Keelingin käyrä

Tiede ja teknologia

27.7.2023

Vuonna 1861 amerikkalainen John Tyndal tutki kokeellisesti kaasujen vaikutusta lämpösäteilyn etenemiseen ja arveli, että päästöillä voisi olla vaikutusta ilmaston muuttumiseen [1]. Vuonna 1896 ruotsalainen Svante Arhenius ennusti laskelmiensa perusteella, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvaisi ihmisen toimien vaikutuksesta [2]. Vuonna 1958 amerikkalainen Charles Keeling [3] aloitti hiilidioksidipitoisuuden säännöllisen mittaamisen [4]. Näin pitkäaikaista taustaa vasten on hyvin kummallista, että on vieläkin ihmisiä, jotka eivät usko ihmisen toiminnan vaikuttavan ilmaston lämpenemiseen tai haluavat kieltää sen joko ymmärtämättömyyttään tai tosiasioita tietoisesti vääristellen.

Keelingin aloittamia ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden mittauksia [5] on jatkettu säännöllisesti jo yli 60 vuotta Mauna Loa -vuorella Hawaijilla yii kolmen kilometrin korkeudella. Nykyään mittausasemaa pitää yllä Yhdysvaltain Kansallinen valtameri- ja ilmakehähallinto NOAA [6].

Vaikka ilmakehän hiilidioksipitoisuuden kasvu ja sen aiheutuminen ihmisen toiminnasta ovat täysin kiistattomia, niin edelleen on ihmisiä, jotka pyrkivät hämärtämään totuutta esimerkiksi väittämällä, että mittaustulokset eivät ole luotettavia, koska mittausasema on hiilidioksidia päästävän tulivuoren rinteellä [7]. Sitä he eivät halua tuoda esille, että mittausaseman sijainnista keskellä valtamerta ja korkealla vuoren rinteellä on päinvastoin suurta etua, kun mitattavat ilmamassat edustavat laajoja alueita vähentämällä paikallisten satunnaisten häiriöiden vaikutusta. Ei myöskään sitä, että tulokset eivät suinkaan ole yhdeltä asemalta saatujen tietojen varassa, vaan NOAA:n järjestelmään kuuluvia mittausasemia on joka puolella maapalloa [8], Hawaijin lisäksi Alaskassa, Etelämantereella ja Samoa-saarilla. Kansainväliseen mittausohjelmaan [9] tietoja toimittavia organisaatiota on NOAA:n lisäksi kymmenittäin ja monilla niistä useita mittausasemia.

Mittaustuloksia

Esimerkiksi Suomen Ilmatieteen laitoksella on viisi ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta mittaavaa asemaa [10]. Pallastunturin aseman mittaustulokset osoittavat ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvaneen viimeisten kymmenen vuoden aikana suhteellisen suoraviivaisesti keskimäärin runsaan prosentin vuodessa (kuva 1).

Kuva 1: Ilmatieteen laitoksen Pallastunturin mittausaseman hiilidioksidipitoisuuslukemia viimeisten kymmenen vuoden ajalta. Siniset pisteet edustavat päiväkohtaisia keskiarvoja, muut käyrät eri tavoin tasoitettuja keskiarvoja. Vuodenaikojen vaihtelu näkyy selvästi.

Hawaijin mittausaseman tuloksista on saatavissa pisin, runsaan kuudenkymmenen vuoden pituinen mittaussarja: Keelingin käyrä (kuva 2) [11]. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on kasvanut mittausaikana keskimäärin vajaa puoli prosenttia vuodessa, mutta kasvu on kiihtynyt mittausaikana. Vuosittainen vaihtelu näkyy selvästi. Syynä on se, että arviolta 70 prosenttia kasvillisuudesta on pohjoisella pallonpuoliskolla ja siitä huomattava osuus alueella, jossa vuoden aikoihin liittyvä lämpötilan ja siten kasvien elintoimintojen vilkkauden vaihtelu on suurta. Eteläisellä pallonpuoliskolla tällaista vuosittaista vaihtelua ei havaita.

Kuva 2: Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus Mauna Loan asemalla mitattuna. Kuvaajaa kutsutaan mittaussarjan aloittaneen tieteentekijän mukaan Keelingin käyräksi.

Jääkairaukset antavat mahdollisuuden määrittää ilmakehän hiilidioksidipitoisuus satojen tuhansien vuosien ajalta (kuva 3) [12]. Tulos on hätkähdyttävä ja vie viimeistään pohjan pois pahimpienkin ilmastonmuutoksen kieltäjien väitteiltä siitä, että kasvihuonekaasujen pitoisuuksien kasvamisessa olisi kyse satunnaisesta pitkäaikaisvaihtelusta eikä ihmisen vaikutuksesta. Hiilidioksidipitoisuus on ollut pitkään keskimäärin noin runsaat 0,02 prosenttia (200 ppm), vaikka kymmenien tuhansien vuosien jaksoissa tapahtunut vaihtelu onkin ollut suhteellisen suurta, jopa kolmasosan kertaluokkaa. Viimeisen sadan vuoden aikana vaihtelu on muuttunut jyrkäksi nousuksi, tässä mittakaavassa lähes pystysuoraksi kasvuksi.

Kuva 3: Ilmakehän hiiidioksidipitoisuus viimeisten 800 000 vuoden aikana jääkairausnäytteiden perusteella. Ihmislajin elinaika on tästä suunnilleen viimeiset 300 000 vuotta. Suurin muutos on tapahtunut viimeisten sadan vuoden kuluessa.

Maapallon keskilämpötilan arvellaan vaihdelleen tänä aikana runsaan 10 ^oC:een verran (kuva 4) [13].

Kuva 4: Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus miljoonasosina 800 000 vuoden aikana ennen nykyaikaa (punainen käyrä kuvasta 3 edellä, NASA, vaaka-akseli ja vasen pystyakseli) sekä keskilämpötilan poikkeama nykyisestä arvosta (musta käyrä, EPICA, oikea pystyakseli).

Artikkelikuva: Nykyinen mittauslaboratorio Mauna Loan rinteellä. [14]

Lisätty 1.8.2023 artikkelista puuttunut kuva 4.

Lähteitä ja lisää luettavaa

[1] Tyndall, John (1861): The Bakerian Lecture: On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connexion of Radiation, Absorption, and Conduction, Proceedings of Royal Society, London, 11 : 100-104. Saatavissa osoitteesta https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rstl.1861.0001

[2] Arrhenius, Svante (1896): On the Influence of Carbonic Acid in the Air Upon the Temperature of the Ground. Philosophical Magazine 41: 237-76. Saatavissa osoitteesta http://geosci.uchicago.edu/~archer/warming_papers/archer_galleys/9781405196178_4_003a.pdf

[3] Wikipedia-artikkeli Charles David Keeling osoitteessa https://en.wikipedia.org/wiki/Charles_David_Keeling

[4] Keeling, Charles D. (1960): The Concentration and Isotopic Abundances of Carbon Dioxide in the Atmosphere. Tellus, Vol. 12, Issue 2 (1960), pp. 200-203. Julkaistu verkossa 15.12.2016 https://www.tandfonline.com/toc/zela19/12/2?nav=tocList

[5] Gillis, Justin (2010): A Scientist, His Work and a Climate Reckoning. New York Times, New York edition, Dec. 22, 2010, Section A, Page 1. Saatavissa osoitteesta https://www.nytimes.com/2010/12/22/science/earth/22carbon.html

[6] NOAA, Earth System Research Laboratories, Global Monitoring Laboratory: Mauna Loa Baseline Observatory osoitteessa https://gml.noaa.gov/obop/mlo/

[7] Jokimäki, Ari (2012): Keeling osoitti ilmastoskeptikoiden väitteet vääriksi jo ennen niiden esittämistä osoitteessa https://skepticalscience.com/translationblog.php?n=1571&l=2

[8] NOAA Baseline Observatories osoitteessa https://gml.noaa.gov/ccgg/insitu/

[9] World Data Centre for Greenhouse Gases osoitteessa https://gaw.kishou.go.jp/documents/db_list/organization

[10] Ilmatieteen laitos: Kasvihuonekaasut ja niiden tulkinta osoitteessa https://www.ilmatieteenlaitos.fi/kasvihuonekaasujen-mittaus

[11] Rice, Doyle (2022): Carbon dioxide in atmosphere at record level, USA Today osoitteessa https://eu.usatoday.com/story/weather/2014/05/01/carbon-dioxide-400-ppm-april-mauna-loa/8575651/

[12] NASA (2023): PROXY (INDIRECT) MEASUREMENTS osoitteessa https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/

[13] European Project for Ice Coring in Antarctica EPICA osoitteessa https://en.wikipedia.org/wiki/Global_temperature_record#/media/File:EPICA_temperature_plot.svg

[14] I. P. Vtorov: Mauna Loa Observatory. https://en.wikipedia.org/wiki/Mauna_Loa_Observatory#/media/File:2017-MaunaLoaObservatory.jpg