Kasvihuoneilmiön voimistumisen vaikutus ilmastoon Jouni Räisänen Helsingin yliopiston fysiikan laitos 8.6.2012

Luennon sisältö Ilmastonmuutosten ja -vaihteluiden eri syyt Luonnollinen kasvihuoneilmiö Kasvihuoneilmiön voimistuminen Miten ilmastonmuutoksia ennustetaan? Ilmastomallien ennusteet tulevista muutoksista Hiukan ilmastonmuutosten hillitsemisestä

Ilmastonmuutosten ja vaihteluiden eri syyt (lyhyesti!)

Maapallon ilmasto on aina vaihdellut Ka Mannerjäätiköiden laajin ulottuvuus viime jääkaudella n. 20.000 vuotta sitten. (Hannes Grobe, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Institude, Bremerhaven)

Luonnollisen ilmastonvaihtelun syitä Mannerten liike useiden miljoonien – satojen miljoonien vuosien aikaskaala Maan kiertoradan ja pyörimisakselin suunnan vaihtelu 10.000 – 100.000 vuotta jääkausien ja lämpimämpien jaksojen välinen vaihtelu Auringon säteilytehon vaihtelu 11-vuotinen auringonpilkkujakso Myös pidempiaikaista vaihtelua? Tulivuorenpurkaukset Lyhytaikainen jäähtyminen suurien purkausten jälkeen Esim. Pinatubo 1991 Ilmakehän ja valtamerten itse synnyttämä ”satunnaisvaihtelu” Vuodet eivät ole veljeksiä!

Ihmiskunnan vaikutus ilmastoon Kasvihuonekaasujen päästöt Hiilidioksidi (CO2), metaani (CH4) ym. Maapallon ilmastoa lämmittävä vaikutus Pienhiukkasten päästöt Kaiken kaikkiaan ilmastoa jäähdyttävä vaikutus Muita mekanismeja Metsien raivaaminen pelloiksi ym. Kasvihuoneilmiön voimistuminen tärkein huolenaihe vaikutus seuraavien n. 100 vuoden aikana tapahtuviin ilmastonmuutoksiin (nykytiedon valossa) paljon muita ihmisen aiheuttamia ja luonnollisia tekijöitä suurempi

Luonnollinen kasvihuoneilmiö

Luonnollinen kasvihuoneilmiö Koko maapallon (pinta + ilmakehä) energiatasapaino Lämpö- säteily Auringon- Maa Huom: lämpösäteilyä lähtee kaikkiin suuntiin! Maapallo saa energiaa imemällä (=absorboimalla) auringonsäteilyä Maapallo menettää energiaa säteilemällä (=emittoimalla) lämpösäteilyä avaruuteen Tasapainon vallitessa absorboitunut auringonsäteily = emittoitunut lämpösäteily

Tekokuumittausten mukaan Auringonsäteilyä tulee ilmakehän ulkolaidalle keskimäärin (mukana myös maapallon yöpuoli) 341 W/m2. Noin 30% (102 W/m2) auringonsäteilystä heijastuu avaruuteen. Maapallolle imeytyy auringonsäteilyä siis noin 341-102 = 239 W/m2. 341 239 Maa 102 Tasapainon vallitessa avaruuteen pitää siis karata maapallolta lämpösäteilyä samaiset 239 W/m2.

”Mustan kappaleen” säteily pinta-alayksikköä kohti (0 K = -273ºC; 0ºC = 273K) Jos maapallo olisi ilmakehätön ”musta kappale” sen pinnan keskilämpötilaksi saataisiin siis Maapallon pinnan havaittu keskilämpötila ≈ +14ºC. Syy eroon: lämpösäteily ei pääse suoraan avaruuteen (“kasvihuoneilmiö”)

Eri kaasujen suhteelliset määrät ilmakehässä ja niiden osuudet luonnollisesta kasvihuoneilmiöstä Kasvihuonevaikutus* Typpi (N2) 78% 0% Happi (O2) 21% Vesihöyry (H2O) 0,4% 60% Hiilidioksidi (CO2) 0,04% 26% Metaani (CH4) 0,0002% Ilokaasu (N2O) 0,00003% Otsoni (O3) 0,00004% 8% yht. 6% Kuuluuko pilvisyyden vaikutus vielä tähän?  Molekyylirakenne kaasun määrää tärkeämpi! Moniatomiset (≥ 3) molekyylit absorboivat lämpösäteilyä paljon tehokkaammin kuin 2-atomiset * Kiehl ja Trenberth (1997, Bull. Am. Meteor. Soc.)

Kasvihuoneilmiön voimistuminen

Kasvihuoneilmiön voimistuminen CO2 + 40% CH4 + 150% N2O + 20% CO2-pitoisuus: v. 1750: 280 x 10-6 1975: 331 x 10-6 2011: 391 x 10-6 2100: 540 – 970 x 10-6 (nykyiset skenaariot) Nykyinen CO2-pitoisuus korkein ainakin 800.000 vuoteen. Hyvin kauan (kymmeniä – satoja miljoonia vuosia) sitten CO2:ta on kyllä ollut paljon enemmänkin (ja ilmasto nykyistä lämpimämpi)

Mistä hiilidioksidin päästöt tulevat? Fossiiliset polttoaineet + sementin valmistus ~85%, mistä: Kivihiili (+ ruskohiili + turve) ~40% Öljy ~ 35% Maakaasu ~20% sementin valmistus ~4% Sademetsien hakkuu ~15% Eri maiden osuudet ”fossiilisista” päästöistä: Kiina: 23% Yhdysvallat: 18% EU yhteensä: 14% Intia ja Venäjä: kumpikin 6% Suomi 0,19% päästöistä 0,08% maapallon väestöstä Kuuluuko pilvisyyden vaikutus vielä tähän?

Ihmiskunnan vaikutus hiilen kiertokulkuun (GtC / vuosi, 2000-2005) +1.9 ppmv /v. Ilmakehä  1.6 Hiilen sitoutuminen maa-alueille 7.2 Hiilen sitoutuminen valtameriin Trooppisten metsien hakkuu  2.5 7.0 Maabiosfääri + maaperä 0.2 2.2 Fossiiliset polttoain. Sementin valmistus Valtameret Karbonaatti kalliot Fossiilinen hiili Karkeasti ottaen siis puolet päästöistä jäänyt ilmakehään ”Geologiset varannot”

ILMASTOA MUUTTAVAT TEKIJÄT (= säteilypakote) Maapallon ilmastoa muuttavia ihmisen toiminnasta ja luonnollisista tekijöistä johtuvia säteilypakotteita. Muutokset vuodesta 1750 vuoteen 2005. IHMISEN AIHEUTTAMAT LUON- TAISET Lämmittävät tekijät Jäähdyttävät tekijät Tarkastellaan muutoksia vuodesta 1750, eli ajankohdasta ennen teollistumista jolloin maapallon väkiluku oli noin 0,7 miljardia. Nykyään meitä asuu tällä planeetalla noin 6,5 miljardia. Vertailu on siis vuodesta 1750 vuoteen 2005. Tarkasteltava suure, nimeltään säteilypakote, kertoo kuinka voimakkaasti jokin tekijä muuttaa maan ilmakehään tulevan ja täältä lähtevän energian tasapainoa, eli kuinka voimakkaasti tekijä voi vaikuttaa ilmastonmuutokseen. Positiivinen arvo tarkoittaa lämmittävää tekijää ja negatiivinen tekijä jäähdyttävää. Säteilypakote annetaan koko maapallon yli laskettuna keskiarvona yksikössä wattia per neliömetri. Paras arvio eri tekijöiden suuruuksista on annettu pylväinä. Arvioihin liittyvä epätarkkuushaarukka on esitetty kapealla väkäspylväällä. Eri tekijät tunnetaan eri tarkkuudella ja sitä kuvaa ylin symbolirivi. Hiilidioksidi on suurin yksittäinen tekijä ja sen vaikutus tunnetaan hyvin kuten myös muiden kasvihuonekaasujen vaikutukset, eli toinen pylväs. Otsonin alailmakehän lisäys on stratosfäärin otsonikatoa merkittävämpi tekijä säteilypakotteena, siis otsonista yhteensä positiivinen pakote. Sitten viidenteen pylvääseen, josta suurin osa nollaviivan alapuolella. ELI Ihmisen toimesta maanpinnan heijastuskyky on kasvanut, mikä aiheuttaa kaiken kaikkiaan parin kymmenyksen negatiivisen pakotteen. Näin käy kun esimerkiksi metsää korvaantuu pellolla tai laitumella. Suurimmat negatiiviset eli jäähdyttävät tekijät liittyvät ilmakehän kohonneisiin hiukkaspitoisuuksiin. Ne siroavat auringonsäteilyä takaisin avaruuteen, sininen pylväs - tai lisäävät pilvien heijastuskykyä, vihreä pylväs. Näiden tekijöiden tuntemus on edelleen puutteellista. Kuvassa on myös muita pienempiä tekijöitä joita en nyt käy läpi. Viimeinen pylväs oikealla kuvaa auringon säteilytehon muutoksia. Se on ainoa merkittävä luontainen positiivisen pakotteen aiheuttanut tekijä. Tulivuoren purkaukset ovat aiheuttaneet hetkellisiä negatiivisia säteilypakotteita lisäämällä ilmakehän hiukkaspitoisuutta. Tehdään yhteenveto pakotetekijöistä. Heikki Tuomenvirta / IL

Ilmakehän pienhiukkaset (=aerosolit) Hiukkasia Hiukkasia Vaikutukset monimutkaisia, mutta kaiken kaikkiaan maapalloa jäähdyttäviä: Hiukkaset itse heijastavat auringonsäteilyä avaruuteen Pilvien heijastuskyvyn ja (ehkä) pilvisyyden lisääntyminen Hiukkaset ovat voineet kumota ison osan kasvihuone-kaasujen tähänastisen lisääntymisen lämmitys-vaikutuksesta, mutta epävarmuus suuri!

Vesihöyryn osuus ilmastonmuutoksessa Vesihöyry ilmakehän tärkein kasvihuonekaasu Ihmistoimien suora vaikutus ilmakehän vesihöyryn määrään hyvin pieni Päästöt pieniä luonnolliseen veden haihtumiseen verrattuna Veden kiertokulku nopeaa: keskimäärin pinnalta haihtunut vesihöyry viettää ilmakehässä vain n. 9 vuorokautta Ilmakehän lämmetessä vesihöyry lisääntyy Kyllästyskosteus ( = kaasumaisen vesihöyryn maksimimäärä ilmassa) kasvaa n. 7% 1°C:n lämpenemistä kohti Vesihöyryn lisääntyminen tärkeä ilmaston muutoksia voimistava palauteilmiö! Kuuluuko pilvisyyden vaikutus vielä tähän?

Havaittu muutos maapallon keskilämpötilassa Lämpötila noussut 1900-l. alusta 0.7-0.8°C,1970-luvulta 0.5°C Havaintojen ja mallitulosten vertailun perusteella: ainakin suurin osa lämpenemisestä todennäköisesti kasvihuonekaasujen lisääntymisen aiheuttamaa

Tulevien ilmastonmuutosten ennustaminen

Miten tulevia ilmastonmuutoksia pyritään ennustamaan? Kasvihuonekaasu- ja hiukkaspäästöt Oletukset väestön- kasvusta, teknologisesta kehityksestä ym. Kasvihuonekaasu- ja hiukkaspitoisuudet Hiilenkiertomalli ym. Ilmastonmuutos Ilmastomalli Laskelman jokaisessa vaiheessa omat virhelähteensä. Ennusteet eivät siksi ole kovin tarkkoja!

Skenaarioita: CO2-päästöt ja -pitoisuudet Päästöt (109 t / vuosi) Pitoisuus (miljoonasosia) 970 540 370 Väestön ja talouden kasvu vs. puhtaamman tekniikan kehitys? CO2 pitkäikäinen  vain rajut päästövähennykset pysäyttävät pitoisuuden kasvun!

Skenaarioita: rikkidioksidin (SO2) päästöt Huom: Rikkidioksidin päästöt synnyttävät ilmastoa jäähdyttäviä hiukkasia. Samat hiukkaset aiheuttavat myös happosateita yms. Rikkipäästöt kääntynevät ennemmin tai myöhemmin laskuun – ja hiukkaspitoisuudet myös, koska hiukkaset lyhytikäisiä Onko tämä tarpeen?  Kasvihuonekaasujen lisääntymisen aiheuttama lämmitys- vaikutus pääsee yhä enemmän niskan päälle hiukkasten jäähdytysvaikutuksesta

Ilmastonmuutosten ennustaminen ilmastomallien avulla Ilmastoon vaikuttavat ulkoiset tekijät (mm. kasvi- huonekaasupitoisuudet) ajan funktiona Ilmastomalli: Fysikaaliset luonnonlait tietokoneohjelman muodossa, niin hyvin kuin osataan IlmaK Maa Meri Jää “Pitkä sääennuste” Ilmasto = sään tilastolliset ominaisuudet

Ilmastomallin osat Ilmakehä Maa Meri Meri- jää Lämmön ( ), veden ( ) ja liikemäärän ( ) vaihto mallin osien välillä Kullakin osamallilla oma (rikas) sisäinen rakenteensa!

Ilmakehämallin rakenne Globaali 3-ulotteinen hilapisteikkö (D ~ D ~ 2° ~ 200 km; ~30 tasoa) Primitiiviyhtälöt  lämpötilan, tuulen, vesihöyrypitoisuu- den, paineen ym. hetkelliset muutos- nopeudet kussakin pisteessä Aikaintegrointi (Esim. 30 min aika-askel, ~100-400 vuotta. Uudet muutosnopeudet joka askeleella.) 30 min 100-400 vuotta

Primitiiviyhtälöt Sama yhtälöryhmä kuin säänennustusmalleissa Periaatteessa varsin tarkka kuvaus ilmakehän fysiikasta Vesi- höyry! Mukana kuitenkin termejä (Fx, Fy, Q, Sq …) joita ei voida laskea tarkasti: riippuvat ilmiöistä, joita mallin erotuskyky ei riitä näkemään.

Esimerkki: maapallon keskilämpötilan muutos eräässä malliajossa Havainnot Keskilämpötilaan nähden Ero vuosien 1961-1990 - tähänastinen muutos sopusoinnussa havaintojen kanssa - tällä vuosisadalla lämpeneminen nopeutuu, koska kasvihuonekaasut lisääntyvät aiempaakin nopeammin

Maapallon keskilämpötilan tähänastisten muutosten simulointi ilmastomalleilla havaittu havaittu simuloitu simuloitu Aurinko + tulivuoret + kasvihuone- kaasut + aerosolihiukkaset (58 ajoa 14 eri mallilla) Aurinko + tulivuoret (19 ajoa 5 eri mallilla)

Miten ilmaston ennakoidaan muuttuvan?

Ennustettu maapallon keskilämpötilan nousu tällä vuosisadalla 6.4 Epävarmuus ilmastomallit hiilen kiertokulku 5.4 4.4 3.8 3.8 Lämpötilan muutos (ºC) Vertailun vuoksi - 1900-luvulla lämpötila nousi n. 0.7ºC - maapallon keskilämmön ero viime jääkauden ja nykyajan välillä 4-7ºC 2.9 2.4 2.0 1.7 1.4 1.4 1.1 B1 A1T B2 A1B A2 A1FI Pienehköt kasvihuone- kaasupäästöt Suuret kasvihuone- kaasupäästöt

Vuoden keskilämpötilan muutos seuraavien 100 vuoden aikana? ºC Keskiarvo 21 ilmastomallin tuloksissa ”Keskisuuret” kasvihuonekaasupäästöt (A1B-skenaario)

Paikallinen lämpötilan muutos / maapallon keskilämpötilan muutos ºC/ºC  Lähes kaikki maa-alueet lämpenevät nopeammin kuin mitä maapallon keskilämpötilan nousu kertoo?!

Vuoden keskisademäärän muutos (%) seuraavien 100 vuoden aikana? Lisää sadetta korkeat leveysasteet suurin osa tropiikista Vähemmän sadetta subtrooppiset alueet esim. Välimeren seutu! Keskiarvo 21 ilmastomallin tuloksissa ”Keskisuuret” kasvihuonekaasupäästöt (A1B-skenaario)

Lämpötilan ja sademäärän muutokset Euroopassa seuraavien 100 vuoden aikana? talvi (joulu-helmikuu) kesä (kesä-elokuu) muutos (°C) Lämpötilan PITÄISIKÖ OLLA HAVAINNOLLISTUS: PALJONKO ILMASTOVYÖHYKKEET SIIRTYVÄT? Sademäärän muutos (%)

Muutokset vaihtelevat mallista toiseen… Vuoden keskilämpötilan muutos 100 vuoden aikana 21 eri ilmastomallissa

Vuoden keskilämpötilan (vaaka-akseli) ja sademäärän (pystyakseli) muutokset Etelä-Suomessa (60°N, 25°E) Mukana vain ilmasto-malleihin liittyvä epä-varmuus, ei päästö- epävarmuutta. Sademäärän muutos (%) Lämpötilan muutos (°C)

Helsingin säät alkaneella vuosisadalla? Lämpötila (ºC) Sademäärä (mm) “Ennuste” laadittu olettamalla, että (1) Keskimääräinen lämpötila nousisi 4ºC ja sademäärä 15% sadassa vuodessa (tämänhetkinen ”paras arvaus”?) (2) Vuosienvälinen vaihtelu toistuisi samanlaisena kuin 1900-luvulla (tosiasiassa yksittäisten vuosien säitä ei voi ennustaa)

Edellisen kalvon opetus Kasvihuoneilmiön voimistumisen aiheuttama ilmastonmuutos näkyy kaikkein selvimmin lämpötilojen nousuna. Muiden suureiden (sademäärä, tuulisuus ym.) muutokset erottuvat luonnollisen vaihtelun seasta heikommin. Ääri-ilmiöiden muutoksista selvin on korkeiden lämpötilojen yleistyminen ja matalien lämpötilojen harvinaistuminen.

www.fmi.fi

Kesän keskilämpötila Suomessa v. 1901-2011: havainnot sellaisenaan 15.7°C

Kesän keskilämpötila Suomessa v Kesän keskilämpötila Suomessa v. 1901-2011: havainnot sellaisenaan ja nykyilmastoa vastaaviksi korjattuina 15.7°C

Kesän keskilämpötila Suomessa Kuinka usein +15.7ºC (kuten vuonne 2011) tai lämpimämpää? Suoraan havainnoista: p ~ 3% (kerran ~30 vuodessa) Todennäköisyystiheys (1/°C) Lämpötila (°C) 3%

Kesän keskilämpötila Suomessa Kuinka usein +15.7ºC (kuten vuonne 2011) tai lämpimämpää? Suoraan havainnoista: p ~ 3% (kerran ~30 vuodessa) Ilmastomallituloksiin perus-tuva arvio nykyilmastolle: p ~ 10% (kerran 10 vuodessa) Tulevaisuudessa useammin. Todennäköisyystiheys (1/°C) 10% Lämpötila (°C) 3%

Merenpinnan nousu

Merenpinta nousee, koska Merivesi laajenee lämmetessään Maa-alueiden jäätiköiden sulaminen lisää merten vesimäärää (Merijään sulaminen ei sen sijaan vaikuta!) Muutos eri alueilla erisuuruinen Maanpinnan kohoaminen* / vajoaminen Muutokset tuulissa, merivirroissa ym. Painovoimakentän muutokset jäätiköiden sulaessa Merenpinnan korkeuden hetkelliset huippuarvot riippuvat myös myrskyisyyden muutoksista * Pohjanmaan rannikolla maankohoaminen lähes 90 cm / 100 v.

Laskettu keskimääräisen merenpinnan nousu tämän vuosisadan aikana (IPCC 2007) 59 Laskelma konservatiivinen: mahdollista, että Grönlanti ja Etelämanner sulavat laskettua nopeammin 51 48 45 43 38 Merenpinnan nousu (cm) Merenpinnan nousu jatkuu vielä v. 2100 jälkeenkin (siinäkin tapauksessa, että ilmaston lämpeneminen pysähtyisi!) 26 23 20 20 21 18 B1 A1T B2 A1B A2 A1FI Pienehköt päästöt Suuret päästöt

Meriveden lämpölaajeneminen Jäätiköt Täyden sulamisen teoreettinen vaikutus merenpintaan Etelämanner ~ 60 m Grönlanti ~ 7 m vuoristo- ja muut pienet jäätiköt ~ 0.5 m Grönlannin sulaminen mahdollista, mutta Etelämantereesta vain pieni osa uhanalainen  Pahimmillaan jäätiköiden sulaminen voisi nostaa merenpintaa v. 3000(??) mennessä n. 10 metriä? Meriveden lämpölaajeneminen Vaikutus merenpintaan teoriassa n. 50 cm / 1°C – olettaen että kaikki merivesi lämpenisi yhtä paljon Tässäkin pitkä viive: lämpeneminen leviää pinnalta merten syvänteisiin vuosisatojen/-tuhansien kuluessa

Ilmastonmuutosten hillitseminen (lyhyesti)

ILMASTOA MUUTTAVAT TEKIJÄT (= säteilypakote) Maapallon ilmastoa muuttavia ihmisen toiminnasta ja luonnollisista tekijöistä johtuvia säteilypakotteita. Muutokset vuodesta 1750 vuoteen 2005. IHMISEN AIHEUTTAMAT LUON- TAISET Lämmittävät tekijät Jäähdyttävät tekijät Tarkastellaan muutoksia vuodesta 1750, eli ajankohdasta ennen teollistumista jolloin maapallon väkiluku oli noin 0,7 miljardia. Nykyään meitä asuu tällä planeetalla noin 6,5 miljardia. Vertailu on siis vuodesta 1750 vuoteen 2005. Tarkasteltava suure, nimeltään säteilypakote, kertoo kuinka voimakkaasti jokin tekijä muuttaa maan ilmakehään tulevan ja täältä lähtevän energian tasapainoa, eli kuinka voimakkaasti tekijä voi vaikuttaa ilmastonmuutokseen. Positiivinen arvo tarkoittaa lämmittävää tekijää ja negatiivinen tekijä jäähdyttävää. Säteilypakote annetaan koko maapallon yli laskettuna keskiarvona yksikössä wattia per neliömetri. Paras arvio eri tekijöiden suuruuksista on annettu pylväinä. Arvioihin liittyvä epätarkkuushaarukka on esitetty kapealla väkäspylväällä. Eri tekijät tunnetaan eri tarkkuudella ja sitä kuvaa ylin symbolirivi. Hiilidioksidi on suurin yksittäinen tekijä ja sen vaikutus tunnetaan hyvin kuten myös muiden kasvihuonekaasujen vaikutukset, eli toinen pylväs. Otsonin alailmakehän lisäys on stratosfäärin otsonikatoa merkittävämpi tekijä säteilypakotteena, siis otsonista yhteensä positiivinen pakote. Sitten viidenteen pylvääseen, josta suurin osa nollaviivan alapuolella. ELI Ihmisen toimesta maanpinnan heijastuskyky on kasvanut, mikä aiheuttaa kaiken kaikkiaan parin kymmenyksen negatiivisen pakotteen. Näin käy kun esimerkiksi metsää korvaantuu pellolla tai laitumella. Suurimmat negatiiviset eli jäähdyttävät tekijät liittyvät ilmakehän kohonneisiin hiukkaspitoisuuksiin. Ne siroavat auringonsäteilyä takaisin avaruuteen, sininen pylväs - tai lisäävät pilvien heijastuskykyä, vihreä pylväs. Näiden tekijöiden tuntemus on edelleen puutteellista. Kuvassa on myös muita pienempiä tekijöitä joita en nyt käy läpi. Viimeinen pylväs oikealla kuvaa auringon säteilytehon muutoksia. Se on ainoa merkittävä luontainen positiivisen pakotteen aiheuttanut tekijä. Tulivuoren purkaukset ovat aiheuttaneet hetkellisiä negatiivisia säteilypakotteita lisäämällä ilmakehän hiukkaspitoisuutta. Tehdään yhteenveto pakotetekijöistä. Heikki Tuomenvirta / IL

Ilmastonmuutosten hillintäkeinot Energian säästö CO2-pitoisuuden kasvun hillitseminen Ei-fossiilisiin energialähteisiin siirtyminen Maapallon lämpenemisen hidastaminen vaatii lämmittävän säteilypakotteen kurissapitoa Muiden kasvihuone- kaasujen ja noen päästöjen pienentä- minen Metsitys ym. Pinnalle imeytyvän auringonsäteilyn vähentäminen (geoinsinöörikeinot) Kaikkein tärkeintä fossiilisten poltto- aineiden käytön vähentäminen!

Hiilidioksidin (CO2) päästöt 80% päästöistä fossiilisten polttoaineiden käytöstä. Näille päästöille (E) voidaan kirjoittaa yhtälö E = V × (€ / V) × (J / €) × (E / J) V = väkiluku € / V = elintaso = ”taloudellinen hyvä” henkeä kohti J / € = energiankulutus tuotettaessa yksi yksikkö ”taloudellista hyvää” (talouden energiaintensiteetti) E / J = hiilidioksidipäästöt tuotettua energiayksikköä kohti (energiantuotannon hiili-intensiteetti) Päästöjä voidaan rajoittaa (1) väestönkasvua hillitsemällä ja (2) elintasosta tinkimällä, mutta myös (3) talouden energia-intensiteettiä ja (4) energiantuotannon hiili-intensiteettiä vähentämällä

Viive Lisäksi: päästöjen vähentämiseen liittyvä 100 v. 1000 v. Lisäksi: päästöjen vähentämiseen liittyvä yhteiskunnallinen / teknis-taloudellinen viive Lähivuosina ja -vuosikymmeninä tehtävät ratkaisut vaikuttavat ilmasto- ym. oloihin vuosituhansien ajan

Vakiinnuttamisskenaariot Kuinka paljon CO2:n päästöjä pitäisi vähentää, jotta pitoisuuden kasvu pysähtyisi (periaatteessa voidaan tutkia muitakin kaasuja)? 1100 1. Valitaan pitoisuuden aikakehitys, s.e. kasvu loppuu jollekin tasolle (esim. 550 ppmv) 2. Lasketaan, kuinka isot päästöt saisivat pitoisuuden muuttumaan valitulla tavalla 1000 900 750 700 650 550 500 450 300 2000 2100 2200 2300 * jopa 1000 ppmv tavoitetaso vaatisi pitkällä tähtäimellä paljon nykyistä pienempiä päästöjä * 450 ppmv taso mahdollinen vain, jos päästöt kääntyvät laskuun ~2020 mennessä! 20 10 1000 450 550 2000 2100 2200 2300

Yhteenveto Luonnollinen kasvihuoneilmiö pitää maapallon elinkelpoisena Kasvihuonekaasujen pitoisuudet kasvavat  kasvihuoneilmiö voimistuu  maapallon ilmasto lämpenee Muutoksia myös sadeoloissa, merenpinnan korkeudessa ym. Muutosten suuruutta ei voida ennustaa tarkasti päästöjen kehitys ilmastomallien puutteet ilmaston luonnollinen vaihtelu Muutosten hillitseminen ( kasvihuonekaasujen päästöjen rajoittaminen) ihmiskunnan vaikeimpia haasteita Muutosten pysäyttäminen lyhyellä tähtäimellä mahdotonta: myös sopeutuminen muuttuviin ilmasto-oloihin tarpeen!