Mitä kasvihuoneilmiöllä tarkoitetaan?

Oletko tullut lämpötilahavaintojen perusteella siihen tulokseen, että maapallon ilmasto on muuttumassa? Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallituksen NASA:n sääasiantuntija tri James E. Hansen ainakin on tullut. Viime vuoden kesäkuussa Hansen näet sanoi, ettei tällainen lämmönnousu ole pelkkä tilastollinen sattuma. Annettuaan dramaattisen asiantuntijanlausuntonsa Yhdysvaltain senaatille hän sanoi: ”On aika lopettaa tyhjänpuhuminen ja myöntää todisteitten osoittavan jokseenkin varmasti, että kasvihuoneilmiö on jo alkanut.”

KASVIHUONEILMIÖ. Todennäköisesti olet kuullut tämän sanan jo monta kertaa. Se ei viittaa puutarhojen kasvihuoneisiin. Sen sijaan sillä tarkoitetaan ilmakehän vähittäistä lämpenemistä, jonka vaikutusten monet tutkijat pelkäävät tuntuvan jo koko maapallolla. Ennen Hansenin lausuntoa asiantuntijat olivat olleet haluttomia sanomaan tätä julkisuudessa. ”Siihen tarvittiin hallitusviranomaisten järjestämä keskustelutilaisuus kuivuus- ja lämpöaallon aikana ja sellainen tiedemies, jolla oli rohkeutta sanoa: ’Kyllä, näyttää siltä, että se [kasvihuoneilmiö] on alkanut ja että olemme varmistuneet siitä’”, sanoo säätieteilijä Michael Oppenheimer Hansenin antamasta lausunnosta. ”Hän tunsi pystyvänsä sanomaan selvästi ja kuuluvalla äänellä sen, minkä toiset olivat sanoneet yksityiskeskusteluissa.”

Maapallon laajuinen kasvihuone

Oletko joskus pysäköinyt autosi aurinkoiseen paikkaan kaikki ikkunat suljettuna? Palattuasi sait esimakua kasvihuoneilmiöstä. Auringon säteily läpäisee ikkunat ja lämmittää nopeasti auton sisustan. Lämmin ilma ei kuitenkaan pääse poistumaan auton sisältä, eikä pääse itse lämpökään. Syynä on se, että lämpö leviää ympäristöönsä infrapunasäteilynä, joka on silmille näkymätöntä mutta jonka voi tuntea iholla esimerkiksi seistäessä lähellä nuotiota. Samainen ikkuna, joka päästää näkyvän valon sisään, estää suurta osaa näkymättömästä infrapunasäteilystä pääsemästä ulos. Sen vuoksi lämpötila auton sisällä kohoaa kohoamistaan.

Maapallon ilmakehä muistuttaa autosi ikkunoitten lasia. Se päästää helposti lävitseen näkyvän valon, mutta pysäyttää suuren osan näkymättömästä säteilystä, kuten infrapunaisesta ja ultravioletista valosta samoin kuin röntgensäteilystä. Yleisesti ottaen tämä on hyvä asia. Ultraviolettivalo ja röntgensäteet ovat nimittäin hyvin vaarallisia, ja niiden uskotaan aiheuttavan syöpää. Mutta mitä hyötyä on siitä, että osa infrapunasäteilystä pysähtyy ilmakehään?

Kun ilmakehä imee itseensä infrapunasäteilyä, se toimii eräänlaisena huopana planeettamme ympärillä. Joskus me unohdamme, että maapalloa ympäröi kylmä, tyhjä avaruus. Vaikka aurinko lämmittääkin maapalloa, niin ilman tämän ”huovan” synnyttämää kasvihuonetta lämpö pian karkaisi ja maan pinnalla olisi 40 astetta nykyistä kylmempää. Valtameret jäätyisivät.

Ongelmana on kuitenkin se, että kasvihuone, jossa elämme, on pian ehkä muuttumassa liiankin lämpimäksi. Kasvihuoneilmiön jatkuva voimistuminen voi aiheuttaa suunnattomasti inhimillistä hätää ja kurjuutta. Se toisi maailmaan hirvittävän nälän nykyisten vilja-aittojen muuttuessa autiomaiksi. Valtamerten liiallinen lämpeneminen synnyttäisi tuhoisia pyörremyrskyjä. Merenpinnan nousu hukuttaisi alleen rannikkoseutuja. Otsonikerroksen oheneminen aiheuttaisi yhä enemmän ihosyöpää. Ja niin edelleen.

Maapallon termostaattia käännetty suuremmalle

Olet kenties jo koulussa oppinut, että ilman koostumuksesta on noin 99 prosenttia typpeä ja happea. Nämä kaasut eivät kuitenkaan pidätä auringosta tulevaa infrapunasäteilyä. Niin oudolta kuin se kuulostaakin, muutamat jäljelle jäävään yhteen prosenttiin sisältyvät kaasut – vesihöyryn ohella – sekä suojaavat maapalloa pakastumiselta että uhkaavat nostaa liiaksi sen lämpötilaa.

Useimmat tiedemiehet ovat yhtä mieltä siitä, että kasvihuonekaasujen kasvavat pitoisuudet ilmassa tulevat nostamaan maapallon lämpötiloja, vaikka kukaan ei tiedäkään tarkalleen, miten se tulee tapahtumaan. Nämä kaasut toimivat eräänlaisena maapallon lämmönsäätimenä, termostaattina. Ihminen on nähtävästi runsaat sata vuotta kaiken aikaa kääntänyt maapallon termostaattia suuremmalle. ”Fossiilisten polttoaineiden käyttö (yhdessä muun teollisen toiminnan ja maatalouden toiminnan kanssa) on lisännyt ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta noin vuodesta 1860 lähtien arviolta 25 prosenttia”, toteaa eräässä maailman luonnonvaroja tutkivassa laitoksessa (World Resources Institute) työskentelevä Irving M. Mintzer. ”Hiilidioksidin ja muiden kasvihuonekaasujen lisääntymisen ilmakehässä vuodesta 1860 uskotaan yhdessä nostaneen pintalämpötiloja maapallolla jo noin 0,5–1,5 astetta yli sen keskilämpötilan, joka maapallolla vallitsi ennen teollistumisen ajan alkua.”

Yksi tai kaksi astetta ei tosin tunnu paljolta, mutta se edustaa silti melkoista lämpötilan nousua. Mintzer jatkaa: ”Jotta asia nähtäisiin oikeissa mittasuhteissa, voidaan sanoa, että maapallon keskimääräisessä lämpötilassa vain yksi aste erottaa Pohjois-Amerikan ja Euroopan nykyiset ilmasto-olot 1200–1600-luvuilla vallinneesta ns. pienestä jääkaudesta.” Sitä paitsi ei ole mitään syytä ajatella, että tämä ylimääräinen lämpö jakautuisi tasaisesti. Yhden asteen nousu vuotuisessa keskilämpötilassa voi syntyä siten, että lämpimimpinä kesäkuukausina lämpötila kohoaa monia asteita yli totutun – tuhoisin seurauksin.

Toronton kokous

Helteen jatkuessa armottomana Pohjois-Amerikassa viime kesänä pidettiin Torontossa Kanadassa Muuttuva ilmakehä -niminen ympäristökonferenssi, johon osallistui yli 300 valtuutettua 48 maasta. Sanomalehti Manchester Guardian Weekly oli kirjannut konferenssista kertovaan raporttiinsa seuraavan synkeän ennusteen maapallon lämpenemisen seurauksista:

”Lämpötilojen nousu ei jakaudu tasaisesti koko maapallolle. Korkeilla leveysasteilla lämpötila tulee nousemaan nopeammin kuin päiväntasaajalla. Se kuivattaa maaperän pohjoisen pallonpuoliskon keskimmäisiltä leveyspiireiltä, joilla suurin osa maailman viljasta kasvatetaan.” Toisin sanoen seurauksena olisi maailmanlaajuinen nälänhätä.

Tulvaennuste koko maapallolle

Eräs suuri huolenaihe on kohoavien lämpötilojen vaikutus merenpinnan korkeuteen. Useimmat yhdistävät merenpinnan kohoamisen jäätiköiden ja napajään sulamiseen, mutta merenpinta voi kohota suuresti ilman, että napajäiden tarvitsee sulaa laisinkaan. Siihen riittää jo lämpölaajentuminen – samainen ilmiö, joka saa elohopean nousemaan lämpömittarissa lämpimänä päivänä. ”Jos tekisimme kaikkemme vähittäisen lämpenemisen hidastamiseksi, voisimme saada merenpinnan nousun pysähtymään metristä kahteen metriin, mutta se onkin parasta, mitä voimme toivoa”, sanoo eräässä luonnontieteellisessä tutkimuslaitoksessa (Lawrence Livermore National Laboratory) työskentelevä tutkija Robert Buddemeier.

Tällaista suuruusluokkaa oleva merenpinnan kohoaminen on herättänyt huolestuneisuutta kaikkialla maailmassa. ”Jos merenpinta nousisi 60 senttiä, se saattaisi peittää alleen 27 prosenttia Bangladeshista ja ajaa 25 miljoonaa ihmistä pakosalle kotikonnuiltaan”, kertoo Yhdistyneitten kansakuntien oma lehti U.N. Chronicle. ”Egypti saattaisi menettää 20 prosenttia tuottoisasta maa-alastaan, Yhdysvallat 50–80 prosenttia rannikkoseutujen kosteikoistaan. Kahden metrin nousu hukuttaisi alleen kaikki Malediivien saariston 1190 saarta.”

Edellä olevat ennusteet ovat varovaisia. Ajattelehan, millaisia paljon pitemmälle meneviä ennusteita nykyään myös saatetaan esittää. Yhdellä niistä on nimenä ”On vuosi 2035”. Siinä sanotaan: ”Hollanti on veden alla. Bangladesh on lakannut olemasta. Rankkasateet ja merenpinnan kohoaminen ovat surmanneet siellä useita miljoonia ihmisiä ja pakottaneet jäljelle jääneen väestön siirtymään pakolaisleireihin korkeammalle maalle Pakistaniin ja Intiaan. Keski-Euroopassa ja Yhdysvaltain keskilännessä vuosikymmeniä jatkunut kuivuus on muuttanut aiemmin hedelmälliset viljelysmaat paahtuneiksi autiomaiksi.” – Jeremy Rifkin sanomalehdessä Manchester Guardian Weekly.

Tällainenko tulevaisuus planeettaamme tosiaankin odottaa?

[Tekstiruutu s. 5]

Kaikki tutkijat eivät ole vakuuttuneita siitä, että maapallon lämpeneminen johtuisi kasvihuonekaasujen lisääntymisestä. Stephen H. Schneider, matemaattisten malliennusteiden laatija Yhdysvaltain kansallisesta ilmakehäntutkimuslaitoksesta, varoittaa: ”Yhden vuosikymmenen jatkuneen lämpenemisen perusteella ei vielä voida sanoa, että syynä on kasvihuoneilmiö. Jos lämpeneminen kuitenkin jatkuu vielä seuraavat 20 vuotta, se olisi jo hyvin epätavallista. Ja jos joka vuosi lyödään edellisvuotiset ennätykset, silloin minusta useimpien epäilijöitten on annettava periksi ja käännettävä kelkkansa.” – Science News, 135. osa, 8.4.1989

[Tekstiruutu s. 6]

Miksi kasvihuoneilmiötä on vaikea ennustaa

Maapallon ilmasto muodostaa äärettömän mutkikkaan kokonaisuuden, ja tutkijat myöntävät auliisti, että heidän ennustelutaidoillaan on rajansa. Seuraavassa muutamia niistä tekijöistä, jotka voivat suurestikin vaikuttaa tulevaisuuden ilmastoa kuvaaviin tietokonemalleihin.

LUMEN JA JÄÄN SULAMINEN: Jää ja lumi heijastavat 40–60 prosenttia tulevasta auringonsäteilystä takaisin avaruuteen. Tällä on maapalloa jäähdyttävä vaikutus. Kun lämpötilojen kohoaminen sulattaa jäätä ja lunta, alta paljastuva tummempi maa tai vesi imee enemmän lämpöä. Tämä saattaisi voimistaa kasvihuoneilmiötä kenties 10–20 prosenttia.

PILVET: Maapallon lämpeneminen lisäisi myös ilman kosteutta kaikkialla – ja sitä kautta pilvisyyttä. ”Pilvisyyden lisääntyminen on suurimpia epävarmuuden aiheuttajia ilmastomuutosten teoriassa”, myöntää ilmastomallien laadinnan asiantuntija V. Ramanathan Chicagon yliopistosta. Arvellaan kuitenkin, että pilvisyyden nousu pyrkisi jäähdyttämän maapalloa lisäämällä aurinkoenergian heijastumista.

Toisaalta vaikka pilvet heijastavatkin osan auringon energiasta takaisin avaruuteen, ne toimivat myös huopina ”vangitessaan” maanpinnan lämpösäteilyä. On siksi vaikea ennustaa, kumpi vaikutus olisi vallitsevana lämpimämmässä, pilvisemmässä maailmassa.

MERET: Vesi pystyy sitomaan itseensä erinomaisen paljon lämpöä, ja valtaisan lämmönvarastointikykynsä ansiosta valtameret ilmeisesti pystyvät siirtämään täydellisen kasvihuoneen syntymistä vuosikymmenien päähän. Sitä, miten pitkäksi aikaa se niiltä onnistuu, on tiedemiesten vaikea ennustaa.

TULIVUORET: Tulivuorenpurkausten synnyttämät pilvet lämmittävät stratosfääriä ja jäähdyttävät maapallon pintaa monimutkaisella tavalla. Ylipäätänsä tulivuoret ovat todennäköisesti heikentämässä kasvihuoneilmiötä, mutta kukaan ei osaa ennustaa, milloin tapahtuu jokin suuri tulivuorenpurkaus.

AURINGON TOIMINNASSA ESIINTYVÄT PITKÄJAKSOISET VAIHTELUT: Vastoin monien luuloa aurinko ei kaiken aikaa säteile energiaa samalla teholla. Sen kirkkaus pieneni vuosien 1979 ja 1984 välillä 0,1 prosenttia. Tämä saa tuona aikana tapahtuneen maapallon lämpötilojen nousun näyttämään entistä pahaenteisemmältä.

[Tekstiruutu/Kaavio s. 7]

Kasvihuonekaasuja

VESIHÖYRY: Ennen muuta ilman lämpötila määrää sen, miten paljon siinä voi olla vesihöyryä. Lämmin ilma pystyy varastoimaan enemmän kosteutta kuin viileä ilma. Vesihöyry sitoo lämpöä erittäin tehokkaasti, mutta se ei kykene itsessään voimistamaan kasvihuoneilmiötä. Vesihöyry lähinnä voimistaa muiden kaasujen vaikutusta.

HIILIDIOKSIDI (CO₂): Yleisin maanpinnan lämpösäteilyä vangitsevista kaasuista. Se on välttämätön kaikelle maan päällä vallitsevalle elämälle, sillä kasvit tarvitsevat sitä elääkseen. Ilmakehän hiilidioksidivarasto kasvaa nykyään puoli prosenttia vuodessa. Se ei ehkä tunnu paljolta, mutta se kuitenkin merkitsee sitä, että käyttäessään fossiilisia polttoaineita, kuten öljyä ja kivihiiltä, jokainen mies, nainen ja lapsi maailmassa lisää ilmakehän hiilidioksidikuormitusta noin yhdellä hiilitonnilla joka vuosi – yhteensä viidellä miljardilla hiilitonnilla vuodessa! Noin puolet tästä määrästä joutuu lopulta kasvien käyttämäksi tai imeytyy valtameriin, mutta toinen puoli jää ilmakehään.

METAANI (CH₄): Maakaasun tärkein aineosa. Hiilidioksidin tavoin sekin sisältää hiiltä. Sen pitoisuus ilmakehässä kasvaa kaksi kertaa nopeammin kuin hiilidioksidipitoisuus eli noin prosentin vuosivauhdilla. Ilmassa on jo kaksi kertaa enemmän metaania kuin ennen teollistumisen ajan alkua. Tutkijat ovat huolissaan siitä, että metaanipitoisuuden kasvun takia ilmakehän on ehkä vaikeampi hajottaa muita kasvihuonekaasuja, kuten esimerkiksi pahamaineisia freoneja eli kloori-fluori-hiiliyhdisteitä (CFC-aineita).

FREONIT (CFC-aineet): Saavuttuaan stratosfääriin nämä pitkäikäiset aineet osallistuvat siellä otsonin tuhoamiseen. Ollessaan vielä alhaalla ilmakehässä ne ovat tehokkaita kasvihuonekaasuja. Yksi freonimolekyyli näet vastaa teholtaan peräti 10000 hiilidioksidimolekyyliä infrapunasäteiden vangitsijana.

TYPPIOKSIDUULI (N₂O): Vaikka tämä nukutusaineena käytetty kaasu tunnetaan myös nimellä ilokaasu, sen vaikutus ilmakehään ei ole mikään ilon aihe. Sitä vapautuu fossiilisista polttoaineista niitä käytettäessä, ja se on erittäin pitkäikäistä. Ilmakehään jouduttuaan se viipyy siellä keskimäärin 150 vuotta. Tuona aikana se imee itseensä lämpöä ilmakehän alaosassa, stroposfäärissä, mutta se voi kohota myös stratosfääriin ja edistää siellä otsonin tuhoutumista. Sen pitoisuus kasvaa noin 0,25 prosenttia vuosittain.

OTSONI (O₃): Viimeisenä mutta ei suinkaan vähäpätöisimpänä on otsoni. Stratosfäärissä otsonista on hyötyä sen takia, että se pidättää vaarallista ultraviolettisäteilyä, joka maanpinnalle asti tunkeutuessaan voi aiheuttaa ihosyöpää. Alemmassa ilmakehässä otsoni sitä vastoin on haitallista. Otsonia syntyy etenkin autojen ja suihkulentokoneiden pakokaasupäästöjen sivutuotteena.

[Kaavio]

(Ks. painettu julkaisu)

Kasvihuoneilmiö: Kasvihuoneen lasien tavoin maapallon ilmakehä vangitsee auringon lämmön. Auringonvalo lämmittää maapalloa, mutta syntyvä infrapunasäteilyyn sisältyvä lämpö ei pääse helposti karkaamaan ilmakehästä avaruuteen sen takia, että kasvihuonekaasut estävät lämpösäteilyltä poispääsyn ja lähettävät siitä osan takaisin kohti maapalloa, mistä seurauksena on maapallon pintalämpötilojen kohoaminen

Avaruuteen karkaava säteily

Loukkuun jäävä infrapunasäteily

Kasvihuonekaasuja

Maapallo