Ilmastokriisin aikapommit

Pilvien haihtuminen ja jäätikköjen katoaminen voi saada merenpinnan nousemaan ja ilmaston lämpenemään entistäkin nopeammin. Tutkijat etsivät nyt kiivaasti keinoja estää ilmasto­aikapommeja räjähtämästä.

Pilvien haihtuminen ja jäätikköjen katoaminen voi saada merenpinnan nousemaan ja ilmaston lämpenemään entistäkin nopeammin. Tutkijat etsivät nyt kiivaasti keinoja estää ilmasto­aikapommeja räjähtämästä.

Paul Souders/Getty Images

Etelämantereen reunoilla rytisee, kun valtavia jäävuoria irtoaa mannerjäästä. Maanosan kartta muuttuu lähes viikoittain.

Jos kehitys jatkuu nykyisellään, vuonna 2100 satelliittikuvissa näkyy mannerjään paikalla joukko jäälauttoja.

Pienimmät niistä sulavat nopeasti. Suurimmat kestävät joitakin vuosia, kunnes ne törmäävät Etelä-Amerikan tai Afrikan rannikkoon. Jäätikön katoamisen suurimmat seuraukset tuntuvat kuitenkin aivan muualla.

Jos Länsi-Antarktiksessa nyt näkyvissä oleva jäätikön mureneminen jatkuu, käynnistyy ketjureaktio, jonka tuloksena iso osa Etelämantereesta menettää jääpeitteensä.

Ketjureaktion suurin vaikutus näkyy kuitenkin pohjoisella pallonpuoliskolla, missä merenpinta nousee ja synnyttää tulvia Pohjois-Atlantin rannikoilla Skandinaviassa ja muualla Euroopassa.

Länsi-Antarktiksen jäätikön hajoaminen kiihdyttäisi merenpinnan nousutahdin kymmenkertaiseksi nykyiseen verrattuna.

Se on silti vain yksi ilmastoaikapommeista eli maapallon lämpenemisestä johtuvista ilmiöistä, jotka voivat hyvin nopeasti saada katastrofaaliset mittasuhteet.

Tutkijat yrittävät kuumeisesti tunnistaa pommit ja löytää keinot, joilla niiden sytytyslanka voidaan sammuttaa. Aikaa ei ole hukattavaksi.

Energia kasautuu ilmakehään

150 viime vuoden aikana maapallon lämpötila on koko ajan noussut. Taustalla on kasvihuoneilmiö: ilmakehässä oleva hiilidioksidi ja muut niin sanotut kasvihuonekaasut estävät lämpöä haihtumasta ilmakehästä avaruuteen.

Ilmakehään kertyy joka sekunti lämpönä energiaa neljä kertaa niin paljon kuin vapautui aikoinaan Hiroshiman atomipommin räjähdyksessä.

Tulevaisuudessa lämpeneminen ja sen vaikutukset meriin, jäätiköihin, pilviin ja mantereisiin eivät välttämättä etene yhtä tasaisesti kuin tähän asti.

Tutkijat ovat kuvailleet ilmastoaikapommeja ilmiöiksi, joiden toteutumisriski on vielä pieni mutta joiden vaikutus olisi hyvin suuri.

Aikapommit ovat erilaisia, mutta niille kaikille on yhteistä se, että ne kiihdyttävät ilmastonmuutoksen seurauksia rajusti.

Osa aikapommi-ilmiöistä kiihdyttää niin sanottua ilmaston takaisinkytkentää. Se tarkoittaa tilannetta, jossa ilmastonmuutos muuttaa jotakin tekijää, jonka muutos taas voimistaa ilmastonmuutosta.

Hyvä esimerkki tästä on Jäämeren jääpeite. Normaalisti valkoinen jääpeite heijastaa pois 90 prosenttia siihen osuvasta Auringon lämpösäteilystä. Kun ilmastonmuutos sulattaa jäätä ja jään alta esiin tulee tummaa merivettä, lämpösäteily ei enää heijastukaan takaisin avaruuteen, vaan nyt meri imee siitä itseensä 90 prosenttia.

Kun meri lämpenee, jääpeitteen sulaminen kiihtyy entisestään. Sitten esiin tulee vielä enemmän tummaa merta, joka sitoo vieläkin enemmän Auringon lämpöä ja sulattaa jäätä.

Aikapommi-ilmiöihin voi liittyä myös niin sanottuja kriittisiä käännekohtia. Käännekohta on raja, jonka ylittäminen laukaisee rajun muutoksen ilmastossa. Usein muutosta on mahdotonta pysäyttää tai perua.

Yksi tällainen käännekohta on Iberian niemimaan lämpötila.

Vaikka Espanjassa ja Portugalissa voi olla kuumaa nytkin, kosteuden haihtuminen maanpinnasta pitää suurimman osan vuodesta lämpötilan siedettävänä.

Haihtuminen kuluttaa auringonsäteilyn energiaa niin, että se ei kokonaan muutu lämmöksi.

Vaikka ilmastonmuutosta pystyttäisiinkin jarruttamaan, joissakin paikoissa ylimmät maakerrokset ennen pitkää kuivuvat niin, että haihtumista ei enää tapahdu. Siellä kaikki auringonsäteily muuttuu lämmöksi.

Vaikka maapallon ilmasto lämpenisi ”vain” 3–4 astetta, Iberian niemimaalla lämpötila nousee tällä vuosituhannella 7–8 astetta.

Ilmastomalleissa ilmakehä esitetään hilapisteikkönä, joka koostuu tietyn kokoisista päällekkäisistä laskentapisteistä.

© Claus Lunau

Tropiikin pilvet haihtuvat

Pilvipeitteeseen sisältyy myös vaarallinen käännekohta. Jos trooppisten merialueiden pilvet haihtuvat, seuraukset ovat kohtalokkaat laajoilla alueilla.

Kolme Kalifornian teknillisen korkeakoulun ilmastotutkijaa on laskenut, että kriittinen käänne tapahtuu, jos ilmakehän hiilidioksidipitoisuus ylittää 1 200 ppm eli hiukkasta miljoonaa ilmamolekyyliä kohti.

Nykyään ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on noin 410 ppm, ja ennen teollistumisen alkua 1800-luvun puolivälissä se oli 280 ppm. Kriittinen raja on siis vielä kaukana, mutta jos se ylitetään, edessä on katastrofi.

Ilmastomallien mukaan 1 200–1 300 ppm:n hiilidioksidipitoisuus hävittäisi pilvipeitteen trooppisten merien yltä ja lämmittäisi maapalloa jopa kahdeksan astetta.

Jo sitä ennen 1 200 ppm:n rajan saavuttaminen olisi nostanut keskilämpötilaa kuudella asteella nykyisestä.

Lämpötilan nousu tekisi subtrooppisesta vyöhykkeestä, johon kuuluu muun muassa iso osa Pohjois-Amerikkaa, Välimeren maita, Intiaa ja Kiinaa, asuinkelvottoman.

Trooppisella vyöhykkeellä pilvipeite varjostaa 20:tä prosenttia meristä. Hiilidioksidipäästöt uhkaavat hajottaa pilvet ja tehdä laajoista alueista asuinkelvottomia.

© Estellez/Getty Images & ken ikeda madsen

Pilven huippu heijastaa lämpöä avaruuteen

Nykyisellään tropiikissa pilvien yläosa on kylmä, koska ne heijastavat Auringon lämpösäteilyn takaisin avaruuteen. Yläosan kylmyys luo pilveen kiertoliikkeen, joka nostaa merivedestä uutta vesihöyryä ja ylläpitää pilveä.

© Estellez/Getty Images & ken ikeda madsen

Hiilidioksidi sotkee pilvien kiertoliikkeen

Jos ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousee, pilvistä heijastuu entistä vähemmän lämpösäteilyä ja uuden pilven synty hidastuu. Kun pitoisuus on 1 200 ppm (hiukkasta miljoonaa ilmamolekyyliä kohti), pilvi pysyy juuri ja juuri koossa.

© Estellez/Getty Images & ken ikeda madsen

Pilvipeite hajoaa, ja lämpötila nousee

Kun hiilidioksidipitoisuus on 1 300 ppm, pilvien yläosa ei enää pysy viileänä. Pilvikerros hajoaa kumpupilviksi, ja lämpösäteily pääsee merenpintaan. Merien lämpeneminen voi nostaa maapallon lämpötilaa jopa kahdeksan astetta.

Ilmastomalleissa maapallo ja ilmakehä esitetään hilapisteikkönä eli kuutiomaisista laskentapisteistä koostuvana verkostona.

Mitä tiheämpi verkosto on, sitä mutkikkaampaa on muutosten laskeminen. Yleensä käytetään noin 50 x 50 kilometrin kokoisia laskentapisteitä, joita on ilmakehässä 90 kerroksessa ja merissä 50 kerrosta.

Tällaiset mallit eivät kuitenkaan huomioi jokia, jäätiköitä ja pilviä, koska ne syntyvät ja hajoavat niin pienissä prosesseissa, että tavalliset tietokonemallit eivät osaa huomioida niitä.

Yhdysvaltalaistutkijat ovat onnistuneet ennustamaan pilvipeitteen katoamisen niin sanotulla suurten pyörteiden simuloinnilla (Large Eddy Simulation). Sillä mallinnetaan muutokset laskentapisteiden välisillä alueilla ilman valtavaa laskentatehoa.

Lopputulos ei ole yhtä tarkka kuin tavanomaisilla malleilla, joissa laskentapisteiden väli on lyhyempi, mutta se tuo esille ilmastonmuutoksen epäsuoria seurauksia.

Uutta tietoa menneisyydestä

Ilmastoaikapommit eivät aina ole uusi ilmiö. Esimeriksi pilvipeitteen vaikutus subtrooppisten alueiden lämpötilaan on koettu jo aikaisemmin.

Niin sanotun paleoseeni- ja eoseenikauden lämpöhuipun aikana noin 56 miljoonaa vuotta sitten maapallo lämpeni muutaman vuosisadan aikana kahdeksan astetta. Sen jälkeen kesti yli 170 000 vuotta ennen kuin maapallon keskilämpötila oli palannut nousua edeltävälle tasolle.

Lämpeneminen oli niin rajua, että se ei selity vain kasvihuonekaasujen määrällä. Tutkijat uskovat, että paleoseenikauden lopulla alkanutta lämpötilan nousua kiihdytti myös tropiikin ja subtrooppisen vyöhykkeen pilvipeitteen hajoaminen.

20 prosenttia. Niin paljon Golfvirta on heikentynyt vuodesta 1870.

Äkillinen lämpötilan nousu liittyy myös toiseen ilmastoaikapommiin: metaaniin. Mannerjalustojen merenpohjan kerrostumissa ja arktisten alueiden ikiroudassa on niin sanottuja metaaniklatraatteja.

Ne ovat vedestä ja metaanista syntynyttä jäätä, jota muodostuu, kun paine ja lämpötila ovat sopivat.

Paleoseeni- ja eoseenikauden lämpöhuippua tutkinut alankomaalainen biologi Appy Sluijs kollegoineen esitti vuonna 2013 teorian, että lämpenemisen käynnisti suhteellisen lievä todennäköisesti Pohjois-Atlantilla tapahtuneen tulivuorenpurkauksen aiheuttama ilmastonmuutos.

Suuri mullistus alkoi, kun tämä ilmastonmuutos sai metaaniklatraatit sulamaan.

Lämpöhuipun alussa meriveden lämpötila kohosi, ja se sulatti merenpohjan metaanijääesiintymiä. Kun metaani sitten pääsi ilmakehään, lämpeneminen kiihtyi ja metaaniklatraatteja suli entistä enemmän.

Tutkijat pelkäävät, että nykyinen ilmastonmuutos voi käynnistää samanlaisen noidankehän. Metaanin on jo havaittu kuplivan merestä Siperian edustalla, Alaskan järvistä ja tundran sulavasta ikiroudasta.

Mannerjää sulaa mereen

Viime vuonna Michael MacFerrinin johtama Coloradon yliopiston tutkijaryhmä havaitsi, että Grönlannin mannerjäähän liittyy kriittinen käännekohta, jota ei ollut aiemmin tunnettu.

Tutkatutkimukset, porausnäytteet ja tietokonemallit osoittivat, että Grönlannin lumipeitteen alla on laajoja jäälaattoja. Jäälaatat olivat syntyneet lumen sulamisvedestä vuoden 2012 kesällä, joka oli ennätyksellisen lämmin.

Jäälaatat muuttavat lumen sulamisveden käyttäytymistä. Normaalisti sulamisvesi painuu syvälle lumikerrokseen ja jäätyy siellä uudestaan. Jäälaatat kuitenkin pysäyttävät veden vajoamasta, ja rannikon lähistöllä vesi valuu jäätä pitkin mereen.

MacFerrinin kairausnäytteet osoittivat, että kun lumen alaiset jäälaatat ovat päässeet syntymään, Grönlannista mereen valuvan sulamisveden määrä kaksinkertaistuu.

Jäälaattojen haittavaikutus heikkenee sitä mukaa kuin niiden päällä oleva lumikerros kasvaa. Viime kesä oli kuitenkin Grönlannissa niin lämmin, että lumen alle syntyi uusia jäälaattoja, jotka lisäävät sulamisveden virtaamista mereen.

Meri nousee viisi senttiä vuodessa

Monet ilmastoaikapommeista, kuten metaanijään sulaminen, vaikuttavat koko maapalloon.

Osa taas aiheuttaa ongelmia ennen muuta siinä maailman kolkassa, jossa pommi räjähtää. Toiset, kuten Länsi-Antarktik­sen jääpeitteen hupeneminen, tuntuvat eniten aivan toisella puolella maailmaa.

Vaikka Etelämantereen jäätikön sulaminen tuo lisää vettä eteläisen pallonpuoliskon meriin, merenpinnan nousu tuntuu ennen kaikkea pohjoisilla leveysasteilla, muun muassa Euroopassa.

Syynä on se, että jäiden sulaminen vähentää Antarktiksen massaa ja siten vetovoimaa, jolla se vetää merten vesimassoja itseään kohti.

Kun Antarktis menettää otettaan meristä, maapallon painosuhteet muuttuvat ja merten vesi alkaa pakkautua pohjoiseen, muun muassa Skandinavian rannikoille.

Jos Antarktiksen jäätiköt sulavat, maapallon painosuhteet muuttuvat ja vesimuuri lähtee liikkumaan kohti pohjoista. Merenpinnan nousu on jo havaittavissa.

© ken ikeda madsen

Jäätikön massa vetää merta kohti Antarktista

Länsi-Antarktiksen jäätikkö vetää ympäröivän meren vesimassoja kohti itseään. Mitä suurempi jäätikön massa on, sitä suurempi on sen vetovoima.

© ken ikeda madsen

Jään sulaminen vähentää vetovoimaa

Kun ilmasto lämpenee, Antarktiksen jäät sulavat. Kun jäätikön massa pienenee, myös sen kyky vetää merivettä itseään kohti heikkenee.

© ken ikeda madsen

Merivesi valuu pohjoiseen ja tuo tulvia

Kun Länsi-Antarktiksen jäämassa vähenee ja vetovoima heikkenee, vesimassat kulkeutuvat pohjoiseen ja tulvivat Pohjois-Atlantin rannikoilla.

Tutkijat yrittävät nyt päästä selvyyteen siitä, milloin Antarktiksen jäät alkavat murtua ja miten nopeasti se tapahtuu.

Juuri Länsi-Antarktiksen jäätiköt ovat herkkiä, koska ne ovat suurelta osin muodostuneet merenpinnan alapuolella olevan kallion päälle.

Siksi veden liike pääsee repimään uloimpia jäähyllyjä. Lisäksi lämpenevä vesi ujuttautuu kallion ja jäätikön väliin ja uhkaa irrottaa jääpeitteen kalliosta.

Antarktiksen sulaminen näkyy selvästi Bruntin jäähyllyssä. Siitä on irtoamassa valtava jäälautta.

© British Antarctic Survey (BAS)

Jos uhka toteutuu ja Länsi-Antarktiksen jäätikkö murtuu, jää häviää melko nopeasti. Vuonna 2018 tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että murtuma voi tapahtua 200 vuoden kuluessa.

Siitä seuraisi vähintään kahden sentin merenpinnan nousu vuodessa. Toisten tutkimusten mukaan vastaava ilmiö tapahtui viimeksi 130 000 vuotta sitten, jolloin vallitsi viime jääkautta edeltänyt niin sanottu Eemin lämmin kausi.

Silloin ilmasto oli suunnilleen samanlainen kuin nyt, eli jäätikön murtuminen voi olla jo meneillään.

Lumitykkejä Antarktikseen

Viime heinäkuussa saksalaisen Potsdamin ilmastontutkimuslaitoksen tutkijaryhmä esitti keinon, jolla Antarktiksen jäätikön aikapommin sytytyslanka ehkä saadaan sammutettua. Ratkaisu vaikuttaa tehokkaalta, mutta sen toteutus ei ole helppoa.

Saksalaistutkijat ehdottavat, että Länsi-Antarktikseen viedään lumitykkejä, joilla ammutaan jäälle tulevina vuosikymmeninä satoja miljardeja tonneja keinolunta. Lumi tehtäisiin merivedestä, josta poistetaan suola.

Lumitykkien ja meriveden suolanpoistolaitoksen tarvitsema energia voitaisiin ilmastotutkija Johannes Feldmannin mukaan tuottaa tuulivoimalla.

Sitä varten pitäisi Amundseninmerelle Antarktiksen edustalle pystyttää kymmeniätuhansia tuulimyllyjä.

Feldmann itse on kuvaillut tutkimusryhmänsä ehdotusta hulluksi mutta välttämättömäksi. Siitä voidaan kuitenkin luopua, jos kymmenen seuraavan vuoden aikana saadaan aikaan toinen, yksinkertaisempi ratkaisu: pysäytetään ilmaston lämpeneminen.