Muuttiko ihmiskunta ilmastoa jo esiteollisena aikana?

Joidenkin tutkimuksien mukaan ihmiskunta on saattanut muuttaa maapallon ilmastoa jo tuhansia vuosia sitten. Metsien raivaus ihmiskunnan käyttöön on saattanut aiheuttaa kasvihuonekaasupäästöjä, jotka ovat lämmittäneet ilmastoa jopa 7000 vuotta sitten. Esiteollista lämpenemistä on saattanut tapahtua jopa yhtä paljon kuin viime vuosisadan aikana.

esiteollinen

Tieteellisessä kirjallisuudessa ollaan melko yksimielisiä siitä, että viime vuosikymmenien ilmaston lämpeneminen on ollut ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttama. Monien tutkimuksien tuloksissa myös 1900-luvun alun lämpenemisjakso oli osittain ihmiskunnan aiheuttama. Tätä aiempien ilmastonmuutosten on usein oletettu aiheutuneen luonnollisista syistä. On kuitenkin olemassa tutkimuksia, joiden mukaan ihmiskunta on saattanut vaikuttaa ilmastoon jo esiteollisena aikana.

Kammen ja Marino (1993) arvioivat ihmiskunnan vaikutusta ilmakehän hiilidioksidi- ja metaanipitoisuuteen. Heidän mukaansa kotitalouksien, pienteollisuuden ja maanviljelyn vaikutus oli merkittävä. He arvioivat, että vuonna 1800 ihmiskunnan hiilidioksidipäästöt olivat noin miljardi tonnia hiiltä per vuosi ja metaanipäästöt olivat jopa kymmenentuhatta miljardia tonnia hiiltä per vuosi. Ilmakehän metaanipitoisuutta tutkineet Ruddiman ja Thomson (2001) tulivat siihen tulokseen, että esiteollisen ajan lopun metaanipitoisuudesta (noin 725 ppb, eli tilavuuden miljardisosaa) jopa 25 prosenttia saattoi tulla ihmiskunnan päästöistä. Heidän mukaansa ihmiskunta alkoi vaikuttaa metaanipitoisuuteen jo 5000 vuotta sitten. Ruddiman (2003) ehdotti lisäksi, että ihmiskunnan vaikutus näkyi tuhansia vuosia sitten myös ilmakehän hiilidioksidipitoisuudessa.

Olofsson ja Hickler (2008) tekivät simulaatioita ihmiskunnan maankäytön vaikutuksesta esiteollisen ajan hiilenkiertoon. Heidän tuloksiensa mukaan ihmiskunnan maankäyttö kyllä vaikutti hiilenkiertoon, mutta vaikutus ei ollut tarpeeksi suuri aiheuttaakseen huomattavia muutoksia ilmastoon. Kaplan ja muut (2009) saivat kuitenkin toisenlaisia tuloksia. Heidän mukaansa ihmiskunta oli hävittänyt paljon metsiä jo noin 3000 vuotta sitten, ja ihmiskunnan merkitystä tuon ajan ilmastoon oli saatettu aliarvioida aiemmissa tutkimuksissa. Reick ja muut (2010) arvioivat ihmiskunnan maankäytön vaikutusta ilmakehän hiilidioksidipitoisuuteen. Heidän tuloksiensa perusteella ihmiskunnan vaikutus näkyy hiilidioksidipitoisuudessa vuodesta 1750 lähtien ja vaikutus on olemassa jo aiemminkin, mutta ennen vuotta 1750 muut hiilidioksidipitoisuuteen vaikuttavat tekijät vaikeuttavat ihmiskunnan vaikutuksen havaitsemista.

Dearing ja muut (2008) tutkivat eri kasvilajien siitepölyn esiintymistä Kiinassa sijaitsevasta järvestä otetussa sedimenttinäytteessä. Heidän mukaansa ihmiskunnan vaikutus tuli hallitsevaksi noin 5000 vuotta sitten. Doughty ja muut (2010) selvittivät koivuvaltaisten metsien nopeaa lisääntymistä Siperiassa ja Beringiassa noin 14000 vuotta sitten. He arvelivat, että koivun lisääntyminen liittyi tuolloin tapahtuneeseen mammuttien sukupuuttoon. Koivuvaltaisten metsien lisääntyminen olisi voinut lämmittää Siperian ja Beringian ilmastoa noin 0,2 celsiusastetta keskimäärin ja paikallisesti vaikutus olisi voinut olla jopa celsiusasteen luokkaa. Siten ihmiskunta saattoi vaikuttaa ilmastoon jo tuolloin, jos ihmiskunta oli osasyynä mammuttien sukupuuttoon. Oglesbyn ja muiden (2010) tuloksien perusteella Mayat saattoivat jouduttaa omaa tuhoaan kaatamalla metsiä, mikä olisi aiheuttanut kuivuutta. Tätä tukevia tuloksia esittivät myös Cook ja muut (2012).

Uudessa katsausartikkelissa Ruddiman ja muut (2014) raportoivat, että ilmastomallien simulaatioissa ihmiskunnan nostamat hiilidioksidin ja metaanin pitoisuudet ovat saattaneet lämmittää ilmastoa 0,9 – 1,5 celsiusastetta esiteollisella ajalla. Maankäytön muutokset ovat kuitenkin saattaneet aiheuttaa muutoksen maapallon heijastuskykyyn niin, että siitä aiheutuu noin 0,2-0,3 celsiusasteen viilentävä vaikutus. Siten ihmiskunnan kokonaisvaikutus olisi voinut lämmittää maapallon ilmastoa 0,7-1,2 celsiusastetta. Viimeisen 150 vuoden aikana maapallon ilmasto on lämmennyt noin 0,85 celsiusastetta, joten ihmiskunnan esiteollisella ajalla aiheuttanut lämpeneminen olisi saattanut olla jopa suurempi kuin nykyinen lämpeneminen. Näin ihmiskunnan kokonaisvaikutus lämpötilaan voisi olla kaksi tai enemmän kertaa suurempi kuin nykyään on oletettu.

Lähteet:

Cook, B. I., K. J. Anchukaitis, J. O. Kaplan, M. J. Puma, M. Kelley, and D. Gueyffier (2012), Pre-Columbian deforestation as an amplifier of drought in Mesoamerica, Geophys. Res. Lett., 39, L16706, doi:10.1029/2012GL052565. [tiivistelmä]

J. A. Dearing, R. T. Jones, J. Shen, X. Yang, J. F. Boyle, G. C. Foster, D. S. Crook, M. J. D. Elvin, 2008, Using multiple archives to understand past and present climate–human–environment interactions: the lake Erhai catchment, Yunnan Province, China, Journal of Paleolimnology
July 2008, Volume 40, Issue 1, pp 3-31, DOI: 10.1007/s10933-007-9182-2.
[tiivistelmä]

Christopher E. Doughty, Adam Wolf and Christopher B. Field, 2010, Biophysical feedbacks between the Pleistocene megafauna extinction and climate: The first human-induced global warming? Geophysical Research Letters, Volume 37, Issue 15, August 2010, DOI: 10.1029/2010GL043985. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Daniel M. Kammen, Bruno D. Marino, 1993, On the origin and magnitude of pre-industrial anthropogenic CO2 and CH4 emissions, Chemosphere, Volume 26, Issues 1–4, January–February 1993, Pages 69–86, http://dx.doi.org/10.1016/0045-6535(93)90413-Y. [tiivistelmä]

Jed O. Kaplan, Kristen M. Krumhardt, Niklaus Zimmermann, 2009, The prehistoric and preindustrial deforestation of Europe, Quaternary Science Reviews, Volume 28, Issues 27–28, December 2009, Pages 3016–3034, http://dx.doi.org/10.1016/j.quascirev.2009.09.028. [tiivistelmä]

Oglesby, R. J., T. L. Sever, W. Saturno, D. J. Erickson III, and J. Srikishen (2010), Collapse of the Maya: Could deforestation have contributed?, J. Geophys. Res., 115, D12106, doi: 10.1029/2009JD011942. [tiivistelmä]

Jörgen Olofsson, Thomas Hickler, 2008, Effects of human land-use on the global carbon cycle during the last 6,000 years, Vegetation History and Archaeobotany, September 2008, Volume 17, Issue 5, pp 605-615, DOI: 10.1007/s00334-007-0126-6. [tiivistelmä]

Christian H. Reick, Thomas Raddatz, Julia Pongratz and Martin Claussen, 2010, Contribution of anthropogenic land cover change emissions to pre-industrial atmospheric CO2, Tellus B, Volume 62, Issue 5, pages 329–336, November 2010, DOI: 10.1111/j.1600-0889.2010.00479.x. [tiivistelmä, koko artikkeli]

William F. Ruddiman, Jonathan S. Thomson, 2001, The case for human causes of increased atmospheric CH4 over the last 5000 years, Quaternary Science Reviews, Volume 20, Issue 18, December 2001, Pages 1769–1777, http://dx.doi.org/10.1016/S0277-3791(01)00067-1. [tiivistelmä]

William F. Ruddiman, 2003, The Anthropogenic Greenhouse Era Began Thousands of Years Ago, Climatic Change, December 2003, Volume 61, Issue 3, pp 261-293, DOI: 10.1023/B:CLIM.0000004577.17928.fa. [tiivistelmä]

William Ruddiman, Steve Vavrus, John Kutzbach, Feng He, Does pre-industrial warming double the anthropogenic total? The Anthropocene Review April 3, 2014, doi: 10.1177/2053019614529263. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Ilmaston lämpeneminen ja Suomen menestys MM-jääkiekossa

Maapallon ilmaston lämpeneminen vaikuttaa lähes joka asiaan. Toisaalta hyvin monet asiat vaikuttavat maapallon ilmastoon.

Seuraavassa kuvassa on esitetty maapallon lämpötila (harmaa) ja Suomen maajoukkueen menestys jääkiekon MM-kisoissa (musta). Jääkiekkomaajoukkueen menestys MM-kisoissa on esitetty kymmenen vuoden keskiarvona, minkä takia menestystä kuvaava käyrä ei nouse ykkössijaan asti (se vaatisi kymmenen peräkkäistä maailmanmestaruutta).

LatkaLampo

Kuvasta nähdään, että maapallon lämpötila ja Suomen jääkiekkomaajoukkueen menestys MM-kisoissa etenevät melko samansuuntaisesti. Näiden kahden tekijän välinen korrelaatio on noin R2 = 0.57, mikä on melko hyvä.

Mutta kumpi aiheuttaa kumman, menestyykö Suomen jääkiekkomaajoukkue paremmin ilmaston lämmetessä vai onko Suomen jääkiekkomaajoukkue aiheuttanut ilmaston lämpenemisen? 🙂

Pilvistä helpotusta lumipallomaasta toipumiseen?

Uuden tutkimuksen mukaan maapallon ollessa ns. lumipallomaatilassa, pilvet saattavat lämmittää maapalloa sen verran, että toipuminen tilasta voi olla mahdollista kasvihuonekaasujen avustuksella.

Snowb_clouds

Maapallon ilmasto on saattanut historiassaan olla useammankin kerran niin kylmä, että melkein koko maapallo on ollut jään peitossa. Tällaista ilmaston tilaa kutsutaan lumipallomaaksi. Suuri lumipallomaahan liittyvä ratkaisematon ongelma on se, miten maapallon ilmasto voi lämmetä niin kylmästä tilasta. Tilasta toipumiseen tarvittava ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on toistaiseksi näyttänyt olevan suurempi kuin lumipallomaan tilassa olisi saatavilla. Tulivuoret syytävät tuossakin tilassa hiilidioksidia ja metaania ilmakehään, mutta niistä tuleva kaasumäärä on näyttänyt liian vähäiseltä.

Uudessa tutkimuksessa on selvitetty pilvien mahdollista osuutta asiassa. Lumipallomaan pinnan heijastuskyky on hyvin suuri, joten pilvien esiintyminen vähentäisi heijastuskykyä ja aiheuttaisi näin ilmastoa lämmittävän vaikutuksen. Lisäksi pilvien kasvihuonevaikutus lämmittäisi maapalloa.

Tähän mennessä on oletettu, että pilviä esiintyisi vain vähän ilmaston ollessa lumipallomaan kaltaisessa tilassa. Tämän uuden tutkimuksen simulaatioiden mukaan pilviä kuitenkin esiintyy jonkin verran ja ne ovat tarpeeksi paksuja aiheuttaakseen kasvihuonevaikutuksen. Tutkimuksen tuloksien perusteella lumipallomaavaiheessa voi esiintyä pilviä, jotka lämmittävät maapallon ilmastoa huomattavasti. Siten pilvet vähentävät tarvittavaa hiilidioksidin ja metaanin määrää ilmakehässä, jotta lumipallomaasta voidaan palata lämpimämmän ja elämälle otollisemman ilmaston tilaan.

Dorian S. Abbot, Resolved Snowball Earth Clouds, Journal of Climate 2014, doi: http://dx.doi.org/10.1175/JCLI-D-13-00738.1. [tiivistelmä, koko artikkeli]