Uusia ympäristötutkimuksia 3

costaricaMaa

Metsänkaatokiellolla on ollut myönteiset vaikutukset Costa Ricassa

Vuonna 1996 Costa Ricassa tuli voimaan metsänkaatokielto. Uuden tutkimuksen (Fagan ja muut, 2013) mukaan vanhojen metsien hävikki on pienentynyt noin 1,2-2,2 prosenttia vuodessa kiellon jälkeen Costa Rican pohjoisosissa. Alueen metsäpeite on jopa hieman kasvanut, vaikka viljelysmaiden pinta-ala on kasvanut samaan aikaan. Näyttää siis siltä, että metsien suojelutoimet ovat vähentäneet vanhojen metsien hävikkiä ja ohjanneet viljelysmaiden laajenemista vanhoista metsistä muille alueille.

Fukushiman ydinonnettomuus havaittavissa Itämeren kaloissa

Uudessa tutkimuksessa (Kanisch ja Aust, 2013) on selvitetty sitä, että vaikuttiko Fukushiman ydinvoimalaonnettomuuden laskeuma radioaktiivisten aineiden pitoisuuksiin Pohjois-Atlantin ja Itämeren kaloissa. Kalanäytteistä testattiin cesiumin (Cs) isotooppeja 134 ja 137. Itämeren kalanäytteistä löydettiin kohonneita cesium-134:n pitoisuuksia Fukushiman onnettomuuden jälkeen, jonka jälkeen pitoisuudet ovat laskeneet.

Pitoisuuden nousu oli hyvin vähäinen. Grönlannin lähellä cesium-134:n pitoisuus nousi noin neljä prosenttia Fukushiman onnettomuutta edeltävästä tasosta ja itämerellä vastaava nousu oli vain 0,1 prosenttia. Pitoisuuden nousu ei ole sitä luokkaa, että siitä pitäisi huolestua nykyisten säteilysäännösten perusteella.

Japanin historian suurin tsunami löydetty

Joukko tutkijoita Koji Minouran johdolla ovat löytäneet todisteita satoja vuosia sitten tapahtuneesta valtavasta tsunamista Japanin pohjoisosista. Shimokitan dyyneiltä löytyi kaksi hiekkakerrosta, jotka nähtävästi ovat syntyneet tsunamin vaikutuksesta. Tsunamin arvioidaan olleen yli 20 metrin korkuinen ja ulottuneen 1,4 kilometriä sisämaahan. Näin ollen tsunami olisi ollut Japanin historian suurin.

Tsunami ilmeisesti syntyi Kuriilien haudassa tapahtuneessa maanjäristyksessä melkein 700 vuotta sitten. Kuriilien alueelta alkavien tsunamien esiintymisväli on noin 400 vuotta. Viimeisin poikkeuksellisen suuri Kuriilien alueelta peräisin oleva tsunami tapahtui vuonna 1611, joten on mahdollista, että Japanin pohjoisosiin iskee poikkeuksellisen suuri tsunami joskus lähitulevaisuudessa.

Luonnon monimuotoisuuden mittaamisesta

Luonnon monimuotoisuus on monen uhan alla. Olisi tärkeää tietää, mitä menetetään, missä ja miksi. Lisäksi olisi tärkeää tietää, mitkä keinot auttaisivat asiassa parhaiten. Luonnon monimuotoisuuden mittaaminen on kuitenkin vaikeaa, sillä lajeja on suuret määrät pienillä alueilla ja lajien määrittäminen vie aikaa. Uudessa tutkimuksessa (Ji ja muut, 2013) on käytetty teknologiaa, jota he nimittävät “metaviivakooditekniikaksi”. Tämän teknologian avulla voidaan määrittää lajikirjo ympäristöstä otetusta näytteestä, joka sisältää lajien DNA:ta.

Teknologiaa testattiin tunnettujen näytesarjojen avulla. Kyseiset näytteet oli kerätty Malesiasta, Kiinasta ja Isosta-Britanniasta. Lajeja näytesarjassa oli 55813 ja niiden lajimäärittelyyn oli kulunut 2505 työtuntia lajimäärityksen asiantuntijoilta. Uudella mittausteknologialla saadut tulokset vastasivat tunnettuja tuloksia. Vanhoihin menetelmiin verrattuna uusi menetelmä näyttää antavan kattavamman lajitunnistuksen monta kertaa nopeammin. Lisäksi menetelmä on helposti toistettavissa, eikä se tarvitse niin paljon lajimäärityksen asiantuntemusta.

Pahin saastuttajavähemmistö vastaa suuresta osasta sähköntuotannon hiilidioksidipäästöistä

Grant ja muut ovat selvitelleet sähköntuotannon hiilidioksidpäästöjä maailmanlaajuisesti. Tutkimuksen tuloksien mukaan sähköntuotantolaitoksista pahimmat saastuttajat vastaavat suuresta osasta sähköntuotannon hiilidioksidipäästöistä. Tutkimusartikkelissa kerrotaan lisäksi, että jos kaikista pahimmille 5 prosentille tuotantolaitoksista laitettaisiin hiilidioksidin päästörajat, voitaisiin saavuttaa jopa 44 prosentin päästövähennykset koko sähköntuotantosektorilla.

Lyhyesti:

– Ruotsin järvien planktonlajistossa tapahtuu muutoksia (lajikirjossa ja levinneisyysalueissa), jotka näyttävät johtuvan ilmaston lämpenemisestä. (Hallstan ja muut, 2013.)

– Lyhytaikainen altistus happamammalle vedelle saa aikaan pitkään kestävän vaikutuksen osterintoukilla. (Hettinger ja muut, 2013.)

Lähteet:

M E Fagan et al 2013, Land cover dynamics following a deforestation ban in northern Costa Rica, Environ. Res. Lett. 8 034017 doi:10.1088/1748-9326/8/3/034017. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Simon Hallstan, Cristina Trigal, Karin S. L. Johansson, Richard K. Johnson, The impact of climate on the geographical distribution of phytoplankton species in boreal lakes, Oecologia, July 2013, DOI: 10.1007/s00442-013-2708-6. [tiivistelmä]

Annaliese Hettinger, Eric Sanford, Tessa M. Hill, Elizabeth A. Lenz, Ann D. Russell, Brian Gaylord, Larval carry-over effects from ocean acidification persist in the natural environment, Global Change Biology, DOI: 10.1111/gcb.12307. [tiivistelmä]

Don Grant, Andrew Jorgenson, Wesley Longhofer, Targeting electricity’s extreme polluters to reduce energy-related CO2 emissions, Journal of Environmental Studies and Sciences, July 2013, DOI: 10.1007/s13412-013-0142-z. [tiivistelmä]

Yinqiu Ji, Louise Ashton, Scott M. Pedley, David P. Edwards, Yong Tang, Akihiro Nakamura, Roger Kitching, Paul M. Dolman, Paul Woodcock, Felicity A. Edwards, Trond H. Larsen, Wayne W. Hsu, Suzan Benedick, Keith C. Hamer, David S. Wilcove, Catharine Bruce, Xiaoyang Wang, Taal Levi, Martin Lott, Brent C. Emerson, Douglas W. Yu, Reliable, verifiable and efficient monitoring of biodiversity via metabarcoding, Ecology Letters, DOI: 10.1111/ele.12162. [tiivistelmä, koko artikkeli]

G. Kanisch and M.-O. Aust, Does the Fukushima NPP disaster affect the caesium activity of North Atlantic Ocean fish?, Biogeosciences, 10, 5399-5410, doi:10.5194/bg-10-5399-2013, 2013. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Koji Minoura, Shin-ichi Hirano, Tsutomu Yamada, Identification and possible recurrence of an oversized tsunami on the Pacific coast of northern Japan, Natural Hazards, September 2013, Volume 68, Issue 2, pp 631-643, DOI: 10.1007/s11069-013-0640-z. [tiivistelmä]

Miesten keihäänheitto Lontoon olympialaisissa 2012

Pian on miesten keihäänheiton finaalin aika Moskovan MM-kisoissa. Sitä odotellessa on paikallaan hiukan tunnelmoida viime vuoden Lontoon olympialaisten keihäänheittotuloksilla. Viime vuonna oli mahdollisuus netin kautta seurata finaalin kaikki heitot. Otin silloin kaikkien heittojen tulokset ylös. Yliastuttujen heittojen mitat arvioin ja väliin jätetyt heitot merkitsin nollan mittaisiksi.

Katsotaanpa ensin sijoituksia. Tässä sijoitusten eteneminen:

2012olym

Pitkämäen ja Ruuskasen sijoitusten kehitys on melko lailla päinvastainen; Pitkämäki saa alussa hyvän sijoituksen ja tippuu sieltä pikku hiljaa, kun taas Ruuskanen tippuu alkupuolella alemmas sijoituksissa ja nousee sieltä sitten mitalisijoille. Kaikkia osanottajia tarkastellessa lopun nousijoita on hyvin vähän. Ainoastaan Vesely onnistuu siinä Ruuskasen lisäksi. Kaikki muut joko pitävät oman sijoituksensa tai tippuvat sijoituksissa alemmas kolmannen kierroksen jälkeen.

Katsotaan vielä miten kisa eteni. Tässä kaikki heitot:

2012olym2

Mutu-tuntumalla tästä tulee mieleen, että heittojen yliastuminen oli ehkä normaalikisaa vähäisempää. Ainoastaan 12 heittoa 60:sta, eli 20 prosenttia, oli yliastuttuja. Samaten väliinjätettyjä heittoja on vain yksi (voittaja Walcott kuudennella kierroksella). Melkein puolet heitoista (29/60) olivat yli 80 metrin. Kaikkien heittojen keskiarvo on kuitenkin vain 77,6 metriä.

Ketkä olivat parhaita?

Nyt alkaa tämän tarkastelun mielenkiintoisin osuus. Nyt nimittäin alkaa spekulointi. Virallisissa tuloksissa voittaja oli Walcott (tuloksella 84,58 metriä), toisena oli Pyanytsya (84,51) ja kolmantena Ruuskanen (84,12). Mutta entäs jos…

Katsotaanpa tuloksia heittojen keskiarvoina. Otetaan ensin kolmen ensimmäisen kierroksen keskiarvo, koska kolmella ensimmäisellä kierroksella olivat kaikki 12 heittäjää vielä mukana. Kolmen kierroksen keskiarvona Walcott olisi voittanut keskiarvolla 81,86, Lebesis olisi ollut toinen (81,46) ja Pyanytsya kolmas (81,19).

Kaikkien kuuden kierroksen keskiarvoissa kaikki kärkisijat menisivät uusiksi. Voittaja olisi Pyanytsya keskiarvolla 81,61. Ruuskanen olisi ollut toinen keskiarvolla 81,38. Kolmanneksi olisi noussut Pitkämäki keskiarvolla 81,08. Suomalaiset olisivat siis pärjänneet erittäin hyvin, jos olisi mitattu heittojen tasaisuutta. Tämä on tietysti epäreilu tarkastelu voittaja Walcottin kannalta, joka jätti viimeisen heittonsa heittämättä. Voidaan tietysti sanoa, että mitäs jätti, sillä kyllähän Pitkämäkikin voittaessaan toistaiseksi ainoan maailmanmestaruutensa voittonsa jo varmistuttua paukautti viimeisellä heitolla vielä yli ysikymppisen ihan vaan näyttääkseen, että olisi täällä ollut vielä paukkuja pitempäänkin heittoon tarvittaessa. No, katsotaan kuitenkin, miten Walcott olisi voinut sijoittua, jos olisi heittänyt viimeisen heittonsa. Jos Walcottin viimeinen heitto olisi ollut sama kuin hänen parhaansa, hän olisi sijoittunut kuuden heiton keskiarvossa toiseksi keskiarvolla 81,39 (sentin Ruuskasen edellä). Jos Walcott olisi heittänyt alle 80-metrisen, ei hän kuuden heiton keskiarvossa olisi päässyt mitaleille. Hänen olisi pitänyt heittää vähintään 82,75 päästäkseen mitaleille kaikkien heittojen keskiarvoissa.

Kolmen parhaan heiton keskiarvossa Pyanytsya voittaisi (83,22), Walcott olisi toinen (82,91) ja Ruuskanen kolmas (82,56).

Jos voittaja valittaisiin kaikkien heittojen keskiarvolla, niin Pyanytsya olisi voittanut Lontoossa olympiakultaa. Suomalaiset olisivat valloittaneet seuraavat tilat. Tosin sellaisessa järjestelmässä on oletettavaa, että Walcott olisi heittänyt myös viimeisen heittonsa, joten spekulaatiolle jää vielä tilaa. Mikäs sen mukavampaa.

Ilmaston tila 2012

NOAA:n Ilmaston tila 2012 -raportin mukaan maapallon pintalämpötila oli mittaushistorian kymmenen lämpimimmän joukossa vuonna 2012. El Niñon ja La Niñan vaihtelussa siirryttiin La Niñasta neutraaliin tilaan. Arktisen merijään määrä väheni ennätyspieneksi.

noaa2012

Yhdysvaltain kansallinen meriin ja ilmakehään liittyvien tieteiden hallintoelin NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) julkaisee vuosittain ilmaston tilaa käsittelevän raportin State of climate. NOAA on nyt julkaissut vuotta 2012 koskevan raportin.

Maapallon pinnalla riittää edelleen lämmintä. Vuoden 2012 maapallon pintalämpötilan keskiarvo oli neljän tärkeimmän pintalämpötila-analyysin mukaan mittaushistorian kymmenen lämpimimmän vuoden joukossa. Vuosi 2012 oli eri analyyseissä joko mittaushistorian kahdeksanneksi tai yhdeksänneksi lämpimin. Yhdysvalloissa ja Argentiinassa vuosi 2012 oli mittaushistorian lämpimin.

Vuoden 2012 alussa El Niñon ja La Niñan vaihtelussa vallitsi heikko La Niña, joka heikkeni kevään aikana ja ensimmäistä kertaa moneen vuoteen vaihtelu siirtyi neutraaliin tilaan. Tämä tila jatkui suurimman osan vuodesta.

Arktisella alueella ilmaston lämpeneminen jatkuu noin kaksi kertaa nopeammin kuin alemmilla leveysasteilla. Uusia ennätyksiä saatiin arktisen merijään syyskuisen minimin ja pohjoisen pallonpuoliskon kesäkuisen lumipeitteen laajuuden ollessa mittaushistorian pienin. Arktisen merijään syyskuinen minimilaajuus 1,32 miljoonaa neliömailia oli satelliittimittausten ajalta pienin. Tämä on 18 prosenttia pienempi kuin edellinen ennätys 1,61 miljoonaa neliömailia, joka tapahtui vuonna 2007 ja 54 prosenttia pienempi kuin mittaushistorian suurin minimilaajuus 2,9 miljoonaa neliömailia vuodelta 1980. Ikiroudan lämpötila Alaskan pohjoisosissa saavutti ennätyskorkeuden. Grönlannin jäätiköllä saavutettiin uusi jäätikön pinnan sulamisennätys, kun 97 prosentilla jäätikön alasta tapahtui pintajään sulamista. Tämä oli neljä kertaa suurempi ala kuin keskimäärin kyseiseen aikaan vuodesta.

Etelänavan merijään laajuus puolestaan oli vuonna 2012 ennätyksellisen suuri. Suurimmillaan merijään laajuus oli 7,51 miljoonaa neliömailia syyskuun 26. päivänä. Tämä on 0,5 prosenttia suurempi kuin edellinen ennätys vuodelta 2006 ja seitsemän prosenttia suurempi kuin mittaushistorian pienin laajuus vuodelta 1986.

Neljä toisistaan riippumatonta analyysiä osoittaa merien pintalämpötilojen olleen vuonna 2012 mittaushistorian 11 lämpimämmän joukossa. Vuodesta 1970 merien pintalämpötilat nousivat 30 vuotta, mutta vuosien 2000 ja 2012 välillä lämpötilassa ei tapahtunut paljon muutosta. Tämä johtuu osittain La Niña -olosuhteiden vallitsemisesta Tyynellämerellä, mikä tyypillisesti johtaa merien pintalämpötilojen laskemiseen.

Merien pintaosien (0-700 m) lämpömäärä pysyi lähellä ennätystä. Lämmön määrä merissä lisääntyi 2300-6600 jalan syvyyksissä ja jopa syvässä meressä.

Merien pinta laski hetkellisesti vuoden 2011 alkupuolella, mutta sitten merien pinta jatkoi nousuaan ja saavutti ennätyskorkeuden vuonna 2012. Maailman merien pinnan keskimääräinen nousu on ollut 3,2 ± 0,4 mm vuodessa viimeisten kahden vuosikymmenen aikana.

Merien suolapitoisuuden muutokset jatkuivat samansuuntaisina kuin pitoisuus on muuttunut vuodesta 2004 lähtien. Voimakkaan haihdunnan alueilla suolapitoisuus on lisääntynyt ja sateisilla alueilla suolapitoisuus on vähentynyt. Nämä muutokset viittaavat siihen, että sademäärät ovat lisääntyneet jo ennestään sateisilla alueilla ja vähentyneet ennestään vähäsateisilla alueilla.

Trooppisten pyörremyrskyjen määrä oli vuonna 2012 lähellä keskimääräistä. Maailmanlaajuisesti havaittiin 84 pyörremyrskyä, kun vuosien 1981 ja 2010 välillä keskiarvo on ollut 89. Vuosien 2010 ja 2011 tapaan Pohjois-Atlantti oli ainoa merialue, jossa esiintyi normaalia enemmän pyörremyrskyjä.

Tärkeimpien kasvihuonekaasujen (kuten hiilidioksidin, metaanin ja dityppioksidin) pitoisuudet jatkoivat nousuaan ilmakehässä. Hiilidioksidipäästöissä oli ollut hienoista vähenemistä maailmantalouden ollessa taantumassa, mutta vuonna 2011 ihmiskunnan hiilidioksidipäästöt saavuttivat uuden ennätyksen (9,5 petagrammaa eli miljardia tonnia hiiltä). Vuoden 2012 arvioidaan saavuttaneen taas uuden päästöennätyksen (9,7 petagrammaa). Vuonna 2012 ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvoi 2,1 miljoonasosalla (ppm) ja maailmanlaajuisesti pitoisuus oli keskimäärin 392,6 ppm. Keväällä 2012 hiilidioksidipitoisuus ylitti ensimmäistä kertaa 400 ppm useilla arktisen alueen mittausasemilla.

Ylempänä ilmakehässä, stratosfäärin alaosissa, viilenevä trendi jatkui. Vuonna 2012 stratosfäärin alaosa oli mittaushistorian viilein tai melkein viilein mittaussarjasta riippuen. Kasvihuonekaasujen lisääntyminen ilmakehässä ja stratosfäärissä olevan otsonin väheneminen viilentävät stratosfääriä samalla, kun ne lämmittävät ilmakehän alaosaa.

Lähteet ja lisätiedot:

2012 was one of the 10 warmest years on record globally (NOAA:n tiedote).

BAMS State of the Climate – 2012 (Raportin etusivu, jossa linkit koko raporttiin ja esitysmateriaaleihin).

Ilmaston lämpeneminen ei ole pysähtynyt

Maapallon pintalämpötilamittauksissa näkyvä näennäinen lämpenemisen hidastuminen tai pysähtyminen ei ole vielä merkityksellistä maapallon ilmaston kannalta. Pintalämpötilan eteneminen näyttää myös etenevän IPCC:n ennusteiden rajoissa. Ilmastomallien simulaatioissa on näkynyt vastaavia taukoja jopa ennen nykyisen tauon alkamista, vaikka malleissa on hiilidioksidin vaikutus mukana. Malleilla voidaan myös toistaa lämpenemisessä ollut tauko. Tauon syykin alkaa olla selvillä: lämpeneminen on mennyt meriin, eikä ole jäänyt lämmittämään pintaa. Merien lämpeneminen onkin havaittu mittauksin. Samoin kasvihuonekaasujen lämmitysvaikutuksen jatkuminen näkyy mittauksissa. Ilmaston lämpeneminen kokonaisuutena siis jatkuu huolimatta pintalämpötilan näennäisestä tauosta.

Maapallon pintalämpötilan mittauksissa näkyy monta vuosikymmentä kestänyt lämpenemisjakso. Vuoden 1998 jälkeen pintalämpötilan nousu näyttää kuitenkin hidastuneen. Kovin varmoja tästä ei voida olla, koska kyseinen ajanjakso on hiukan lyhyt, jotta lämpötilan muutosta voitaisiin luotettavasti arvioida. Esimerkiksi Santer ja muut (2011) arvioivat satelliittimittauksista, että tarvitaan 17 vuotta mittauksia, ennen kuin ihmisen vaikutus alailmakehän lämpötilaan voidaan havaita. (Vaikka tarpeeksi aikaa kuluisi ilman lämpenemistä, ei se kuitenkaan tarkoita sitä, että kasvihuonekaasut eivät lämmitäkään. Tämän näemme tarkemmin alla.)

Ilmasto käsitetäänkin yleensä pidemmän ajanjakson sään keskiarvona. Yleisen käytännön mukaan ilmasto on sään 30 vuoden keskiarvo. Tarkastellaanpa, mitä tämä merkitsee pintalämpötilan kannalta. Seuraavassa kuvassa on esitetty maapallon pintalämpötilan kehitys 30 vuoden liukuvana keskiarvona (tämä tarkoittaa sitä, että kuvaajan jokaisen pisteen arvo on sitä ympäröivän 30 vuoden lämpötilojen keskiarvo, eli esimerkiksi vuoden 1990 arvo on vuosien 1975 ja 2004 välisen 30-vuotisjakson lämpötilojen keskiarvo):

30yrTemp

Kuten kuvasta nähdään, tässä tarkastelussa ei ole mitään merkkejä ilmaston lämpenemisen pysähtymisestä tai hidastumisesta. Ilmaston kannalta lämpeneminen siis jatkuu yhä. Tarkkasilmäiset huomaavat, että kuvassa X-akselilla esitetty aika loppuu kuvaajassa jo ennen vuotta 2000. Tämä johtuu siitä, että 30 vuoden liukuvassa keskiarvossa tällä hetkellä viimeinen esitettävissä oleva vuosi on 1998. Vuoden 1998 jälkeinen lämpötilakehitys on kuitenkin mukana vaikuttamassa kuvaajaan jo vuodesta 1983 lähtien. Kuvaajan loppuminen vuoteen 1998 merkitsee sitä, että meidän on vielä odotettava 15 vuotta, ennen kuin tiedämme, miten ilmasto on kehittynyt vuoden 1998 jälkeen.

Huolimatta siitä, että maapallon pintalämpötilan kehitys vuoden 1998 jälkeen ei ole vielä ilmaston kannalta tärkeä, ilmiötä on kuitenkin jo tutkittu melko paljon. Yksi julkisuudessa esiintynyt kysymys on se, että poikkeaako pintalämpötilan kehitys aiemmista ennusteista. Rahmstorf ja muut (2012) ovat selvitelleet, miten IPCC:n ennusteet pintalämpötilan kehityksestä täsmäävät mittauksien kanssa. Tässä heidän tuloksensa:

1998ipcc
Maapallon pintalämpötilan kehitys ja IPCC:n ennusteet. Vaaleanpunaisella on esitetty korjaamaton pintalämpötilan kehitys ja korjattu kehitys on esitetty punaisella (selitys näille löytyy tekstistä). Sininen alue ja viivat ovat IPCC:n kolmannen arviointiraportin ennuste ja vihreä alue ja viivat ovat neljännen arviointiraportin ennusteita.

Kuvasta nähdään, että vaaleanpunaisella esitetty maapallon pintalämpötilan kehitys (yhden vuoden liukuva keskiarvo kaikkien saatavilla olevien pintalämpötila-analyysien keskiarvona) poikkeaa silloin tällöin ennusteiden ulkopuolelle. Tämä johtuu siitä, että IPCC:n ennusteissa ei ole mukana auringon aktiivisuuden muutoksia tai tulivuoria. Lisäksi ennusteissa El Niñoon liittyvä vaihtelu esiintyy satunnaiseen aikaan, eikä se siksi esiinny samaan aikaan kuin oikeassa elämässä. IPCC:n ennusteet perustuvat monien mallisimulaatioiden yhdistettyyn tulokseen, jolloin El Niñon eri simulaatioissa eri aikaan tapahtuva vaihtelu poistuu simulaatioita yhdistettäessä. Mainittakoon, että vaikka vaaleanpunaisella esitetty pintalämpötila ei pysy tässä esitetyn eri simulaatioiden keskiarvosta saadun alueen sisällä, niin se pysyy kaikkien simulaatioiden erikseen kattaman alueen sisällä (ei esitetty kuvassa).

Auringon, tulivuorien ja El Niñon vaihtelun vaikutus on korjattu punaisella esitetyssä kuvaajassa, joka esittää maapallon pintalämpötilaa, kun siitä on poistettu auringon, tulivuorien ja El Niñon vaihtelun vaikutus. Tämä kuvaaja pysyy jo melko hyvin ennusteiden sisällä erityisesti viime vuosien aikana. Alun heilahtelu alueen ulkopuolelle selittynee sillä, että jo mainittujen korjattujen vaikutusten lisäksi mittauksissa saattaa olla vielä muita sisäisen vaihtelun tekijöitä (samantapaisia kuin El Niñon vaihtelu), jotka vaikuttavat asiaan. Keskimäärin kuvaaja kuitenkin näyttää noudattavan ennustettua kehitystä myös alkupäässä.

Jo tapahtunut lämpötilakehitys voidaan toistaa yksinkertaisella mallilla myös niin, että ilmaston sisäinen vaihtelu sekä auringon ja tulivuorien vaihtelu on mallissa mukana (koska jälkeenpäin tiedetään esimerkiksi milloin tulivuorenpurkauksia tapahtui). Lean & Rind (2009) ovat tehneet näin ja seuraavassa kuvassa on esitetty heidän tuloksensa:

1998lean
a) Maapallon havaittu pintalämpötilan kehitys (musta) sekä yksinkertaisen mallin avulla tuotettu simulaatio pintalämpötilan kehityksestä (oranssi). b) Pintalämpötilan kehitykseen vaikuttavat tekijät eriteltynä. Kuva on tutkimuksesta Lean & Rind (2009).

Kuvassa esitetyn yksinkertaisen mallin tulos on niin lähellä havaittua pintalämpötilan kehitystä, että meillä on hyvä syy uskoa tämän tutkimuksen antavan selityksen sille, miksi pintalämpötila ei ole noussut vuoden 1998 jälkeen. Kuvan alaosassa eriteltyjä tekijöitä tarkasteltaessa nähdään, että ENSO (eli El Niñon vaihtelu) näyttää kyseisellä aikavälillä vaihdelleen melko samalla tavalla kuin pintalämpötila. Pintalämpötilan pidempiaikaiselle nousullekin näyttää löytyvän syy: ihmiskunnan vaikutus on ainoa tekijöistä, jossa esiintyy pitkäaikaista nousua.

Ilmastomalleilla tehdyissä simulaatioissa näkyy itsestäänkin pitkiä jaksoja, jolloin pintalämpötila ei nouse, vaikka simulaatioissa on mukana myös ilmakehän lisääntyvä hiilidioksidipitoisuus. Tässä on joitakin esimerkkejä:

1998malli
Ilmastomallien ennusteissa näkyy samanlaisia hitaamman lämpenemisen jaksoja kuin vuoden 1998 jälkeen. Vasemmalla on esitetty kolmen eri päästöskenaarion mallisimulaatioiden tuloksia IPCC:n neljännestä arviointiraportista. Oikealla ylhäällä on simulaatioesimerkki tutkimuksesta Easterling & Wehner (2009). Oikealla alhaalla vastaava esimerkki tutkimuksesta Meehl ja muut (2011).

Kaikissa simulaatioesimerkeissä näkyy jaksoja, jolloin pitkäaikainen lämpenemistrendi keskeytyy jopa kymmeniksi vuosiksi ja jatkuu sitten taas. Kuvassa on esitetty myös IPCC:n neljännen arviointiraportin ennustesimulaatioiden tuloksia, joissa siis myös näkyy taukoja lämpenemisessä. Kyseisessä raportissa puhutaan tulevasta lämpötilakehityksestä hiukan varomattomin sanankääntein. Sieltä voi saada sen kuvan, että lämpötilan pitäisi nousta joka vuosikymmen tietyn määrän. Kyseisessä tekstissä tietysti tarkoitetaan, että lämpötila nousee keskimäärin sen tietyn määrän, vaikkei välttämättä teekään niin jokaisena vuosikymmenenä. Ilmastonmuutoksen kieltäjät ovat kuitenkin käyttäneet tätä varomattomasti muotoiltua tekstiä harhaanjohtamaan ihmisiä, vaikka samassa raportissa on esitetty yllä esitetyt simulaatiot, joista asian oikea laita selviää.

Yllä esitetyt simulaatioesimerkit ovat kaikki aika uusia. Simulaatioissa on nähty samanlaisia asioita jo aiemmin. Seuraavassa kuvassa on esitetty simulaatioesimerkkejä IPCC:n toisesta arviointiraportista, joka julkaistiin vuonna 1995, siis ennen tämän nykyisen lämpenemistauon alkamista:

1998ipcc2
Mallisimulaatioiden tuloksia IPCC:n toisesta arviointiraportista. Vuosi nolla tarkoittaa vuotta 1990.

On mielenkiintoista havaita, että yhdessä IPCC:n toisen arviointiraportin simulaatioista esiintyy voimakas piikki noin vuoden 1995 paikkeilla. Tämä on verrattavissa maapallon pintalämpötilassa esiintyneeseen piikkiin vuonna 1998. Kyseisen simulaation voisi siis katsoa tavallaan ennustaneen tulevaa lämpenemistaukoa, sillä siinä simulaatiossa on selvästi pitkä tauko lämpenemisessä, vaikka sen vuoden 1995 jälkeistä kehitystä onkin vaikea seurata kuvaajasta. Ei se kuitenkaan aito ennustus ole, vaan kyseessä on sattuma. Se on jännä yksityiskohta joka tapauksessa.

Ilmastomallien simulaatioista nähdään siis selvästi, että kun kasvihuonekaasujen lisääntyminen nostaa maapallon lämpötilaa pitkällä aikavälillä, muut tekijät aiheuttavat ajoittain taukoja lämpötilan nousuun. Vastaavasti muut tekijät välillä nopeuttavat lämpötilan nousua. Tämä on todettu tutkimuksessa Easterling & Wehner (2009): “Me osoitamme, että 2000-luvun ilmasto voi ja todennäköisesti tulee tuottamaan kymmenen tai kahdenkymmenen vuoden jaksoja, jolloin maapallon keskimääräinen pintalämpötila ei nouse tai jopa hieman viilenee pitemmällä aikavälillä tapahtuvan lämpenemisen aikana”.

Tällä hetkellä lämpenemistaukoa aiheuttanut tekijä näyttää olleen El Niñon vaihtelu, joka käytännössä tarkoittaa sitä, että kasvihuonekaasujen aiheuttama lämmitysvaikutus onkin mennyt meriin, eikä ole jäänyt lämmittämään maapallon pintaa. Tätä on selvitetty viimeaikaisissa tutkimuksissa.

Yllä jo esiteltiin tuloksia tutkimuksista Lean & Rind (2009) sekä Meehl ja muut (2011). Vastaavanlaisia tuloksia ovat saaneet myös Kaufmann ja muut (2011), Hunt (2011), Guemas ja muut (2013) sekä Watanabe ja muut (2013). Kaikkien näiden tutkimuksien mukaan lämmön kulkeutuminen meriin on tärkein syy lämpenemistauolle. Myös auringon vähäisen aktiivisuuden on sanottu saattaneen vaikuttaa asiaan jonkun verran. Lisäksi Solomon ja muut (2010) ovat tuoneet esiin mahdollisuuden, että vesihöyryn määrän muutokset stratosfäärissä olisivat saattaneet nopeuttaa lämpenemistä 1990-luvulla ja hidastaa lämpenemistä 2000-luvulla.

Meriin menevä lämpö on myös mitattu. Seuraavassa kuvassa on esitetty merien yläkerroksen (0-700 m) lämpötilakehitys, joka tässä tapauksessa on esitetty lämpömääränä. Kuva on tutkimuksesta Lyman ja muut (2010):

1998meri

Kuvasta nähdään, että vuoden 1998 jälkeen lämpö maailman merissä on lisääntynyt selvästi.

Milloin maapallon pinnan lämpeneminen sitten jatkuu? Silloin kuin kaikkien ilmastoon vaikuttavien tekijöiden yhteisvaikutus on maapallon pintaa lämmittävä. Pysähdys voi kestää vaikka 50 vuotta, jos muut tekijät viilentävät maapallon pintaa tarpeeksi kumotakseen kasvihuonekaasujen vaikutuksen. Niin pitkä pysähdys ei kuitenkaan ole nykytietojen valossa kovin todennäköistä.

Lämpenemisen jatkumiselle on olemassa hyvät edellytykset. Viime vuosina maapallon pintalämpötila on pysynyt hyvin korkealla, lähellä ennätyslämpötiloja, vaikka auringon aktiivisuus oli hyvin alhainen ja El Niñon sekä La Niñan vaihtelussa on ollut pitkään La Niña -vaihe päällä. Ilman kasvihuonekaasujen vaikutusta nämä tekijät olisivat viilentäneet maapalloa huomattavasti. Nyt näin ei ole käynyt. Kasvihuonekaasujen lämmitysvaikutus näyttää siis olevan edelleen olemassa. Tästäkin on havaintotietoa olemassa, kuten seuraavaksi nähdään.

Maapallon ilmakehän satelliitista käsin tehtyjä lämpösäteilyn spektrimittauksia tarkastellut tutkijaryhmä (Chapman ja muut, 2013) havaitsi, että hiilidioksidin lämmitysvaikutus on 2000-luvulla edelleen noussut. He laskivat spektrimittausten perusteella, paljonko maapallolta pois lähtevän säteilyn määrä on muuttunut niillä taajuuksilla, joilla kasvihuonekaasut pidättävät maapallolta pois lähtevää lämpösäteilyä. Heidän tuloksiensa mukaan kasvihuonekaasut olivat vuosien 2002 ja 2012 välillä pidättäneet yhä enenevän määrän maapallolta pois lähtevästä säteilystä omilla taajuuksillaan. Näin tapahtui ainakin hiilidioksidin, otsonin ja metaanin tapauksessa hiilidioksidin vaikutuksen ollessa suurin. Havaitut muutokset vastasivat sitä, mitä oli odotettavissa kasvihuonekaasujen lisääntymisestä kyseisen kymmenen vuoden aikana. Seuraavassa kuvassa on esitetty heidän tuloksensa:

1998olr

Huomautettakoon, että tämä Chapmanin ja muiden tutkimus oli esitetty huhtikuussa 2013 konferenssissa, eikä tutkimusta ole ilmaisesti vielä virallisesti julkaistu. Tässä esitetyt tiedot ovat peräisin konferenssijulkaisusta.

Lähteet:

IPCC:n toinen arviointiraportti (yli 50 MB PDF-tiedosto, tekstin kuvaaja löytyy PDF:n sivulta 314, joka on raportin sivu 300).

IPCC:n neljännen arviointiraportin simulaatiotulokset: kuva 10.5 kuvateksteineen.

D. Chapman, P. Nguyen, M. Halem, A decade of measured greenhouse forcings from AIRS, Proc. SPIE 8743, Algorithms and Technologies for Multispectral, Hyperspectral, and Ultraspectral Imagery XIX, 874313 (May 18, 2013); doi:10.1117/12.2017019. [tiivistelmä]

John A. Church, Neil J. White, Leonard F. Konikow, Catia M. Domingues, J. Graham Cogley, Eric Rignot, Jonathan M. Gregory, Michiel R. van den Broeke, Andrew J. Monaghan, Isabella Velicogna, Revisiting the Earth’s sea-level and energy budgets from 1961 to 2008, Geophysical Research Letters, Volume 38, Issue 18, 28 September 2011, DOI: 10.1029/2011GL048794. [tiivistelmä, koko artikkeli]

David R. Easterling, Michael F. Wehner, 2009, Is the climate warming or cooling? Geophysical Research Letters, Volume 36, Issue 8, April 2009, DOI: 10.1029/2009GL037810. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Virginie Guemas, Francisco J. Doblas-Reyes, Isabel Andreu-Burillo & Muhammad Asif, Retrospective prediction of the global warming slowdown in the past decade, Nature Climate Change, 3, 649–653 (2013) doi:10.1038/nclimate1863. [tiivistelmä]

B. G. Hunt, The role of natural climatic variation in perturbing the observed global mean temperature trend, Climate Dynamics, February 2011, Volume 36, Issue 3-4, pp 509-521, DOI: 10.1007/s00382-010-0799-x. [tiivistelmä]

Robert K. Kaufmann, Heikki Kauppi, Michael L. Mann, and James H. Stock, Reconciling anthropogenic climate change with observed temperature 1998–2008, PNAS July 19, 2011 vol. 108 no. 29 11790-11793, doi: 10.1073/pnas.1102467108. [tiivistelmä, koko artikkeli]

John M. Lyman, Simon A. Good, Viktor V. Gouretski, Masayoshi Ishii, Gregory C. Johnson, Matthew D. Palmer, Doug M. Smith, & Josh K. Willis, Robust warming of the global upper ocean, Nature 465, 334–337 (20 May 2010) doi:10.1038/nature09043. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Gerald A. Meehl, Julie M. Arblaster, John T. Fasullo, Aixue Hu & Kevin E. Trenberth, 2011, Model-based evidence of deep-ocean heat uptake during surface-temperature hiatus periods, Nature Climate Change, 1, 360–364 (2011) doi:10.1038/nclimate1229. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Stefan Rahmstorf et al 2012, Comparing climate projections to observations up to 2011, Environ. Res. Lett. 7 044035 doi:10.1088/1748-9326/7/4/044035. [tiivistelmä, koko artikkeli]

B. D. Santer, C. Mears, C. Doutriaux, P. Caldwell, P. J. Gleckler, T. M. L. Wigley, S. Solomon, N. P. Gillett, D. Ivanova, T. R. Karl, J. R. Lanzante, G. A. Meehl, P. A. Stott, K. E. Taylor, P. W. Thorne, M. F. Wehner, F. J. Wentz, 2011, Separating signal and noise in atmospheric temperature changes: The importance of timescale, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984–2012), Volume 116, Issue D22, November 2011, DOI: 10.1029/2011JD016263. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Susan Solomon, Karen H. Rosenlof, Robert W. Portmann, John S. Daniel, Sean M. Davis, Todd J. Sanford, Gian-Kasper Plattner, Contributions of Stratospheric Water Vapor to Decadal Changes in the Rate of Global Warming, Science 5 March 2010: Vol. 327 no. 5970 pp. 1219-1223, DOI: 10.1126/science.1182488. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Masahiro Watanabe, Youichi Kamae, Masakazu Yoshimori, Akira Oka, Makiko Sato, Masayoshi Ishii, Takashi Mochizuki, Masahide Kimoto, Strengthening of ocean heat uptake efficiency associated with the recent climate hiatus, Geophysical Research Letters, Volume 40, Issue 12, pages 3175–3179, 28 June 2013, DOI: 10.1002/grl.50541. [tiivistelmä]