7,4 biljardia laskutoimitusta sekunnissa. Tutkijat turvautuvat supertietokoneisiin, kun he laskevat, miltä ilmasto näyttää tulevaisuudessa.
Nyt voit kokeilla tutkijoiden ilmastomallin hyvin yksinkertaistettua versiota, jonka avulla voit itse ennustaa, miten ilmasto muuttuu.
Mallissa on yksi kaava:
Jos et halua itse näpytellä kaavaa taskulaskimeesi, voit käyttää alla olevaa laskintamme.
Mitkä tekijät mallissa otetaan huomioon?
Malli on erittäin yksinkertainen. Sillä lasketaan Maan pintalämpötila, T, kelvineinä (ne voidaan muuntaa celsiusasteiksi vähentämällä niistä 273,15).
Malli kuitenkin olettaa, että Maa on tasainen harmaa pallo, jolla on yksinkertainen tasalaatuinen ilmakehä – se ei esimerkiksi ota huomioon tuulia, haihtumista eikä eri puolilla maapalloa vallitsevia lämpötilaeroja.
Mallissa tietty määrä aurinkoenergiaa, S, osuu maanpintaan, ja osa siitä heijastuu heti takaisin avaruuteen. Heijastuvan aurinkoenergian määrän ratkaisee heijastuskyky eli albedo, α.

Yksinkertainen ilmastomalli voi antaa käsityksen tulevaisuuden ilmastosta.
Osa maanpinnan säteilemästä lämmöstä imeytyy ilmakehään ja loppu jatkaa matkaa avaruuteen. Sen, kuinka paljon lämpöä ilmakehä vangitsee, ratkaisee ilmakehän niin sanottu emissiivisyys, ε.
Tämän jälkeen ilmakehästä alkaa vapautua siihen sitoutunutta lämpöä. Puolet siitä vapautuu avaruuteen ja toinen puoli jatkaa matkaa kohti maanpintaa lämmittäen planeettaa.
Poista ilmakehä
Olemme valmiiksi syöttäneet kohtiin S, α ja σ normaaliarvot:
S = 342 W/m2
α = 0,30
σ = 5,67*10-8 W/m2/K4
Ilmakehän emissiivisyys, ε, on normaali 0,76. Jos ilmakehä imisi itseensä eli absorboisi kaiken Maasta tulevan lämmön, ε olisi 1, ja jos ilmakehää ei olisi, ε olisi 0.
Tehtävä 1: Muuta emissiivisyyttä ja laske, mikä Maan lämpötila olisi ilman ilmakehää:
Oletko unohtanut, mikä emissiivisyys on? Se on se osa Maasta heijastuvaa lämpösäteilyä, joka sitoutuu ilmakehään.
Vastauksen löydät sivun alareunasta.
Sulata jää
Yksinkertaisessa mallissa voidaan jäljitellä ilmiötä pienentämällä Maan albedoa, α.
Maan albedo on keskiarvo planeetan erityyppisten maanpeitteiden ja pilvipeitteen albedoista. Se riippuu siksi siitä, kuinka suuren osuuden maanpinnasta eri maanpeitetyypit kattavat ja kuinka suurta osuutta planeetasta peittää pilviverho.
Tehtävä 2: Muuta eri maanpeitetyyppien prosenttiosuutta saadaksesi selville, millaiseksi albedo ja lämpötila muotoutuvat, jos kaikki Maan jää sulaa. Oleta, että merijään tilalle tulee merta ja mannerjäätiköiden tilalle ruohikkoa ja jätä muut arvot ennalleen:
Oletko unohtanut, mikä albedo on? Se on se osa auringonvalosta, jonka Maa heijastaa suoraan takaisin avaruuteen.
Vastauksen löydät sivun alareunasta.
HUOM!: Tämä ilmastomalli on todella yksinkertaistettu versio tutkijoiden käyttämistä. Tässä ei oteta huomioon merenpinnan nousua tai jään sulamisen vaikutuksia sääjärjestelmiin ja merivirtoihin. Maapallon lämpeneminen voi lisäksi muuttaa aavikoiden ja metsien alaa ja pilvien muodostumista.
Jarruta päästöjä
Hiilidioksidi toisin sanoen kasvattaa ilmakehän emissiivisyyttä, ε, eli sitä Maasta tulevan lämpösäteilyn osuutta, joka jää ilmakehään.
Voit laskea, kuinka paljon emissiivisyys muuttuu, jos tiedät kaasun säteilypakotteen, F, ja maapallon nykylämpötilan kelvineinä, T0.
Emissiivisyyden kasvu = (2*F/(σ*T04))*1,7
Kaavan ensimmäinen osa käsittelee pelkästään hiilidioksidin vaikutusta, ja luku 1,7 ottaa huomioon sen, että lämpötilannousu voi muun muassa kasvattaa vesihöyryn määrää ilmakehässä, mikä kasvattaa emissiivisyyttä entisestään.
Vuonna 2100 säteilypakote, F, on todennäköisesti:
- 7 W/m2, jos hiilidioksidipäästöt jatkuvat nykyisellään
- 2 W/m2, jos päästöjä pienennetään merkittävästi
Tehtävä 3: Laske, kuinka paljon maapallo lämpenee kahdessa eri skenaariossa. Olemme asettaneet maapallon nykylämpötilaksi 287,2 K (14,1 ℃) ja albedoksi 0,30:
Vastauksen löydät sivun alareunasta.
HUOM!: Tämä ilmastomalli on todella yksinkertaistettu versio tutkijoiden käyttämistä. Hiilidioksidin säteilypakote vaihtelee ilmakehän eri osissa, ja tutkijat yrittävät edelleen laskea tarkkoja lukuja. Ilmaston lämpeneminen aiheuttaa lisäksi muita prosesseja, muun muassa höyrystymistä, minkä vuoksi tulevaa emissiivisyyttä on vaikea ennustaa.
Laske edelleen
Voit myös vapaasti kokeilla mallia.
Muista kuitenkin, että se on äärimmäisen yksinkertainen. Sen tarkoitus on ennen kaikkea vain antaa käsitys siitä, miten ilmastomalli toimii.
Voit lukea lisää ilmastomalleista ja siitä, miten niistä tehdään entistä tarkempia, artikkelista: Pilvet ja jää paljastavat vuoden 2100 ilmaston.
Hauskoja hetkiä!
Ratkaisut
Tehtävä 1: Keskilämpötilaksi saadaan -18,2 astetta, eli 32 astetta kylmempää kuin nykyisin.
Tehtävä 2: Keskilämpötila nousee 14,2 asteesta 15,5 asteeseen, eli nousua on 1,3 astetta.
Tehtävä 3: Jos hiilidioksidipäästöjen taso pysyy nykyisellään, vuonna 2100 keskilämpötila on 17,8 astetta. Jos päästöjä rajoitetaan, lämpötila on 15,1 astetta.