Kirjallisuutta: Ilmastonmuutoksen fysiikkaa
Lawrence, M. Krauss: Ilmastonmuutoksen fysiikkaa. Terra Cognita 2023, 170 s.
Ilmastonmuutoksen fysiikkaa on sivumäärältään vaatimaton, mutta sisällöltään painava kirjanen. Sen alkupuoli on osin raskasta luettavaa, mutta sitäkin antoisampaa, sillä kirja luo teoreettisen kehyksen ilmastonmuutoksen havaitsemiselle ja ennustamiselle sekä ajantasaisen katsauksen ilmastomalleja tukeviin kokeellisiin todisteisiin. Ymmärtämistä helpottaa olennaisesti se, että mallit ja ennusteet pohjautuvat suoraviivaiseen perusfysiikkaan: ensisijaisesti mekaniikkaan ja lämpöoppiin.
Lähtökohta, kirjan ensimmäinen luku, on havainnollinen ja konkreettinen. Mekong-joki elättää kalastuksen ja riisiviljelyn tuotteilla 14 miljoonaa ihmistä. Yllättävää on suiston alavuus. Viimeisten 800 kilometrin matkalla joki laskeutuu vain kuusi metriä. Tämän perusteella on helppo ymmärtää, miten haavoittuva ekosysteemi on pienellekin merenpinnan nousulle. Mekongin virtaussuunnan vaihtelusta kirjoittaja saa myös aiheen selittää, mistä vuoroveden vaihtelu johtuu.
Seuraavissa luvuissa kerrotaan mittaustuloksiin perustuvasta ilmastohistorian tuntemuksestamme. Hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä on merkittävässä osassa, sillä noin kaksi kolmannesta kaikkien kasvihuonekaasujen säteilypakotteesta johtuu yksinomaan siitä. Se on siis pääosassa, kun puhutaan maapallon pintalämpötilan noususta. Vuosikymmenien pituiset mittaussarjat, esimerkiksi Keelingin käyrä (ks. myös Keelingin käyrä, Dimensio 27.7.2023), ovat osoittaneet jatkuvaa pitoisuuden kasvua. Jääkairauksin tarkastelu on voitu ulottaa satojen tuhansien vuosien taakse, mikä tekee mahdolliseksi ihmisen vaikutuksen erottamisen satunnaisesta vaihtelusta.
Suurien linjojen ohella kirjassa selostetaan yksityiskohtaisesti jopa molekyylitason mekanismeja, esimerkiksi sitä, miten auringonvalo ja maasta heijastuva säteily absorboituvat ilmakehässä. Huolimatta siitä, että typpeä on 78 ja happea 21 tilavuusprosenttia, viimeinen prosentti ratkaisee ilmasto-olot. Vesihöyryä on keskimäärin 0,2 prosenttia. Se on ilmakehän voimakkain lämpösäteilyn absorboija. Hiilidioksidia on vielä vähemmän, 0,04 prosenttia, mutta se vaikuttaa voimakkaammin kuin vesihöyry. Ratkaisu perustuu yhtäältä absorptiokyvyn määrääviin molekyylitason värähtelyihin ja toisaalta kaasujen jakautumiseen ilmakehässä.
Kirjassa on runsas kuvitus: päästöjä ja pitoisuuksia kuvaavia diagrammeja sekä esimerkiksi hiilen biokiertoa ja geologista kiertoa kuvaavia kaavioita. Ne helpottavat olennaisesti tekstin ymmärtämistä. Viimeksi mainitut prosessit ovat hyvin hitaita, puhutaan sadoista miljoonista vuosista. Vasta viimeisen sadan vuoden aikana ihminen on nopeuttanut näitä prosesseja fossiilisten polttoaineiden käytöllään. Merien vaikutus on myös monitahoinen. Meret sitovat ja vapauttavat sekä hiilidioksidia että lämpöenergiaa ja tasaavat siten ilmastovaikutuksia. Muutokset ovat hitaampia eteläisellä pallonpuoliskolla kuin pohjoisella, koska siellä merien osuus on suurempi.
Geologisessa skaalassa nopeita muutoksia on tapahtunut merenpinnan korkeudessa viimeisen puolen miljoonan vuoden aikana. Vaihteluväli on saattanut olla yli sata metriä runsaan kymmenen tuhannen vuoden aikana Punaisen meren happi-isotooppiaineiston perusteella pääteltynä. Jos nykyinen tahti hiilidioksidin päästämisessä jatkuu, niin muutamien metrien merenpinnan nousua on odotettavissa jo seuraavien sadan vuoden aikana. Miten silloin käy Mekongin alajuoksun asukkaille, kaloille ja riisipelloille?
Ilmastomallien perusteella ilmastonmuutos on pysäytettävissä. Lämpötilannousu näyttäisi pysähtyvän nopeasti, jos kasvihuonekaasujen päästöt saadaan loppumaan. Tämä on vain sitä vaikeampaa, mitä pitempään toimiin ryhtymistä viivytetään. Toisaalta on olemassa uhkatekijöitä, joita mallit eivät ota eivätkä voikaan ottaa huomioon. Puhutaan epälineaarisesta takaisinkytkennästä. Tällä tarkoitetaan sitä, että ilmastonmuutos muuttaa mallien perusoletuksia.
Kuvaava esimerkki on arktisen merijään sulaminen. Sulan veden pinta on tummempaa kuin jääpeite, minkä vuoksi se absorboi auringonvaloa paljon enemmän. Sulaminen siis kiihdyttää lämpenemistä. Toinen esimerkki on Grönlannin jääpeitteen sulaminen. Se ohentaa jääpeitettä. Lämpötila on suurempi lähempänä merenpinnan tasoa, minkä seurauksena sulaminen nopeutuu, mitä ohuemmaksi jääpeite muuttuu. Vastaavankaltainen uhka on myös ikiroudan sulaminen. Se vapauttaisi suuret määrät metaania, joka on vielä hiilidioksidiakin voimakkaampi kasvihuonekaasu.
Kirjoittaja on teoreettinen fyysikko ja kosmologi. Tieteellistä työtään paremmin hänet tunnetaan ehkä skeptikkona ja tieteen yleistajuistajana. Ilmastonmuutoksen fysiikkaa -kirjan parasta antia ovat yhtäältä ilmastonmuutoksen purkaminen konkreettisiin, yksityiskohtaisiin osiin ja näkökulmiin sekä toisaalta kirjan runsas kuvitus. Kuvien tekninen toteutus on toisaalta myös kirjan suurin heikkous. Monet kuvista ovat niin pieniä, että tekstejä on helpompi lukea suurennuslasin kanssa. Samoin alun perin varmaankin monivärisinä laadittujen kuvien harmaasävyisten kopioiden yksityiskohdat erottuvat välistä niin huonosti, että joskus on lähes arvailun varassa, mikä käyrä kuvaa mitäkin asiaa. Tarkka tihrustaminen kuitenkin kannattaa. Yksityiskohtien, selitysten ja perustelujen vyöry on häikäisevä. Kirja antaa perusteellisen kuvan siitä, mitä kaikkea ja miten paljon meitä kaikkia ja erityisesti meitä seuraavia sukupolvia koskettavasta maailmanlaajuisesta ilmiöstä tiedetään.
Kirjassa on annettu lisälukemiseksi 24 verkkosivustoa. Lähteinä on mainittu parikymmentä tieteellistä artikkelia ja 165 kuvalähdettä. Viimeksi mainitun luettelon perusteella löytyy esimerkiksi kartta merenpinnan nousun uhkaamasta Mekong-joen suistosta (https://coastal.climatecentral.org/map/8/106.1426/9.072/?theme=sea_level_rise&map_type=ice_sheet&basemap=roadmap&contiguous=true&elevation_model=best_available&ice_loss_level=1.0&ice_sheet=antarctic&refresh=true&water_unit=m). Asiahakemisto on kuusisivuinen. Se onkin tarpeen, sillä monista asioista puhutaan useassa kohdassa. Esimerkiksi hiilidioksidiin on viittaus 67 eri sivulla.
