Lappi ilmastoennuste Ilmastonmuutoksen fysikaalinen tausta Ilmastomallit ja -skenaariot

Transkriptio

1 Lappi ilmastoennuste Ilmastonmuutoksen fysikaalinen tausta Maapallon ilmasto on muuttunut lukemattomia kertoja luonnollisten syiden kautta sen koko pitkän historian aikana. Maapallon ilmastohistoriasta löytyy suuriakin mullistuksia, osoittaen ilmastojärjestelmän olevan herkkä erilaisille pakotteille. Muutoksien alkusysäyksinä ovat toimineet mm. mantereiden liikkeet ja niistä aiheutuva vuoristojen synty, ilmakehän koostumuksen luontaiset muutokset sekä eripituiset auringonsäteilyn jakaumaan vaikuttavat jaksollisuudet maapallon kiertoradassa ja kallistuskulmassa. Edellä mainittujen tekijöiden yhdessä ilmastojärjestelmän palauteilmiöiden kanssa aiheuttamat muutokset ovat kuitenkin tapahtuneet ihmisen näkökulmasta hitaasti. Edellä esiteltyjen luonnollisten, hitaita muutoksia aiheuttavien tekijöiden rinnalle on viimeisen reilun parin vuosisadan aikana noussut uusi tekijä, ihmiskunta. Teollisen vallankumouksen alkamisen jälkeen ihmiskunnan päästöt ovat nostaneet ilmakehän kasvihuonekaasujen pitoisuutta kiihtyvällä tahdilla, vaikuttaen täten maapallon lämpötasapainoon. Elämä maapallolla, ainakaan nykyisen kaltaisena, ei olisi mahdollista ilman ilmakehän niin kutsuttua kasvihuoneilmiötä (kuva 1). Se estää tehokkaasti lämpöä karkaamasta avaruuteen, ja ilman sitä maapallon keskilämpötila olisikin nykyisen n. +15 C sijasta n. -18 C. Keskeisessä asemassa tässä ilmiössä ovat ilmakehän kasvihuonekaasut, jotka sitovat tehokkaasti maapallon lähettämää lämpösäteilyä, mutta toisaalta eivät estä auringonsäteilyn imeytymistä maahan, meriin ja ilmakehään, missä auringon säteilyn energia muuttuu lämmöksi. Toiminnallaan ihmiskunta on kasvattanut kasvihuonekaasujen pitoisuutta ilmakehän koostumuksessa. Tällöin entistä suurempi osa maapallon lähettämästä lämpösäteilystä jää sen vaikutuspiiriin ja täten lämmittää maapalloa. Hiilidioksidi CO 2 on ihmiskunnan tuottamista kasvihuonekaasuista tärkein (kuva 2). Hallitustenvälisen Ilmastopaneelin IPCC:n mukaan ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on kohonnut noin 30 % esiteollisesta ajasta. Tämä tarkoittaa pitoisuuden kasvua n. 280 ppm:stä (ppm = tilavuuden miljoonasosa) yli 380 ppm:ään, josta suuri osa on tapahtunut viime vuosikymmenien aikana. Nykyisin hiilidioksidipitoisuuden kasvu jatkuu n. 2 ppm:n vuositahdilla. Jääkairausten mukaan pitoisuus on tällä hetkellä korkeimmillaan ainakin vuoteen. Ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöistä merkittävin osa syntyy fossiilisten polttoaineiden käytöstä energian tuotannossa ja liikenteessä. Muita huomattavia lähteitä ovat mm. maatalous ja kaatopaikat sekä maankäyttöön liittyvät tekijät kuten metsien hävittäminen. Muita ihmisperäisiä kasvihuonekaasuja ovat metaani, dityppioksidi sekä halogenisoidut hiilivedyt joihin myös CFCyhdisteet eli freonit kuuluvat. Ilmastomallit ja -skenaariot Tärkeä väline ilmastonmuutostutkimuksessa ovat ilmastomallit (kuva 6). Ne ovat suurta laskentatehoa vaativia tietokoneohjelmia, jotka pyrkivät mallintamaan ilmastojärjestelmän käyttäytymistä fysiikan lakeihin pohjautuen. Ilmaston mallintamisessa ei siis ole kysymys tulevaisuuden ennustamisesta tilastollisin keinoin ilmaston tähänastisten havaittujen vaihtelujen perusteella. Ilmastomalleilla voidaan simuloida sitä kuinka mm. kasvavat kasvihuonekaasupitoisuudet ja erinäiset palauteilmiöt vaikuttavat tulevaan ilmastoon sekä eri tekijöiden osuutta jo havaittuihin muutoksiin. Malleilla pyritään kuvaamaan, pakosta välillä huomattavasti yksinkertaistaen, niin ilmakehän kuin merienkin yleistä kiertoliikettä sekä maaperän lämpötaloutta, ja tärkeänä osana näiden keskinäisiä vuorovaikutuksia. Ilmastomalleissa ilmakehän tila kuvataan ns. hilapisteikössä. Supertietokoneiden rajallinen suorituskyky asettaa rajansa sille, kuinka tiheää hilapisteikköä mallissa voidaan käyttää (kuva 7). Nykyään maailmanlaajuisissa ilmastomalleissa hilapisteiden horisontaalinen välimatka on n. 200 km:n luokkaa, pystysuunnassa kilometrin. Tarkempaan alueelliseen erotuskykyyn päästään ns.

2 alueellisilla ilmastomalleilla, jotka siis mallintavat vain tiettyä aluetta maapallosta. Näiden mallien erotuskyky on noin km. Tulevia ilmastonmuutoksia arvioitaessa on ratkaisevaa millaisiksi ihmiskunnan päästöt ja niistä seuraavat kasvihuonekaasujen pitoisuudet tulevaisuudessa kehittyvät (kuva 8). Niihin vaikuttavat mm. maapallon väestömäärän kehitys, maailmantalouden kehitys ja käytettävät energiantuotantotavat. Näitä erilaisia kehityksen kulkusuuntia varten on luotu joukko erilaisia päästöskenaarioita, joista tunnetuin on IPCC:n SRES-skenaarioperhe. Suomen tulevaa ilmastoa arvioitaessa on yleisimmin käytetty kolmea SRES-skenaariota, A2-skenaarion edustaessa varsin pessimististä ja B1-skenaarion edustaessa hyvinkin optimistista tulevaisuudenkuvaa. A1B-skenaario sijoittuu näiden kahden välimaastoon. Ilmastoennusteisiin liittyy erilaisia epävarmuuksia (kuva 9). Ilmastomallit eivät luonnollisestikaan ole täydellisiä vaan niissä joudutaan tekemään erilaisia yksinkertaistuksia, mm. silloin kun tarkastellaan ilmakehän prosesseja jotka ovat kooltaan mallin hilaväliä pienempiä. Ilmastomalleihin liittyvät epävarmuuksilla on taipumus kasvaa ajon edetessä pidemmälle tulevaisuuteen. Myös ihmiskunnan tulevista päästöistä syntyvä epävarmuus kasvaa päästöskenaarioiden välisten erojen kasvaessa kohti vuosisadan loppua. Lähitulevaisuudessa suurin epävarmuuksien lähde liittyy ilmaston luonnolliseen vaihteluun. Tämä on erityisesti meillä Suomessa sijaintimme johdosta varsin suurta (kuva 4), eikä se tule tulevaisuudessa mihinkään katoamaan. Tämän vuoksi ilmastotarkasteluissa keskitytäänkin yleensä yksittäisten vuosien sijasta 30 vuoden keskiarvoihin. Lämpötila Maapallo on lämmennyt viimeisen vuosisadan aikana 0,74 C (kuva 3) ja Suomi reilun asteen (kuva 4). Lämpötilan nousu ei jakaannu maapallolle tasaisesti, vaan lämpeneminen on voimakkainta maa-alueilla, erityisesti pohjoisen pallonpuoliskon korkeilla leveysasteilla. Suomen vuosikeskilämpötilan arvioidaan nousevan lähivuosikymmeninä noin 0,4±0,1 C per vuosikymmen (kuva 12). Vuosisadan viimeiselle kolmannekselle vuoden keskilämpötilan arvioidaan kohoavan päästöskenaariosta riippuen 3,2 6,4 C vertailujakson keskiarvoon verrattuna. Talvilämpötilojen arvioidaan kohoavan noin kaksi kertaa enemmän kuin kesälämpötilojen (kuva 13). Lämpötilat kohoavat Pohjois-Suomessa hieman muuta maata voimakkaammin (kuva 18). Keskilämpötilojen muutosten lisäksi ilmastonmuutoksen vaikutusten kannalta keskeisessä roolissa ovat muutokset vuosittaisen lämpötilajakauman eri osissa. Jo pienetkin muutokset keskilämpötilassa vaikuttavat suhteellisen suuresti äärevien lämpötilojen esiintymiseen. Esimerkiksi jo asteen nousu kesän keskilämpötilassa nostaa hellepäivien määrää huomattavasti. B1- skenaariossa hellepäivien määrä yli kaksinkertaistuisi ja A2-skenaariossa nelinkertaistuisi tämän vuosisadan lopulle tultaessa. Tämän lisäksi muutosten odotetaan olevan lämpötilajakauman päissä suurempia kuin sen keskivaiheilla, eli esim. talven kylmimmät pakkaset leudontuvat enemmän kuin koko talven keskilämpötila. Talven ns. ankarien pakkaspäivien, joiden kynnysarvona Lapissa pidetään vuorokauden keskilämpötilaa alle -25 C, keskimääräinen lukumäärä laskee selvästi kuluvan vuosisadan aikana (kuva 14). Nykyisin ( ) niitä on Oulun- ja Lapinläänin alueella (kuuden paikkakunnan keskiarvo) keskimäärin 9,1 kpl talvessa. Arvioiden, jotka noudattavat keskimääräisen lämpenemisen skenaariota, mukaan ankarien pakkaspäivien määrä olisi tulevaisuudessa vastaavasti jaksolla ,6 kpl, jaksolla ,4 kpl ja jaksolla ,1 kpl talvea kohti. Vastaava kehitys koskee myös talven pisimmän yhtenäisen ankaran pakkasjakson pituutta, joka lyhenee vuosisadan lopulle nykyisestä keskiarvostaan 3,1 vrk keskiarvoon 1,2 vrk. Esitettynä samalla tavalla kuin edellä pakkaspäivien osalta, muuttuvat myös kesäisten kuumien päivien esiintymiset (kuva 15). Ns. kuuman päivän kynnysarvona pidetään vuorokauden keskilämpötilan 20 C ylittymistä ja ns. erittäin kuuman päivän kynnysarvona vastaavasti vuorokauden keskilämpötilan 24 C ylittymistä. Näitä päiviä on nykyisin tarkastelualueella

3 keskimäärin 3,7 ja 0,2 kpl kesässä, jaksolla ,9 ja 0,6 kpl, jaksolla ,8 ja 1,1 kpl, ja jaksolla ,0 ja 1,8 kpl. Pisin yhtenäinen kuumien päivien jakso pitenee vuosisadan lopulle nykyisestä keskiarvostaan 2,1 vrk keskiarvoon 6,3 vrk. Kohoavat lämpötilat vaikuttavat selvästi myös syksyn ensipakkasen ja kevään viimeisen pakkasen ajankohtiin (kuva 23). Vuosisadan lopulle tultaessa A2-päästöskenaarion tapauksessa syksyn ensipakkasen arvioidaan viivästyvän nykyiseen ( ) verrattuna Etelä- ja Keski- Lapissa vrk:lla ja Pohjois-Lapissa vrk:lla. Vastaavasti kevään viimeinen pakkanen aikaistuu koko Lapin alueella n. 20 vrk:lla. Tämä tarkoittaa siis sitä, että pakkaskausi lyhenee noin vrk:lla. Toisaalta pakkaspäivien lukumäärän arvioidaan vähentyvän vrk:lla eli noin kolmannes nykyistä vähemmän (kuva 24), mikä tarkoittaa sitä, että pakkaskautta pilkkovat suojasäät yleistyvät. Tämä näkyy myös nollapistepäivien, eli päivien joina lämpötilan vuorokausiminimi on pakkasen ja vuorokausimaksimi suojan puolella, lisääntymisenä talvikuukausina (kuva 25). Sademäärä Ennusteiden mukaan Suomen vuotuinen sademäärä kasvaa kohti kuluvan vuosisadan loppua, kasvun ollessa vuosisadan loppuun mennessä päästöskenaariosta riippuen % jakson keskiarvoon verrattuna (kuva 16). Myös sademäärien osalta lisääntymisen odotetaan olevan Pohjois-Suomessa hieman muuta maata suurempaa (kuva 18). Sademäärät lisääntyvät varsinkin talvisin, kasvun ollessa vuosisadan lopulla 30 % luokkaa (kuva 17). Tästä huolimatta kesäsateet pysyvät edelleen määrällisesti runsaampina kuin talvisateet. Koko vuoden ja vuodenaikojen sadesumman lisäksi vuorokausittaisten sademäärämaksimien odotetaan kasvavan kaikkina vuodenaikoina (kuva 21). Talvella sekä sadepäivien lukumäärä että kerralla saatava vesimäärä kasvavat, kun taas kesällä sadepäivien lukumäärä ei näytä juuri muuttuvan, mutta tyypillisesti vettä tulee kerralla enemmän. Kesän pisimmän sateettoman jakson pituudessa ei Suomessa ole selvää muutosta, toisin kuin Skandinavian eteläosissa, missä jakson odotetaan pidentyvän (kuva 22). Mutta kuitenkin juuri Lapin alueella on merkkejä siitä että kesän pisin sateeton jakso saattaisi hieman pidentyä. Pilvisyys ja auringon säteily Pilvisyyden arvioidaan lisääntyvän selvästi talvikuukausina vuosisadan loppuun mennessä (kuva 19). Kesällä taasen pilvisyyden odotetaan hieman vähentyvän, tosin mallit eivät tästä ole kovinkaan yksimielisiä. Talvelle arvioitu pilvisyyden noin viiden prosenttiyksikön kasvu tarkoittaa huomattavaa selkeän taivaan osuuden pienentymistä, sillä jo nykyisin pilvisyys talvisin on noin 80 prosenttiyksikön luokkaa, eli selkeän taivaan osuus laskisi tällöin jopa neljänneksellä. Sopusoinnussa pilvisyyden lisääntymisen kanssa on auringon säteilyn väheneminen, tosin Lapissa absoluuttinen muutos talvisin on hyvin pieni. Vuositasolla saapuvan auringonsäteilyn arvioidaan pienentyvän A1B-skenaariossa vuosisadan lopulle tultaessa noin 5 % (kuva 20). Kesällä tilanne on pitkälti samanlainen kuin koko vuoden keskiarvolla. Lumisuus Talvilämpötilojen kohoamisella tulevaisuudessa on luonnollisesti suuri vaikutus tulevien talvien lumioloihin, mutta myös sateisuuden muutoksilla on oma merkityksensä. Vuosisadan loppuun mennessä lumipeitepäivien määrän arvioidaan laskevan Pohjois-Suomessa %:lla (kuva 26) nykyisestä ( ) keskimäärin kpl:sta. Tästä lumipeitepäivien vähenemisestä suhteellisesti suurin osuus ajoittuu talven alkuun (kuva 27). Lumen vesiarvo eli lumikuorma vähenee melko tasaisesti kuluvan vuosisadan loppuun asti (kuva 28). Vuosisadan viimeisellä kolmanneksella A2-päästöskenaarion toteutuessa lumen vesiarvo on Pohjois-Suomessa alle puolet nykyisestä, laskun ollessa Käsivarren Lapissa hieman vähäisempää. Myös lumen vesiarvon vuotuinen maksimi pienenee, muttei kuitenkaan niin paljoa

4 kuin sen edellä esitetty keskiarvo. Eli siis runsaslumisimpien päivien lumipeite ohenee Käsivarressa vajaa 30 % ja muualla Lapissa %. Kuten edellä mainituista seikoista voi huomata, lumipeitepäivien määrä pienenee suhteellisesti vähemmän kuin lumen vesiarvo. Tämä johtaa siihen, että jäljelle jäävistä lumipeitepäivistä entistä suurempi osa on vesiarvoltaan niukkalumisia päiviä. Valunta Valunnan odotetaan pääosin lisääntyvän Lapissa (kuva 29). Maa-alueilta tapahtuvan valunnan prosentuaalinen muutos jaksosta jaksoon A2 ja B1 päästöskenaarioissa on pääosin selvästi positiivinen. A2-skenaarion toteutuessa talvivalunta (joulu-tammi-helmikuu) kasvaa kaikkialla Lapissa Käsivartta lukuun ottamatta yli 100 %, ja B2-skenaarionkin tapauksessa kasvu on Etelä-Lapissa yli 100 % ja muuallakin huomattavaa. Kevätvalunta (maalis-huhtitoukokuu) puolestaan tulee monin paikoin pienentymään tai pysymään jotakuinkin samana, varsinkin Etelä-Lapissa ja A2-skenaarion tapauksessa. B2-skenaariossa tosin kevätvalunta näyttää kasvavan Pohjois-Lapissa. Kaiken kaikkiaan muuttuvilla lumiolosuhteilla ja sadannalla on suuri vaikutus valuntaan tulevaisuudessa. Haihdunta Ilmaston lämmetessä myös haihdunta luonnollisesti lisääntyy. Maa-alueilta tapahtuvan haihdunnan lisääntymistä jaksosta jaksolle A2- ja B1-skenaarioissa on esitettynä kuvassa 28. B2-skenaarion toteutuessa vuotuinen haihdunta kasvaisi Lapissa noin mm ja A2-skenaarion toteutuessa mm, paikoin hieman enemmän. Termiset vuodenajat Vuosisadan loppuun mennessä on termisten vuodenaikojen kestoissa odotettavissa selviä muutoksia (kuvat 31 ja 32). Terminen kesä pitenee selvästi, A1B-skenaarion toteutuessa pituuden kasvu on Lapissa yleisesti vrk:ta, Käsivarren perukoilla huomattavasti enemmänkin. Muutokset termisen syksyn pituudessa ovat vastaavasti vähäisiä toisin kuin muualla maassa. Eteläja Keski-Lapissa syksy voi hieman pidentyä, korkeintaan 10 vrk:lla, kun taas Pohjois-Lapissa tilanne voi olla jopa sellainen, että syksy lyhenee aavistuksen verran. Terminen talvi lyhenee voimakkaasti, suuressa osassa Lappia vrk:lla ja Käsivarressa vrk:lla. Kevät pitenee Lapissa hieman Käsivarren perukoita lukuun ottamatta. Yleisesti kevät pitenee korkeintaan 10 vrk:lla, mutta Lapin koilliskulmalla muutos voi olla noin 20 vrk:ta. Termisen kasvukauden pituus ja tehoisan lämpötilan summa Termisen kevään, kesän ja syksyn pidetessä myös terminen kasvukausi pitenee vääjäämättä (kuva 33). Terminen kasvukausi pitenee (vuosisadan viimeinen kolmannes ja A1B-skenaario) suuressa osassa Lappia reilulla kuukaudella, aivan pohjoisimmassa osassa Lappia jopa enemmän, noin 40 vrk:lla. Terminen kasvukausi ei tosin kuvaa todellista kasvukautta täysin realistisesti, sillä todellisuudessa kasvukauden pituutta rajaa päivänvalon määrä, mikä luonnollisestikaan ei ole mihinkään muuttumassa. Myös tehoisan lämpötilan summat kasvavat huomattavasti (kuva 34). A2-skenaarion toteutuessa vuosisadan lopulla lämpösummat olisivat Etelä- ja Keski-Lapissa samalla tasolla (1200 Cvrk) kuin nykyään Etelä-Suomessa. Pohjois-Lapissa vastaavasti Keski-Suomen nykyisellä tasolla, tosin Käsivarren perukoilla lämpösumma kasvaa huomattavasti maltillisemmin. Routa Roudan paksuutta lumettomilla pinnoilla voidaan arvioida varsin luotettavasti talven pakkassumman avulla. Mikäli lämpötila nousee mallien keskimäärin ennustamalla nopeudella,

5 arvioidaan roudan paksuuden pienenevän Lapissa nykyisestä ( ) arvostaan cm vuosisadan viimeiselle kolmannekselle ( ) arvoon cm (kuva 35). Lumi eristää tehokkaasti lämpöä, ja routakerros jääkin lumettomiin alueisiin verrattuna selvästi ohuemmaksi lumipeitteisillä alueilla. Tällaisten alueiden roudan paksuuden kehityksen arvioiminen on kuitenkin huomattavasti haastavampaa, sillä myös tulevat muutokset lumipeitteen paksuudessa tulee huomioida. Lumipeitteisen maan tapauksessa routajakson ennustetaan lyhentyvän koko maassa, mutta Etelä-Suomessa lumipeitteen huomattava kutistuminen voi johtaa roudan todennäköisyyden kasvamiseen keskitalvella. Lapissa (Muonio) sen sijaan on tulevaisuudessakin lunta vielä niin paljon, että roudan vuosittainen maksimisyvyys ohenee siellä nykyisestä. Esim. roudan keskimääräisen helmi-maaliskuun syvyyden ennustetaan pienentyvän nykyisestä noin 50 cm:stä vajaaseen 20 cm:iin tämän vuosisadan lopulle tultaessa (kuva 36). Merenpinnan nousu Suomen rannikoilla keskimääräisen merenpinnan korkeuden muutoksiin vaikuttavat tulevaisuudessa sekä globaali merenpinnan nousu ilmaston lämmetessä että jääkauden jäljiltä edelleen jatkuva maankohoaminen. Maankohoaminen on Suomessa voimakkainta Perämeren alueella (8-9 mm/vuosi), missä sen vaikutus riittää kumoamaan globaalin merenpinnan nousun lähitulevaisuudessa. Maksimiskenaarion (kuva 37) mukaan keskimääräinen merenpinta alkaisi nousta Kemin ympäristössä vuoden 2040 jälkeen, mutta tässä yhteydessä yleisesti tarkastelluissa B1, A1B ja A2-skenaarioissa maankohoaminen voittaa globaalin merenpinnan nousun vaikutuksen vielä koko kuluvan vuosisadan ajan. Merijää Ilmaston lämmetessä Itämeren jääpäivien lukumäärä vähenee (kuva 38). Nykyisin jääpäiviä on Perämeren keskiosassa noin kpl ja rannikolla noin kpl. Vuosisadan lopulla jääpäiviä arvioidaan olevan B2-skenaariossa Perämeren keskiosassa noin kpl ja rannikolla noin kpl ja A2-skenaariossa vastaavasti kpl ja kpl. Myös muutoksilla Jäämeren olosuhteissa voi olla huomattava merkitys Lapille tulevaisuudessa. Merijään kesäinen laajuus Jäämerellä on kutistunut lähivuosikymmeninä (kuva 39), tahdin ollessa kiihtymään päin viimeisen kymmenen vuoden aikana. Lineaarisen trendin turvin esitettynä kutistuminen on ollut 0.79 x 10 6 km 2 / 10a kaikkien havaintojen perusteella ja 1.72 x 10 6 km 2 / 10a viimeisen 10 vuoden havaintojen perusteella. Mallitulosten mukaan (kuva 40) Jäämeri tulisi olemaan kesällä jäätön aikaisintaan vuosisadan puolivälin tienoilla. Ensimmäisenä odotetaan koillisväylän avautuvan, sitten pohjoisnavan kautta kulkevan meriväylä ja vasta viimeisenä luoteisväylän. Talvella jääpeitteen laajuuden ei odoteta juurikaan kutistuvan nykyisestä, mutta merijään paksuus olisi keskimäärin huomattavasti pienempi. Tuuli Eri ilmastomalleihin pohjautuvat arviot tuulisuuden ja myrskyjen esiintymisen muutoksista poikkeavat toisistaan. Tosin merijään väheneminen lisännee tuulisuutta talvisin rannikoilla. Matalapaineiden reittien mahdolliset muutokset tulevaisuudessa voisivat vaikuttaa tuulisuuteen ja myrskyisyyteen, mutta aihe vaatii vielä lisätutkimusta. Selvää näyttöä myrskyisyyden lisääntymisestä Suomessa ei ole. Tämän hetkiset arviot keskituulen voimistumisesta sadassa vuodessa ovat vain muutaman prosentin luokkaa. Yhteenveto Ilmasto Suomessa ja muualla maailmassa on muuttumassa ihmiskunnan toimien johdosta. Meneillään olevalla ilmastonmuutoksella tulee olemaan varsin dramaattisia vaikutuksia Suomen ilmastolle, varsinkin talvien olosuhteille. Tulevaisuudessa tapahtuvat muutokset ovat kuitenkin

6 riippuvaisia siitä millaista tahtia kasvihuonekaasujen pitoisuudet ilmakehässä jatkavat kasvuaan. Luonnon ja yhteiskunnan sopeutumiskyvyn kannalta on suuri ero, eteneekö ilmastonmuutos maltillista vai voimakasta muutosta ennakoivien skenaarioiden mukaisesti. Kuluvan vuosisadan aikana Suomen ilmaston arvioidaan lämpenevän 3,2 6,4 C. Suuri vuosien välinen vaihtelu kuitenkin säilyy yhtenä ilmastomme tunnusmerkkinä. Talvilämpötilat nousevat kesälämpötiloja enemmän, noin kaksinkerroin. Muutos on myös hieman voimakkaampi Pohjois-Suomessa verrattuna maan eteläisempiin osiin. Keskilämpötilojen nousulla on myös huomattava vaikutus äärevämpiin ilmiöihin, helteet voivat lisääntyä rajustikin ja talven kireimpien pakkasten odotetaan lauhtuvan selvästi. Lauhtuvat talvet vaikuttavat myös voimakkaasti lumioloihin, lumipeitepäivien määrä ja lumen vesiarvon keskimääräinen suuruus laskevat huomattavasti. Myös pakkaskautta pilkkovat suojasäät yleistyvät. Suomen vuotuinen sademäärän arvioidaan kasvavan kuluvan vuosisadan aikana %, ja tästä entistä suurempi osa tulee vetenä. Tästä sademäärän kasvusta suuri osa ajoittuu talvelle, jonka kanssa sopusoinnussa myös talviajan pilvisyyden ennustetaan kasvavan ja saapuvan auringonsäteilyn vähentyvän. Kasvavat sademäärät näkyvät talvella niin sadepäivien määrän kasvuna kuin yksittäisten sateiden voimakkuuden lisääntymisenäkin, kesällä taasen kasvu näkyy lähinnä sademaksimien voimistumisena. Suomen odotetaan selviävän ilmastonmuutoksesta alkuun kohtalaisesti, joillakin aloilla siitä jopa hyödytään. Ilmastonmuutos on kuitenkin otettava nykyään huomioon aina kun tehdään suunnitelmia pidemmälle kuin vuoden päähän. Lähteet Acclim-hankkeen www-sivut: Beldring, S., J. Andréasson, S. Bergström, L. P. Graham, J. F. Jónsdóttir, S. Rogozova, J. Rosberg, M. Suomalainen, T. Tonning, B. Vehviläinen ja N. Veijalainen, Mapping water resources in the Nordic region under a changing climate. Nordic Project on Climate and Energy. Report no. CE-3, 125 s. Gregow, H., A. Venäläinen, M. Laine, N. Niinimäki, T. Seitola, H. Tuomenvirta, K. Jylhä, T. Tuomi ja A. Mäkelä, Vaaraa aiheuttavista sääilmiöistä Suomen muuttuvassa ilmastossa. Raportteja 2008:3, 99 s. Ilmatieteen laitos. Haapala, J., 2010: Jäämeri lyhyt katsaus, Ilmatieteen laitos, IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Johansson, M. M., K. K. Kahma, H. Boman ja J. Launiainen, 2004: Scenarios for sea level on the Finnish coast. Boreal Environmental Research, 9: Meier, H. E. M., R. Döscher ja A. Halkka, 2004: Simulated distributions of Baltic Sea-ice in warming climate and consequences for the winter habitat of the Baltic ringed seal. Ambio 33:

7 Nevanlinna, H. (toim.) Muutamme ilmastoa. Ilmatieteen laitoksen tutkijoiden katsaus ilmastonmuutokseen. 237 s. Karttakeskus. Venäläinen, A., Tuomenvirta, H., Heikinheimo, M., Kellomäki, S., Peltola, H., Strandman, H. and Väisänen, H., The impact of climate change on soil frost under snow cover in a forested landscape. Climate Research. Vol 17, Wang, M., and J. E. Overland (2009), A sea ice free summer Arctic within 30 years?, Geophys. Res. Lett., 36, L07502, doi: /2009gl

8 Lapin ilmastonmuutoskuvaus Ilmastoennuste eri säätekijöistä vuoteen 2099 asti eri päästöskenaarioilla. Lyhyesti ilmastomalleista, eri päästöskenaarioista ja ilmaston luonnollisesta vaihtelevuudesta. Ilmatieteen laitos 2010 Ilmatieteen laitos (ellei toisin mainita)

9 Sisältö Kasvihuoneilmiön voimistuminen kuvat 1-2 Havaittu keskilämpötilan muutos kuvat 3-5 Ilmastonmuutosten mallintaminen kuvat 6-9 Sääsuureiden muutoksia 2099 asti - Keskilämpötila, Eurooppa ja Atlantti kuva 10 - Sademäärä, Eurooppa ja Atlantti kuva 11 Suomessa: - Keskilämpötila kuvat Kylmät ja kuumat päivät kuvat Sademäärä kuvat Muutosten alueellisista eroista kuva 18 - Pilvisyys ja auringon säteily kuvat Rankkasateet kuva 21 - Kuivuusjaksot kuva 22 - Pakkaspäivien esiintyminen kuvat Lumipeite kuvat Valunta kuva 29 - Haihdunta kuva 30 - Termiset vuodenajat kuvat Kasvukausi kuvat Routa kuvat Itämeri kuvat Jäämeri kuvat Yhteenveto kuvat 41-43

10 Kuva 1 Luonnollinen / voimistuva kasvihuoneilmiö Ilmakehän vesihöyry, hiilidioksidi ja muut kasvihuonekaasut vähentävät lämpösäteilyn karkaamista avaruuteen Ilman luonnollista kasvihuoneilmiötä - maan pinta olisi n. 33 ºC kylmempi - maapallolla ei olisi pitkälle kehittynyttä elämää Auringonsäteily Lämpösäteily Ongelma: kasvihuoneilmiön voimistuminen mm. fossiiliset polttoaineet, metsien raivaus

11 Kuva 2 Kasvihuonekaasujen määrä ilmakehässä lisääntyy kiihtyvää tahtia CO2-pitoisuus +30% esiteollisesta ajasta (fossiiliset polttoaineet, maankäyttö) Nykyisin lisäys n. 2 ppm vuodessa, mikä on noin 0,5% kokonaismäärästä Jääkairaukset: pitoisuus korkeimmillaan ainakin vuoteen Muut KH-kaasut: metaani (maatalous, kaatopaikat), typpioksiduuli, halogenisoidut hiilivedyt, otsoni

12 ( C ) Maapallo on lämmennyt vuosisadassa 0.74 C Kuva 3

13 Kuva 4 Suomi runsaan asteen, mutta luonnollinen vaihtelu suurta Suomen vuosikeskilämpötilan poikkeamat jakson keskiarvosta Kymmenen vuoden liukuva keskiarvo on esitetty mustalla käyrällä. Suomen keskilämpötila oli noin 1,9 ºC jaksolla

14 Kuva 5 Vuosikeskilämpötilat Helsingin Kaisaniemestä, Jyväskylästä ja Sodankylästä mittaushistorian ajalta Helsingin kohdalla on lisäksi esitetty 1900-luvun alusta lähtien kaupungistumisesta aiheutuva korjaus, joka on suurimmillaan 0,7-0,8 C

15 Kuva 6 Tulevat ilmastonmuutokset Päästöskenaariot Kaasujen ja hiilen kierto Kasvihuonekaasujen pitoisuudet Tuleva ilmasto Fysiikan lait

16 Kuva 7 Ilmastomallin erotuskyky Maapallonlaajuiset ilmastomallit ovat kehittyneet, mutta usein tarvitaan alueellisia tarkennuksia Useimpien globaalien ilmastomallien (alla vasemmalla) erotuskyky tänä päivänä on noin 200 km luokkaa Alueellisissa ilmastomalleissa (alla oikealla) laskentaväli on km KORKEUS MERENPINNASTA

17 lähde: Muutamme ilmastoa (2008) Kuva 8 Ilmastomallien päästöskenaariot Ilmastomalliin sijoitetaan luonnonlakien lisäksi: Arvio ihmiskunnan käyttäytymisestä = päästöskenaario A2: tavaratuotanto, fossiiliset polttoaineet, kilpailu, hyvinvointierot kärjistyvät B1: tieto- ja palveluyhteiskunta, taitoyhteiskunta, uudet teknologiaratkaisut, yhteisöllisyys

18 Kuva 9 Ilmastonmuutoksen epävarmuudet karkeasti 1. Luonnollinen vaihtelu Suuri merkitys etenkin lähitulevaisuudessa 2. Ilmastomallien epävarmuudet Merkitys kasvaa ajan mukana 3. Päästöskenaariot Lähde: J. Räisänen, HY

19 Kuva 10 Pohjois-Atlantin termohaliininen kiertoliike heikkenee ilmastomallien mukaan Islannin eteläpuolen merialueiden lämpötilan nousu jää vähäiseksi, koska merivirran heikentyminen ja lämpötilan nousu kumoavat toisensa Lämpimän merivirran heikkenemisestä huolimatta Suomessa lämpötila kohoaa selvästi Pohjoisella Jäämerellä voimakas talvinen lämpötilan nousu Etelä-Euroopan maaperän kuivuminen kesäaikaan voimistaa lämpenemistä

20 Kuva 11 Pohjois-Euroopassa sataa A1Bskenaarion mukaan tulevaisuudessa 10-20% nykyistä enemmän, Etelä-Euroopassa sen sijaan vähemmän Keski- ja Etelä-Euroopassa sateet vähenevät kesällä, mutta lisääntyvät talvella Välimeren maissa sademäärän vuotuinen väheneminen on suhteellisesti suurta, kesällä jopa yli 30%

21 Kuva 12 Suomi lämpenee lähivuosikymmeninä ~0,4±0,1 C / 10v Noin 20 ilmastomallin antama paras arvio (suluissa 90%:n todennäköisyys)

22 Kuva 13 Selvin lämpeneminen talvella, vähiten lämpenee kesällä Eri päästöskenaariot vaikuttavat tulokseen selvästi Keskilämpötilojen muutos Suomessa ( ) ( ) eri kuukausina

23 Kuva 14 Kylmien päivien esiintyminen ilmaston lämmetessä Ankarien pakkaspäivien (vrk:n keskilämpötila alle -25) keskimääräisen vuotuisen lukumäärän (musta käyrä) ja talven pisimmän yhtenäisen jakson pituuden (harmaat palkit) arvioitu kehitys kuluvan vuosisadan loppuun asti ns. keskimääräisen lämpenemisen skenaariossa. Kuuden havaintopaikan (Kajaani, Oulu, Kuusamo, Sodankylä, Muonio, Ivalo) keskiarvo. Ilmatieteen laitos Kimmo Ruosteenoja Acclim-hankkeen 2.vaihe T2

24 Kuva 15 Kuumien päivien esiintyminen ilmaston lämmetessä Kuumien päivien (vrk:n keskilämpötila yli 20) keskimääräisen kesäisen lukumäärän (musta käyrä) ja pisimmän yhtenäisen jakson pituuden (harmaat palkit) arvioitu kehitys kuluvan vuosisadan loppuun asti ns. keskimääräisen lämpenemisen skenaariossa. Kuuden havaintopaikan (Kajaani, Oulu, Kuusamo, Sodankylä, Muonio, Ivalo) keskiarvo. Ilmatieteen laitos Kimmo Ruosteenoja Acclim-hankkeen 2.vaihe T2

25 Kuva 16 Vuotuisen sademäärän muutokset (%) Suomessa Sademäärän vuosisumma, koko Suomi Vertailujaksona v Noin 20 ilmastomallin antama paras arvio (suluissa 90%:n todennäköisyys)

26 Kuva 17 Suomessa sademäärät kasvavat läpi vuoden Sademäärät kasvavat suhteellisesti enemmän talvella, eri päästöskenaariot vaikuttavat vuodenaikojen välisiin eroihin Kesäsateet säilyvät kuitenkin runsaampina kuin talvisateet Kuukauden sademäärän muutos Suomessa ( ) ( ) eri kuukausina

27 Kuva 18 Lämpötila nousee ja sademäärä lisääntyy Pohjois- Suomessa jonkin verran nopeammin kuin maan eteläosissa Vuosikeskilämpötilan (vasemmalla) ja sademäärän (oikealla) muutos kaudesta kauteen A1B-skenaarion mukaan

28 Kuva 19 Muutokset pilvisyydessä Pilvisyyden ennakoidaan lisääntyvän talvella ja vähenevän kesällä Tarkastelupiste Keski-Suomesta lähde: Muutamme ilmastoa (2008)

29 Kuva 20 Saapuvan auringon säteilyn määrä vähenee Absoluuttinen muutos talvella Lapissa pieni, kesän muutos noudattelee pitkälti vuosikeskiarvon muutosta

30 Kuva 21 Rankkojen sateiden esiintymisestä Suomessa tulevaisuudessa Touko-syyskuun suurin vrk-sade, muutos (%) Æ Kaksi erilaista ilmastomalliajoa tuottavat erilaiset tulokset, Suomessa sateet voimistuvat kummassakin tapauksessa Monen ilmastomallin keskiarvo A2-skenaario RCA3ilmastomalli A1Bskenaario

31 Kuva 22 Kesän pisin sateeton jakso Suomessa ei selvää muutosta, mutta Pohjoisessa merkkejä pitenemisestä Kesä-elokuu A2-skenaarion mukaan Muutos (%) 7 mallin keskiarvona Pitenemistä simuloivien mallien määrä Valkoisilla maa-alueilla mallit ovat erimielisiä muutoksen suunnasta Punaisilla maa-alueilla enemmistö malleista ennakoi sateettoman jakson pitenemistä, sinisillä vastaavasti lyhenemistä. Vihreillä alueilla kumpikaan vaihtoehto ei ole enemmistönä.

32 Kuva 23 Syksyn ensimmäinen pakkanen lykkääntyy, kevään viimeinen aikaistuu syksy kevät Muutos vuorokausina A2-skenaarion toteutuessa

33 Kuva 24 Pakkaspäivien lukumäärä supistuu huomattavasti ( A2 ) Pakkaspäiviä (kuva) kpl vähemmän Pakkaskausi lyhenee vrk Eli pakkaskautta pilkkovat lämpöjaksot lisääntyvät Nollarajan ohitukset lisääntyvät (Jylhä et al., 2008)

34 Kuva 25 Nollarajan ohituspäivät* yleistyvät joulu-helmikuussa syys-lokakuu joulu-helmikuu maalis-huhtikuu Muutos vuorokausina A2-skenaarion toteutuessa * vuorokauden alin lämpötila < 0ºC ja vuorokauden ylin > 0ºC

35 Kuva 26 Lämpötilan kohotessa lumipeitepäivät harvenevat -20% -30% Lumipeitepäivien keskimääräisen vuotuisen lukumäärän muutos (%) A2- skenaarion mukaan Lumen suhteellinen väheneminen (%) on voimakkainta talven alussa ja lopussa -40% -50%

36 Kuva 27 Lumipeitepäivien väheneminen (%) Pohjois-Suomessa (n. 67 N) A2-skenaarion mukaan Väritys: punainen - lokakuu musta - joulukuu sininen - helmikuu keltainen - huhtikuu

37 Kuva 28 Lumen vesiarvon väheneminen Maaliskuu Lumen vesiarvo vähenee, paitsi maapallon kylmimmillä alueilla Aluksi runsaat lumisateet voivat jopa yleistyä sisämaassa ja Pohjois- Suomessa Kuvassa vertailujaksona ja tarkastelupiste Keski- Suomessa lähde: Muutamme ilmastoa (2008)

38 Kuva 29 Valunta lisääntyy pääosin Lapissa - Etelä-Lapissa merkkejä keväisestä vähenemisestä Kevät Talvi A2 B2 A2 B2 lähde: Beldring et al. (2006)

39 Kuva 30 Vuotuinen haihdunta lisääntyy koko Suomessa A2 B2 Kuvissa on esitetty haihdunta vain maa-alueilta (vesialueet eivät ole mukana) lähde: Beldring et al. (2006)

40 Kuva 31 Terminen kesä pitenee, syksy ei Lapissa juurikaan Termisen kesän ja syksyn pituuden muutokset (vrk) vuosisadan loppuun mennessä A1B-skenaarion mukaan

41 Kuva 32 Terminen talvi lyhenee voimakkaasti, kevät pitenee hieman Lapin luoteisinta kolkkaa lukuun ottamatta Termisen talven ja kevään pituuden muutokset (vrk) vuosisadan loppuun mennessä A1B-skenaarion mukaan Mustan viivan länsipuolella ei keskimäärin enää termistä talvea

42 Kuva 33 Kasvukausi pitenee runsaalla kuukaudella Termisen kasvukauden piteneminen (vrk) vuosisadan loppuun mennessä A1B-skenaarion toteutuessa

43 Kuva 34 Tehoisan lämpötilan summa kasvaa huomattavasti A2-skenaarion toteutuessa Keski-Lapissa vuosisadan lopulla lämpösumma samaa luokkaa kuin Etelä-Suomessa nykyään Kesän hallaton aika pitenee

44 Kuva 35 Roudan paksuus lumettomalla pinnalla Arvio roudan paksuudesta kaudella sekä ennuste kaudelle lämpenemisen keskiskenaarion mukaan

45 Kuva 36 Roudan paksuus lumisella pinnalla Roudan ja lumipeitteen paksuuden todennäköisyys Muoniossa nykyilmastossa ja tämän vuosisadan lopulla (Venäläinen et al. 2001)

46 Kuva 37 Merenpinnan korkeuden muutos Itämerellä Merenpinnan keskimääräisen korkeuden arvioita eri päästöskenaarioihin pohjautuen Maan pinnan kohoaminen on otettu huomioon Huom. lukuun ottamatta Hankoa pystyakselia on siirretty selvyyden vuoksi Perämerellä maankohoaminen pitkälti kompensoi globaalin merenpinnan nousun lähde: Johansson et al. 2004

47 Kuva 38 Jääpäivien lukumäärä Itämerellä vuonna 2100 kontrolliajo B2 A2 lähde: Meyer et al., 2004

48 Kuva 39 Jäämeren jääpeitteen laajuus on kutistunut viime vuosikymmeninä (Jari Haapala )

49 Kuva 40 Konservatiivisen arvion mukaan Jäämeri tulisi olemaan kesäaikaisin jäätön aikaisintaan Eri ilmastomalleilla arvioitu jään peittävyyden muutos tulevaisuudessa. Punainen käyrä kuvaa havaittua muutosta, sinisen ja magentan väriset käyrät mallituloksia kahdella eri päästöskenaariolla (A1B, A2). Harmaa käyrä on mallinnettu jääpeitteen vaihtelu kun CO2 päästöjä ei ole otettu huomioon. (Wang & Overland, 2009, Geophysical Research letters)

50 Kuva 41 Suuntaa-antava yhteenveto ilmastosuureiden muutoksista Suomessa vuosisadan lopussa + = lisääntyy/kasvaa + = lisääntyy/kasvaa huomattavasti = vähenee = vähenee huomattavasti / = säilyy suunnilleen ennallaan ( ) = muutos hyvin epävarma tyhjä = ei osata sanoa tai merkityksetön

51 Kuva 42 Suuntaa-antava yhteenveto ilmastosuureiden muutoksista Suomessa vuosisadan lopussa + = lisääntyy/kasvaa + = lisääntyy/kasvaa huomattavasti = vähenee = vähenee huomattavasti / = säilyy suunnilleen ennallaan ( ) = muutos hyvin epävarma tyhjä = ei osata sanoa tai merkityksetön

52 Kuva 43 Yhteenveto Kasvihuonekaasujen pitoisuudet ja lämpötilat ovat kohonneet 1900-luvun mittaan. Ilmastonmuutoksen kehityksen ennustaminen vaikeaa. Tulevaisuuden päästöt? Muutoksen mallintaminen? Luontainen vaihtelu? Globaali muutos Lämpeneminen voimakkainta mantereilla ja korkeilla leveysasteilla. Sademäärät kasvat korkeilla leveyasteilla, vähenevät subtropiikissa. Suomi Lämpeneminen nopeampaa kuin maapallolla keskimäärin. Lämpeneminen ja sademäärien kasvu voimakkaampa talvella kuin kesällä. Suhteellisen suuri muutos ääri-ilmiöissä (rankkasateet, helle, pakkaset). Kasvukausi pitenee ja tehostuu. Suuret muutokset talvioloissa Pakkas- ja lumipeitekausi lyhenee ja muuttuu rikkonaisemmaksi. Entistä suurempi osa talvisateista vetenä.