Paljonko ilmasto lämpenisi jos ihmiskunnan päästöt loppuisivat tänään?

Hei,

Minulla on hyvin tärkeä kysymys.

Kysymys kuuluu:

Paljonko ilmasto lämpenisi jos ihmiskunnan päästöt loppuisivat tänään?

Minun ymmärrykseni:

Jos ihmiskunta olisi globaalisti hiilineutraali tänään, ilmakehän hiilidioksidipitoisuus pysyisi nykyisen ennätyslukeman paikkeilla jonkin aikaa. Lämpeneminen siis jatkuisi koska säteilypakote pysyisi ennallaan. Fossiilisten polttamisen yhteydessä vapautuvat auringonvaloa heijastavat aerosolit kuitenkin tippuisivat taivaalta ja ilmaston lämpeneminen ymmärrykseni mukaan nopeutuisi huomattavasti. Loogista myös olisi, että pohjoisnavan sulamisen trendi jatkuisi kunnes jäätön arktis saavutettaisiin heikentäen maapallon heijastavuutta. Se voisi puolestaan lisätä metaanipurkauksia jäämeren pohjasta ja ikiroudasta. Voitte mielestäni vastata kysymykseen sillä oletuksella, että merkittäviä hiilentalteenottoprojekteja ei toteuteta, arktista ei yritetä jäädyttää eikä käytetä auringonvaloa heijastavia hiukkasia viilentämisen mekanismina. Olen itse melko vakuuttunut siitä, että ratkaisua ilmastokriisiin ei ole ilman näitä toimenpiteitä. Mikä on näkemyksenne?

Kiitos jo etukäteen!

Ystävällisin terveisin,

Viktor Jaakkola

Hei

Kiitos mielenkiintoisesta kysymyksestä. Jos kaikki yhteiskunnat muuttuisivat hiilineutraaleiksi se todellakin tarkoittaisi sitä, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuus ei enää kasvaisi. IPCC:n AR4-raportti vuonna 2007 arvioi, että sen hetkisellä hiilidioksidipitoisuudella ilmakehä lämpenisi vielä noin 0,6 astetta, tämä nousu nykyisellä pitoisuudella olisi kuitenkin hiukan suurempi. Samalla kun ihmisen päästämät hiilidioksidipäästöt loppuisivat, myös suuri osa viilentävistä pienhiukkas- eli aerosolipäästöistä loppuisi, koska niiden lähteet ovat hyvin pitkälti samat (fossiiliset polttoaineet). Näiden aerosolien elinikä ilmakehässä on päivistä kuukausiin, mikä tarkoitaa sitä, että aerosolien aiheuttama viilentävä pakote[*] lakkaa hyvin nopeasti olemasta ja johtaa nopeaan lämpenemiseen. Hiilidioksidi on ehdottomasti eliniältään pisin kasvihuonekaasu. Se ei tule palautumaan esiteollisen ajan pitoisuuksiin kuin vuosituhansien kuluessa, mikäli päästöt loppuisivat nyt. Metaanipitoisuus taas palautuisi noin 50 v aikana esiteolliselle ajalle, sillä metaanin keskimääräinen elinikä ilmakehässä on noin 12 vuotta.

Alla olevassa kuvassa (IPCC, AR5-raportti [1]) on mallinnettu ilmastomallilla, jossa koko hiilen kierto on myös mukana, sitä miten lämpötila käyttäytyy, mikäli päästöt loppuvat heti (siniset viivat), lämmittävä säteilypakote (engl. forcing) pysyy vakiona (harmaat viivat), tai päästöjen kehitys pysyy ennallaan (punaiset viivat). Kuvasta nähdään, että päästöjen (sekä kasvihuonekaasu- että aerosolipäästöt) loppuessa lämpötila nousee nopeasti noin 0,3 astetta. Tämä johtuu aerosolien viilentävän pakotteen pienenemisestä, jolla on välitön vaikutus ilmastoon. Tämän jälkeen lämpötila alkaa hitaasti laskea, kun kasvihuonekaasujen pitoisuudet alkavat ilmakehässä vähentyä.

Vuonna 2017 on tehty tutkimus (Nature, 2017 [2]), jossa havaintojen pohjalta arvioitiin, kuinka paljon maapallo lämpenee nykyisellä hiilidioksidipitoisuudella (noin 400 ppm). Alla olevassa kuvassa havainnollistetaan tuloksia. Kuvassa näkyy historian lämpötilan muutos suhteessa esiteolliseen aikaan. Eri väreillä kuvataan erilaisia skenaarioita tulevaisuudessa. Piste kuvaa lämpötilamuutoksen mediaania ja viiva hajontaa.

Mustassa skenaariossa ilmakehän säteilypakote ei muutu vaan pysyy samassa arvossa kuin tällä hetkellä. Punaisessa skenaariossa ilmakehästä on poistettu viilentävät pienhiukkaset. Violetissa skenaariossa on poistettu muut lyhytikäiset ilman lämpötilaan vaikuttavat päästöt. Sinisessä skenaariossa näkyy vuosisadan loppuun mennessä tapahtuva lämpeneminen. Keltaisessa skenaariossa oletetaan, että meriin edelleen sitoutuu hiilidioksidia ja se alkaa vuosisatojen päästä laskea hiilidioksidipitoisuutta. Tästä kuvasta voidaan havaita, että maapallon lämpeneminen, johon nykyiset päästöt johtavat, riippuu hyvin monesta eri tekijästä. Voidaan kuitenkin sanoa, että noin 1,5 asteen lämpeneminen vuosisadan loppuun mennessä on melko todennäköistä, vaikka kasvihuonekaasupäästöt lopetettaisiin nyt heti.

Arktinen merijää ei vältämättä häviä kokonaan. Kesät, jolloin merijää sulaa kokonaan, tosin muuttuvat todennäköisemmiksi. Tämä riippuu taas voimakkaasti siitä miten paljon lämpenemistä tapahtuu. Alla olevassa kuvassa näkyy todennäköisyys sille, että merijäätä ei ole (Nature, 2018 [3]).

Ilmaston lämpötilakehityksessä on kuitenkin melko paljon epävarmuutta, johtuen puutteellisesta tiedosta erilaisista takaisinkytkennöistä. Esimerkiksi pysyykö luonnon hiilinielujen kehitys vakiona, minkälaisia keikahduspisteitä meillä on (isot mannerjäätiköt, ikirouta) ja miten paljon arktisen alueen ikiroudasta lopulta vapautuu metaania ilmakehään. Näissä epävarmuus on enemmän siihen suuntaan, että lämpötila saattaa nousta arvioitua enemmän, jos kyseiset keikahduspisteet ylitetään.

Lyhyesti tämä tarkoitaa mittavia hiilidioksidin poistotoimenpiteitä ilmakehästä, mikäli halutaan pysyä 1,5 asteen globaalissa lämpenemisessä.

Lähteet
[1] https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter12_FINAL.pdf
[2] https://www.nature.com/articles/nclimate3357
[3] https://www.nature.com/articles/s41558-018-0137-6?WT.feed_name=subjects_projection-and-prediction

[*] Säteilypakote (engl. radiative forcing) tarkoittaa energiaepätasapainoa maapallon ilmastosysteemissä eli sitä ylimääräistä energiaa (positiivinen säteilypakote) tai energiavajausta (negatiivinen säteilypakote), joka systeemissä vallitsee. Periaatteessa maapallolle auringosta tuleva säteily ja maapallon avaruuteen lähettämä lämpösäteily ovat tasapainossa. Mikäli tämä säteilytasapaino häiriintyy, maapallon ilmasto muuttuu - lämpenee tai viilenee. Positiivinen säteilypakote lämmittää, negatiivinen säteilypakote viilentää ilmastoa.

1 Like

Kiitos tästä todennäköisyys-painotteisesta mallinnukseen pohjautuvasta vastauksesta.

Yleisesti mallinnokset ovat oikean suuntaisia kun lähtöolettamukset ovat oikeita.

Siksi minun onkin pakko kysyä tämä vähän tyhmäkin kysymys: Onko malleissa huomioitu aurinkotuulien, hiukkaspurkauksien, sisältämän energian kulkeutuminen magneettikentän ohjaamana napa-alueille yläilmakehään?
Magneettikenttähän on heikennyt kymmeniä prosentteja seitsemänkymmentäluvulta ja samalla maan ohi ei ohjaudu energiaa samassa määrin!

Jos ei, ovatko mallit kuinka luotettavia kun ne on säädetty/opetettu vain suoranvalon tuomalla melkein vakiolla energialla? Jos maahan päätyvä energia määrä vaihtelee erityisesti napa-alueilla jopa enemmän kuin ihmisen pinnalla tuottama energia eikö ensin pitäisi malleista poistaa tuo vaihtelu ja vasta sitten arvioida ihmisen kykyä vaikuttaa?

Kuten totesit takaisinkytkennät ja jopa syy-seuraussuhteet ovat hankalia ymmärrettäviä ja riski virheellisille johtopäätöksille on olemassa, kun mallia opetetaan/säädetään näkemättä ja ymmärtämättä parametrien aiheuttamien muutosten suoranaisia syitä!

Tekoälymallit toimivat hienosti jos dataa ja laskenta tehoa on riittävästi, mutta jos niille opetetaan olettamuksia ne antavat olettamuksien mukaisia laskelmia eli toteuttavat näitä tuomiopäiväennusteita!