Ilmastonmuutos ja ilmastomallit



Samankaltaiset tiedostot
Mikä muuttuu, kun kasvihuoneilmiö voimistuu? Jouni Räisänen Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Ilmaston ja sen muutoksen

Johtuuko tämä ilmastonmuutoksesta? - kasvihuoneilmiön voimistuminen vaikutus sääolojen vaihteluun

Mistä tiedämme ihmisen muuttavan ilmastoa? Jouni Räisänen, Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Ilmastonmuutos pähkinänkuoressa

ILMASTONMUUTOSENNUSTEET

Ilmastonmuutoksen todennäköisyysennusteet. Jouni Räisänen Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Uusinta tietoa ilmastonmuutoksesta: luonnontieteelliset asiat

Ilmastonmuutoksen vaikutukset tiemerkintäalaan

Ilmastonmuutokset skenaariot

MAAILMANLAAJUISIIN ILMASTOMALLEIHIN PERUSTUVIA LÄMPÖTILA- JA SADEMÄÄRÄSKENAARIOITA

Lapin ilmastonmuutoskuvaus

Mikä määrää maapallon sääilmiöt ja ilmaston?

ILMASTONMUUTOS IHMISTEN SYYTÄKÖ?

ILMASTONMUUTOSSKENAARIOT JA LUONTOYMPÄRISTÖT

Ilmastonmuutos globaalina ja paikallisena ilmiönä

Miten ilmastonmuutos vaikuttaa liikunnan olosuhteisiin?

Pakkaset ja helteet muuttuvassa ilmastossa lämpötilan muutokset ja vaihtelu eri aikaskaaloissa

IHMISKUNTA MUUTTAA ILMASTOA

IPCC 5. ARVIOINTIRAPORTTI OSARAPORTTI 1 ILMASTONMUUTOKSEN TIETEELLINEN TAUSTA

Mitä ilmastolle on tapahtumassa Suomessa ja globaalisti

IPCC 5. ilmastonmuutoksen tieteellinen tausta

SUOMI SADAN VUODEN KULUTTUA

Miten Suomen ilmasto muuttuu tulevaisuudessa?

Yleistä. Millaiseksi ilmastomme on muuttumassa?

ILMASTONMUUTOS TÄNÄÄN

Miten ilmasto muuttuu ja mitä vaikutuksia muutoksilla on?

ILMASTONMUUTOS MITEN JA MILLAISTA TULEVAISUUTTA MALLIT ENNUSTAVAT? YLEISTYVÄTKÖ ÄÄRI-ILMIÖT?

Suomen muuttuva ilmasto

ILMASTOMALLEIHIN PERUSTUVIA ARVIOITA TUULEN KESKIMÄÄRÄISEN NOPEUDEN MUUTTUMISESTA EI SELVÄÄ MUUTOSSIGNAALIA SUOMEN LÄHIALUEILLA

ACCLIM II Ilmastonmuutosarviot ja asiantuntijapalvelu sopeutumistutkimuksia varten Kirsti Jylhä, Ilmatieteen laitos ISTO-loppuseminaari 26.1.

Helmikuussa 2005 oli normaali talvikeli.

Sektoritutkimusohjelman ilmastoskenaariot SETUKLIM

Uskotko ilmastonmuutokseen? Reetta Jänis Rotarykokous

ALUEELLISET ILMASTON- MUUTOSENNUSTEET JA NIITTEN EPÄVARMUUSTEKIJÄT

Utön merentutkimusasema

Säätiedon hyödyntäminen WSP:ssä

Ilmastonmuutos ja kestävä matkailu

Kasvin soluhengityksessä vapautuu vesihöyryä. Vettä suodattuu maakerrosten läpi pohjavedeksi. Siirry asemalle: Ilmakehä

Globaali näkökulma ilmastonmuutokseen ja vesivaroihin

Ilmastonmuutos. Ari Venäläinen

IPCC 5. ilmastonmuutoksen tieteellinen tausta

Ilmastonmuutoksen vaikutukset säähän Suomessa

Aerosolimittauksia ceilometrillä.

LIIKENNEVALINNAT VAIKUTUSMAHDOLLISUUDET BIODIESEL SÄHKÖAUTO YMPÄRISTÖ LIIKENNE YHTEISKUNTA LIIKETALOUS KAVERIT BUSSIT AUTOT

Ilmastonmuutos mitä siitä seuraa?

Ilmastonmuutos ja uudet liiketoimintamahdollisuudet

Pienhiukkaset: Uhka ihmisten terveydelle vai pelastus ilmastolle? FT Ilona Riipinen Nuorten Akatemiaklubi Suomalainen Tiedeakatemia

Onko päästötön energiantuotanto kilpailuetu?

Taustatietoa muistiinpanoja ppt1:tä varten

Miksi meillä on talvi? Kirsti Jylhä Ilmatieteen laitos Ilmastotutkimus ja -sovellukset

Ilmastonmuutos tilannekatsaus vuonna 2013

Luku 8. Ilmastonmuutos ja ENSO. Manner 2

Ilmastonmuutos lämmittää Suomen kasvukausia

Ilmastonmuutos eri mittakaavatasoilla

AURINKO SÄÄTÄÄ ILMASTOA KOKEMÄKI

ROUDAN PAKSUUS LUMETTOMILLA ALUEILLA ILMASTON LÄMMETESSÄ

Sää- ja ilmastonmuutosriskien arviointi Helsingille Ilmastonmuutos ja selvityksen lähestymistapa ANTTI MÄKELÄ

Ilmastonmuutos Heikki Tuomenvirta, Ilmastokeskus, Ilmatieteen laitos

Päästöt kasvavat voimakkaasti. Keskilämpötilan nousu rajoitetaan 1,5 asteeseen. Toteutunut kehitys

ILMASTONMUUTOS ARKTISILLA ALUEILLA

Musta hiili arktisella alueella

Ilmastonmuutos on käynnissä, mikä muuttuu Varsinais-Suomessa?

Ilmastonmuutoksessa päästöt voimistavat kasvihuoneilmiötä

PERUSTIETOA ILMASTONMUUTOKSESTA

Staffan Widstrand / WWF. WWF:n opetusmateriaali yläkouluille ja lukioille

Tuulen viemää. Satelliitit ilmansaasteiden kulkeutumisen seurannassa. Anu-Maija Sundström

Inarijärven säännöstelyn sopeuttaminen ilmastonmuutokseen

LUENTO Kyösti Ryynänen

LUENTO Kyösti Ryynänen REAALITODELLISUUS ILMASTOMALLIT HILA HILA PARAMETRISOINTI

Ajankohtaista ilmastonmuutoksesta ja Espoon kasvihuonekaasupäästöistä

Liikkumisvalinnat vaikuttavat ilmastoon. Kasvihuonekaasupitoisuudet ovat lisääntyneet teollistumista edeltävästä ajasta nykyaikaan verrattuna.

ILMASTONMUUTOS JA ILMASTOSKENAARIOT

Metsät ja ilmastodiplomatia. Aleksi Lehtonen, johtava tutkija, Luonnonvarakeskus

Hiiltä varastoituu ekosysteemeihin

Ilmastonmuutos ja metsät: sopeutumista ja hillintää

ACCLIM II hankkeen yleisesittely

Liikenteen hiilidioksidipäästöt, laskentamenetelmät ja kehitys - mistä tullaan ja mihin ollaan menossa? Auto- ja liikennetoimittajat ry:n seminaari,

40 minuuttia ilmastojärjestelmän toiminnasta

Ilmastonmuutos ilmiönä ja ilmastonmuutoksen vaikutukset erityisesti Suomessa

Paloriskin ennustaminen metsäpaloindeksin avulla

Ilmastomuutoksesta ilmastopolitiikkaan

AURINKO VALON JA VARJON LÄHDE

Ilmastonmuutos mitä siitä seuraa?

Finnish climate scenarios for current CC impact studies

TUTKIMUS ILMASTONMUUTOKSEEN LIITTYVISTÄ ASENTEISTA JA TIEDOISTA

FRAME-PROJEKTI Future envelope assemblies and HVAC solutions

Vantaanjoen tulvat, ilmastonmuutos ja sateet

Ilmastonmuutoksesta. Lea saukkonen Ilmatieteen laitos

Humuksen vaikutukset järvien hiilenkiertoon ja ravintoverkostoihin. Paula Kankaala FT, dos. Itä Suomen yliopisto Biologian laitos

Länsiharjun koulu 4a


Ilmakehän aerosoliprosessien ja aerosoliilmastovaikutuksen. tutkimus. Antti-Ilari Partanen Ilmatieteen laitos, Kuopion yksikkö

Ilmasto- ja hiilisuureiden mittaaminen ja niiden globaali kehitys

Kasvihuoneilmiö tekee elämän maapallolla mahdolliseksi

Metsä ekosysteemipalvelujen tuo3ajana case ilmastonmuutoksen torjunta

Sahat ilmastonmuutoksessa Valtakunnalliset vientikuljetus- ja laivauspäivät Satakunnan Puumiehet ry Rauma Sahateollisuus ry Kai Merivuori

8a. Kestomagneetti, magneettikenttä

Ilmastonmuutos pohjoisessa

Suomen vesistöjen tummuminen. Antti Räike Suomen ympäristökeskus Merikeskus

Transkriptio:

Ilmastonmuutos ja ilmastomallit Jouni Räisänen, Helsingin yliopiston Fysikaalisten tieteiden laitos FORS-iltapäiväseminaari 2.6.2005

Esityksen sisältö Peruskäsitteitä: luonnollinen kasvihuoneilmiö kasvihuoneilmiön voimistuminen Ilmastonmuutosten ennustaminen : mitä ovat ilmastomallit ja miten niitä käytetään miten mallien luotettavuutta voidaan arvioida Millaisia ilmastonmuutoksia mallit ennustavat tapahtuvan kuluvan vuosisadan aikana?

Luonnollinen kasvihuoneilmiö Ilmakehä läpäisee auringonsäteilyä hyvin mutta maanpinnan ja (ilmakehän itsensä) säteilemää lämpösäteilyä huonosti Tämän ansiosta maapallon keskimääräinen pintalämpötila on n. 33 C korkeampi (+14 C) kuin se muuten olisi (-19 C) Pääsyyllisiä kasvihuonekaasut : vesihöyry (H 2 O), hiilidioksidi (CO 2 ), metaani (CH 4 ), ilokaasu (N 2 O) ym.

Kasvihuoneilmiön voimistuminen CH 4 CO 2 N 2 O CO 2 -pitoisuus: v. 1750: 280 x 10-6 ; 2003: 376 x 10-6 (+34%) 2100: 540 970 x 10-6 (nykyiset arviot) Myös CH 4 ja N 2 O lisääntyneet (vaikutus pienempi) Vesihöyrykin ilmeisesti lisääntynyt (seuraus lämpenemisestä) Hiukkasten (aerosolit) lisääntyminen ilmeisesti kumonnut toistaiseksi melkoisen osan kasvihuonekaasujen lisääntymisen lämmitysvaikutuksesta

Säteilypakote (W / m 2 ), 1750 2000 3 2 1 IPCC (2001) -0-1 (1) (3) -2 (2) 1) Kasvihuonekaasut (CO 2, CH 4, N 2 O ) - hyvin hallussa 2) Hiukkasten lisääntyminen - erittäin suuri epävarmuus 3) Aurinko

Tulevien ilmastonmuutosten ennustaminen Kasvihuonekaasu- ja hiukkaspäästöt Oletukset väestönkasvusta, teknologisesta kehityksestä ym. Kasvihuonekaasuja hiukkaspitoisuudet Hiilenkiertomalli ym. Ilmastonmuutos Ilmastomalli

Tulevat CO 2 -päästöt ja -pitoisuudet? Päästöt (10 9 t / vuosi) Pitoisuus (miljoonasosia) Useita eri skenaarioita! Väestön ja talouden kasvu kasvattavat päästöjä ainakin lyhyellä tähtäimellä; myöhemmin suuri epävarmuus CO 2 -pitoisuus reagoi päästöjen muutoksiin viiveellä kasvu jatkuu joka tapauksessa Toisin kuin CO 2, hiukkaset lyhytikäisiä: parempi tekniikka pienemmät päästöt pienemmät pitoisuudet jäähdytysvaikutus heikkenee?

Ilmastonmuutosten ennustaminen, II Kasvihuonekaasujen ja hiukkasten pitoisuudet ajan funktiona IlmaK Maa Meri Jää Ilmastomalli = luonnonlait + virheitä Pitkä sääennuste Ilmasto = sään tilastolliset ominaisuudet

Ilmastomallin komponentit Ilmakehä Maa Meri Merijää Lämmön ( ), veden ( ) ja liikemäärän ( ) vaihto mallin osien välillä Kullakin mallikomponentilla oma (rikas) sisäinen elämänsä!

Ilmakehämallin rakenne Globaali 3-ulotteinen hilapisteikkö ( λ ~ ϕ ~ 3 ~ 300 km; ~20 tasoa) Primitiiviyhtälöt lämpötilan, tuulen, kosteuden, paineen ym. hetkelliset muutosnopeudet kussakin pisteessä Aikaintegrointi (Esim. 30 min aika-askel, esim. 100 vuotta. Uudet muutosnopeudet joka askeleella.) 30 min 100 vuotta

Ilmakehämallin primitiiviyhtälöt x F fv x p u y u v x u u t u + + Φ = ω F y fu y p v y v v x v u t v + Φ = ω p c p Q p c RT p T y T v x T u t T + + = ω ω p RT = Φ p = 0 + + p y v x u ω S q p q y q v x q u t q + = ω S X p X y X v x X u t X + = ω Sama yhtälöryhmä kuin säänennustusmalleissa Periaatteessa hyvin tarkka kuvaus ilmakehän fysiikasta Ennustettavia suureita: tuuli (u, v, ω), lämpötila (T), ilman vesihöyrypitoisuus (q), ilmanpaine (p) jne, kaikkialla ilmakehässä esim. 30 minuutin aika-askeleella

Parametrisointiongelma Mallissa erottumattomien ilmiöiden vaikutus mallissa mukana oleviin ilmiöihin on arvioitava mukana olevien ilmiöiden perusteella Mallin erottamat ilmiöt Erottumattomien ilmiöiden tilastolliset ominaisuudet Esimerkkejä: pilvisyys säteilyenergian kulku alustan ja ilmakehän välinen energian, veden ja liikemäärän vaihto Mallien erotuskyvyn paraneminen lievittää parametrisointiongelmaa mutta ei poista sitä

Ilmastojärjestelmän kaoottisuudesta Sään ennustettavuus enintään 2 viikkoa ilmastosimulaatioidenkin päivittäiset yksityiskohdat (millainen sää 2.6.2055?) taatusti pielessä Sään tilastollisten ominaisuuksien ennustettavuus (esim. kasvihuonekaasujen lisääntymisen vaikutus keskilämpötilaan Suomessa 2050-luvulla?) parempi. Toki tässäkin jonkinmoinen satunnaisvirhe. Analogia: auringonsäteilyn määrän vaikutus vuodenaikojen vaihteluun.

Miten mallien luotettavuutta voi arvioida? Nykyisen ilmaston simulointi tärkeää mallien kehittämisen kannalta kompensoivien virheiden vaara ( säätäminen ) Havaittujen ilmastonmuutosten simulointi periaatteessa parempi Keskinäinen vertailu eri ilmastomallien välillä ei täysin vedenpitävä testi, mutta monissa asioissa hyödyllinen Täydellistä testausmenetelmää ei ole, mutta eri menetelmät tukevat toisiaan

Tähänastisten lämpötilanmuutosten simulointi Aurinko + tulivuoret Kasvihuonekaasut, hiukkaset ja otsonikato Luonnolliset tekijät ja ihmiskunnan vaikutus yhdessä (Huomattava kuitenkin: monet pakotteet tunnetaan epätarkasti)

Tulevat muutokset mallien mukaan 1) Maapallon keskilämpötilan muutos v. 1990-2100 5.8 C ~ ero nykyajan ja jääkauden välillä 1.4 C ~ 2-kertaisesti 1900- luvun lämpeneminen 1990 2100 Laskelmassa otettu huomioon - eri arviot kasvihuonekaasu- ja hiukkaspäästöjen suuruudesta - erot eri ilmastomallien välillä Molemmat epävarmuudet suunnilleen yhtä tärkeitä

Lämpötilanmuutosten jakauma Seuraavat 70 vuotta, keskimääräinen päästöskenaario, keskiarvo 20 eri ilmastomallin tuloksista Voimakas lämpeneminen * Pohjoinen Jäämeri (etenkin syksy ja talvi) jää vähenee * Euraasian ja Pohjois-Amerikan pohjoisosat (etenkin talvi) lumi ym. * Mannerten sisäosat 40 N tienoilla (kesä) maan kuivuminen Heikompi lämpeneminen * meret yleensä haihtuminen kuluttaa lämpöä * Eteläinen valtameri, pohjoisin Atlantti suuri lämpökapasiteetti, merivirrat?

Sademäärän muutokset Seuraavat 70 vuotta, keskimääräinen päästöskenaario, keskiarvo 20 eri ilmastomallin tuloksista Koko maapallon keskisademäärä kasvaa hiukan Suurin kasvu korkeilla leveysasteilla Myös alueita, joilla sateet vähenevät (Etelä-Eurooppa!?) Suurempi epävarmuus kuin lämpötilan muutoksissa

Vuosikeskilämpötilan muutos eri malleissa

Heikkeneekö Golf-virta? Useimpien mallien mukaan heikkenee, muttei pysähdy ainakaan seuraavan 100 vuoden aikana Useimmissa malleissa Pohjois-Eurooppa lämpenee Golf-virran heikkenemisestä huolimatta Joitakin yksittäisiä mallikokeita, joissa Golf-virran heikkeneminen suunnilleen kumoaa kasvihuonekaasujen lisääntymisen suoran lämmitysvaikutuksen Tärkeä epävarmuustekijä, muttei ehkä kuitenkaan niin tärkeä kuin monesti ajatellaan

Ilmastonmuutos Etelä-Suomessa seuraavien 70 vuoden aikana: vertailua 20 eri ilmastomallin välillä Sademäärän muutos (%) Lämpötila nousee kaikissa malleissa Sademäärä kasvaa melkein kaikissa malleissa joskin vaihtelu mallista toiseen on varsin suuri Lämpötilan muutos ( C)

Helsingin säät alkaneella vuosisadalla? Lämpötila ( C) Sademäärä (mm) Ennuste laadittu olettamalla, että (1) Keskimääräinen lämpötila nousisi 4 C ja sademäärä 15% sadassa vuodessa (tämä on vain yksi vaihtoehto) (2) Vuosienvälinen vaihtelu toistuisi samanlaisena kuin 1900-luvulla (tosiasiassa yksittäisten vuosien säitä ei voi ennustaa!)

Yhteenveto Ilmastomallit Fysikaalisia simulointimalleja Lähisukua säänennustusmalleille, mutta ajot paljon pidempiä Tuloksissa kiinnostavaa sään tilastolliset ominaisuudet (keskiarvot, vaihtelevuus ym.), eivät päivittäiset yksityiskohdat Kasvihuoneilmiön voimistumisen vaikutus ilmastoon mallitulosten valossa Maapallon lämpeneminen jatkuu Muutoksia monissa muissakin ilmastosuureissa Yksityiskohdissa vielä melko paljon epävarmuutta Muutosten suuruus riippuu (pitkällä tähtäimellä) päästöjen suuruudesta