13. Ilmastonmuutos

Ilmaston pitkäaikaiset hitaat muutokset

Maa­pal­lon il­mas­to on pla­nee­tan 4,6 mil­jar­din vuo­den pi­tui­sen his­to­ri­an ku­lu­es­sa aina muut­tu­nut, mut­ta his­to­ri­al­li­set muu­tok­set ovat ol­leet hy­vin hi­tai­ta ver­rat­tu­na tä­män­het­ki­seen läm­pe­ne­mi­seen.

Il­mas­ton muu­tok­set joh­tu­vat aina sii­tä, mi­ten te­hok­kaas­ti au­rin­gon­sä­tei­ly läm­mit­tää Maa­pal­loa ja mi­ten pal­jon läm­pö­e­ner­gi­aa jää ala­ilma­ke­hään.

Pit­kä­ai­kai­sia il­mas­ton­muu­tok­sia ovat ai­heut­ta­neet muu­tok­set Maan kier­to­ra­das­sa Au­rin­gon ym­pä­ri, maan­kuo­ren laat­to­jen liik­keet sekä suu­ret me­te­o­riit­ti­tör­mäyk­set ja tuli­vuo­ren­pur­kauk­set. Esi­mer­kik­si pit­kiä kyl­miä jää­ti­köi­ty­mis­kau­sia ole­te­taan maa­pal­lon his­to­ri­an ai­ka­na ol­leen ai­na­kin vii­si kap­pa­let­ta.

Il­mas­ton läm­pe­ne­mis­tä ku­vaa­va käy­rä

Mam­mut­te­ja Suo­mes­sa kes­kel­lä jää­kaut­ta – il­mas­to on muut­tu­nut no­pe­as­ti!

Ilmakehän vaikutus maapallolle tulevaan ja sieltä lähtevään lämpösäteilyyn

Maa­pal­lol­le tu­le­van ja läh­te­vän Au­rin­gon sä­tei­lyn mää­rän tu­lee olla tasa­pai­nos­sa, jot­ta maa­pal­lon il­mas­to ei läm­pe­ni­si. Au­rin­gon sä­tei­lyä osuu jat­ku­vas­ti hy­vin ta­sai­sel­la te­hol­la Maa­pal­lon ilma­ke­hän ulko­lai­dal­le. Ilma­kehä vai­kut­taa sii­hen osu­vaan sä­tei­lyyn mo­nel­la ta­val­la. Noin nel­jäs­osa sii­hen tu­le­vas­ta sä­tei­lys­tä hei­jas­tuu pois jo ilma­ke­hän ulko­ker­rok­sis­ta ja alem­pa­na pil­vis­tä. Toi­nen nel­jäs­osa sä­tei­lys­tä imey­tyy ilma­ke­hään eli käy­tän­nös­sä läm­mit­tää kor­ke­al­la ole­van il­man kaa­su­se­os­ta li­sää­mäl­lä mo­le­kyy­lien läm­pö­lii­ket­tä. Tä­ten vain noin puo­let ilma­ke­hään tul­lees­ta sä­tei­lys­tä pää­see läm­mit­tä­mään maan pin­taa. Maan pin­nan saa­vut­ta­neen läm­pö­e­ner­gi­an koh­ta­loon vai­kut­ta­vat ala­ilma­ke­hän eli tro­po­sfää­rin kas­vi­huo­ne­kaa­sut mer­kit­tä­väs­ti.

Ilma­ke­hän kaa­su­koos­tu­muk­sel­la on mer­kit­tä­vä vai­ku­tus ilma­ke­hän ala­osan läm­pö­ti­laan. Jos ilma­kehä pääs­tää te­hok­kaam­min au­rin­gon­sä­tei­lyä si­sään kuin ulos, ala­ilma­ke­hän läm­pö­tila nou­see. Tä­män­het­ki­nen läm­pe­ne­mi­nen joh­tuu­kin sii­tä, että ih­mi­sen polt­ta­es­sa fos­sii­li­sia hii­li­va­ras­to­ja ku­ten öl­jyä hii­li­di­ok­si­dik­si (CO₂) ilma­ke­hään, sen kyky si­toa eli ab­sor­boi­da pois läh­te­vää läm­pö­sä­tei­lyä kas­vaa.

Ala­ilma­ke­hän hii­li­di­ok­si­di si­too ni­men­o­maan ulos­päin me­ne­vää eikä si­sään­päin tu­le­vaa sä­tei­ly­e­ner­gi­aa sik­si, että läm­men­neen maan­pin­nan lä­het­tä­mä läm­pö­sä­tei­ly on aal­lon­pi­tuu­del­taan pi­dem­pää kuin si­sään tu­le­van au­rin­gon­sä­tei­lyn. Aal­lon­pi­tuus­ero joh­tuu taas sii­tä, että ly­hyt­aal­tois­ta sä­tei­lyä lä­het­tä­vä Au­rin­ko on pal­jon kuu­mem­pi kuin pit­kä­aal­tois­ta sä­tei­lyä lä­het­tä­vä vii­leä Maan pin­ta.

Kun ilma­ke­hän hii­li­di­ok­si­di­pi­toi­suus nou­see, tämä ilma­ke­hän luon­nol­li­nen kas­vi­huo­neen la­sin ta­voin toi­mi­va vai­ku­tus voi­mis­tuu. Jos ilma­ke­häl­lä ei oli­si ol­len­kaan luon­tais­ta kas­vi­huo­ne­vai­ku­tus­taan, maa­pal­lon pin­nal­la oli­si jopa 30 ^oC as­tet­ta kyl­mem­pää ja pla­neet­ta oli­si lä­hes elin­kel­vo­ton.

Hii­li­di­ok­si­din li­säk­si vesi­höy­ry, me­taa­ni (CH₄), typ­pi­ok­si­duu­li (N₂O) ja muu­ta­mat muut­kin kaa­sut ime­vät it­seen­sä maan pin­nal­ta ulos­me­ne­vää pit­kä­aal­tois­ta läm­pö­sä­tei­lyä eli toi­mi­vat kas­vi­huo­ne­kaa­sui­na. Ni­men­o­maan mai­ni­tut kaa­sut toi­mi­vat kas­vi­huo­ne­kaa­sui­na, kos­ka nii­den mo­le­kyy­leis­sä on vä­hin­tään 3 ato­mia, jot­ka al­ka­vat vä­räh­del­lä tie­tyl­lä ta­val­la pit­kä­aal­toi­sen läm­pö­sä­tei­lyn osu­es­sa nii­hin. Vesi­höy­ryn pi­toi­suu­teen ih­mi­sen toi­min­ta ei mer­kit­tä­väs­ti vai­ku­ta, jo­ten se ei ole ensi­si­jai­nen syy ala­ilma­ke­hän läm­pe­ne­mi­seen. Kos­ka vesi­höy­ry on te­ho­kas kas­vi­huo­ne­kaa­su ja läm­pe­ne­mi­nen li­sää ve­den haih­tu­mis­ta ilma­ke­hään, kas­vi­huo­ne­il­mi­ön voi­mis­tu­mis­ta on vai­ke­aa en­nus­taa tar­kas­ti.

Ihmisen toiminnan merkitys

Ih­mi­sen toi­min­nan vai­ku­tus tä­män­het­ki­seen glo­baa­liin il­mas­ton läm­pe­ne­mi­seen on kiis­ta­ton, kos­ka fos­sii­li­sis­ta hii­li­va­ras­tois­ta ener­gi­an­tuo­tan­nos­sa polt­ta­mal­la va­pau­tet­tu hii­li­di­ok­si­di li­sää mit­taus­ten mu­kaan mer­kit­tä­väs­ti ilma­ke­hän hii­li­di­ok­si­di­pi­toi­suut­ta.

Kun hii­li­di­ok­si­di­pi­toi­suu­den ja maa­pal­lon kes­ki­läm­pö­ti­lan nou­sun käy­rät lai­te­taan pääl­lek­käin, huo­ma­taan sel­ke­äs­ti, että asi­at liit­ty­vät toi­siin­sa. Maa­ta­lou­des­sa va­pau­tuu li­säk­si mer­kit­tä­väs­ti te­hok­kai­ta kas­vi­huo­ne­kaa­su­ja me­taa­nia ja typ­pi­ok­si­duu­lia.

Hii­li­di­ok­si­di­pi­toi­suus ja maa­pal­lon kes­ki­läm­pö­tila-käy­rät.

Ilmastonmuutoksen vaikutukset maapallolla

Il­mas­ton­muu­tos ai­heut­taa maa­pal­lon kes­ki­läm­pö­ti­lan nou­sua, mut­ta ei vält­tä­mät­tä ta­sais­ta läm­pe­ne­mis­tä kaik­ki­al­la. Sik­si jo­nain vuon­na voi edel­leen olla vii­le­äm­pää kuin toi­se­na vuon­na. Kun ilma­ke­häs­sä on enem­män läm­pö­e­ner­gi­aa, sii­nä esiin­ty­vis­sä sää­ilmi­öis­sä­kin on enem­män ener­gi­aa eli ne ovat ra­jum­pia ja tu­hoi­sam­pia kuin vii­le­äm­mäs­sä il­mas­tos­sa. Näin voi­daan se­lit­tää tu­hois­ten myrs­ky­jen yleis­ty­mis­tä läm­pe­ne­mi­sen yh­tey­des­sä.

Läm­pe­ne­mi­nen ai­heut­taa myös muu­tos­ta sade­mää­ris­sä si­ten, että jo val­miik­si vähä­sa­tei­set alu­eet saa­vat en­tis­tä vä­hem­män sa­det­ta ja jou­tu­vat kär­si­mään kui­vuu­des­ta, kun taas esi­mer­kik­si Suo­men le­veys­as­teil­la sade­mää­rät kas­va­vat li­sään­ty­neen haih­dun­nan joh­dos­ta. Kun il­mas­to läm­pe­nee, le­vi­ä­vät eliö­la­jit koh­ti na­po­ja.

Yksi mer­kit­tä­vim­mis­tä il­mas­ton läm­pe­ne­mi­sen maa­il­man­laa­jui­sis­ta vai­ku­tuk­sis­ta on val­ta­mer­ten ve­den läm­pö­laa­je­ne­mi­sen ja jää­ti­köi­den su­la­mi­sen ai­heut­ta­ma me­ren­pin­nan nou­su. Me­ren­pin­ta on jo nous­sut usei­ta sent­ti­met­re­jä vii­mei­sim­män sa­dan vuo­den ku­lu­es­sa ja nou­sun en­nus­te­taan kiih­ty­vän. Se on uhka ih­mis­kun­nal­le, sil­lä mer­kit­tä­vä osa vä­es­tös­tä asuu ala­vil­la ran­nik­ko­seu­duil­la. Joi­ta­kin saa­ri­val­ti­oi­ta ku­ten Ma­le­dii­ve­ja In­ti­an val­ta­me­rel­lä uh­kaa jopa huk­ku­mi­nen me­ren alle ko­ko­naan.

Tie­toa me­ren­pin­nan ko­ho­a­mi­ses­ta.

Il­mas­to-opas.

Stratosfäärin otsonikerroksen oheneminen

Il­mas­ton läm­pe­ne­mis­tä ai­heut­ta­va kas­vi­huo­ne­il­mi­ön voi­mis­tu­mi­nen ta­pah­tuu ilma­ke­hän alim­mas­sa ker­rok­ses­sa tro­po­sfää­ris­sä ja se­lit­tyy sil­lä, että en­tis­tä vä­hem­män läm­pö­sä­tei­lyä pää­see ulos ilma­ke­häs­tä.

Ot­so­ni­ker­rok­sen ohe­ne­mi­nen on il­mas­ton läm­pe­ne­mi­seen vain osit­tain kyt­key­ty­vä, ilma­ke­hän toi­sek­si alim­mas­sa ker­rok­ses­sa stra­to­sfää­ris­sä ta­pah­tu­va ja päin­vas­toin toi­mi­va il­miö. Sii­nä ni­mit­täin enem­män au­rin­gon UV-sä­tei­lyä pää­see si­sään ilma­ke­hään, mut­ta UV-sä­tei­ly ei läm­mi­tä ilma­ke­hää.

Ot­so­ni on kol­mes­ta hap­pi­a­to­mis­ta koos­tu­vis­ta mo­le­kyy­leis­tä muo­dos­tu­va kaa­su, jota on hy­vin pie­ni mää­rä koko ilma­ke­häs­sä. Stra­to­sfää­ris­sä on huo­mat­ta­vas­ti enem­män ot­so­nia kuin muu­al­la, jo­ten siel­lä sa­no­taan si­jait­se­van ot­so­ni­ker­ros.

Ih­mi­sen kyl­mä­lait­teis­ta ja pon­ne­kaa­su­pul­lois­ta pää­see ilma­ke­hään hy­vin hi­taas­ti ha­jo­a­via CFC-yh­dis­tei­tä. Ne ko­ho­a­vat stra­to­sfää­riin ja ha­jot­ta­vat au­rin­gon sä­tei­lyn kans­sa ot­so­ni­mo­le­kyy­le­jä ta­val­li­sek­si 2-ato­mi­sek­si ha­pek­si. Kun ot­so­nia on en­tis­tä vä­hem­män, pää­see maan­pin­nal­le stra­to­sfää­rin läpi en­tis­tä enem­män eli­öis­sä mu­taa­ti­oi­ta ai­heut­ta­vaa au­rin­gon ly­hyt­aal­tois­ta ult­ra­vi­o­let­ti- eli UV-sä­tei­lyä.

Kuva 13.1. Te­ol­li­suu­den hii­li­di­ok­si­di­pääs­töt voi­mis­ta­vat mer­kit­tä­väs­ti maa­pal­lon ilma­ke­hän kas­vi­huo­ne­il­mi­ö­tä. Sault Ste. Ma­rie, Ka­na­da.

Kuva 13.2. Hir­mu­lis­kot eli­vät elä­män kes­ki­ajan läm­pö­kau­del­la. Hir­mu­lis­ko­jen fos­sii­lit osoit­ta­vat että il­mas­to on vaih­del­lut suu­res­ti jo en­nen ih­mi­sen vai­ku­tus­ta.

Kuva 13.3. Kas­vi­huo­ne­il­miö joh­tuu sii­tä, että sä­tei­lyä pää­see maan pin­nal­le, mut­ta sii­tä huo­mat­ta­va osa ei pää­se ta­kai­sin ava­ruu­teen ns. kas­vi­huo­ne­kaa­su­jen vai­ku­tuk­ses­ta.

Kuva 13.4. Ae­ro­so­leis­sa käy­te­tyt pon­ne­kaa­sut oli­vat eräs syy stra­to­sfää­rin ot­so­ni­ker­rok­sen ohe­ne­mi­seen. Ny­kyi­sin käy­tet­tä­vät pon­ne­kaa­sut ei­vät uh­kaa ot­so­ni­ker­ros­ta.

Kuva 13.5. Jää­kar­hu on il­mas­ton­muu­tok­sen sym­bo­li, sil­lä Poh­joi­sen Jää­me­ren jää­peit­teen su­la­mi­nen hei­ken­tää jää­kar­hu­jen elin­o­lo­ja.