Luento LÄMPÖTILAENNUSTEET ENNUSTEET KRIITTISET RAJAT

Transkriptio

1 Luento LÄMPÖTILAENNUSTEET 1. ILMASTOMALLIEN ENNUSTEET 2. GLOBAALIT ENNUSTEET 3. ALUEELLISET ENNUSTEET 4. ILMASTONMUUTOKSEN VAIKUTUKSET 5. ILMASTOSOPIMUKSET 6. ILMASTONMUUTOKSEN EHKÄISEMINEN 7. ILMASTONVAIHTELUIHIN VARAUTUMINEN 8. ILMASTONVAIHTELUIHIN SOPEUTUMINEN 9. KURSSIPALAUTE 10. OPPIMISPÄIVÄKIRJOJEN PALAUTUS ERILAISTEN SKENAARIOIDEN MUKAISIA LÄMPÖTILAN NOUSUENNUSTEITA B1 (pienehköt päästöt) 1,1 <-> 2,9C meri max +38cm A1T 1,4 <-> 3,8 B2 1,4 <-> 3,8 A1B 1,7 <-> 4,4 A2 2,0 <-> 5,4 A1FI (suuret päästöt) 2,4 <-> 6,4 meri max +59cm 1900-luvulla lämpötila nousi 0,7C ja meri +17cm Viime jääkaudesta lämpötila noussut 4-7C 1 3 ENNUSTEET Eivät niinkään ole ennusteita vaan projektioita (perustuen erilaisiin skenaarioihin) Skenaariot ovat olettamuksia ihmisten käyttäytymisestä ja aktiviteeteista koskien mm. väkilukua, talouskasvua, energian kulutusta, käytettäviä energianlähteitä Lämpötila nousisi 2-6C astetta per 100 vuotta Merkitsisi vuosikymmenessä 0,2-0,6C astetta mikä on vaikeammin havaittavissa Lisääntyvät ääri-ilmiöt ovat helpommin (nopeammin) havaittavissa KRIITTISET RAJAT EU määritellyt poliittisella päätöksenteolla vaaralliseksi ilmastonmuutokseksi 2C asteen lämpenemisen IPCC huhtikuu C asteen keskilämpötilan nousu uhkaisi 20-30% maapallon eliölajeista 4C asteen nousu ylittäisi kaikkien järjestelmien (fysikaalisten, biologisten ja sosiaalisten) kyvyn sopeutua 2 4

2 MEREN PINNAN KORKEUS sitten muutama aste nykyistä lämpimänpää, merenpinta 5-6m nykyistä korkeammalla, osia Grönlannissa ja Antarktiksesta sulia vuotta sitten jääpeite suurimmillaan jääkauden loppua kohti tultaessa, jolloin merenpinta yli 100m alempana Lämpölaajeneminen ja jääkaudelta jatkuvat prosessit, jotka nostavat edelleen merenpintaa ( vuotta sitten tapahtuneiden suurten jäätiköiden lähdön seurannaisvaikutuksena) Maapallon vesimäärän kokonaismuutokset tunnetaan huonosti, esim. vaikutus meriin, kun vettä sitoutuu pohjavesialtaisiin tai lisääntyneenä maaperän kosteutena Epävarmuusväli arvioissa 10cm 90cm nousu 2100 mennessä Merenpinta nousee eri määriä eri paikoissa maapalloa lämpölaajeneminen erisuuruista pohjavesien käyttö mannerten tektoninen liikkuminen paikallisten tekijöiden nettovaikutus 5 KASVIHUONEKAASUJEN STABILISAATIO Mille tasolle? Millä aikataululla? Millä keinoilla? Millä politiikalla? Ratkaisut? 7 PAIKALLISIA ENNUSTEITA CO ppm Mantereet lämpenevät 40% enemmän kuin meret verrattuna maapallon keskilämpötilaan, mistä vielä enemmän pohjoisilla leveysasteilla (lumi- ja jääpeitonmenetyksen takia) ja vähemmän Aasiassa kesällä ja Etelä-Amerikassa talvella Vähiten lämpenemistä Antartiksella ja Pohjois-Atlantilla, missä syvänveden muodostuminen (sekoittuminen) tehokasta Vähän lämpenemistä Arktiksen kesäaikaan Lämpötilan noustessa kausivaihtelut pienenevät päiväntasaajalla ja eteläisellä sirkumpolaarisella merialueella Vuorokauden aikaiset lämpötilaerot pienenevät kaikkialla, yölliset lämpötilat nousevat enemmän kuin päivälämpötilat 6 On esitetty realistisena tavoitetasona kustannuksia ja vaikutuksia arvioitaessa Miten tähän päästään? Kehittyneissä maissa? Kehittyvissä maissa? Kehitysmaissa? Jotta <450ppm CO2, olisi 2050 vähennettävä 85% vuoden 1990 tasosta, tämän jälkeen 2070-luvulla 0% päästöt 8

3 IPCC Perustettu 1988 (maailman ilmatieteen järjestö WMO ja YK:n ympäristöohjelma UNEP) Arviointiraportit 1990, 1995, 2001 ja 2007 tavoitteena selvittää: ilmastonmuutoksen fysikaaliset perusteet vaikutukset, sopeutuminen ja alttius ilmastonmuutoksen lieventämismahdollisuudet Rio de Janeiro 1992 (voimaan 1994) Tukholmassa 1972 YK:n ympäristökokous Seuraava järjestettiin1992 Rio de Janeirossa Ilmastonmuutoksen todellisuuden selkiyttäminen Hillitsemistarve ja että kehittyneet maat toimivat edelläkävijöinä Tunnusti myös ennusteiden epävarmuuden Yli 160 valtiota allekirjoittanut 2003 mennessä yhdeksän konferenssia (Climate Convention) 9 11 IPCC 2007 >450 pääkirjoittajaa >850 kirjoittajaa <2500 asiantuntijaa Nobelin rauhanpalkinto 2007 Jouni Räisänen pääkirjoittaja Atte Korhola kirjoittaja PERIAATTEITA Rio Declaration 1992 and FCCC The Precautionary Principle The Principle of Sustainable Development The Polluter-Pays Principle The Principle of Equity International and Intergenerational 10 12

4 KIOTO Tavoitteena maapallon ilmakehän CO2 pitoisuuden rajoittaminen (stabilointi) 1997 Kyoto Protocol, ensimmäinen lainmukaisesti sitova sopimus (voimaan 2005) vuonna 2000 päästöjen oltava vuoden 1990 tasolla Teollisuusmaiden alennettava päästöjään 5,2% vuoden 1990 tasosta vuoteen mennessä KIOTO Sopimus säätelee kuutta kasvihuonekaasua Kasvihuonekaasujen vaikutus-potentiaali 100v (GWP 100v) CO2 1 CH4 23 N2O 296 HFC:eet PFC:eet SF KIOTON MEKANISMIT Joint Implementation (JI) voi toteuttaa toisessa maassa ja lasketaan mukaan omiin päästötavoitteisiin The Clean Development Mechanism (CDM) voi toteuttaa kehitysmaissa ja laskea omien tavoitteidensa täyttymiseen Emissions Trading päästökiintiöitä voidaan myydä tai ostaa TAVOITTEET EU (ja Suomi) CO2, 20% (mahdollisesti 30%) vähentää 2020 mennessä EU jäsenmaiden kaksinkertaistettava bioenergian käyttönsä 2020 mennessä EU autojen polttoaine pelloilta (biopolttoaine) 6% vuonna % vuonna 2020 Iso-Britannia CO2, vähennys 30% 2020 ja 60% 2050 mennessä 14 16

5 Suomen CO2 tavoitteet EU:n vaatimuksesta alustava tieto: uusiutuvan energian osuus vuoteen 2020 mennessä nostettava 38%: iin liikenteen ja teollisuuden CO2 päästöt vähennettävä 2020 mennessä 30% vuoden 2005 tasoon verrattuna HELSINGIN BUSSIT Hybrifibussit otetaan heti pilottikokeiluun, kunhan busseja vaan saadaan toimittajilta (uutinen ) Ottaa jarrutusenergian talteen ja lähtee liikkeelle sähköllä, jolloin juuri kiihdytyksen aikaansaamat suuret päästöt saadaan pois HELSINGIN KAUPUNKI nykyisin >50% Helsingin kaukolämmöstä tuotetaan fossiilisia polttoaineita polttamalla Helsingin CO2 päästöistä ¾ tulee kivihiilestä ja liikenteestä 2050 energiantuotannon oltava täysin kestävällä pohjalla 1700-luvulla Helsingissä (Suomenlinna) tuulimyllyjä TUKHOLMAN KAUPUNKI JÄTTEENPOLTTO (EI KAATOPAIKOILLE): Tukholman kaukolämmöstä 20% tulee jätteiden (biojätteen) poltosta, 800C lämpötilassa kaikki jäte palaa Kulttuuritalo LED-valaistaan Rautatieaseman ihmisten lämpö talteen ja käyttöön naapuritalon lämmitykseen Lämpöpumppuja Lämpöhukka vuonna 2010, enää 30% saa mennä hukkaan nykyisen 40% sijaan 18 20

6 NORJAN TAVOITTEET Norjalla 10% Kioton vaatimuksia kovemmat kansalliset tavoitteet 2030 mennessä poistaa kokonaan CO2 päästönsä (edell. tavoitetta 2050 aikaistettiin 20 vuodella) myös 390 miljoonaa euroa sademetsien tuhoutumista estäviin hankkeisiin panostanut myös vaihtoehtoisten energiamuotojen kehittämiseen, hiilidioksidin talteenottoon ja joukkoliikenteen tehostamiseen YKSITYINEN SEKTORI Markkinamekanismi määrää ja ohjaa kehitystä ja tavoitteiden asettamista Yksityiset yritykset pörssi allokoi pääomia tuottaville aloille markkinointi media konsultointi teknologia 2007 alussa Richard Branson lupasi 19 miljoonaa euroa, sille joka poistaa ylimääräisen hiilidioksidin ilmakehästä JULKISYHTEISÖT Julkinen, poliittinen, päätöksenteko ohjaa kehitystä ja tavoitteiden asettamista lainsäädäntö säännökset valvonta opetustoiminta/tiedotus ympäristöteknologia IHMISTEN ENERGIAN TARVE Teollistuneissa maissa ~6000W tehoa/ihminen Kehitysmaissa ~100W Suuri osa ihmiskunnasta ~200W 22 24

7 YLE-UUTISET KYSELY EKOSYSTEEMIT Suomalaiset olisivat valmiita hillitsemään ilmastonmuutosta seuraavasti (kannattavat) Talojen energiatehokkuus 54% Lentoliikenteen verotus 40% Yksityisautoilun rajoitukset 40% Mainonnan (haitalliset tuotteet ja palvelut) kieltäminen 32% Vesivoiman lisäys 29% Tuulivoiman lisäys 28% Ydinvoiman lisäys 28% Biopolttoaineiden lisäys 16% Asuinalueiden tihentäminen (ihmiset maalta kaupunkeihin) 8% Ekosysteemit muodostavat reaalitason, jolla asiat oikeasti tapahtuvat ja kohtalo ratkaistaan Kasvit ja eläimet jotka muodostavat paikallisen ekosysteemin ovat täysin riippuvaisia ilmastosta, maaperästä ja veden saannista PLANEETAN EVOLUUTIO SELVIYTYMISKYVYN ARVIOINTI Maa-planeetta toimii yhtenä (osin itseään säätelevänä) järjestelmänä, joka koostuu fysikaalisista, kemiallisista, biologisista ja ihmistoimintaan (teknologia ja päätöksenteko) liittyvistä osista (esim. Gaia-teoria, James Lovelock) Ilmastonvaihtelujen syyt, seuraukset ja merkitykset voi ymmärtää kokonaisuuden (planeettatason) tarkastelun kautta kokonaisuus määrää osiensa merkityksen, ilmastonmuutos tulee ymmärrettäväksi vasta kun se asetetaan riittävän pitkäjänteiseen ja laaja-alaiseen kontekstiin reaalitodellisuuden luonnonlakien alaiset fysikaaliset ja kemialliset prosessit määräävät mitä planeetalla tapahtuu tai voi tapahtua (ideat sen sijaan voivat olla yhtä hyvin tosia kuin epätosia kuvauksia todellisuudesta) 26 Eri lajit kokevat ilmastonmuutokset hyvin eri tavoin Herkkyys (sensitivity) aste miten paljon muutos vaikuttaa lajiin myönteiset ja kielteiset vaikutukset suorat tai epäsuorat vaikutukset muutoksessa oleellisia seikkoja voivat olla keskiarvot, vaihteluiden tyyppi, ääriarvojen tasot ja esiintymistiheys Sopeutumiskyky (adaptive capacity) lajin kyky hillitä/säädellä/korjata tuhoja kyky selviytyä muutosten seurauksista kyky hyötyä muutoksesta Haavoittuvuus (vulnerability) edellisten yhteisvaikutus lajin mahdollisuuksiin selviytyä muutoksesta kokonaisuus ratkaisee: muutosten määrä ja missä määrin laji joutuu muutokselle alttiiksi, muutoksen nopeus ja ääriarvot, lajin sensitiivisyys ja adaptiivisuus 28

8 EKOSYSTEEMIEN KYKY MUUTTUA Nykyinen ekosysteemi ei ole yhtä monimuotoinen kuin aikaisemmat, joten sen kyky selviytyä muutoksista on pienentynyt Sukupolvien pituus vaikuttaa evoluution nopeuteen/potentiaaliin kärpäsillä uusi sukupolvi muutamassa viikossa kasvit siirtyvät enimmillään nopeudella 1 km/vuodessa pitkäikäiset puut eivät ilman jalostustoimintaa ehdi sopeutua muutokseen Muutamassa vuodessa täysi-ikäisiksi kasvavat kasvit voidaan kasvinjalostuksen ja geeniteknologian avulla sopeuttaa muuttuvaan ilmastoon Ongelmaksi tulevat maaperän köyhtyminen (lannoituksen tarve) ja vesivarantojen riittävyys sekä taudit ja tuhohyönteiset lämpenevissä olosuhteissa SUOMEN SOPEUTUMISHANKE FINADAPT (SYKE) metsät kasvaisivat puolet nopeammin sopivia lajikkeita etelästä ja istutettava pohjoisemmaksi tehokasvua 2050 asti, jonka jälkeen vesipula hidastaa kasvua ennusteet perustuvat maapallon keskilämpötilan 2-3C nousuun vuosisadan loppuun mennessä METSÄT Luonnonmetsät ovat pahemmin ilmastonmuutoksen armoilla, näistä sekametsät selviytyvät parhaiten Istutettujen metsien kohdalla voidaan istutuksin hallita puustoa sopeutumaan muutokseen, istutusten ongelma on taimien kloonattu (yhdenkaltainen) perimä RISKITEKIJÖITÄ Ilmastonmuutoksen NOPEUS (ei ehditä sopeutua), VÄESTÖRÄJÄHDYS (resurssien rajallisuus) ja nykyyhteiskuntien MONIMUTKAISUUS (häiriöiden sietokykyn lasku) Nykyisin (ylikansoitetussa maailmassa) on vaikea muuttaa paremmin edellisenkaltaisiin (johon sopeuduttu) olosuhteisiin muutoksen tapahtuessa maailmassa syntyy 4-5 kpl ihmisiä/joka sekunti maailmassa kuolee 2 kpl ihmisiä/joka sekunti seurauksena vuonna miljardia ihmistä Seuraukset maanviljelykselle ja vesivaroille keskeisiä 30 32

9 IHMISEN AIKAISEMPI TOIMINTA NYKYINEN MAAPALLO Ihmisen vaikutus alkanut jo vuotta sitten, kun siirryttiin metsästys- ja keräilykulttuurista viljelemään maata napaseutujen talvet arviolta nyt 7C astetta kylmempiä, ellei tuhansia vuosia sitten olisi aloitettu metsien raivaamista, viljelyä ja riisinviljelyä Kaupungistumisen myötä 5000 vuotta sitten rakennetun ympäristön vaikutukset mukaan Viimeisen 200 vuoden aikainen teollinen kehitys Viimeisen 100 vuoden aikana lisääntynyt aerosolien ja kasvihuonekaasujen päästö ilmakehään Maapallon nykyinen tila on monelta osin uusi ja ainutkertainen, minkä vuoksi myös sen mallintaminen on vaikeaa mantereiden asema ja ekosysteemin tila ihmiskunnan kulttuuri ja teknologia vaikea verrata mihinkään aikaisempaan maapallon tilaan ihmiskunnalla on käytettävissään tiede ja teknologia, joita ei aikaisempina vuosisatoina ole ollut käytettävissä, tämä tulee vaikuttamaan tehtäviin päätöksiin MAAPALLON KOHTALO Mitä kaikkea olisi otettava huomioon? Ulkopuoliset uhat? Planeetan uhat? luonnolliset ihmiskunnan Suuret kysymykset: Energian tuotanto Ravinnon tuotanto VISIOITA Infrastruktuurin ylläpito Nämä suhteutettuna maapallon väestömäärään 34 36

10 GEOENGINEERING Geosuunnittelu Hiilidioksidin poistolaitteistot Yläilmakehään heijastavia ilmapalloja Avaruuteen peilejä Valtamerille kelluvia pilvien tiivistymisydingeneraattoreja Heijastavien rikkipohjaisten aerosolien sirotteleminen yläilmakehään 37 YDINVOIMA Nykyisin 440 kpl fissioydinvoimaloita uusia tekeillä noin 100, joista 1/3 Kiinaan ydinvoimalla tuotetaan 1/6 maailman sähköstä Fuusioreaktorin vaatima lämpötila 100 miljoonaa astetta Kansainvälinen fuusioenergiaprojekti Vedyn isotoopit deuterium ja tritium yhdistyvät heliumatomeiksi, onnistuttu ylläpitämään joitakin sekunteja 39 TEKNOLOGIOITA Keinotekoinen fotosynteesi Aaltohöylä Merivirtojen valjastaminen sukellusveneen tavoin 100m syvyydessä operoivat turbiinit KUUSTA YDINVOIMAA 500 miljoonaa tonnia helium-3 Kuussa Tuotaisiin maanpäälle uudella Orion avaruusaluksella fuusioydinvoimaloihin, pari lastia riittäisi koko Maapallon energian tarpeeseen Helium-3 vapautuu Kuun regoliitista (pintakerroksesta), kun sitä lämmitetään 6000K lämpötilaan Kuun helium-3 riittäisi 1000 vuodeksi Maapallon energialähteeksi 38 40

11 RATKAISUT Maa-planeetta ja ihmiskunta tulee ratkaisemaan ilmastokysymykset lyhyellä tähtäimellä Energiatehokkuus Ilmasto-sopimukset Päästöjen talteenotto pitkällä tähtäimellä Termostaatti (jolla ilmastoa manipuloidaan) Aurinkoenergia Aurinkokunnan laajamittainen hyödyntäminen (sivilisaatiot, energiantuotanto, raaka-aineet jne.) 41 LÄHDEKIRJALLISUUS John Houghton: Global Warming, The Complete Briefing, Cambridge University Press, 2004 (1994) Hannu Karttunen, : Ilmakehä, sää ja ilmasto, Ursa, 2008 Jorma Keskitalo: Maapallon muuttuva ilmasto, Tammi, 2005 Maan ytimestä avaruuteen, Suomalaisen Tiedeakatemian 100 vuotta 2008 juhlaseminaari , esitelmät ja esitelmätiivistelmät Tannerin säätiön luento , Suuri juhlasali (HY), pääpuhujana IPCC:n puheenjohtaja Rajendra Pachauri Dos. Jouni Räisäsen (Fysikaalisten tieteiden laitos) esitelmä Observatoriolla (ja Kumpulassa sekä Porthaniassa): Maan ilmakehän mallit: fysikaaliset perusteet 42