Ihmistoiminta lisää kasvihuonekaasupäästöjä, mikä lämmittää ilmastoa. Mekanismi tunnetaan hyvin ja kiistatta. Esiteollisena aikana hiilidioksidia oli ilmakehässä noin 280 miljoonasosaa, ppm, sitten pitoisuus on trendinomaisesti noussut ja on nyt noin 400 ppm.
Hiili kuitenkin kiertää myös luonnostaan maasta ja meristä ilmakehään ja takaisin. Tämä luonnon kierto on kymmenkertainen ihmisen ilmastopäästöihin verrattuna. Jotta ilmastonmuutosta voisi ymmärtää kunnolla, olisi hyvä tietää nykyistä paremmin, minkälaista kaasujen vaihtoa meren ja maan sekä ilmakehän rajapinnassa tapahtuu.
— Auton ilmaan tupruttama hiilidioksidi ei koko voimallaan lisää ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta. Noin kolmannes sitoutuu maahan kasvillisuuden kautta, kolmannes liukenee meriin ja kolmannes jää ilmakehään, eurooppalaisen kasvihuonekaasujen seurantajärjestelmän ICOSin pääjohtaja, tutkija Werner Kutsch kertoo.
Miten tämä prosessi muuttuu, kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuus muuttuu? Jos hiilidioksidipitoisuus kasvaa esimerkiksi 390 ppm:stä 410 ppm:ään, täytyy selvittää, lisääntyykö vai väheneekö maaperän ja meren kyky sitoa hiiltä.
LISÄÄ DATAA
Nyky-ymmärryksen mukaan ilmastonmuutoksen takaisinkytkentä on maan osalta hillitsevä ja meren osalta lietsova.
— Hiilidioksidi on itsessään lannoite. Kasvit yhteyttävät tehokkaammin, kun hiilidioksidia on enemmän. Näin syntyy enemmän hiiltä sitovaa biomassaa, Kutch sanoo.
— Myös typpi toimii samoin. Kun autoista ja lannoitteista ilmakehään pääsevä typpi laskeutuu alueella, jossa typpeä on luonnostaan vähemmän, se toimii tehokkaana lannoitteena.
Merissä näyttää käyvän niin, että hiilidioksidi imeytyy heikommin lämpimään kuin kylmään veteen. Tieto on kuitenkin epävarma ja kiistelty. Samoin hiilidioksidipitoisuuden nousu tietyn rajan yli voi kääntää logiikan joksikin muuksi.
Toisin sanoen: tarvitaan paljon nykyistä enemmän mittaustuloksia hiilen, metaanin, veden ja typen kierrosta. Tätä tarkoitusta varten ICOS perustettiin.
ICOS-Suomen johtaja, akatemiaprofessori Timo Vesala kertoo, että mittalaitteita on asennettu Suomessa noin viiteentoista kohteeseen maastossa ja merellä sekä yhdeksässä muussa eurooppalaisessa jäsenmaassa yhteensä yli sataan kohteeseen. Laitteet kalibroidaan niin, että ne tuottavat Euroopan-laajuisesti yhteismitallista dataa, Vesala sanoo.
— Nyt osa tuottaa ICOSin standardien mukaista dataa, osa vielä jotain muuta, kun asennusinto on ollut niin suurta. Samoin osa mittauspaikoista lähettää aineiston eteenpäin oikeassa muodossa käsittelykeskuksiin Italiassa ja Ranskassa, mutta eivät vielä kaikki.
Noin vuoden kuluttua järjestelmän on tarkoitus toimia yhdenmukaisesti niin, että dataa kerätään pitkissä aikasarjoissa. Muutaman vuoden päästä alkaa aikasarjojen analysointi.
TUNTURILLE JA SUOLLE
Osa mittauspisteistä on sijoitettu korkeille paikoille.
— Ilmatieteen laitoksen Pallaksen mittausasema on tunturin huipulla oleva mökki, jonka sisällä on laitteita ja ulkopuolella putkistoa ja letkuja, Vesala kuvailee.
Ekosysteemimittausasemilla mastot sijoitetaan hieman kasvuston yläpuolelle.
— Jos on 20 metriä korkea metsä, mastot ovat 30 metrin korkeudessa. Suolla riittää pari metriä. Metaania mitataan nimenomaan soilla, mutta ei esimerkiksi jokaisessa metsässä, Vesala kertoo.
Pitkäaikaisessa seurannassa havaitaan, miten hiilinielut kasvavat tai pienenevät. Samalla nähdään, miten ilmastomuutos itsessään vaikuttaa niihin.
Kasvihuonekaasujen luonnollinen kierto on kymmenkertainen ihmisen päästöihin verrattuna. Tämäkin tieto olisi hyvä ottaa mukaan myös ilmastonmuutosta hillitseviin poliittisiin pyrkimyksiin.
— Suomessa metsien hiilinielu on jo maaperää myöten mukana kasvihuonekaasuinventaariossa, mutta arvio tehdään perinteisellä tavalla eli maaperämallinnuksella ja puiden kasvua seuraamalla. ICOS tuo tähän arvokasta lisätietoa ilmakehän näkökulmasta, Vesala luonnehtii.
TOTUUS VAI TEKO
Tulevaisuudessa maiden hiilitaseet saattavat sisältää kaiken tiedon kyseisen maantieteellisen alueen kaasunvaihdosta ilmakehän kanssa. Tällöin valtio voi pyrkiä päästövähennystavoitteisiinsa autojen ja savupiippujen päästövähennysten ohella myös muuttamalla metsänhoitosuosituksiaan, maanviljelykäytäntöjään ja ylipäätään maaperän käyttöä.
— Tähän suuntaan ollaan toivon mukaan menossa, mutta aikajänne on pitkä, Vesala arvioi.
Tiedeyhteisö voi antaa suosituksia, kun tieto on koossa riittävästi, mutta suositusten muuttuminen konkreettiseksi politiikaksi voi olla hyvinkin hidasta.
— ICOSin tutkimuksen sivutuotteena voi hyvinkin syntyä erilaisia suosituksia maa- ja metsätalouden parhaiksi käytännöiksi hiilen sitomisen kannalta, Kutsch uskoo.
Hän ei silti näe, että tutkimus olisi johtamassa kohti varsinaista geoengineeringiä eli ilmastonmuokkausta maanpinnan, meren ja ilmakehän fysikaalisia ominaisuuksia manipuloimalla.
VÄESTÖN PAINE
Mikä sitten uhkaa vakavimmin Maan jatkuvuutta? Werner Kutschin vastaus on ehkä hieman yllättävä. Hänen mukaansa pahin uhka on maankäytön voimakas muutos: puunhakkuu, maanviljely, maaperän muokkaus sekä kaupunkialueiden ja teiden rakentaminen.
Luonnon ekosysteemit ovat opportunistisia. Niin sademetsä, savanni kuin Keski-Saksan pyökkimetsä, kotiseutuni, voi kompensoida helposti kahden asteen keskilämpötilan nousun ja sademäärän muutokset. Mutta jos sademetsä hakataan pois pelloksi, siitä metsä ei enää tokene, Kutsch havainnollistaa.
Paine maaekosysteemeitä kohtaan vain kasvaa, kun väestö kasvaa rajusti. Pian maapallolla on kymmenen miljardia ihmistä.
— Maankäytön muutosten suora vaikutus ekosysteemeihin on suurempi kuin ilmastonmuutoksen epäsuora vaikutus. Mutta kaikkea pitää tarkkailla, ja juuri siksi me rakennamme tätä mittausjärjestelmää.
Kumpulassa tehdään näkymätön näkyväksi, vastaisen ilmastopolitiikan välineeksi. //
Euroopasta maailmalle
Kymmenen maata Euroopassa on ilmastonmuutoksen mittakaavassa pieni pläntti. ICOSia on kuitenkin kehitetty avoimesti ja mukana on ollut myös
yhdysvaltalaisia kollegoja. Tutkimusstandardit omaksutaan Maailman ilmatieteen järjestöltä WMO:lta. Yhdysvaltain sää- ja valtamerentutkimusorganisaatio NOAA on ICOSin keskeinen yhteistyökumppani. Kiinassa, Venäjällä, Australiassa ja monissa muissa maissa aihepiiriä tutkitaan niin ikään. Tutkimustiedon vaihto perustuu kuitenkin tutkijoiden vapaaehtoisiin järjestelmiin.
Werner Kutsch markkinoi Pariisin ilmastokokouksessa ajatusta kansainvälisestä verkostosta maaperän, merien ja ilmakehän kaasuvaihdon pitkäjänteiseen seurantaan.
Tiedonvaihtojärjestelmien virallistaminen on hidas prosessi. Tutkimusmetodologia ja ilmastodata pitäisi yhdenmukaistaa. Eri maiden kannoissa tiedon avoimuuteen riittää niin ikään yhteensovittamista.
Artikkeli on julkaistu Yliopisto-lehden numerossa Y/10/15.
Yliopisto-lehti on kaikille tarkoitettu, monipuolinen tiedelehti Helsingin yliopistosta.
Tilaa ja rakastu tieteeseen.