Hiilineutraali Suomi 2035 ja ilmastonmuutos

Hiilineutraali Suomi 2035 ja ilmastonmuutos

Hallituksen ilmastopolitiikka: kohti hiilineutraalia Suomea 2035

Lainaus hallitusohjelmasta 2019

”Hallitusohjelman tavoitteena on, että Suomi on hiilineutraali vuoteen 2035 mennessä ja ensimmäinen fossiilivapaa hyvinvointiyhteiskunta. Tämä edellyttää nopeutettuja päästövähennyksiä kaikilla sektroreilla sekä hiilinielujen vanhvistamista”.

”Koska ilmastonmuutos, luonnon monimuotoisuuden kato ja ylikulutus ovat saman kestävyyskriisin eri puolia, hallitus pyrkii tarttumaan juurisyihin kokonaisvaltaisesti. Keinoihin kuuluvat uudet ilmastopoliittiset päätökset, lähes päästötön sähkön- ja lämmöntuotanto 2030-luvun loppuun mennessä sekä rakentamisen hiilijalanjäljen pienentäminen, kiertotalouden edistäminen ja ilmastoystävällinen ruokapolitiikka. Verotuksen painopistettä siirretään ympäristöhaittojen verottamiseen. Luonnon monimuotoisuuden heikkeneminen pysäytetään uudistamalla luonnonsuojelulainsäädäntöä, vahvistamalla luonnon monimuotoisuuden suojelun rahoitusta ja edistämällä luonnonvarojen kestävää käyttöä”.

Tavoitteet ovat kieltämättä kunnianhimoiset ja mielestäni suunta on oikea. Se pääsemmekö näihin tavoitteisiin, sen aika näyttää. Joka tapauksessa lähtölaukaus on tehty ja uskon, että jos lujaa tahtoa riittää, se tulee onnistumaan. Suomi on tietysti ollut maailmalla mallioppilas vähän joka suhteessa, niin miksipä ei myös uusissa ilmastoystävällisimmissä hankkeissa.

Luonnontieteet ja ilmastonmuutos 

Viimeisimmän Pisa-tutkimuksen mukaan, Suomi on luonnontieteissä sijalla 6. Vain Kiina, Singapore, Macao (Kiina), Viro ja Japani ovat meitä edellä. Suomi on siis maailman parhaimmiston joukossa ja siksi olisi kohtuullista luottaa myös Suomalaisten osaamiseen ilmastonmuutoksessa. 

Omalta osaltani olen tutkinut aktiivisesti ilmastoa nyt n. 6 vuotta ja julkaissut kirjoituksia täällä US:n palstalla. Tämä versio (pöytälaatikossa on myös olemassa hankalampi ja vaikeampi) on niistä kansantajuisin minkä osaan kirjoittaa.

Lähdeaineistoni on perustunut ilmastoa säätelevien fysiikan lakien pohjalle, joista mainittakoon fyysikko Max Planckin mustan kappaleen säteily ja Stefan-Boltzmann säteilylaki. Taustalla on myös ollut matemaatikko ja fyysikko Joseph Fourier, joka oli ensimmäisiä tutkijoita maailmassa joka ihmetteli, miksi Maapallon pintalämpötila on niin korkea ja mihin Auringon tuottama lämpö varastoituu? Silloin hän päätyi hypoteesiin, että ilmakehässä täytyy olla jotakin sellaista, mikä sieppaa lämpöä, ja joka tekee Maapallosta elinkelpoisen planeetan.

Tällä tiellä olemme edelleen, mutta hypoteesit ovat muuttuneet todellisuudeksi.

Tähän vielä lopuksi yhteenveto mitä ilmastonmuutoksesta tällä hetkellä ymmärrän ja mihin se perustuu

Aurinko ja suorat havainnot

Sen me tiedämme, että Maapallo saa 99.97% energiastaan Auringosta. Loput 0.03% energiasta syntyy Maapallon kuoressa eli litosfäärissä. Viime vuosikymmeninä on saatu tuloksia Auringon aktiivisuudesta, jota on mitattu ja mitataan suoraan ns. TSI (Total Solar Irradiance) arvona.

SORCE (Solar Radiation and Climate Experiment) on NASA:n Aurinkoa tutkiva satelliitti, joka laukaistiin Pegasus-raketilla avaruuteen 25. tammikuuta 2003. Satelliitti tutkii Auringon vaikutusta Maapallon ilmastoon. Niin sanottu TIM (Total Irradiance Monitor) instrumentti mittaa Auringon kokonais-säteilyä (TSI) ja valvoo Maapallon ilmastojärjestelmään virtaavaa säteilevää energiaa. TIM käyttää ympäristön lämpötilan aktiivisen ontelon radiometriä, joka tarjoaa pitkän aikavälin toistettavuutta, missä epävarmuus on ~0.014Wm-2 / vuosi (10ppm / vuosi).

Ohessa SORCE -TIM Total Solar Irradiance v19 [2003-02-25 – 2020-02-26] aikasarja 6:n ja 24:n tunnin keskiarvona.

Lähde: SORCE

http://lasp.colorado.edu/data/sorce/tsi_data/release_notes/SORCE_TIM_V19_Release_Notes_20201119.pdf

[ks. aikasarja (sivulta 2)]

Kuten aikasarjasta voi päätellä, SORCE – TIM arvon muutos aikavälillä 2003 – 2020 on keskimäärin 1361.5Wm-2 – 1360.5W-2 ≈ 1Wm-2. Mitä se vastaisi Maapallon pintalämpötilan muutoksena, missä albedo (heijastuvuus) α ≈ 0.3 (30%) ja σ = Stefan-Boltzmann vakio (5.67 x 10-8 Wm-2 K-4).

Sovelletaan Stefan-Boltzmann säteilylakia joka on kirjoitettu muotoon:

ΔTs = [4 √ 1361.5Wm-2 (1 – α)] / 4σ – [4 √ 1360.5 (1 – α) / 4σ]

ΔTs = 254.61°K – 254.56°K = 0.05°K (0.05°C p-p)

Nyt on huomioitava, että SORCE – TIM arvon muutos on vaihteleva, eikä suinkaan osoita trendiä suuntaan tai toiseen. Se on siis Auringosta johtuvaa luonnollista vaihtelua, joka on havaittavissa myös Maapallon pintalämpötila-muutoksen luonnollisena vaihteluna.

Kuten alla olevasta lämpötilan aikasarjasta voi päätellä, luonnollinen lämpötilavaihtelu on kuitenkin suurempaa, kuin tuon SORCE – TIM arvon muutos ~0.05°C p-p, eli arviolta ~0.2°C p-p.

(ks. aikasarja)

 

On myös huomioitava, että tässä suuntaa antavassa lämpötila-arviossa ei ole vielä huomioitu kasvihuoneilmiön ja pilvien netto-vaikutuksen osuutta Maapallon luonnollisiin pintalämpötiloihin.

Kasvihuoneilmiö

Se myös tiedetään, että Auringosta Maapallolle kohdistuva kokonais-säteilyn määrä on Sπr2, missä Maapallon pinta-ala on 4πr2. Tällöin Maapallolle saapuva keskimääräinen säteilyteho on tunnetusti Sπr2 / 4πr2 = S / 4 ≈ 1361Wm-2 / 4 ≈ 340Wm-2. Albedo tällä hetkellä on tuo ym. ≈ 0.3 (30%), jolloin Maapallolle kohdistuu säteilytehoa ≈ 240Wm-2. Tästä säteilytehosta syntyy kiinnekohta, jolloin Maapallon keskilämpötilaksi (Ts) saadaan, kun jälleen sovelletaan Stefan-Boltzmann säteilylakia, missä σ = 5.67 x 10-8 Wm-2 K-4:

Ts4 √ (240Wm-2) / σ ≈ 255°K ≈ -18°C

Käytännössä Maapallon arvioitu keskilämpötila on kuitenkin ≈ 15°C, joka vastaa säteilytehoa 390.89Wm-2. Tästä voimme laskea kasvihuoneilmiön tehollisen suuruuden neliötä kohti:

390.89 Wm-2 – 240Wm-2 = 150.89Wm-2 ≈ 151Wm-2

Ylempänä viittasin siihen, että Maapallo saa 99.97% energiastaan Auringosta ja loput 0.03% muodostuu Maapallon kuoressa eli litosfäärissä.

Nyt herää kysymys. Miksi aikavälillä 2003 – 2020 ilmakehässä oleva luonnollinen lämpötilan vaihtelu on n. nelinkertainen (~0.2°C p-p) verrattuna siihen, mitä tapahtuu SORCE – TIM mittausten perusteella TSI (Total Solar Irradiance) -vaihteluna, joka on vain ≈ 1Wm-2. Tämä tehollinen arvo vastaisi lämpötilavaihtelua ≈ 0.05°C p-p, jonka tulisi olla se todellinen luonnollinen lämpötilavaihtelu myös Maapallon pinnalla?

Mitkä muut tekijät sitten vaikuttavat tähän luonnolliseen lämpötilavaihteluun ≈ 0.2°C p-p?

On sanomattakin selvää, että taustalla ovat ilmakehässä tapahtuvat muutokset, jotka sieppaavat energiaa (Wm-2). Mutta mistä tämä sieppausenergia on peräisin, kun Maapallo saa 99.97% energiastaan Auringosta, sillä ei Maapallo tuota itse energiaa kuin sen 0.03%?

Mikäli herrat Max Planck ja Stefan – Boltzmann olivat oikeassa (ja mikseivät olisi), niin minun logiikallani kasvihuoneilmiö on voimistunut, joka sieppaa ilmakehässä olevaa energiaa!

Suorat havainnot ovat osoittaneet, että ilmakehässä olevat kasvihuonekaasut kuten CO2, CH4, N2O, CFC:t ja HCFC:t, O3, HFC:t, PFC:t ja SF6 ovat vaihtelevasti ja voimakkaasti lisääntyneet. 

Tästä listasta puuttuu vesihöyry H2O, joka on tärkein luonnollisen kasvihuoneilmiön aiheuttaja. Vesihöyry on siis voimakkain kasvihuonekaasu, joka lisää luonnollista lämpötilavaihtelua! 

Ihmiskunta myös lisää vesihöyryn pitoisuutta, mutta ei suoraan vaan lämpenemisen aiheuttaman kasvaneen meriveden höyrystymisen kautta.

Vesihöyryn muodostuminen ja pilvet

Mitä korkeampi lämpötila, sitä enemmän vesihöyryä ilmamäärä pystyy sitomaan. Siksi kaikki lämpötilamuutokset muuttavat tilavuuden vesihöyrykapasiteettia. Kun ilma lämpenee, sen kyky pitää vesihöyryä kasvaa; jäähtyessään kapasiteetti pienenee.

Pilvet muodostuvat, kun ilmassa näkyvä vesihöyry tiivistyy näkyviksi vesipisaroiksi tai jääkiteiksi. Jotta tämä tapahtuisi, ilmatilan on oltava kyllästynyt, eli se ei voi pitää kaikkea sen sisältämää vettä vesihöyryssä, joten se alkaa tiivistyä nestemäiseksi tai kiinteäksi.

Kondensaatio on prosessi, jossa vesihöyry muuttuu takaisin nestemäiseksi vedeksi. Kun pilvien vesipisarat yhdistyvät, ne muuttuvat tarpeeksi raskaiksi muodostaen sadepisaroita, jotka lopulta tulevat gravitaation vaikutuksesta alas.

Aerosolit ovat elintärkeitä pilvien muodostumiselle, koska osa niistä voi toimia pilvikondensaatioytiminä CCN (Cloud Condensation Nuclei) ja jääytiminä IN (Ice Nuclei). Lisääntynyt määrä aerosoleja voi lisätä CCN -pitoisuutta ja johtaa vielä suurempaan pitoisuuteen, mutta pienempinä pilvipisaroina, kiinteään nestemäiseen vesipitoisuuteen.

Nyt herää jälleen kysymys. Vaikuttaako pilvien muodostumisen muutos luonnolliseen lämpötilavaihteluun, joka havaintoina osoittaa ≈ 0.2 °C p-p, aikavälillä 2003 – 2020?

Vastaus on tietysti kyllä . Sillä Maapallo saa 99.97% energiastaan Auringosta, joka hallitsee Maapallon vesikehää. Toisaalta, ihmiskunta myös lisää vesihöyryn pitoisuutta mutta ei suoraan, vaan lämpenemisen aiheuttaman kasvaneen meriveden höyrystymisen kautta (so. ilmakehässä vaihtelevasti lisääntyneet kasvihuonekaasut, kuten CO2, CH4, N2O, CFC:t ja HCFC:t, O3, HFC:t, PFC:t ja SF6). 

Näistä merkittävimmät kasvihuonekaasut ovat CO2, CH4 ja N2O. Aina esiteollisesta ajasta lähtien, ne ovat voimakkaasti lisänneet ilmakehässä olevia pitoisuuksia. Niistä ohessa aikasarjat.

 (ks. aikasarjat)

 

 

Pilvien muodostumisen muut mekanismit

Ehkä kaikkein efektiivisin vaikutus luonnolliseen lämpötilan vaihteluun tulee juuri silloin, kun on täysin pilvetön taivas tai sitten pilvipeite on niin tiheä, ettei Auringon säteily pääse läpi Maapallon pinnalle. Tämä on tietysti ääritapaus, sillä harvoin koko ilmakehä on täysin pilvetön tai pilvinen.

Mutta jos ajatellaan ilmakehän tilavuutta koko Maapallon yli ja tehdään siitä luonnollisen lämpötilavaihtelun arvio silloin, kun otetaan tarkasteluun astrofyysikko Henrik Swensmarkin hypoteesi.

Swensmarkin hypoteesi pähkinänkuoressa on seuraava: kosmiset säteet ovat atomifragmentteja – enimmäkseen ytimiä – jotka on puhallettu avaruuteen räjähtävistä tähdistä, jotka jatkuvasti pommittavat Maapalloa. Kun ne saapuvat ilmakehään, niiden sähkövaraus auttaa muodostamaan molekyyliryhmiä – aerosoleja – jotka puolestaan toimivat siemeninä tai ytiminä, jotta vesipisarat tiivistyvät niiden ympärille ja muodostavat pilviä. Lisää kosmisia säteitä tarkoittaa enemmän ”pilvikondensaatiota” (CCN), enemmän pilviä ja kylmempää ilmastoa. Vähemmän kosmisia säteitä tarkoittaa lämpimämpää ilmastoa. Auringon aktiivisuuden aikoina, jolloin auringonpilkkuja on enemmän, oman tähtemme magneettikenttä auttaa suojaamaan Maapalloa kosmisilta säteiltä, mikä tarkoittaa vähemmän pilvien muodostumista ja siten korkeampia lämpötiloja. Kun Aurinko on ”hiljainen”, ilmakehässä on enemmän ionisaatiota, mikä tarkoittaa enemmän pilviä ja viileämpää ilmastoa.

Maapallolle tulevasta kosmisesta säteilystä on tehty myös suoria havaintoja

Paitsi että kosminen säteily vaihtelee, se osoittaa myös lievää nousevaa trendiä aikavälillä 2003 – 2020. Tämä tarkoittaa, että ”lisää kosmisia säteitä, sitä enemmän pilvikondensaatiota (CCN), enemmän pilviä ja kylmempi ilmasto”. Mutta miten luonnollinen lämpötilavaihtelu käyttäytyy? Juuri päinvastoin!

(ks. aikasarjat)

Lähde: Oulun yliopisto

http://cosmicrays.oulu.fi/

Lähteet: NASA, HadCRUT, NOAA, Japan Met. ja Berkeley Earth

 

Indeksit 

ONI (Oceanic Nino Index), AO (Arctic Oscillation Index) ja PNA (Pacific North American Index)

Maapallo siis saa 99.97% energiastaan Auringosta joka hallitsee Maapallon vesikehää ja luonnollista lämpötilavaihtelua. 

Aina vuodesta 1950 lähtien, alla olevat kolme indeksiä osoittavat, että sekä lämmittävien (punainen osuus), että jäähdyttävien (musta osuus) keskimäärin kumoavat toisensa, joten lopputulos on ≈ ±0. Eli mitään varsinaista lämpötilatrendiä ei tällä aikavälillä ole havaittavissa.

(ks. aikasarjat)

Lähde: AGU (Advancing Earth and Space Science) publications

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/2014JD021601

Ihmisen osuus

Edellä oleva liittyi Maapallon luonnolliseen lämpötilavaihteluun, jota ohjaa Auringon tuottama energia. Toistaiseksi ei ole mitään todisteita siitä, että luonnollinen lämpötilavaihtelu yksin toistuisi  suorien havaintojen aikasarjoissa. Noin vuodesta 1850 lähtien on tehty suoria ja epäsuoria havaintoja Maapallon lämpötilakehityksestä, jossa luonnollinen lämpötilavaihtelu on osoitettu vuotuisina vaihteluina. Tämä vuotuinen lämpötila on vaihdellut välillä n. 0.4°C – 0.2°C p-p / 170 vuotta. Vastaavasti luonnolliseen lämpötilavaihteluun on integroitunut lämpötilatrendi, joka on looginen seuraus ihmisen toiminnasta. Jos luonnolliset tekijät (eli Auringosta johtuvat muutokset) olisivat nostaneet luonnollisen lämpötilavaihtelun nousevaan trendiin, sen olisi pitänyt näkyä viime aikaisina muutoksina kaikissa luonnollisissa muutoksissa – poikkeuksena kasvihuoneilmiössä tapahtuvat muutokset!

Johtopäätös

Kokonaan ja osin, aina vuodesta 1850 lähtien, globaalit lämpötilan aikasarjat perustuvat suoriin ja epäsuoriin havaintoihin. Näin ollen on perusteltua väittää, että luonnolliseen lämpötilavaihteluun on integroitunut ihmisen aiheuttama lämpötilatrendi, joka on luokkaa vähän yli 1°C lämpötila-anomaliaa.

(ks. aikasarja)

 

Kiitokset lukijoiden kärsivällisyydestä. Ei katsota peruutuspeiliä. Mennään positiivisella ja rakentavalla mielellä eteenpäin. Eiköhän se lämpötilakin jossakin vaiheessa asetu uuteen normaaliin. 

+1
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu