Väitöstutkimus tarjoaa uutta tietoa ihmistoiminnasta aiheutuvien pienhiukkasten ilmastovaikutuksista ja niihin liittyvistä epävarmuuksista

Ilmatieteen laitoksen tutkija Kalle Nordling selvitti väitöskirjatyössään, millaisia ilmastovaikutuksia ihmistoiminnasta peräisin olevilla pienhiukkasilla on. Tulokset osoittavat, että Aasian pienhiukkaspäästöjen vähenemisellä olisi paikallinen vaikutus sadantaan sekä laajempi arktisen alueen lämpenemistä voimistava vaikutus. Tutkimus lisäsi ymmärrystä siitä, mistä ilmastomallien väliset erot pienhiukkasten ilmastovaikutuksissa johtuvat.







Kuva: PxHere 

 Ihmistoiminnasta aiheutuvat päästöt vaikuttavat ilmastoon monella eri tavalla. Ihmisen aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen lisäksi ihmistoiminnasta aiheutuva pienhiukkasten määrän lisääntyminen muuttaa ilmakehän koostumusta. Tällä hetkellä pienhiukkaset viilentävät ilmastoa. Ne kuitenkin vaikuttavat suppeammalla alueella kuin kasvihuonekaasut, minkä takia niillä on myös voimakas paikallinen vaikutus.

Kiristyneiden ilmanlaatuvaatimusten takia pienhiukkasten määrä on vähentynyt nopeasti ja niiden koostumus on muuttunut. Pienhiukkasten vaikutuksia nykyiseen ja tulevaan ilmastoon sekä niihin liittyviä epävarmuuksia olisi hyvä tuntea tarkemmin. Silloin yhteiskunnat pystyisivät paremmin sopeutumaan mahdollisiin vaikutuksiin, joita pienhiukkaset ja niiden ihmisperäiset päästöt aiheuttavat ilmastolle.

Väitöstutkimus selvitti ilmastomallien välisiä eroja pienhiukkasten ilmastovaikutuksissa

Väitöstutkimuksessa simuloitiin kahdella eri ilmastomallilla nykyisten ilmakehässä olevien pienhiukkasten vaikutuksia lämpötilaan ja sadantaan. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti Aasian alueen pienhiukkaspäästöjen ilmastovaikutuksiin. Lisäksi tutkittiin tulevaisuuden ilmastovaikutuksia käyttäen uutta CMIP6-ilmastomalliaineistoa ja ilmastomallien epävarmuuksien tarkastelun kohdalla PDRMIP-aineistoa (Precipitation Driven Model Intercomparison Project).

Ilmastomalleissa eräs epävarmuuden lähde ovat niiden erilaiset tavat kuvata aerosoleja. Nordling tarkasteli väitöstutkimuksessaan, muuttuvatko kahden vertaillun ilmastomallin tulokset yhdenmukaisemmiksi, jos niissä käytetään täysin samanlaisia kuvauksia aerosoleista ja aerosolien säteilypakotteesta.

“Tulokset osoittivat, että vaikka ilmastomallien ihmisperäisten aerosolien kuvaus oli samanlainen, mallit antoivat lievästi erilaisia tuloksia. Erot näyttävät siis syntyvän myös siitä, miten meri, merijää ja ilmakehän kiertoliike muuttuvat aerosolien vaikutuksesta eri ilmastomalleissa”, kertoo tutkija Kalle Nordling.

Väitöksessä tutkittiin myös, miksi ilmastomallit tuottavat hieman erilaisia tuloksia kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttamalle lämpenemiselle sekä erityyppisten pienhiukkasten aiheuttamalle lämpötilan muutokselle. Merkittävimmäksi tekijäksi ilmastomallien välisissä eroissa osoittautuivat ilmakehän pystyprofiilissa tapahtuvat muutokset lämpötilassa sekä vesihöyryn takaisinkytkennöissä. Lisäksi paikallisesti erot pilvisyyden muutoksessa ja merijään muutoksessa aiheuttivat suurimmat eroavaisuudet mallien välillä.

“Yllättäen pienhiukkasilla sekä kasvihuonekaasuilla oli samanlaiset epävarmuuden lähteet ilmastomalleissa”, toteaa Nordling.

Aasian pienhiukkaspäästöjen leikkaaminen voimistaa lämpenemistä arktisella alueella ja monsuunisateita Aasiassa

Väitöstutkimuksen mukaan pienhiukkaspäästöjen vähentyminen Aasiassa voimistaa ilmaston lämpenemistä arktisella alueella. Jos suunnitelmat pienhiukkaspäästöjen vähentämisestä Aasian alueella toteutuvat, kasvihuonekaasupäästöjä on leikattava maailmanlaajuisesti entistä enemmän, mikäli halutaan pysyä Pariisin ilmastosopimuksen mukaisen 1,5 asteen lämpenemisen tasolla.

“Aasian pienhiukkaspäästöjen vähentyessä myös niiden ilmastoa viilentävä vaikutus pienenee. Tähän asti pienhiukkaset ovat osin hidastaneet ilmaston lämpenemistä, mutta tulevaisuudessa näin ei välttämättä enää ole”, tiivistää Nordling.

Aasian pienhiukkaspäästöt vaikuttavat myös Aasian alueen monsuunisateisiin. Väitöstutkimuksessa todettiin, että sekä kasvihuonekaasujen että pienhiukkaspäästöjen hillitsemisellä on monsuunisateita voimistava vaikutus.

Väitöskirja tarkastetaan 5.11. Helsingissä

Kalle Nordlingin väitöskirja Understanding the climate effects of anthropogenic aerosols (Ihmisperäisten pienhiukkasten ilmastovaikutusten mallinnus) tarkastetaan 5.11.2021 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa.

Väitöstilaisuus järjestetään Helsingin yliopiston Fysiikan laitoksella (Auditorio E204), osoitteessa A. I. Virtasen aukio 1, Helsinki. 

Vastaväittäjänä on professori Dominick Spracklen Leedsin yliopistosta, ja kustoksena toimii professori Heikki Järvinen Helsingin yliopistosta.

Väitöskirja on saatavilla Helda-palvelussa

Lähde: Ilmatieteen laitos