Tutkijat selventävät ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen alkamisajankohtaa

Kasvihuonekaasut alkoivat lämmittää maailman meriä 1800-luvun alussa, vuosikymmeniä aiemmin kuin aiemmin on luultu, kertoo uusi tutkimus.

Tutkijat pitävät yleisesti 1800-luvun loppupuolta ajankohtana, jolloin ihmisen toiminta alkoi vaikuttaa ilmastoon. Uusi tutkimus kuitenkin aikaistaa ajankohtaa 1830-luvulle.

Tutkimus, joka julkaistiin tänään Nature-lehdessä, perustuu uuteen trooppisen meren pintalämpötilaa koskevaan tietueeseen, joka on peräisin vuodelta 1500 ja joka on tallentunut fossiilisoituneisiin koralleihin ja pieniin meren eliöihin.

Löydökset viittaavat siihen, että ilmastojärjestelmä reagoi kasvihuonekaasuihin nopeammin kuin on luultu.

Löydöksillä on seurauksia ilmastonmuutoksen ymmärtämiselle tulevaisuudessa.

”Teollinen aikakausi”

Kun ihmisyhteiskunta alkoi teollistua, aloimme muuttaa ilmakehän kemiaa lisäämällä ilmaan hiilidioksidia, aloittavat tänään julkaistun artikkelin kirjoittajat.

Mutta se, että tiedämme, kuinka paljon lämpenemistä on tapahtunut, tarkoittaa, että lämpötiloja on verrattava nykyhetken lämpötiloihin ennen kuin maailma alkoi tuntea teollistumisen vaikutuksia. Tutkijat kutsuvat tuota perusajankohtaa ”esiteolliseksi” ja sen jälkeistä aikaa ”teolliseksi aikakaudeksi”.

Mutta näiden termien määritteleminen on täynnä vaikeuksia, paperissa selitetään:

”Teollisen aikakauden alkamisajankohdan yksiselitteisen ajankohdan määritteleminen on vaikeaa, ja se on osa keskustelua antroposeenin virallisesta määritelmästä.”

Luonnolliset tallentimet

Mitä pidämme nykyaikaisena lämpötilamittauksena, koostuu monista tuhansista mittauksista ilmasta maan yläpuolelta ja valtameren pinnalta, joita on kerätty laivoilla, poijuilla ja joskus myös satelliiteilla.

Valottaakseen valoa vaikeaan kysymykseen siitä, milloin ihmisen aiheuttama lämpeneminen alkoi, uuden tutkimuksen tekijät hyödyntävät toisenlaista lämpötilatallennetta.

Korallit ja merenpohjaan hautautuneet pienet fossiilisoituneet meren eliöt toimivat merenpohjan menneiden lämpötilojen luonnollisina tallentajina. Yhdessä puurenkaiden ja jäänäytteiden kanssa, jotka tarjoavat ikkunan maan lämpötiloihin koko maapallon historian ajalta, nämä kaikki ovat esimerkkejä ”ilmaston välitystiedostoista”.

Kun välitystiedostoista saadut tiedot otetaan mukaan, tämänpäiväisessä tutkimuksessa käytetty instrumentaalinen lämpötilamittaus ulotetaan ajassa taaksepäin vuoteen 1500 jKr. asti. Se eroaa aiemmista tutkimuksista, joissa on käytetty ilmaston proxyjä, koska siinä käytetään aivan uutta lämpötilarekonstruktiota trooppisia valtameriä varten.

Oseanit ovat tärkeitä globaalin ilmaston ymmärtämisen kannalta, koska yli 90 % maapallon pinnalle saapuvasta lämmöstä päätyy sinne. Muutokset siinä, kuinka paljon lämpöä valtameret ottavat vastaan, ovat yksi syy siihen, miksi näemme nopeamman ja hitaamman lämpötilan muutoksen jaksoja koko maapallon historian ajan.

’Time of emergence’

Vaikka tiedemiehet olettaisivatkin, että tiedemiehillä olisi täydelliset tiedot tarpeeksi pitkälle taaksepäin, teollisen aikakauden alkamisajankohdan paikantaminen olisi silti hankalaa. Tämä johtuu siitä, että ilmastonmuutoksen ”signaalin” havaitseminen lämpötilatiedoissa ei välttämättä ole sama asia kuin se, milloin lämpeneminen todella alkoi.

Kohta, jolloin trendi tulee selväksi tietyn alueen keskilämpötilatiedoissa – jota kutsutaan ”syntyajankohdaksi” – riippuu siitä, milloin lämpenemisen lähde alkaa, kuinka nopeasti se tapahtuu ja kuinka paljon taustakohinaa signaalia peittää.

Luonnolliset ilmastovaihtelut vuodesta toiseen voivat esimerkiksi merkitä sitä, että trendi voi olla havaittavissa vasta useita vuosikymmeniä sen jälkeen, kun sen aiheuttaja alkaa vaikuttaa.

Instrumenttilämpötilamittaukset osoittavat, että trooppisten valtamerten lämpötilojen noususignaali syntyi noin 1950-luvulla. Tänään julkaistussa tutkimuksessa käytetään proxy-tiedoista saatua lisätietoa lämpenemisen alkamisen jäljittämiseksi 120 vuotta taaksepäin, 1830-luvulle.

Prof Nerilie Abram, joka tutkii maapallon menneisyyden ilmastoa Australian kansallisessa yliopistossa ja on tutkimuksen pääkirjoittaja, sanoo:

”Joku, joka asui 1830-luvulla tai jopa 1890-luvulla, ei olisi kyennyt havaitsemaan, että tämä muutos olisi ollut meneillään”, hän sanoo. ”Koska meillä on nyt tämä pitkä mittaustieto, joka ulottuu lähes 200 vuoden päähän tuosta ajankohdasta, voimme palata taaksepäin ja sanoa: ’No, juuri silloin muutokset alkoivat.'”

Lämpeneminen arktisella alueella alkoi myös 1830-luvun alkupuolella, sanotaan artikkelissa, vaikka signaali ei tulekaan selvästi esiin lämpötilamittaustiedoissa 100 vuoteen luonnollisesta vaihtelusta aiheutuvan ”kohinan” vuoksi. Arktisella alueella tutkijat ovat havainneet nopeinta lämpötilan nousua, joka tunnetaan nimellä Arctic Amplification.

Eteläisellä pallonpuoliskolla reaktio oli hitaampi, lämpeneminen alkoi 1890-luvun lopulla ja selkeä signaali tuli esiin vasta 1960-luvulla. Vaikka osa Etelämantereesta on lämmennyt – erityisesti Etelämantereen niemimaa ja Länsi-Antarktis – koko mantereen lämpenemisestä ei ole selvää sormenjälkeä, todetaan tutkimuksessa.

Tutkimuksen tärkeä huomio on se, että trooppisen valtameren lämpenemisen alkaminen 1830-luvulla on varhaisempi kuin mitä tyypillisesti oletetaan instrumenttimittausten ja muiden proxy-rekonstruktioiden perusteella, jotka ovat keskittyneet pääasiassa pohjoisen pallonpuoliskon maan lämpötiloihin.

Tohtori Ed Hawkins, Readingin yliopiston tutkija, joka ei osallistunut tutkimukseen, sanoo, että se osoittaa, että ”kestävän lämpenemisen kausi” alkoi 1800-luvun alussa ja jatkuu nykypäivään asti. Hän sanoo Carbon Briefille:

”Tämä lämpenemissignaali nousi taustavaihtelujen kohinan yläpuolelle 1900-luvulla suurimmassa osassa maapalloa. Tämä on lisätodiste siitä, että ilmasto on jo muuttunut merkittävästi esiteollisesta ajasta.”

Hawkins on julkaissut myös teoksen ”esiintymisajasta”. Mutta sen sijaan, että hän katsoisi historiaa taaksepäin, hän katsoo eteenpäin, milloin lämpötila ja sademäärät eri puolilla maailmaa todennäköisesti nousevat nykyisestä luonnollisesta vaihtelusta.

Syy ja seuraus

Abram ja hänen kollegansa eivät halunneet tehdä hätiköityjä johtopäätöksiä 1830-luvun alkupuolella tapahtuneen lämpenemisen lähteestä, vaan he tutkivat ilmastomallien avulla, minkälaiset ulkoiset tekijät saattoivat olla syyllisiä siihen.

Jopa 1800-luvun alkupuolelle asti sarja tulivuorenpurkauksia aiheutti Maapallolle viilenemisen. Sitä seurasi jonkin verran lämpenemistä, kun ilmasto sopeutui uudelleen, mutta se ei riitä selittämään sitä, mitä sen jälkeen tapahtui, selittää toinen kirjoittaja, tohtori Nicholas McKay Arizonan yliopistosta.

”Jos malleja ajetaan pelkillä tulivuorilla eikä kasvihuonekaasujen lisääntymisellä, nähdään lämpenemistä 1800-luvun alkupuolelta alkaen. Mutta sitten se tasaantuu, eikä lämpeneminen jatku 1900-luvulla.”

Vain jos malliin sisällytetään kasvihuonekaasuja, tutkijat näkevät lämpenemismallin, joka vastaa sitä, mitä proxy-tiedot viittaavat siihen, että maailma on todellisuudessa kokenut, McKay sanoo.”

Yliherkkä

Tieto siitä, miten nopeasti maapallo reagoi kasvihuonekaasuihin teollisen aikakauden alussa, kertoo tutkijoille paljon ilmastojärjestelmän herkkyydestä.

Luvun määrittäminen sille, kuinka paljon maapallon lämpötila nousee vastauksena hiilidioksidin kaksinkertaistumiseen – jota kutsutaan ilmastoherkkyydeksi – on suuri kysymys ilmastotieteessä, koska se auttaa ennustamaan tarkemmin, kuinka paljon lämpenemistä tulemme näkemään tulevaisuudessa.

Mutta vaikka tämänpäiväinen tutkimus viittaa siihen, että maailman valtameret ovat herkempiä kuin aiemmin on luultu, tästä on hyvä uutinen, sanovat kirjoittajat. Jos pystymme vähentämään kasvihuonekaasupäästöjä, saattaa olla vain joitakin alueita, joilla voimme nähdä nopean takaisinmaksun, ehdottaa Abram.