Ilmastotieteen kehitys

Näitä sivuja ei ole päivitetty ajantasalle tällä hetkellä. Ajantasaista tietoa löytyy esim. www.ilmasto-opas.fi -sivustolta.

Ilmastonmuutoksen tiedostaminen

Ilmastonmuutoksen tieteellisen tiedon historia on pitkä. Jo vuonna 1827 ranskalainen luonnontieteilijä Joseph Fourier keksi kasvihuoneilmiön perusmekanismin: ilmakehä päästää hyvin lävitseen valoa, mutta ei lämpösäteilyä, joksi valo muuttuu maassa. Niinpä kasvihuoneilmiön ansiosta maapallon keskilämpötila on +15 astetta -18 asteen sijaan.

1800-luvun kuluessa havaittiin, että useilla kaasuilla oli yhteys tähän ilmiöön. Tärkein on vesihöyry, jota voi esiintyä ilmakehässä kaksikin prosenttia. Muita luonnollisia kasvihuonekaasuja ovat hiilidioksidi ja hyvin vähäisissä pitoisuuksissa esiintyvät metaani, dityppioksidi ja otsoni.

Teoria ilmastonmuutoksesta on sata vuotta vanha

Ruotsalainen luonnontieteilijä Svante Arrhenius, joka myös kirjoitti useita suomeksikin käännettyjä oppikirjoja, esitti vuonna 1896 teorian ihmistoiminnan vahvistamasta kasvihuoneilmiöstä. Teollisen vallankumouksen seurauksena energiantuotannon päästöt saattaisivat lisätä ilmakehän hiilidioksidipitoisuuksia ja nostaa maapallon lämpötilaa. Arrhenius laski, että pitoisuuden kaksinkertaistuminen nostaisi maapallon pintalämpötilaa 5-6 astetta. Tämä on nykyistenkin arvioiden mukaan oikeaa suuruusluokkaa; vaikutus on todennäköisesti 1,5-4,5 astetta.

Lähes kaikki tutkijat pitivät kuitenkin ihmiskunnan hiilidioksidipäästöjen vaikutusta ilmastoon merkityksettömänä aina 1960-luvulle asti. Ilmasto oli kylläkin lämmennyt sotien välisellä ajalla, mutta muutoksesta ei oltu huolissaan eikä sitä pidetty ihmisen aiheuttamana. Hiilidioksidipitoisuus oli noussut 1940-luvulle mennessä varsin vähän. Nykytietämyksen mukaan luonnollisten prosessien vaikutus, varsinkin auringon lisääntynyt säteily, oli tällöin merkittävämpi.

Hiilidioksidipäästöjen ei uskottu vaikuttavan ilmastoon erityisesti kahdesta syystä. Ensinnäkin hiilidioksidin määrä ilmakehässä on vähäinen vesihöyryyn verrattuna ja vesihöyryn tiedettiin estävän lämpösäteilyä (eli infrapunasäteilyä) samalla aallonpituusalueella. Toiseksi tiedettiin, että valtameret sisältävät 50-kertaisen määrän hiilidioksidia, ja arveltiin, että ne imisivät ihmiskunnan aiheuttamat päästöt.

Vuonna 1955 hiilidioksidipäästöjen osoitettiin voimistavan kasvihuoneilmiötä

Muutos käsityksissä tapahtui kolmen amerikkalaistiedemiehen tutkimuksien ansiosta. Lämpösäteilyn havaitsemisteknologian eli ns. infrapunaspektroskopian  kehittyminen teki mahdolliseksi tarkemmat mittaukset.

Vuonna 1955 Gilbert Plaas osoitti, että hiilidioksidin vähäinenkin lisäys voimistaa kasvihuoneilmiötä. Tämä johtuu siitä, että vesihöyry estää vain heikosti aallonpituusaluetta, jolla hiilidioksidi vaikuttaa. Vesihöyry on siis lähes läpinäkyvä tällä alueella, joka sattuu myös vastaamaan maapallon lähettämän säteilyn huippua.

Samana vuonna Hans Suess ilmoitti havainneensa ilmakehässä ihmisen tuottamaa hiilidioksidia. Menetelmänä oli sama radiohiiliajoitus, jolla mm. egyptiläisten muumioiden ikä pystyttiin mittaamaan. Meret eivät siis pysty nielemään lisäystä ainakaan välittömästi. Roger Revelle esitti vuonna 1957 yleisesti hyväksytyn teorian, jonka mukaan meret nielevät lisähiilidioksidia niin hitaasti, että päästöjen aiheuttamien molekyylien elinikä ilmakehässä on sadan vuoden luokkaa.

Hiilidioksidin pitoisuuksien mittaustekniikka oli kehittynyt siinä määrin, että 1960-luvun mittaukset osoittivat luotettavasti ihmiskunnan päästöjen lisäävän ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta. Vuosikymmenen loppuun mennessä pitoisuus oli noussut noin 0,032 prosenttiin eli lisääntynyt runsaat 10 % esiteolliseen aikaan verrattuna. Vertailukohtana on 1800-luvun puoliväli, jolloin säännölliset mittaukset aloitettiin.