Kasvihuonekaasujen lämpövaikutuksen hitaus

Onko tieteellisissä julkaisuissa selvitetty kasvihuonekaasujen lämpövaikutuksen ns. aikavakiota tai hitautta? Tällä tarkoitan sitä, että kasvihuonekaasujen lisääntynyt määrä vähentää avaruuteen säteilevää energiaa ja kasvattaa maapallolle kertyvän lämpöenergian määrää, josta seuraa maapallon lämpötilan nousu. Lämpötilan nousu jatkuu kunnes maapallolta avaruuteen säteilevä lämpösäteily kasvaa taas yhtä suureksi saapuvan säteilyenergian kanssa.

Jos CO2-pitoisuus nyt tasaantuisi noin 410 ppm tasolle, kauanko ja kuinka paljon lämpeneminen vielä jatkuisi? Vai onko pitoisuusmuutos ollut kuitenkin niin hidas, että systeemi on jatkuvasti tasapainossa?

Maapallon tämänhetkinen ilmasto ei ole tasapainossa ilmakehän nykyisen koostumuksen kanssa. Jos kasvihuonekaasujen pitoisuudet nyt yhtäkkiä vakiintuisivat, lämpeneminen jatkuisi vielä pitkään vaikkakin tähänastista hitaampana.

Kasvihuonekaasujen lisääntymisen aiheuttaman positiivisen säteilypakotteen voidaan ajatella “kuluvan” kahteen asiaan. Osan pakotteesta tasapainottaa pinnan ja ilmakehän avaruuteen säteilemän lämpösäteilyn lisääntyminen lämpötilan noustessa. Toisaalta energiaa menee ilmastojärjestelmän energiasisällön kasvattamiseen eli ennen kaikkea valtamerten veden lämmittämiseen (IPCC, 2013a). Pintalämpötila saavuttaa siksi tasapainoarvonsa vasta, kun myös valtamerien veden lämpeneminen on pysähtynyt.

Nykyisin maapallon säteilyepätasapaino on havaintotarkkuuden rajoissa noin 0.5-1 W/m^2 (esim. Trenberth et al. 2014). Tämä vastaa karkeasti kolmasosaa ihmiskunnan aiheuttamasta säteilypakotteesta, jonka paras arvio vuonna 2011 oli noin 2.3 W/m^2 (IPCC, 2013b). Näin päädytään karkeaan arvioon, että kasvihuonekaasujen tähänastisen lisääntymisen aiheuttamasta lämpenemisestä olisi vielä kolmasosa toteutumatta. Kun lämpötila on tähän mennessä noussut noin yhdellä asteella, vastaisi tämä noin puolen asteen lisälämpenemistä.

Tosiasiassa tilanne on mutkikkaampi, koska lämpenemisen suuruutta säätelevien palauteilmiöiden voimakkuus voi muuttua lämpenemisen edetessä ja sen alueellisen jakauman muuttuessa (esim. Armour et al. 2013). Useimpien ilmastomallisimulaatioiden mukaan lämpötila nousisi pitkällä tähtäimellä enemmän kuin edellä esitetyn yksinkertaisen energiatasapainotarkastelun perusteella voisi odottaa.

Meehl et al. (2005) ja IPCC (2007) esittelevät tuloksia ilmastomallikokeista, joissa ilmakehän koostumuksen oletettiin vakiintuvan vuoden 2000 tasolle. Näissä simulaatioissa maapallon keskilämpötila nousi vuoteen 2100 mennessä keskimäärin noin puoli astetta lisää. Jos simulaatioita olisi jatkettu pidemmälle, lämpötilan nousu olisi kuitenkin ilmeisesti yhä jatkunut, mahdollisesti jopa tuhansien vuosien ajan (esim. Li ja Jarvis 2009).

1 Like