Vaihteeksi kriittistä pohdintaa maapallon lämpenemisestä

Kriittistä

Joskus on esitetty kritiikkiä siitä, että on suhtauduttu kritiikittömästi vallitsevaan käsitykseen ilmastonmuutoksesta. On kuitenkin selvää, että jos tutkitaan maapallon lämpötilakehitystä ja minkälaisia menetelmiä on käytetty, ehkä kaikkein näkyvin ja merkittävin niistä on Wikipediassa esitelty maapallon lämpötilasta muodostettu rekonstruktio (Bredenberg, 2012):

Kuva 1.

Lähteestä, joka on hyvin laaja:

https://www.scirp.org/journal/paperinformation.aspx?paperid=107789

Rekonstruktio on jaettu viiteen osioon, mistä vanhin osioista ulottuu aina 500 miljoona vuotta menneisyyteen. Kuinka luotettavaksi tätä rekonstruktiota voisi luonnehtia, siihen ei itseltäni löydy eväitä, sillä paleoklimatologista kokemusta ei ole. Mutta sen sijaan, jos tällainen rekonstruktio on osattu muodostaa ja se on hyväksytty Wikipediaan kaikkien tulkittavaksi, voisi olettaa, että se on ammattitaidolla tehty. Joten tässä mielessä ei olisi syytä aiheettomaan kritiikkiin ja epäilyyn.

Kun tarkastelee lämpötilan vaihtelua aina nykyisyyteen asti, voidaan havaita, kuinka siinä on selkeästi vähintään kolme tai neljä eri taajuutta. Mitä tästä voisi päätellä?

No mielestäni ainakin sen, että maapallon aseman muutokset aurinkoon ja sen aktiivisuuteen ja maapallon geologinen kehitys (tulivuorien purkaukset, mannerlaattojen liikehdinnät jne) on muovannut maapalloa ja sen lämpötilaa tavalla, joka on lopulta asettunut holoseenin lämpötilaan n. 0°C n. 12000 vuotta sitten. Toisin sanoen. Lämpötilan vaihtelu 500:n miljoonan vuoden aikana, noudattaa eräänlaista vaimenevaa amplitudi- ja taajuusmodulaatiota. Eli kyse on luonnollisesta vaimenevasta vaihtelusta. Toisaalta nykyinen ajanjakso, jossa on havaittavissa nouseva ja nopea lämpötilamuutos, sitä on vaikea selittää luonnollisena muutoksena siksi, koska sen muutosnopeus hyvin selkeästi poikkeaa holoseenin aikaisesta lämpötilasta, joka on viimeisin epookki, eli ajankohta, josta uusi aikakausi alkaa.

Entä jatkumo tuossa lämpötilan vaimenevassa amplitudi- ja taajuusmodulaatiossa?

Koska tulevaisuutta on vaikea ennustaa, silloin on mahdollista edetä todennäköisyyksinä ja pohtia sitä mahdollisuutta, että tuo luonnollinen amplitudi- ja taajuusmodulaatio käynnistyisi uudelleen niin, että tuon 500:n miljoonan vuoden aikana, systeemiin olisi varastoitunut ”käyttämätöntä” kineettistä energiaa (maapallon vauhti kiihtyy aurinkoa kohti, mikä luo gravitaation kaltaisen ”keskipakovoiman” poispäin auringosta. Aurinkoa kohti on kuitenkin luonnollisesti gravitaatio, jolloin nämä vaikutukset kumoutuvat). Näin ollen kysymys kuuluu: mihin tämä ”käyttämätön” kineettinen energia olisi varastoitunut, joka kykenisi käynnistämään vastaavanlaisen amplitudi- ja taajuusmodulaation uudelleen.

Maapallon kineettinen energia

Puhutaanpa hieman maapallon kineettisestä energiasta sen liikkuessa kiertoradalla auringon ympäri. Maapallon kiertorata ei ole aivan pyöreä. Lähin lähestyminen kohti aurinkoa tapahtuu tammikuun alussa (periheli). Kauimpana auringosta maapallo on heinäkuussa (apheli). Jos kiertorata olisi täydellinen ympyrä, etäisyys olisi vakio ja maapallon liikkeen kineettinen energia olisi vakio.

Mutta koska maapallo viettää vuoden ensimmäiset kuusi kuukautta (noin) kiipeämällä yhä kauemmaksi auringosta, kineettinen energia laskee, kuten myös maapallon kiertonopeus.

Vuoden viimeisen kuuden kuukauden aikana maapallo putoaa lähemmäksi aurinkoa, joten kineettinen energia ja nopeus kasvavat.

Nämä muutokset ovat pieniä, mutta mitattavissa.

Yksi Keplerin laeista kiertäville esineille on, että kiertoradan kulmaliikemäärä on aina vakio. Tämä on toinen tapa sanoa, että nopeuden perihelissä täytyy olla suurempi kuin nopeuden aphelissä.

(On huomioitava, että kineettinen energia on kappaleen liikkeeseen varastoitunutta energiaa. Eli kun maapallon vauhti kiihtyy, sen kiihdyttämiseen käytetty energia varastoituu maapallon liike-energiaksi):

E_k = 1/2 mv²

Eli se vaikuttaa kyllä erittäin epätodennäköiseltä, että vastaavanlainen amplitudi- ja taajuusmodulaatio käynnistyisi uudelleen. Kun tarkastelee holoseenin aikaista lämpötilan tasaisuutta, paljon suuremmalla todennäköisyydellä jatkumon voisi olettaa olevan huomattavasti rauhallisempi, eli selvä asettuminen on havaittavissa, lukuunottamatta nykyistä periodia, missä lämpötila on lähtenyt jyrkkään nousuun (tosin tässä rekonstruktiossa näkyy ennuste vuoteen 2100).   

Hiilidioksidin ja lämpötilan välinen korrelaatio

Korrelaatio

Korrelaatio on kahden muuttujan välisen suhteen tilastollinen mittaus. Mahdolliset korrelaatiot vaihtelevat välillä +1 ja -1. Nolla korrelaatio osoittaa, että muuttujien välillä ei ole suhdetta. Korrelaatio -1 tarkoittaa täydellistä negatiivista korrelaatiota, mikä tarkoittaa, että kun muuttuja menee ylöspäin, toinen heikkenee. Korrelaatio +1 osoittaa täydellistä positiivista korrelaatiota, eli molemmat muuttujat liikkuvat samaan suuntaan yhdessä.

Lämpötilamuutosten lisäksi, toinen oleellinen muuttuja on hiilidioksidi.

Kuva 2.

(Watts & Pacnik, 2012)

Tuon kineettisen energian hahmottamisen helpottamiseksi, poimin yo. kuvaajan sen vuoksi, koska siinä on selkeästi havaittavissa hiilidioksidipitoisuuden ja lämpötilan välinen korrelaatio n. pleistoseenin puolivälistä (vrt. ylempi kuvaaja maapallon lämpötilakehityksestä n. 450 000 vuotta sitten). Sykleissä on myös havaittavissa selvä jaksollisuus, joka näyttäisi pitenevän. Nyt herää kysymys: kumpi näistä kahdesta muuttujasta on muuttunut ja muuttuu ensin? 

Itse asiassa, tämä kysymyksen asettelu ei ole täysin oikein, sillä keskinäisissä muutoksissa on hyvin selkeästi havaittavissa viiveitä tai hystereesiä (hystereesi on jonkin järjestelmän ominaisuus, joka hidastaa muutoksiin reagoimista tai estää systeemiä palaamasta alkuperäiseen tilaansa). Eli kyseessä on eräänlainen syndrooma kun kysytään: kumpi tuli ensin muna vai kana?

Tässähän puhutaan kahden muuttujan välisestä korrelaatiosta, joka ei ole täysin lineaarinen. Vaan kyse on sekä -1 että +1, sekä 0 korrelaatiosta. Lyhyesti voisi todeta, että nämä kaksi muuttujaa reagoivat toisiinsa interaktiivisesti (vuorovaikutteisuus). On myös kohtuullista todeta, etteivät muutokset tapahdu hetkessä, vaan ne ottavat oman aikansa inertian muodossa.

(Inertia eli hitaus on kappaleen taipumus jatkaa tasaisessa liiketilassaan, ellei siihen kohdistu kiihtyvyyttä aiheuttavaa nettovoimaa. Jos kappaleeseen ei vaikuta mitään voimia, tai siihen vaikuttavien voimien resultantti on nolla, kiihtyvyys on nolla).

On myös luonnollista todeta, että systeemin (maapallon kierto auringon ympäri) kineettinen energia ei ole lineaarista, jolloin inertian vaikutus on myös muutoksessa (maapallon epäkeskinen sijainti aurinkoon nähden / gravitaatio). Kuten yo. kuvaajasta voi päätellä, nämä kaksi muuttujaa ovat seuranneet toisiaan jo 450 000:n vuoden ajan.

Nykyhetki

Koska kineettinen energia ja inertia kulkevat planetaarisessa mittakaavassa yhtä matkaa ja taustalla vaikuttaa galaktinen gravitaatio, liikkeen muutos on pysyvää ja suhteellisen tasaista siinä mittakaavassa, mikä kyetään havaitsemaan. Joten jos jotakin syklistä siirtymää on olemassa, se on hyvin hidasta, kuten kuvasta 2. voidaan todeta. Mutta mitä muita planetaarisia korrelaatioita olisi mahdollista hahmottaa, kuin hiilidioksidin ja lämpötilan välinen korrelaatio?

On siis havaittavissa, että holoseenin aikainen (n. viimeiset 12000 vuotta) lämpötila on pysynyt hyvinkin tasaisena lähellä n. 0°C, mikä efekti voisi vaikuttaa lämpötilaan muu kuin auringon aktiivisuudessa ja maapallolla sekä sen ilmakehässä tapahtuvat muutokset. On kaiketi selvää, että maapallon kehityshistoria (n. 4.5 miljardia vuotta) on ns. valmis mihin se juuri nyt on muotoutunut ja muotoutumassa.

Holoseenin globaali keskimääräinen pintalämpötila

(monimenetelmäinen rekonstruktio)

https://www.nature.com/articles/s41597-020-0530-7

Poimin tämän Naturen artikkelin sen vuoksi, koska se edustaa monimenetelmäistä rekonstruktiota, mm. viimeisimmän n. 12000:n ja 2000:n vuoden ajalta. Vaikka holoseenin aikainen lämpötila on suhteellisen stabiili 2000:n vuoden ajalta, siinä on havaittavissa selkeä kohina-komponetti (katkoviivoitettu alue). Parhaiten se on havaittavissa artikkelin kuvassa 3.

https://www.nature.com/articles/s41597-020-0530-7/figures/3

Eli katkoviivoitettu alue edustaa kaikkia 12k metodeja, 5 – 95 persentiiliä (tilastoissa k. prosenttipiste on pistemäärä, jonka alapuolelle tietty prosenttiosuus k pisteistä sen frekvenssijakaumassa putoaa). Toisin sanoen, katkoviivoitettu alue on luokkaa n. +0.45 – 0.3°C, eli 0.75°C. Kuvasta voi myös havaita, kuinka lämpötila on lähtenyt hyvin jyrkkään nousuun (~1.2°C), ehkä n. 100 – 150 vuotta sitten, jonka muutosnopeus poikkeaa hyvin selvästi aiemmasta.

Viitaten aiempaan, tällainen muutos ei ole selitettävissä planetaarisena kineettisenä energiana ja inertiana. Selitystä tulisi hakea auringon aktiivisuudesta ja ilmakehässä tapahtuvista muutoksista maapallon keskilämpötilaan. Ja tästähän jo onkin runsaasti näyttöä.

Kriittisesti suhtautuen, oli sitten lämpötilaennuste tuleville vuosikymmenille hyvin poikkeuksellinen suhteessa ilmakehässä olevaan hiilidioksidi-pitoisuuteen, siitä voidaan olla kohtuullisen varmoja, että sekä +1, että -1 ja 0 korrelaatio tulevat jatkumaan luonnollisten ja ihmisen aiheuttamien vaikutusten muodossa.