Ilmastonmuutoksen aiheuttamat muutokset ekosysteemeissä saattavat tehostaa lämpenemistä

26.07.2010 09:15

Maaekosysteemit vaikuttavat merkittävästi ilmakehän koostumukseen ja sitä kautta ilmastoon. Monilla biosfäärin muutoksilla on ilmastoa lämmittävä vaikutus, ja tämä on hyvin puutteellisesti huomioitu ilmastoennusteissa.

Tähän päätyivät Helsingin yliopiston tutkijat Atte Korhola, Markku Kulmala, Sanna Sorvari ja Timo Vesala, joiden artikkeli aiheesta ilmestyy kansainvälisesti merkittävän Nature Geoscience -julkaisun sähköisessä Advance Online Publication -muodossa 25.7.2010.

Hiilen kiertoon liittyvät biosfäärin ns. palauteilmiöt pystytään jo jollain tarkkuudella huomioimaan tulevaisuuden ilmastoennusteissa. Tällainen on hiilidioksidin vapautuminen maaperästä orgaanisen aineen (karike yms.) hajotessa ja sen tehostuminen lämpötilan noustessa, mikä siis lämmittää ilmakehää. Toisaalta sitoutuvan hiilen määrän kasvu kasvukauden pidentyessä ja yhteyttämisen tehostuminen kohonneessa hiilidioksipitoisuudessa viilentävät ilmakehää.

Hiilidioksidin ohella monien muidenkin yhdisteiden kierto muuttuu ilmaston muuttuessa. Lämpeneminen johtaa kasvaviin metaanipäästöihin soilta, ilokaasupäästöihin maaperästä, haihtuvien orgaanisten yhdisteiden vapautumiseen metsistä sekä erilaisten hivenkaasujen ja noen päästöihin metsä- ja ruohikkopaloista. Nämä päästöt muokkaavat ilmakemiallisia reaktioita mukaan lukien otsonin muodostuminen. Otsoni on, sen lisäksi että se on myrkyllinen eläimille ja kasveille, myös kasvihuonekaasu.

Aineiden kiertoa biosfäärin ja ilmakehän välillä tutkivaa tieteen alaa kutsutaan biogeokemiaksi. Vaikka biogeokemiallinen tietämys biosfäärin vasteista ilmastonmuutokseen on kasvanut, tuloksia on puutteellisesti hyödynnetty ilmastonmuutoksen mallinnuksessa. Biosfäärin vaikutus voidaan huomioida ns. säteilypakotteen käsitteen kautta. Säteilypakote on jonkin tekijän kuten kasvihuonekaasujen lisääntyneen pitoisuuden aiheuttama poikkeama maapallon säteilyenergiatasapainossa.

Nature Geoscience -artikkelissa arvioitiin säteilypakotteet kaikille maaekosysteemien merkittäville prosesseille, jotka häiriintyvät ihmisen aiheuttaman ilmakehän koostumuksen muutoksen ja ilmastonmuutoksen seurauksena. Artikkelin merkittävä tulos on, että biosfäärin lämmittävä vaikutus voi suurelta osin kumota viilentävän vaikutuksen, joka seuraa kasvavista hiilinieluista.

Palauteilmiöiden suuruuteen liittyy suuria epävarmuuksia, erityisesti koska ne ovat kytkeytyneet toisiinsa. Esimerkiksi muutokset typen kierrossa vaikuttavat hiilen kiertoon. Pitkistä paleoklimatologisista aineistoista kuitenkin tiedetään, että ekosysteemien ja aineiden päästöjen vasteet ilmakehän muutokseen ovat nopeita, aikajänne on kymmeniä vuosia. Tämän vahvistavat myös eri puolilla maailmaa tehtävät nykyhetken biogeokemialliset havainnot.

Yritettäessä ymmärtää tämän vuosisadan aikana tapahtuvaa ilmastonmuutosta biosfäärin moninaisia prosesseja ei voida sivuuttaa. Erityisesti pitää huomioida ilmiöt, jotka eivät liity suoraan hiilen kiertoon, vaikkakin voivat muuttuessaan myös vaikuttaa hiilen kiertoon. Nämä kaikki pitäisi ottaa mukaan seuraavan sukupolven Maa-ilmakehä -malleihin.

Tutkimukseen osallistuivat Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta professori Markku Kulmala, projektipäällikkö, FT Sanna Sorvari, professori Timo Vesala sekä ympäristötieteiden laitokselta professori Atte Korhola.