja sitä kautta eläinten ravintoketjuun.

Luvun 13C mittayksikkö (merkitään δ13C:ksi) on hiilen isotoopin 13C osuus ilmaistuna promilleina (‰), ja sitä kutsutaan permille-arvoksi. Tämä yksikkö on lineaarisesti riippuvainen suhteesta 13C/12C:

d13C = (S/N-1) * 1000   [‰]                                                          (1)

jossa S  = 13C/12C on näyte ja N = (13C/12C)standardi = 0,0112372. Tämän standardin arvo on peräisin merifossiilista ”Belemnitella Americana”.

Fossiilisilla polttoaineilla on sama permille-arvo d13C kuin hiilikauden kasveilla (elivät 359 – 299 miljoonaa vuotta sitten); tämä arvo on -28 ‰. Antropogeenisen CO2:n permille-arvot poikkeavat nykyisistä ilmakehän arvoista (-8,6 ‰), ja sen avulla voidaan testata antropogeenisen CO2:n osuutta ilmakehässä soveltamalla hiilen kiertomalleja.

Antropogeenisen CO2:n ja luonnollisen CO2:n välinen koostumusero on minimaalinen huolimatta suurista eroista d13C-arvoissa. Yksi tonni antropogeenistä hiiltä (-28 ‰) sisältää 10,92 kg isotooppia 13C ja yksi tonni nykyistä ilmakehän hiiltä (13Cd = -8,6 ‰) sisältää 11,14 kg 13C:tä. Ero on 220 grammaa, mikä on vain 0,022 % yhdestä gigatonnista hiiltä (GtC). Ilmakehän CO2 on erittäin hyvin sekoittunut; siksi ilmakehästä mereen ja kasvillisuuteen poistuvilla CO2-virroilla on keskimäärin sama koostumus kuin ilmakehän CO2:lla. Ilmakehä on sekoitus merestä ja kasveista peräisin olevaa luonnollista CO2:ta ja siihen jää osa ihmisen toiminnan aiheuttamista antropogeenisista CO2-päästöistä.

Hiilen kierto

Maapallon hiilidioksidipitoisuuden määrän ja koostumuksen kannalta on oleellista, miten hiili eli CO2 kiertää jatkuvasti ilmakehän, kasvillisuuden ja meren välillä, kuva 1.

Kuva 1. Hiilen kierto ilmakehän, kasvillisuuden ja meren välillä. Arvot ovat vuoden 2019 lukuja AR6:n kuvasta 5.12 (viite 1) lukuarvona gigatonnia hiiltä (GtC).

Kuvan 1 lukuarvot osoittavat, että hiilidioksidia on meressä 37 000 GtC, joka n. 42 kertaa enemmän kuin ilmakehässä oleva 880 GtC. Merten sekoittumiskerroksen (paksuus n. 75 m) on kemiallisfysikaalisessa tasapainossa Henryn lain mukaisesti ilmakehän CO2:n kanssa ja siellä on CO2:ta sama määrä kuin ilmakehässä. Oleellista on, että ilmakehän CO2:sta vaihtuu vuosittain n. 26 %, koska noin 140 GtC CO2:ta imeytyy kasvillisuuteen ja palaa takaisin ilmakehään ja samaan aikaan n. 80 GtC imeytyy mereen ja palautuu takaisin ilmakehään. Ihmisten CO2-päästöt ovat vuositasolla nykyisin karkeasti n. 10 GtC eli tästä CO2:n kokonaiskierrosta laskien n. 100*10 / (140+80) = 4,5 %. Luonto dominoi.

Ilmakehän antropogeenisen CO2:n määrä

IPCC:n oma CO2-tase

IPCC siis ilmoittaa yhtäpitävästi referoimiensa tutkimusten kanssa, että viimeisen 60 vuoden aikana vuosittaisista CO2-päästöistä 44 % jää ilmakehään ja 56 % siirtyy mereen ja kasvillisuuteen. Onko tämä mahdollista?  Hiilenkierto nappaa varsin tarkkaan 26 % kaikesta CO2:sta mukaansa ilmakehästä mereen ja kasvillisuuteen. Tämä hiilenkierto ei osaa erottaa vuosittaista CO2:ta jo ilmakehässä olevasta CO2:sta. Sen vuoksi hiilenkierto vie mukanaan 26 % ilmakehän totaalisesta CO2-määrästä. Kynnetäänpä IPCC:n härillä ja katsotaan, miten heidän lukunsa pitävät kutinsa.

Taulukko 1. Keskimääräiset hiilenkierron luvut vuosina 2010–2017 IPPC:n mukaan (2021, kuva 5.12) ja antropogeenisen CO2:n prosenttiosuus eri faaseissa.

Taulukon 1 luvut tarkoittavat, että valtameri-ilmakehän kierto ei suosisi IPCC:n mukaan ilmakehän antropogeenista osaa, koska se sisältää 32,0 % tästä fraktiosta ja ilmakehässä sen osuus on 32,1 %. Erikoista on, että kasvillisuuden fotosynteesin aiheuttamassa CO2-virrasta vain 20,4 % on antropogeenista CO2:ta. Onko näille luvuille olemassa fyysistä selitystä? Mereen menevä antropogeeninen CO2-prosenttiosuus on riittävän lähellä ilmakehän koostumusta, mutta maakasvien prosenttiosuus on aivan liian pieni.

Kasvit suosivat antropogeenista CO2:ta sen korkeamman 12C-isotooppipitoisuuden vuoksi ja sen vuoksi antropogeenisen CO2:n osuus pitäisi olla vähintään ilmakehän %-osuus 32.1 %. Ei ole, ja IPCC jäi kiinni CO2-tieteen vakavasta virheestään. Materiaali- ja energiataseet eivät anna anteeksi virheitä perusasioissa. Myös valtameren pinnan sekoituskerros suosii antropogeenistä CO2:ta, koska eufoottisen pintakerroksen (= meren pintakerros, jossa auringonvalo mahdollista kasviplanktonin yhteyttämisprosessin) kasviplankton suosii 12C-isotooppia.

Toinen todiste IPCC:n huijauksesta

Kuvassa 2 on piirretty ilmakehän mitattu permille-arvo ilmakehässä olevan antropogeenisen CO2:n määrän mukaisesti (siis IPCC:n tieteen mukainen osuus.).

Kuva 2: Havaittu permille-arvo ilmakehässä verrattuna IPCC:n mukaan antropogeeniseen prosenttiosuuteen. Suhde on lineaarinen, ja on jatkettu teoreettiseen tilanteeseen, että ilmakehän CO2 on täysin antropogeeninen IPCC:n käsityksen mukaisesti..

Ilmakehän permille-arvo olisi noin -13 ‰, vaikka ilmakehä olisi muuttunut niin, että siinä olisi vain antropogeenista CO2:ta. Tämä osoittaa, että IPCC:n ilmakehän atnropogeeninen CO2-määrä on pahasti pielessä, koska antropogeenisen CO2:n permille-arvo on -26 ‰.

Nämä kaksi analyysiä osoittavat, että lisääntynyt ilmakehän CO2-massa vuodesta 1750 eteenpäin ei voi olla yksinomaan antropogeenista.

Antropogeenisen CO2:n poistamisaika ilmakehästä

Petteri Taalas ilmoitti HS:n sivuilla 4.1.2014, että CO2 tulee viipymään ilmakehässä 100 000 vuotta. Hän hieman ehkä liioitteli, koska tuossa vaiheessa IPCC oli ilmoittanut vuonna 2013 AR5-raportissa, että ”Ihmisen aiheuttamien CO2-päästöjen poistuminen ilmakehästä luonnollisten prosessien avulla vie muutaman 1000 vuotta”. Kun laitetaan peräkkäin tuhansia vuosia sata, niin tuleehan siitä 100 000 vuotta.

Tähän probleemaan löytyy tosi yksinkertainen vastaus ihmiskunnan suorittaman ainoan täysimittakaavaisen ilmastokokeen avulla. Tosin koe tuli tehtyä vahingossa, kun ydinvaltiot päättivät lopettaa ydinkokeet ilmakehässä 1964. Kuvasta 3 näkyy, miten 14C pitoisuus nousi jyrkästi 1960-luvun alussa tasolta 200 permilleä tasolle 700 permilleä vuonna 1964. Tämän jälkeen radiohiilen pitoisuus on laskenut matemaattisesti täydelleen 1. kertaluvun dynaamisen prosessin mukaan. Se tarkoittaa, että tässä prosessissa on ollut 16 vuoden viipymäaika. Viipymäaika tarkoitta aikaa, jolloin 63 % askelmaisesta muutoksesta on tapahtunut prosessissa. Tämä viipymäaika puolestaan tarkoittaa, että 14C-pitoisuuden pitäisi lähestyä normaalia tausta-arvoa noin 64 vuoden päästä (= 4 kertaa viipymäaika). Näin on täsmälleen käynyt.

Kuva 3. Radioaktiivisen hiilen pitoisuuden lasku vuoden 1964 jälkeen, kun ydinkokeet lopetettiin. Sininen käyrä on mitattu pitoisuus, punainen käyrä on sovitettu viipymäajalle 16 vuotta ja musta katkoviiva on laskettu 14C:n pitoisuuden lasku, jos se ei poistuisi hiilenkierron mukana ilmakehästä lainkaan.

Kuvassa 3 on piirretty myös mustalla katkoviivalla lähes suora käyrä, joka esittää 14C:n pitoisuutta ilmakehässä, jos sitä ei poistuisi sieltä lainkaan eli se vain hajoaisi puolittumisaikansa mukaisesti. Mutta radiohiili on poistunut vikkelästi ilmakehästä, vaikka sen pitäisi kelvata kaikkein huonoimmin maan ja meren kasveille. Koska kasvit yhteyttävät radiohiiltä sen todellisen osuuden mukaan, niin kasvin kuollessa radiohiili alkaa hajota. Kasvillisuuden hiili kulkeutuu myös eläimiin. Tähän perustuu radiohiiliajoitus.

Radiohiili 14C on täydellinen merkkiaine antropogeenisen CO2:n käyttäytymiselle, koska ne ovat uusia aineita ilmakehässä. Muitakin luonnon omia merkkiaineita käytettään hiilenkierron tutkimisessa selvittämään antropogeenisen CO2:n määrää valtamerissä, joten se on tuttu ja käytetty menetelmä hiilenkierron tutkimuksissa.

Oman tutkimukseni tulokset versus IPCC koskien hiilenkiertoa

Otan esiin muutaman oman hiilenkiertomallini DAOBM-4 eli viimeisimmän version tuloksista. Tässä versiossa olen kehittänyt ja ottanut käyttöön permille-arvon muuttumisen ilma-meri ja meri-ilma rajapinnalla, kun CO2 kulkee näiden rajapintojen läpi vuodesta 1750 eteenpäin, mutta en kommentoi tätä spesialiteettia.

Kuva 4. Hiilenkiertomallin DAOBM-4 tulokset hiilen budjetin osalta.

Hiilenkiertomallini on tietääkseni ainoa mallin, joka pitää erillään luonnollisen CO2:n, antropogeenisen CO2:n ja laskee niiden summat kolmessa paikassa eli ilmakehässä, meressä ja maakasvillisuudessa. Huomattava seikka on, että hiilenkierto ilmakehän ja meren välillä siirtää antropogeenista CO2:ta mereen ja tuo tilalle luonnollista CO2:ta merestä ilmakehään. Ilmakehässä antropogeenista CO2 on 70 GtC (8 %), kun IPCC:n mukaan sitä on 285 GtC (32 %).

IPCC:n referoimissa malleissa merestä ja kasvillisuudesta tulevasta suuresta vuosittaisesta CO2-virrasta – eli n. 220 GtC hiiltä – yksikään molekyyli ei jää ilmakehään, vaan ainoastaan antropogeenisesta CO2:ta jää molekyylejä ja vielä tasan tarkkaan se määrä, jonka CO2-pitoisuus kasvaa. On täysin selvää, että ilmakehässä ei voi olla tällaista erotteluprosessia, koska 99 % CO2-molekyyleistä ovat ihan identtisiä. Ihmisen prosessitkaan eivät pysty siihen. Ihminen pystyy erottamaan eri isotooppeja toisistaan. Ydinpommin rakentamiseksi tarvitaan vaivalloinen ja kallis prosessi, jossa uraanin isotoopit erotetaan kaasumaisessa olomuodossa sentrifugeilla toisistaan.

Kuvassa 5 on ainut esitys, joka löytyy permille-arvosta ilmakehässä IPCC:n raportissa AR6.

Kuva 5. IPCC:n raportissa AR6 oleva esitys Fig. 5-6 paneeli C ilmakehän permille-arvon trendistä sen mittaushistorian ajalta.

AR6-raportissa IPCC ei selitä δ13C-merkintää puhumattakaan, mitä tämä trendiviiva tarkoittaa, ja miksi sen arvo laskee. Mistä ei voi puhua, siitä täytyy vaieta.

Kuvassa 6 on mallini DAOBM-4 laskema permille-käyrä ja kaksi muuta tutkimustulosta.

Kuva 6. Mauna Loan havaitut δ13C-arvot (harmaa paksu viiva, δ13C:n viitearvot Francey et al.:n arvot (vihreät kolmiot) ja Rubino et al.:n arvot (ruskeat neliöt). δ13C-arvot (sininen käyrä) ja antropogeeninen CO2-määrä ilmakehässä (punainen käyrä ja oikea skaala) on laskettu mallilla DAOBM-4 .

Olihan niitä muitakin tutkimuksia kuin oman mallini laskemat permille-arvot ja tulokset ovat varsin yhtäpitäviä keskenään, mutta vain oman mallini tulokset ulottuvat tähän päivään. Tutkijat ovat muuten sitä mieltä, että ennen vuotta 1750 meren ja ilmakehän permille-arvot olivat samat (n. -6,35 ‰)  eli ne olivat vuosimiljoonien aikana hakeutuneet tasapainoon.

Vielä yhteenveto antropogeenisen CO2:n määristä eri paikoissa.

IPCC:n mukaan kasvillisuus on vuodesta 1850 päästänyt 210 GtC ja sittemmin sitonut saman verran, kun oma mallini osoittaa merkittävää kasvillisuuden määrän kasvua. En ole ainoa, joka on saanut ilmakehän antropogeeniseksi määräksi 70 GtC, vaan esimerkiksi Berry on päätynyt tähän lukuun erilaisen lähestymistavan avulla (viite 3).

Vielä pari sanaa muista virheellisistä hiilenkiertomalleista. On lukuisia IPCC-kriittisiä tutkimuksia, joissa on päädytty CO2:n viipymäaikaan ilmakehässä noin 4-15 vuotta. Nämä kaikki mallit perustuvat pahasti virheelliseen hiilenkierron malliin, jossa otetaan huomioon vain ilmakehän CO2-määrä noin 880 GtC ja sen ”läpi” menevä CO2-virta 220 GtC eli viipymäaika on 880/220 = 4 vuotta. Näissä malleissa ei oteta huomioon, että hiilenkierto käsittää neljä osaa: ilmakehä, kasvillisuus, meren sekoituskerros ja syvä meri. Nämä ovat prosessimielessä aivan erilaisia prosessimalleiltaan. Ilmakehä ja meren sekoittumiskerros ovat sekoitusreaktoreita. Kasvillisuus on putkireaktori, jossa sen absorboima CO2 viipyy eri aikoja, sillä esimerkiksi noin puolet vapautuu jo vuoden päästä takaisin ilmakehään ja loput pitemmän ajan kuluessa. Syvä meri absorboi CO2:ta lopulta sen pohjalle.

Validointi

Omat tulokseni voin validoida muutaman parametrin osalta:

• Laskettu CO2-pitoisuus mallin ja mittausten välillä on absoluuttisesti vuodelle 2020 on 1,6 ppm. Mallini ei käytä hyväksi mitattuja CO2-pitoisuuksia, vaan ainoastaan CO2-emissioarvoja.
• Mallissani maksimi mereen absorboitunut määrä vuositasolla antropogeenista CO2:ta on 2,2 GtC, mutta IPCC:n referoimissa malleissa on 2,5 GtC. Selitys on, että mallini kierrättää luonnollista CO2:ta merestä ilmakehään ja merkittävä osuus vuoden 2020 ilmakehän lisäyksestä on merestä peräisin eli 215 GtC. Tutkijat ovat sitä mieltä, että merten bufferointi-ilmiö rajoittaa vuosittaisen mereen absorboituvan CO2:n määrän maksimissaan 3,0 GtC. Mallini ei ylitä tätä raja-arvoa.
• Usean tutkimuksen mukaan meressä oli vuonna 1994 antropogeenista CO2:ta 118-165 GtC ja mallini laskema määrä on 144 GtC.
• Mallissani ei ole ”kadonneen” CO2:n ongelmaa, kuten monessa muussa mallissa.
• Mallini laskee, että kasvillisuus on absorboinut 137 GtC CO2:ta vuoteen 2020 mennessä. Eräs riippumaton tutkimustulos on päätynyt lukuun 158,3 GtC vuoteen 2017 mennessä (muut tutkimustulokset ovat tämän arvon molemmin puolin) eli maapallo on voimakkaasti vihertynyt.
• Jos CO2-emissiot lopetettaisiin, niin antropogeenisen CO2:n poistumisaika ilmakehästä olisi mallini mukaan 64 vuotta eli sama kuin 14C:n poistumisaika ja kokonais-CO2-pitoisuus palaisi tasolle 280 ppm 220 vuodessa eli suurin piirtein samassa ajassa kuin nykyinen CO2-lisäys on syntynyt vuoden 1750 jälkeen.

Loppukaneetti

Kun ilmakehän CO2-koostumuksella ei ole väliä lämpenemisen kannalta, niin miksi IPCC laskee ilmakehän CO2-lisäyksen olevan pelkästään antropogeenista? Mielestäni pelkästään siksi, että se kuulostaa uhkaavammalta kuin luonnollinen CO2. Antropogeeninen CO2 on pahaa IPCC:n mielestä ja tätä mielikuvaa täytyy ruokkia. Sen vuoksi sen viipymäaikakin on laskettu tuhansiksi vuosiksi johtuen osittain siitä, että sen määrä ilmakehässä on keinotekoisen korkea.

Merten kyvystä absorboida CO2:ta on erilaisia käsityksiä. Muutamien tutkijoiden mukaan se on rajaton, koska mereen absorboitunut CO2 sitoutuu mm. kalsiumkarbonaatiksi, joka saostuu lopulta meren pohjalle.

Kuva 7. Doverin liitukalliot

Kuvassa 7 on kuuluisat Englannin kanaalin liitukalliot, jotka ovat siis kalkkikarbonaattia CaCO3. Harvat tietävät, mistä tuo karbonaatin CO3 on peräsin, sillä osa siitä on ilmakehästä lähtöisin. Noin 70 miljoonaa vuotta sitten liitukaudella Doverin alue on meren pohjaa ja meressä eli yksisoluisia leväeliöitä, joilla oli kalsiumkarbonaattista kuori, jonka ne olivat muodostaneet ympärilleen mereen liuenneesta kalsiumista ja CO2:sta. Kun levät kuolivat, niiden kalkkikerros putosi meren pohjalle ja niistä muodostui aikaa myöten paksu liitukerros. Kun tämä alue nousi merestä, niin siitä syntyi Doverin liitukalliot. Tämä on konkreettinen osoitus, kuinka paljon meri voi liuottaa ilmakehästä CO2:ta ja lopulta saostaa sen kalsiumkarbonaattina meren pohjalle.

Viitteet.

1. IPCC, AR6: https://www.ipcc.ch/report/sixth-assessment-report-working-group-i/
2. Ollila, 2023: Testing Carbon Cycle Models and Budgets. Science of Climate Change, Vol. 3.5, pp. 463-486, 2023. https://scienceofclimatechange.org/antero-ollila-carbon-cycle-models-and-budget/
3. Berry EX, 2021:The Impact of Human CO2 on Atmospheric CO₂. Sc Clim Ch 1.2, 213-249. https://scienceofclimatechange.org/wp-content/uploads/Berry-2021-Impact-of-human-CO2.pdf