Ratkaisematonta ilmastoasiaa YK:n ilmastokokoukselle

Väärinymmärtäjät  ilmastokokouksen aikoihin
järjestetyllä ilmastomarssilla New Yorkissa

Yllä olevalla otsikolla ilmestyi artikkeli Financial Post -lehdessä 22.9.2014, jolloin YK:n yleiskokouksen yhteydessä pidettiin isoa ilmastokokousta. Artikkelin teksti oli arvostetulta ilmastotutkijalta, jonka henkilöllisyys selviää kirjoituksen loppupuolella. Olen sisentänyt alkuperäisen artikkelin suomennetun tekstin ja lisännyt muutaman kommenttini normaalisisennyksellä.

Lehdistötilaisuudessa viime viikolla YK: n pääsihteeri Ban Ki-moon totesi: "Toimet ilmastonmuutoksen torjumiseksi ovat kiireellisiä. Mitä enemmän niitä lykkäämme, sitä enemmän me maksamme ihmishenkinä ja rahassa." Hiljattain nimitetty YK: n rauhanlähettiläs, Leonardo DiCaprio, totesi: " Keskustelu on päättynyt. Ilmastonmuutos on todellisuutta nyt. "

Nämä lausumat heijastavat väärinkäsitystä ilmastotieteen tilasta ja siitä, missä määrin voimme syyttää ihmiskunnan aiheuttamaa ilmastonmuutosta kielteisistä seurauksista kuten äärimmäisistä sääilmiöistä. Ilmasto on aina muuttunut ja muuttuu edelleen. Ihmiskunta on lisännyt hiilidioksidia ilmakehään, ja hiilidioksidilla sekä muilla kasvihuonekaasuilla on lämmittävä vaikutus ilmastoon.

Niinpä. Väärinkäsitystä on tarkoituksellisesti julkisuudessa ja sillä ajavassa politiikassa. Kirjoittaja – aivan kuin minäkin CAGW-skeptikkona – myöntää kasvihuonekaasujen vaikutuksen, mutta jättää viisaasti kertomatta vaikutuksen suuruuden. Sitä ei nimittäin tiedä riittävällä varmuudella tai virhemarginaalilla kukaan. Ehkä siksi viestinviejiksi tarvitaan mm. hyviä näyttelijöitä?

Näiden perusasioiden takana on kuitenkin huomattavaa epävarmuutta, ja useimmat ilmastotieteen tärkeimmät näkökulmat ovat kiivaan tieteellisen keskustelun kohteena: Onko lämpeneminen vuodesta 1950 pääosin ihmiskunnan syytä, ja miten ilmasto kehittyy 21. vuosisadalla luonnollisista ja ihmiskunnan aiheuttamien syiden vuoksi? Yhteiskunnalliset epävarmuustekijät varjostavat vastauksia kysymyksiin, onko lämpeneminen "vaarallista" ja onko meillä varaa radikaalisti vähentää hiilidioksidipäästöjä.

Silmiinpistävää oli se, että luonnollisesta ilmastonmuutoksesta, jolle emme voi mitään, tai ilmastonmuutoksen epävarmuuksiin liittyvistä asioista ei taidettu lausua sanaakaan YK:n poliittisessa ilmastokokouksessa.

Viimeaikaisen tieteellisen ilmastonmuutoskeskustelun ytimessä on vuodesta 1998 lähtien alkanut lämpenemistauko, jonka aikana maapallon keskimääräinen pintalämpötila ei ole noussut. Tämä havaittu tauko on ristiriidassa vuoden 2007 IPCC: n neljännen arviointiraportin odotuksiin, joiden mukaan lämpeneminen jatkuisi nopeudella 0,2 °C per vuosikymmen 21. vuosisadan alkuvuosikymmeninä. Lämpenemistauko herättää vakavia kysymyksiä siitä, onko ilmaston malliennusteista 21. vuosisadalle paljoakaan hyötyä päätöksenteossa ottaen huomioon epävarmuustekijät ilmastoherkkyydessä hiilidioksidin suhteen sekä muutokset tulevaisuuden tulivuorenpurkauksissa, auringon aktiivisuudessa ja vuosikymmenten ja vuosisatojen aikavälin heilahtelut merivirtausten vaihtelussa.

Lämpenemistauko kuului niinikään ”kiellettyihin” puheaiheisiin Ban Ki-moonin kokouksessa. Miksihän se on niin herkkä asia, että aihe on yritettävä vaieta kuoliaaksi?

Keskeinen argumentti päästövähennysten puolesta on huoli säätuhojen kasvavista kustannuksista. Ne liittyvät väestönkasvuun ja vaurauden kasvuun herkillä alueilla, eivätkä äärimmäisten sääilmiöiden lisääntymiseen, saati mahdolliseen ihmisen aiheuttamaan ilmastonmuutoksen lisään. IPCC:n asiaan paneutuneesta SREX-erikoisraportista löytyi vähän näyttöä ihmiskunnan aiheuttamasta äärimmäisten sääilmiöiden lisääntymisestä. Maailmalla näyttäisi olevan kollektiivinen "sään muistinmenetys", sillä nykyistä yleisemmät sään ääri-ilmiöt 1930- ja 1950-luvuilla näyttävät unohtuneen.

Ilmastotiedettä ei ole sen paremmin "ratkaistu" kuin ihmiskunnan aiheuttama ilmaston lämpeneminen on "huijausta". Olen huolissani siitä, että ilmastonmuutoksen ongelmaa ja sen ratkaisua on huomattavasti yksinkertaistettu. Syvä epävarmuus perusasioiden takana olevista asioista on yleinen ilmastonmuutoksen ongelma, jota usein luonnehditaan "pirulliseksi sotkuksi". Tällä ongelmalla on monimutkaiset mitat, joita on vaikea määritellä ja jotka muuttuvat ajan myötä. "Sotkulle" on ominaista toisiinsa liittyvät monimutkaiset asiat, joihin on osaratkaisuja, jotka luovat uusia ongelmia.

Kuitenkin varma ennakkokäsitys ihmisen toiminnan aiheuttamasta vaarallisesta ilmastonmuutoksesta on lähtökohta kauaskantoisille suunnitelmille vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. Suunnitelmien osia voidaan pitää yhtä merkityksellisinä energiapolitiikkaan, talouteen, kansanterveyteen ja yleiseen turvallisuuteen liittyvistä syistä. Väite siitä, että ylivoimainen oikeutus suunnitelmille perustuu ihmiskunnan aiheuttamaan ilmaston lämpenemiseen, tekee karhunpalveluksen sekä ilmastotieteelle että poliittiselle prosessille. Tiede ei sanele yhteiskunnan valintoja, mutta tiede voi arvioida, mitkä politiikat eivät toimi ja voi antaa tietoa siitä epävarmuudesta, joka on kriittistä päätöksentekoprosessissa.

Uusi vihreä energia syö enemmän kuin tienaa

Yhdysvaltalainen meriekologian tutkija, Charles Hall, havaitsi sellaisen yllättävän seikan, että jos kala joutuu käyttämään ravinnon hankintaan enemmän energiaa, mitä se saaliistaan saa, on lopputulos aika selvä ja huono kalan kannalta. Meillähän on tästä kotimainen sanonta menneiltä vuosisadoilta, jossa otsikon kolme ensimmäistä sanaa vaihtuvat sanoihin ”Hullu mies Huittisista…”. Vuonna 1981 Hall laajensi tuota havaintoaan energiasektorille, ja syntyi käsite EROI (Energy Returned On Investment) – siis investoinnin antama energia.

Energiateollisuudessa tuo tarkoittaa sitä, että kun esimerkiksi rakennamme voimalaitoksen, pitäisi meidän saada siitä ko. laitoksen elinkaaren aikana takaisin enemmän energiaa, mitä sen rakentamiseen, käyttöön, ylläpitoon ja lopulta sen poistamiseen käytetään energiaa. Muutenhan tuollainen voimalainvestointi ei ole hyödyllinen saati kannattava. Voimalaan tehdyn yhden yksikön investoinnin saamiseksi pitää saada vähintään yksi yksikkö takaisin, jotta voisimme kestävästi edes katsella tuota voimalaa päivänvalossa. Tuo suhde on kannattavan energiainvestoinnin alaraja. Jos se tuottaa voimaa EROIE suhteella 1,2:1 (siis investoitu yksi yksikkö ja takaisin saadaan 1,2 yksikköä) voimme jo sytyttää lampun ja katsella voimalaa pimeälläkin. Jos suhde on 3:1, meillä voi olla varaa kutsua kavereitakin katsomaan sitä, ja järjestämme tanssit kerran vuodessa. Jos suhde on tuotakin oleellisesti parempi, pystymme kouluttamaan uusia ihmisiä rakentamaan voimaloita, jolloin niitä on mahdollista monistaa. Oikein hyvillä suhteilla meillä on varaa jopa tutkimuslaitoksiin, jotka kehittävät vielä paremmilla EROIE-suhteilla toimivia voimaloita, ja elintasomme nousee.

Daniel Weißbach

Luulenpa asian olevan riittävän selvää lukijalle, jotta voin mennä eteenpäin. Fyysikko Daniel Weißbach on analysoinut nykyisten sähköntuotantoon erikoistuneiden voimalaitostyyppien EROI-lukuja sakasalais-puolalais-kanadalaisen tutkijaryhmänsä kanssa. Heidän tutkimuspaperinsa ” Energy intensities, EROIs, and energy payback times of electricity generating power plants” ilmestyi viime vuonna Energy-julkaisussa. Tulokset ovat murskaavia sekä tuuli- että aurinkovoimalle. No katsotaanpa tarkemmin.

Weißbach on vertaillut aurinkokennoon, aurinkokeräimeen, biomassaan, tuulivoimaan, maakaasuun, hiilivoimaan, vesivoimaan ja ydinvoimaan perustuvia voimalatyyppejä olemassa olevien empiiristen seurantatietojen perusteella ja laskenut niiden EROI-luvut. Nämä hän on suhteuttanut siihen pienimpään lukuun, jolla kyetään ylläpitämään nykyaikaista länsimaista yhteiskuntaa. Tuo luku on Weißbachin ja eräiden muidenkin mukaan seitsemän (EROI 7).  Jos siis voimalan elinkaaren aikana siihen investoitua energiaa ei saada takaisin vähintään seitsemänkertaisesti, yhteiskunta taantuu rakentaessaan alhaisen luvun voimaloita aivan kuten kala laihtuu ajaessaan takaa saalista suupalan tuottamaa energiaa suuremmalla vaivalla. Kalat ovat oppineet vuosimiljoonien aikana, vaan miten on ihmiskunnan laita. Alla on tärkein kuva Weißbach et al. –paperista.

Kuvan sinisistä palkeista näemme, että periaatteessa aurinkokennoon ja biomassaan (esimerkissä maissin muuntaminen etanoliksi) perustuvia voimaloita lukuunottamatta muut  tarkastellut voimalatyypit ylittävät selvästi tuon EROI 7 –tason, joten ne ovat periaatteessa kestäviä ratkaisuja termodynamiikan kannalta tarkasteltuna. Tehokkuuserot ovat toki erittäin suuria. Mutta kun saadulle energialle asetetaan sellainen pieni lisävaatimus, että sen on oltava käytettävissä varmasti silloin, kun on kysyntää (keltaiset palkit, buffered), putoaa tuulivoima kannattavien paletista auttamatta pois ja vielä aika selvällä marginaalilla.

Jääminimiveikkauksen voittaja on ...

On aika julistaa Ilmastorealismia-blogin Arktikan merijääminimiveikkauksen 2014 tulokset. Veikkaukseen, johon oli mahdollista osallistua 1. - 15.8.2014 osallistui 13 henkeä, jotka tämän bloggauksen kommenteissa veikkasivat jääminimiä ja sen päivämäärää. Muistin virkistämiseksi kokoamani taulukko veikkauksista on kuvassa alla.

Jokseenkin varmasti tuo jääminimi saavutettiin Japanin avaruustutkimuskeskuksen (JAXA) mukaan 17.9. arvolla 4 884 120 km² ja Yhdysvaltain lumi- ja jäätietokeskuksen (NSIDC) mukaan samana päivänä arvolla 5 010 510 km². Kun molempien tutkimuslaitosten mukaan arvot ovat lähteneet kasvuun, en usko jään pinta.alan (extent 15%) romahtavan niin, että tuo 17.9. arvo enää alittuisi.

Ilmastosäikähtäneitä ja konsensusta ihmettelemässä

Olin asioilla eilen Helsingin keskustassa, ja niiden jälkeen piipahdin Aleksanterikadulla erääseen italialaiseen ravintolaan. Katsahdin ulos, kun kadulla olevat jalankulkijat näyttivät pysähtyvän. Hetken kuluttua alkoi kuulua marssirumpujen pärinää. Ilahduin tuosta tutusta äänestä. Ovatko puolustusvoimat löytäneet jostain sen verran rahaa, että ovat saaneet Kaartin soittokunnan liikkeelle sunnuntaina? No äkkiä maksamaan ja ulos katsomaan paraatia.

Aleksanterinkatua pitkin tosiaan oli tulossa marssijoiden joukko, mutta kyse ei ollut nyt puolustusvoimista. Nappasin kännykän taskusta kuvausta varten, ja tulos on viereisessä kuvassa. Tarjoilija, jolle olin muutamia sekunteja sitten maksanut, tuli perässäni jalkakäytävälle ja - tuttuja kun äskeisestä asioinnista jo olimme - kysäisi aika vahvasti suomea murtaen, josko tietäisin mistä on kyse. Tuolta etäisyydeltä ei vielä asiaa nähnyt. Pianhan se selviäisi, joten sytytin tupakan ja odottelin.

Päästessäni lukemaan marssijoiden kylttejä asia valkeni minulle heti. Kyseessä oli tietenkin ilmastomarssi, joita sunnuntaina 21.9.2014 tiettävästi järjestettiin muuallakin maailmassa. Kerroin asian vieressäni ihmettelevälle tarjoilijalle, joka kysyi lisää: "Mutta miksi he marssivat?" En äkkiseltään ja kuvaamisen kiireessä osannut vastata muuta: "No heidän mielestään ilmasto on liian kuuma."
- "Siis täällä Suomessako, ..." kysyi tarjoilija ja lähti takaisin sisään ilmeisesti mielenkiintonsa menettäneenä. Noiden kolmen pisteen kohdalla oli italiankielisiä kirosanoja, jotka opin parikymmentä vuotta sitten käytännössä ja lukemattomien toistojen avulla jouduttuani Roomassa kolariin, jossa vastapuolen auto vaurioitui niin pahoin, että normaali pakeneminen kolaripaikalta ei onnistunut.

Minä jatkoin kuvien räpsimistä, jotta saisin myöhemmin käsityksen marssijoiden murheista. Aika vaimeita olivat marssijoiden huutelut. Niistä ei saanut selvää, sillä takanani olleet kaksi keski-ikäistä pariskuntaa pohti samaa asiaa sen verran kovaäänisesti, että oikeastaan mitään ei jäänyt vaimeista huutoyrityksistä muistiini. Mutta kannetut kyltit ja banderollit tietysti tallentuivat puhelimeeni. Viereisen kuvan etualalla oleva maskin taakse piiloutunut mies esittää ministeriä tai ehkä afrikkalaista diktaattoria, joka lappusen mukaan on enemmän kiinnostunut rahasta kuin luonnosta. Takana isompaa banderollia kantavat kertovat tarkkailevansa päättäjiä. Hmm...

Ilmastoherkkyyttä arvioimassa kotikonstein

Voisivatko viisaammat lukijat auttaa minua pienessä ongelmassa, joka minulla on herkässä asiassa. Kyse on tietysti ilmastotutkimuksen keskeisestä kysymyksestä tai arvoituksesta –siis ilmastoherkkyydestä. Suomenkielinen wikipedia osaa kertoa tuosta asiasta seuraavaa:

Ilmastoherkkyys on ilmaston lämpötilatasapainon muutos hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistuessa.

Hallitustenvälinen ilmastopaneeli IPCC arvioi neljännessä arviointiraportissaan maapallon ilmastoherkkyydeksi 2–4,5 °C, todennäköisimmin 3 °C. Lämpötilanousun jäämistä alle 1,5 °C:n pidetään erittäin epätodennäköisenä. Mahdollisuutta, että ilmastoherkkyys olisi yli 4,5 °C, ei voida sulkea pois, vaikka se ei sovi kovin hyvin yhteen havaintojen kanssa. Arvio on noussut jonkin verran vuonna 2001 julkistetusta, joka oli 1,5–4,5 °C.

Viidennessä arvioraportissaan (AR5, julkaistu lokakuussa 2013), on IPCC laskemassa ilmastoherkkyyden alarajaa arvoon 1,5 °C. Samalla on IPCC luopunut ilmoittamasta todennäköisen arvon. Syynä luopumiseen on IPCC:n arvioraportissa mainittu olevan konsensuksen puute IPCC:n tiedemiesten keskuudessa.

Vuosina 2011-2013 on ilmastoherkkyyttä tutkittu erityisen paljon. Näiden uusimpien tutkimusten mukaan ilmastoherkkyyden arvo 95% todennäköisyydellä on välillä 0,7 - 1,8 °C. Todennäköisimmän arvon ollessa 1,3 °C.

Tutkitaanpa asiaa pienen ajatusharjoituksen avulla. Olen laskenut alempana olevaan kuvaan muutamia kuvaajia erilaisilla nykyisen ilmastoparadigman mukaisilla oletuksilla. No tosiasiassa olen noita oletuksia vähän kotioloihin pelkistänyt, mutta vain vähän. Oletukset ovat mediastakin aika tuttuja:

1. Maapallon ilmaston keskimääräisellä lämpötilalla on jokin tasapainoarvo, joka vallitsi ennen ihmiskunnan sekaantumista asiaan. Tämä alkoi teollisesta vallankumouksesta – siis ns. hyvinvointiyhteiskuntien kehityksen aamunkoitossa – 1700 luvun lopulla. Olettakaamme, että maapallon keskilämpötila vuonna 1780 – siis tuo tasapainoarvo – oli +14°C. Tuohon arvoon tai ainakin mahdollisimman lähelle sitä ilmastomme lämpötila pitäisi kaikkien vihreiden ryhmien mukaan säätää.

2. Kaikki tai lähes kaikki lämpeneminen sitten teollisen vallankumouksen alun johtuu ihmisen aiheuttamasta fossiilisten polttoaineiden käytöstä, mikä on aiheuttanut ilmakehän hiilidioksidin nousun vuoden 1780 arvosta 280 ppm (ppm = miljoonasosaa) tasolle 400 ppm tänä vuonna. Mm. hallitustenvälinen ilmastopaneeli on yli 95-prosenttisella varmuudella tätä mieltä, joskaan kenellekään ei ole vielä selvinnyt, miten noinkin korkeaan varmuuteen on päästy.

3. Ilmastoherkkyyden mukainen lämpötila voidaan laskea vähän yksinkertaistetusti kaavalla T(c)=14°C+Ilmastoherkkyys×ln(c/280 ppm)/ln2 , jota mm. ilmastomallinnukset käyttävät vähän eri muodossa ja muilla tekijöillä täydennettynä. Tuota kaavaa olen käyttänyt kuvassa. Siis

• T(c) on maapallon alailmakehän keskilämpötila määrätyllä ilmakehän hiilidioksidipitoisuudella c.
• 14°C on maapallon keskilämpötila vuonna 1780. Kukaan ei tiedä, osuuko arvo kohdalleen, sillä tuohon aikaan lämpömittareita oli aika harvassa. Mutta sillä ei nyt ole merkitystä tämän ajatusharjoituksen kannalta. Sama pätee lukuun 280 yhtälössä. Tuo luku on arvio hiilidioksidipitoisuudesta vuonna 1780. Vuonna 2014 hiilidioksidipitoisuus on noin 400 ppm.
• Lämpötilan nousu esiteollisesta ajasta vuoteen 2014 on ollut noin +0,7°C.
• Ilmastoherkkyys on se tuntematon vakio, jota mm. IPCC on yrittänyt arvata jo 25 vuoden ajan pääsemättä edes likimääräiseen päätelmään.
• Yhtälön loppusosa kuvaa hiilidioksidipitoisuuden logaritmisesti pienenevää vaikutusta pitoisuuden kasvaessa. Tästä ei ole tieteellistä erimielisyyttä. 

No niin, mennään graafiin. Se on aika helppolukuinen.