Kliimatundlikkus – mis see on ja kuidas CO2 kahekordistumine Maad soojendab
Maa soojeneb, sest inimesed paiskavad atmosfääri kasvuhoonegaase. Seda nimetatakse kasvuhooneefektiks: päikesevalgus laseb maa pinnale soojeneda, maa kiirgab seejärel osa energiast tagasi õhku infrapuna-(soojus)kiirgusena, kuid kasvuhoonegaasid neelavad seda osa kiirgusest ja kiirgavad seda osa energiast taas tagasi pinna suunas — tulemuseks on keskmise temperatuuri tõus. Kasvuhoonegaas, mis põhjustab kõige rohkem soojenemist, on süsinikdioksiid (lühinimetus CO2) ja söe põletamine on üks suuremaid allikaid, mis seda atmosfääri paiskab. Kliimatundlikkus on mõiste, mis kirjeldab, kui palju soojeneb Maa, kui atmosfääri satub teatud kogus CO2.
Kliimatundlikkus tähenduse täpsemalt: sageli mõeldakse sellega seda, kui palju soojem oleks Maa, kui atmosfääris oleks kaks korda rohkem CO2 kui 1750. aastal, enne kui inimesed hakkasid palju kivisütt põletama. Teadlased arvavad, et pärast CO2 kahekordistumist atmosfääris jääb Maa pinnale 4 W/m2 rohkem energiat ja see soojendab Maad lõpuks umbes 3 °C võrra. Sellega püütakse kirjeldada nii‑öelda tasakaalutundlikkust (equilibrium climate sensitivity, ECS): lõplikku temperatuuri tõusu pärast uue tasakaalu saavutamist, kui kõik tagasisideprotsessid on täielikult avaldunud.
On kasulik eristada kahte mõistet:
- Equilibrium Climate Sensitivity (ECS) — lõplik soojenemine pärast CO2 kahekordistumist (võib kesta sajandeid, kuna ookeanid hoiavad soojust).
- Transient Climate Response (TCR) — ajutine soojenemine siis, kui CO2 kontsentratsioon tõuseb järk‑järgult (näiteks 1% aastas) ja jõuab kahekordistumiseni (tavapäraselt hinnatakse seda mõnekümne aastaga).
Miks see soojenemine ei ole üksnes CO2 „otsene“ efekt? Kliimatundlikkus sõltub ka tagasisidetest — protsessidest, mis kas soodustavad soojenemist (positiivsed tagasisided) või nõrgendavad seda (negatiivsed tagasisided). Peamised tagasisided on:
- veeauru tagasiside: soojem õhk hoiab rohkem veeauru, mis on tugev kasvuhoonegaas — see on positiivne tagasiside;
- jää‑ ja lumepeegeldus (albedo): soojenedes sulab jää ja lumi ning pind muutub tumedamaks, mis neelab rohkem päikeseenergiat — positiivne tagasiside;
- pilved: nende mõju on keeruline ja sõltub pilvede kõrgusest, tüübist ja geograafiast — pilvetagasiside on üks suuremaid ebakindluse allikaid;
- õhu temperatuuriprofiili ehk lapse‑sageduse (lapse rate) muutus: see võib toimida osaliselt negatiivse tagasisidena, kuid koos veeauruga on netomõju tavaliselt positiivne.
Teadlaste hinnangud kliimatundlikkusele ei ole ühe kindla numbri juures, kuid viimaste hindamiste järgi (IPCC aruannete põhjal) on tasakaalutundlikkuse keskmine hinnang umbes 3 °C kahekordse CO2 korral, tavapärases tõenäolikus vahemikus ligikaudu 2,5–4 °C. Ajutine reageering (TCR) on madalam, sest ookeanid neelavad osa soojusest ja aeglustavad pinnatemperatuuri tõusu.
Ajaskaala on oluline: isegi kui CO2 kontsentratsioon püsinuks kõrgena vaid mõnekümne aasta jooksul, kestab osa soojenemisest edasi, kuna ookeanid ja polaaralad reageerivad aeglaselt. Seetõttu väljendub osa praegusest heitmetest soojenemises alles tulevikus. Samuti mõjutavad lühiajalised tegurid (nt atmosfäärilised aerosoolid), kui kiiresti nähtav soojenemine tekib.
Praktiline tähendus: kui CO2 ja teised kasvuhoonegaasid jätkavad tõusu, tuleb tõenäoliselt arvestada mitu kraadi soojenemisega selle sajandi lõpuks võrreldes eelindustriaalse ajaga, sõltuvalt heitmete stsenaariumist ja täpsest kliimatundlikkusest. Ebakindlus tuleb peamiselt pilve‑ ja mõnede tagasisideprotsesside keerukusest, aga isegi konservatiivsete hinnangute korral on võimalikud suured muutused kliimasüsteemis — seetõttu on süsinikuheite vähendamine ja leevendustoimingud olulised riski vähendamiseks.
Kui tundlik on kliima?
Kliimateadlased ei tea kliimatundlikkust väga hästi, kuid nad arvavad, et see jääb tõenäoliselt 1,5 °C ja 4,5 °C vahele. Seega, kui atmosfääris oleks kaks korda rohkem CO2 kui 1750. aastal, oleks Maa tuhandete aastate pärast tõenäoliselt 1,5 °C kuni 4,5 °C võrra soojem.
Kuidas me teame?
Kliimatundlikkust on võimalik püüda välja selgitada kolmel viisil. Esimene viis on vaadata alates 1750. aastast igal aastal tehtud temperatuurimõõtmisi ja võrrelda neid mõõtmistega, mis näitavad, kui palju kasvuhoonegaase oli samal ajal atmosfääris. Teine võimalus on püüda välja selgitada, kui palju kasvuhoonegaase oli ja milline oli temperatuur kauges minevikus enne, kui inimesed hakkasid neid mõõtma. Näiteks mõõtes, kui palju CO2 on tuhandeid aastaid tagasi sügavale polaarjäässe kinni jäänud pisikestes õhumullides. Kolmas võimalus on kliimasüsteemi mudelite koostamine arvutites.
Miks on oluline paremini teada, kui tundlik on kliima?
Pariisi kokkuleppe eesmärk on hoida globaalne soojenemine alla 2 °C. Kui kliima on väga tundlik, on see väga raske, seega peaksid inimesed ja riigid ehk kiiremini üle minema puhtama energia kasutamisele. Aga kui kliima ei ole väga tundlik, siis oleks ehk raha raiskamine, kui lõpetataks söepõletusel töötavate elektrijaamade kasutamine, mis on veel peaaegu uued. Seega on väga oluline saada täpsemalt teada, milline on kliimatundlikkus.
Miks on seda raske välja selgitada?
On raske välja selgitada, kui tundlik on kliima, sest pärast seda, kui kasvuhooneefekt muudab Maa veidi soojemaks, on palju erinevaid tagasisideid, mis võivad soojenemist kiirendada või aeglustada. Näiteks aurustab soojus merest rohkem vett ja see veeaur on ise kasvuhoonegaas, mis muudab Maa veelgi soojemaks. Teadlased on üsna kindlad, et enamik tagasisidet muudab soojenemise kiiremaks: kuid kuna tagasiside on nii keeruline, ei saa nad sellest väga hästi aru ja mõnikord ei ole nende arvutid piisavalt kiired, et teha piisavalt arvutusi, et saada hea vastus. Projekti, mille raames nad teevad koostööd, et paremini aru saada, nimetatakse ühendatud mudelite võrdlusprojektiks (Coupled model intercomparison project, CMIP). Üks asi, mida nad püüavad paremini mõista, on pilved, sest need võivad teha suurt vahet.
See diagramm näitab kliimatundlikkuse üldist ideed. Kui inimesed eraldavad CO2 , muudab see Maa soojemaks. See soojenemine muutub suuremaks enamiku tagasiside tõttu. Tagasisidet on palju erinevaid. Üks tagasiside on see, et kui esimene väike soojus sulatab jää, mis peegeldas palju päikesevalgust, siis võib päikesevalgus paista merele, mis varem oli jää all, ja muuta mere soojemaks.
Erinevad viisid, kuidas rääkida kliimatundlikkusest
Inimesed, kes mõtlevad 21. sajandist, võivad rääkida kliimatundlikkusest teisiti kui inimesed, kes mõtlevad tuhandete aastate kaugusele tulevikku.
Kui CO2 tase ei suurene enam
Kui CO2 suureneb järk-järgult 1% võrra igal aastal, siis ajutine kliimareaktsioon (TCR) on temperatuuri tõus aastaks, mil see on kahekordistunud. See on tõenäoliselt vahemikus 1 °C kuni 2,5 °C. Kuna see on natuke sarnane sellega, mis võib juhtuda sel sajandil, siis on see ehk kõige kasulikum viis, kuidas enamik inimesi räägib kliimatundlikkusest, kui nad räägivad Pariisi lepingust.
Kui ookeani temperatuur tasakaalustab atmosfääri temperatuuri
Kuid suurem osa lisasoojust soojendab ookeane ja pärast seda, kui CO2 on lakanud suurenemast, lahkub osa sellest soojusest ookeanidest ning jätkab aeglaselt atmosfääri soojendamist tuhandete aastate jooksul. Tasakaaluline kliimatundlikkus (ECS) on temperatuur, mille Maa saavutaks, kui atmosfäär ja ookeanid oleksid taas tasakaalus, kui CO2 ei suureneks enam, vaid jääks kahekordsele tasemele.
Küsimused ja vastused
K: Mis põhjustab Maa soojenemist?
V: Inimesed paiskavad atmosfääri kasvuhoonegaase, mida nimetatakse kasvuhooneefektiks.
K: Mis on suurim süsinikdioksiidi allikas atmosfääris?
V: Söe põletamine on suurim asi, mis paneb süsinikdioksiidi (CO2) atmosfääri.
K: Mida tähendab kliimatundlikkus?
V: Kliimatundlikkus tähendab, kui palju soojeneb Maa, kui atmosfääri lastakse teatud kogus CO2. Tavaliselt viitab see sellele, kui palju oleks soojem, kui atmosfääris oleks kaks korda rohkem CO2 kui 1750. aastal, enne kui inimesed hakkasid palju kivisütt põletama.
K: Kui palju lisasoojust jääb kinni, kui CO2 sisaldus atmosfääris kahekordistub?
V: Kui CO2 sisaldus atmosfääris kahekordistub, jääb igal sekundil iga ruutmeetril Maa peal kinni 4 džauli lisasooja.
K: Kui kuumaks muutub Maa pika aja pärast, kui CO2 kahekordistub?
V: Pika aja pärast arvavad teadlased, et kui CO2 kahekordistub, siis on Maa umbes 3 °C võrra kuumem.
K: Mis takistab osa soojuse väljumist Maalt?
V: Kasvuhoonegaasid takistavad osa soojusest Maalt põgenemast, mistõttu seda nimetatakse "kasvuhooneefektiks".
