ITÄSUOMALAISTEN LUKIOLAISTEN TIEDOT JA ASENTEET
ILMASTONMUUTOKSESTA
ANNIKA HUUPPONEN
Pro gradu -tutkielma Itä-Suomen yliopisto Ympäristö- ja biotieteiden laitos
Biologia 2020
2 ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO
Ympäristö- ja biotieteiden laitos
HUUPPONEN, ANNIKA: Itäsuomalaisten lukiolaisten tiedot ja asenteet ilmastonmuutoksesta
Pro gradu -tutkielma (40 op), 87 s., Liitteitä 2.
Toukokuu 2020
avainsanat: ilmastonmuutos, opetus, lukio, tietotasot, asenteet
Ilmastonmuutos on yksi nykyajan mittavimmista ympäristöongelmista. Se johtuu ihmisen teollisesta toiminnasta sekä maankäytön muutoksista, jotka vaikuttavat luonnollisten prosessien toimintaan. Tämän takia elämälle merkittävä kasvihuoneilmiö voimistuu ja maapallon keskilämpötila nousee. Ilmaston lämpenemisen seuraukset ovat merkittävät niin luonnolle, kuin ihmiselle. Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi on olemassa keinoja, mutta ne vaativat suuria muutoksia yhteiskunnan ja yksilön käyttäytymisen tasolla.
Ilmastonmuutoksen käsitteleminen on iso osa Suomen perus- ja lukiokoulutusta. Ilmiö on otettu huomioon jokaisessa oppiaineessa. Lukio voi olla opiskelijalle viimeinen paikka, jossa ilmiötä tullaan käsittelemään.
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää itäsuomalaisten lukiolaisten tietoja ja asenteita ilmastonmuutoksesta. Tutkimuksen aineisto kerättiin sähköisellä kyselylomakkeella.
Lomakkeeseen sisältyi väittämiä sekä kysymyksiä. Tutkimuskyselyyn vastasi kahdesta lukiosta 262 opiskelijaa.
Opiskelijoiden tietotasot ja asenteet olivat keskimäärin hyvät. Valmiudet omiin tekoihin olivat vähäiset. Koulutuksella oli vaikutus osaamiseen sekä huolestuneisuuteen. Osaamiselle ei ollut vaikutusta omien tekojen määrään. Tyttöjen asenteet ilmastonmuutosta kohtaan olivat myönteisemmät, kuin poikien. Myös tyttöjen valmiudet omiin tekoihin olivat suuremmat, kuin poikien.
Tämä tutkimus vahvisti aikaisempaa tietoa nuorten hyvistä tietotaidoista sekä asenteista ilmastonmuutosta kohtaan. Tutkimuksen perusteella koulutus ei näy opiskelijoiden ympäristöteoissa. Tulevaisuudessa tutkimuksen otantaa voi laajentaa suuremmalle alueelle.
3 UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND
Department of Environmental and Biological Sciences
HUUPPONEN, ANNIKA: The level of knowledge and attitudes towards climate change in Eastern Finland’s high school students
MSc. Thesis (40 cp), 87 pp., Appendices 2.
May 2020
key words: climate change, teaching, high school, knowledge, attitudes
Climate change is one of the most significant environmental problems of our time. It is the result of industrial activity and changes in land use which cause an effect on the functioning of natural processes. These changes result to the intensification of greenhouse effect, which is essential for survival of life on Earth. Therefore, rising the average global temperature. Global warming has extensive consequences to all environments and human activities. The measures to mitigate climate change require large-scale modification of current behavior of societies and individuals.
Climate change education is a considerable part of Finland’s primary and secondary education. The phenomenon has been acknowledged in every subject. Secondary education may be the last time for a student learn about climate change.
The aim of this study was to explore the level of knowledge and the attitudes of secondary schoolers from Eastern Finland about climate change. Research data was collected by using an electronic questionnaire. Questionnaire included right or wrong statements as well as questions.
262 students responded to the questionnaire.
Students’ average knowledge levels and attitudes were good. Students’ capacity to perform environmental acts themselves was limited. The amount of schooling had effect on the level of knowledge and concern. The amount of individual’s environmental acts did not depend on the amount of schooling. Girls’ attitudes towards climate change were more positive than boys’
attitudes. The girls' ability to do environmental acts was also greater than that of the boys.
This study confirmed previous knowledge of high schoolers’ good level of knowledge and positive attitudes towards climate change. According to the study, education is not reflected in students' environmental acts. In the future, the research sample could be extended to a larger area.
4 SISÄLLYSLUETTELO
1 JOHDANTO ... 6
2 ILMASTONMUUTOS ... 7
2.1 Ilmastonmuutos ilmiönä ...7
2.1.1 Kasvihuoneilmiö ja kasvihuonekaasut ...8
2.1.2 Ilmaston lämpeneminen ... 12
2.1.3 Ihmisen toiminta ... 13
2.2 Ilmaston lämpenemisen seuraukset ... 18
2.2.1 Vaikutukset ihmiselle ... 19
2.2.2 Vaikutukset elolliseen luontoon ... 22
2.2.3 Vaikutukset ihmiskunnalle... 24
2.3 Ilmastonmuutos nykypäivänä... 27
2.3.1 Mahdolliset ratkaisut ... 27
2.3.2 Yksilön toimet ... 29
3 ILMASTONMUUTOS OPETUKSESSA... 30
3.1 Perusopetuksen opetussuunnitelma ... 30
3.1.1 Laaja-alainen osaaminen... 30
3.2 Ilmastonmuutos perusopetuksessa ... 31
3.3 Ilmastonmuutos lukiossa... 32
3.4 Ilmastokasvatus ... 33
3.4.1 Ilmastokasvatuksen polkupyörämalli ... 33
4 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET JA HYPOTEESIT ... 36
5 AINEISTON KERÄÄMINEN JA MENETELMÄT ... 37
5.1 GoogleForms-lomake ... 38
5.2 Aineiston analysoiminen ... 39
6 TULOKSET ... 41
6.1 Taustatiedot ... 41
6.2 Ilmastonmuutokset syyt ja seuraukset – väittämät ... 42
6.3 Asenteet ilmastonmuutoksesta ... 46
6.4 Osaaminen, huolestuneisuus ja valmius tekoihin ... 48
6.5 Vastaukset avoimeen kysymykseen ... 50
6.6 Ilmastonmuutoksen syyt, seuraukset ja asenteet vuosikursseittain ... 51
6.7 Osaaminen, huolestuneisuus ja omat teot vuosikursseittain ... 51
6.8 Ilmastonmuutoksen syyt, seuraukset ja asenteet sukupuolittain ... 56
6.9 Osaaminen, huolestuneisuus ja omat teot sukupuolittain ... 56
7 MERKITTÄVIEN TULOSTEN TARKASTELU JA POHDINTA ... 60
7.1 Yleisesti ... 60
5
7.2 Vuosikurssien välillä ... 65
7.3 Sukupuolien välillä ... 66
7.4 Tutkimuksen luotettavuus ... 67
8 JOHTOPÄÄTÖKSET ... 68
KIITOKSET ... 69
LÄHTEET... 69
Liitteet ... 80
6 1 JOHDANTO
Ilmasto on muuttunut monta kertaa maapallon historiassa (Hampe & Jump 2011). Erilaiset luonnolliset prosessit ja tekijät vaikuttavat maapallon ilmakehän koostumukseen sekä ilmamassojen kiertoliikkeisiin (Deser ym. 2014), mikä synnyttää Maan ilmaston. Maapallon ilmasto on heilahdellut kuumien ja kylmien jaksojen välillä (Zachos ym. 2001), mutta Maan elämänhistorian aikana ei ole vallinnut sellaisia jaksoja, jotka olisivat tuhonneet elämän kokonaan (Crowley & North 1991). Ilmastonmuutokset ovat aikaisemmin tapahtuneet tuhansien, ja jopa miljoonien vuosien aikana. Maapallon ilmastoa pidetäänkin keskimäärin hyvin vakaana systeeminä.
1800-luvusta lähtien Maahan on saapunut enemmän säteilyä Auringosta, kuin mitä sitä on poistunut. Maapallon ilmaston keskilämpötila siis nousee (IPCC 2015). Ilmaston lämpeneminen on ollut poikkeuksellisen nopeaa etenkin 1900- ja 2000-luvulla, minkä takia sitä ei voida enää pitää luonnollisten tekijöiden aiheuttamana (Waskey 2012). Syynä nykyiselle ilmastonmuutokselle pidetään ihmisen teollisista toimista vapautuvia kasvihuonekaasuja, jotka voimistavat maapallon kasvihuoneilmiötä. Erityisen merkittävänä kasvihuonekaasuna pidetään hiilidioksidia, jonka pitoisuus nousee vuosittain merkittävästi (Dunn ym. 2018). Ilmaston lämpenemisellä on mittavia seurauksia niin luonnolle, kuin ihmisellekin (National Research Council 2008). Suurimmassa vaarassa ovat eliöt, joiden elinalueet ja ravintolähteet tuhoutuvat muuttuvien olosuhteiden takia (Dawson ym. 2011).
Ilmastonmuutos on otettu myös koulutuksessa huomioon, sillä kyseessä on hyvin merkittävä ja vaikutuksiltaan laaja ympäristöongelma. Ilmastokasvatus sisältyy perusopetuksen (2014) ja lukion (2015) opetussuunnitelmien perusteisiin. Ilmastokasvatus on myös uusi merkittävä kasvatuksen osa-alue, jota varten on kehitetty useita erilaisia malleja. Erityisesti Suomessa ilmastokasvatuksen tutkimisella on suuri merkitys. Lukiosta valmistuneilla opiskelijoilla tulisi siis olla kattavat tiedot ilmastonmuutoksesta sekä toimista sen hillitsemiseksi.
Tässä Pro gradu – tutkielmassa tarkastellaan itäsuomalaisten lukiolaisten tietotasoja sekä asenteita ilmastonmuutosta kohtaan. Tutkielmassa keskitytään tarkastelemaan tietotasoa ja asenteita yleisesti sekä eri ryhmien, kuten vuosikurssien ja sukupuolien välillä. Lukiolaiset ovat avainasemassa ympäristöasioiden eteenpäin viemisessä. He tulevat tekemään tulevaisuudessa päätöksiä itsensä ja muiden hyväksi. Tällöin riittävä tietotaso ympäristössä tapahtuvista ilmiöstä on erityisen tärkeää.
7
2 ILMASTONMUUTOS
2.1 Ilmastonmuutos ilmiönä
Tietyn alueen sääolosuhteiden keskimääräinen tila ja niiden variaatiot muodostavat alueen ilmaston pitkällä aikavälillä (Hann 1908). Tarkasteltaviin sääolosuhteisiin sisältyvät esimerkiksi lämpötila, sadanta, kosteus sekä alueen tuulisuus. Ilmasto ei ole vakaa systeemi;
siinä tapahtuvat muutokset ovat olennainen osa sitä. Ilmasto vaihtelee alueellisesti ja maailmanlaajuisesti niin päivittäisellä tasolla, kuin miljoonia vuosia käsittävillä geologisilla ajanjaksoilla (Campbell ym. 2015).
Auringosta saapuva säteily on ensisijainen maapallon ilmastoon vaikuttava tekijä (Beer 2005). Muutokset Maahan saapuvan säteilyn määrässä ovat yhteydessä pitkällä aikajaksolla tapahtuviin ilmastonmuutoksiin (Hansen & Lacis 1990). Maapallolle saapuvan Auringon säteilyn ja Maasta poistuvan säteilyn tasapainoa kuvataan Maan säteilytaseella (Trenberth ym.
2009). Auringosta saapuva säteily joko kimpoaa ilmakehän kaasuista takaisin avaruuteen tai absorboituu ilmakehään. Osa absorboituneesta säteilystä emittoituu maanpinnalle, johon se joko absorboituu tai josta se emittoituu takaisin ilmakehään. Maanpintaan ja ilmakehään absorboitunut lämpösäteily lämmittää niitä. Mikäli Maan säteilytase on positiivinen, Maahan saapuu enemmän säteilyä, kuin siitä poistuu. Tällöin Maahan kertyy energiaa. Mikäli Maan säteilytase on negatiivinen, Maahan saapuu vähemmän säteilyä, kuin siitä poistuu.
Maahan saapuvaan Auringon säteilyn määrään vaikuttaa Maan avaruudellinen sijainti kiertoradallaan suhteessa Aurinkoon. Maan akselin kaltevuus vaikuttaa napa-alueille saapuvan säteilyn määrään, eli sen intensiteettiin. Myös auringonpilkkujen sekä auringonsoihtujen määrä aiheuttavat vaihteluita Auringosta saapuvan säteilyn määrässä (Campbell ym. 2015).
Auringosta saapuva säteily synnyttää Maan ilmakehän kiertoliikkeet, eli maapallon tuulivyöhykkeet ja vaikuttaa merivirtojen syntymiseen.
Maapallon ilmakehä on vuorovaikutuksessa maapallon muiden luonnonsysteemien kanssa.
Maanpinta, meret, kasvillisuus, jäätiköt sekä globaali-ilmasto muodostavat monimutkaisen kokonaisuuden: maapallon luonnonjärjestelmän (Claussen 2000). Muutokset luonnonjärjestelmän eri systeemeissä järkyttävät sen tasapainoa, mikä voi johtaa pitkällä ajanjaksolla ilmastonmuutokseen (Deser ym. 2014). Esimerkiksi kasvillisuuden määrä (Panferov ym. 1999) vaikuttaa siihen, kuinka paljon maanpinnalle saapuvasta Auringon säteily kimpoaa takaisin ilmakehään. Jos kasvillisuuden määrä vähenee huomattavasti, niin
8
maanpintaan absorboituu enemmän Auringon lämpösäteilyä, jolloin maanpinnan lämpötila nousee. Maanpintaan varastoitunut latentti lämpö siirtyy ilmakehään, kun maanpinnan vesi lämpenee ja muuttuu vesihöyryksi (Rennò & Ingersoll 1995). Vesihöyryn määrän kasvu ilmakehässä voi synnyttää muutoksia ilmastossa.
Maan litosfäärilaattojen liikkeet muokkaavat pinnanmuotoja sekä merien syvyysprofiileja (Foley 2015). Merivirtojen kuljettamat lämpimät ja kylmät ilmamassat vaikuttavat maapallon lämpötilaeroihin (Rahmstorf 2002). Mikäli merivirrat syvyysprofiilien muuttuessaan voimistuisivat, heikentyisivät tai kääntyisivät, olisi sillä suuri vaikutus Maan ilmastoon.
Pinnanmuotojen ja ilmamassojen liikkeiden muutoksilla olisi sama vaikutus. Maan litosfäärilaatat ovat osallisena myös Maan vulkaanisen toiminnan tasossa, joka on keskeinen osa Maan hiilen kiertoa (Foley 2015). Tulivuorien purkauksissa alailmakehään vapautuu tuhkahiukkasia ja rikkikaasuja (Robock 2000). Tuhkahiukkaset absorboivat Auringon säteilyä ja estävät säteilyn pääsyä maanpinnalle. Rikkikaasuista muodostuneet sulfaattiaerosolit muodostavat pilviä alailmakehään, jotka absorboivat Auringon lämpösäteilyä sekä maasta emittoituvaa lämpösäteilyä. Tuhkahiukkaset eristävät niiden vaikutuksen alaisen maa-alueen Auringon säteilyltä ja tasoittavat päivittäisiä lämpötilaeroja. Tulivuorten purkauksien vaikutus ilmastoon on kuitenkin lyhytaikainen, sillä tuhkahiukkaset laskeutuvat maahan muutamien päivien aikana ja lopulta sulfaattiaerosolipilvetkin hajoavat.
Ilmastonmuutokset ovat olleet toistuva ilmiö maapallon historiassa (Hampe & Jump 2011).
Maapallolla ei ole elämän historian aikana vallinnut niin kuumia tai kylmiä jaksoja, jotka olisivat voineet tuhota elämän maapallolla kokonaan (Crowley & North 1991) Tämä osoittaa sen, että Maan ilmasto on suhteellisen vakaa. Voimakkaita heilahteluita kylmien ja kuumien jaksojen välillä on kuitenkin tapahtunut (Zachos ym. 2001). Näiden jaksojen pituudet vaihtelevat muutamista miljoonista vuosista kymmeniin miljooniin vuosiin. On todennäköistä, että näitä pitkäaikaisia ilmaston jaksoja jaksottavat lyhytaikaisemmat, mutta voimakkaammat kylmät tai kuumat ilmastotapahtumat.
2.1.1 Kasvihuoneilmiö ja kasvihuonekaasut
Elämä maapallolla ei olisi mahdollista ilman kasvihuoneilmiötä, jonka vaikutuksesta maan pinnalta kimpoava lämpösäteily säilyy osittain maan ilmakehässä (Kuva 1.). Kasvihuoneilmiön ansiosta maapallon keskilämpötila on noin 15 °C:tta. Jos maapallolla ei olisi ilmakehää eikä näin ollen myöskään kasvihuoneilmiötä, maapallon keskilämpötila olisi noin – 18 °C:tta.
Kasvihuoneilmiön aiheuttavat tietyt ilmakehän kaasut, jotka absorboivat ja emittoivat tietyissä
9
määrin Auringosta saapuvaa säteilyä. Näitä kaasuja kutsujaan kasvihuonekaasuiksi (Mitchell 1989).
Kasvihuonekaasuja ovat vesihöyry, hiilidioksidi, metaani, otsoni, dityppioksidi sekä ihmisen tuottamat epäorgaaniset kaasut: kloorifluorihiilivedyt (CFC-kaasut) (Cline 1991). Nämä kaasut päästävät lävitseen melkein kaiken Auringosta saapuvan säteilyn, mutta ne absorboivat itseensä suuren osan maanpinnalta ilmakehään kimpoavasta lämpösäteilystä. Ilmakehän yleisimmät kaasut, typpi ja happi eivät ole kasvihuonekaasuja, sillä ne eivät absorboi lämpösäteilyä (Le Treut ym. 2007). Vesihöyry on ensisijainen kasvihuoneilmiötä aiheuttava kasvihuonekaasu (Kiehl & Trenberth 1997). Kasvihuonekaasuille on yhteistä molekyylirakenne, jonka avulla ne kykenevät absorboimaan Auringon lämpösäteilyä. Kasvihuonekaasumolekyylit ovat poolisia, eli niillä on positiivisesti sekä negatiivisesti varautuneet päät. Mitä suurempi varausero päiden välillä on, sitä enemmän molekyyli kykenee absorboimaan lämpösäteilyä (Barrett 2007). Vesi- molekyylien muodostaman vesihöyryn merkittävyys kasvihuoneilmiölle johtuu veden molekyylirakenteesta, joka mahdollistaa moninkertaisen lämpösäteilyn absorboinnin verrattuna muihin kasvihuonekaasuihin. Vesihöyryn kierto ilmakehässä on nopeaa, minkä takia se ei säily ilmakehässä kauaa. Sitä syntyy kuitenkin jatkuvasti maanpinnalla haihtumisen takia, minkä vuoksi sen määrä ilmakehässä on korkea (Flohn ym. 1992). Vesihöyryn osuus kaikista ilmakehän kaasuista on keskimäärin 2 %:a (Cline 1991).
Ilmakehän hiilidioksidi on osa hiilen kiertokulkua, jossa hiili kiertää sekä varastoituu valtamerissä, ilmakehässä, maaperässä sekä eri maaekosysteemeissä (Post ym. 1990). Se,
Kuva 1. Kasvihuoneilmiön toiminta maapallolla.
10
kuinka paljon hiiltä on kussakin varastossa, riippuu fysikaalisista ja kemiallisista tekijöistä sekä biologisista prosesseista. Suurimmat hiilivarastot ovat valtamerissä, ja tällaisia hiiltä voimakkaasti varastoivia luonnollisia mekanismeja kutsutaan hiilinieluiksi. Valtamerien hiilivarastoihin vaikuttavat veden sekoittuminen ja kiertäminen, hiilen muuntuminen hiilihapoksi ja takaisin hiilidioksidiksi sekä tuottajien fotosynteesi ja hajottajien hajotustoiminta. Nämä prosessit varastoivat, mutta myös vapauttavat hiiltä samaan aikaan.
Maaekosysteemien tuottajat sitovat hiilidioksidia ilmakehästä fotosynteesin avulla (Post ym.
1990). Kuluttajat vapauttavat hiilidioksidia hengityselimistönsä kautta ja hajottajat hajotustoiminnan sivutuotteena. Eliöiden hiilidioksidia vapautuu ilmakehään myös metsäpalojen seurauksena. Maaekosysteemien hiilinieluina toimivat elinympäristöt – suot ja metsät – sitovat suuria määriä ilmakehän hiilidioksidia. Luonnollisessa tilanteessa nämä hiilidioksidia sitovat ja vapauttavat mekanismit ovat tasapainossa, kun niitä tarkastellaan vuosien tai vuosikymmenien tarkkuudella.
Hiilidioksidi on luonnollisen kasvihuoneilmiön kannalta merkittävä kaasu – vesihöyryn lisäksi (Cline 1991). Hiilidioksidi-molekyylin elinikä ilmakehässä on noin 30-95 vuotta (Jacobson 2005). Viime vuosisadan aikana hiilidioksidin osuus ilmakehässä on kuitenkin kasvanut (Cline 1991). Hiilidioksidin elinikään ilmakehässä vaikuttavat sitä sitovien prosessien määrä (Archer ym. 2009). Hiilidioksidin määrä ilmakehässä on luonnollisessa tilanteessa alhainen, mikäli sitä sitovat ja vapauttavat prosessit ovat tasapainossa. Mikäli tasapaino järkkyy, niin hiilidioksidin määrä ilmakehässä voi kasvaa huomattavasti.
Metaani on kolmanneksi merkittävin kasvihuonekaasu. Hiilidioksidiin verrattuna metaanilla on 25-kertainen kyky absorboida lämpösäteilyä (UNEP 2008), mutta metaanin määrä ilmakehässä on erittäin vähäinen (Mitchell 1989) ja sen elinikä ilmakehässä on noin kymmenen vuotta (Cline 1991). Metaani vaikuttaa kuitenkin muiden kasvihuonekaasujen, etenkin vesihöyryn ja otsonin, määrään ilmakehässä (Pollock ym. 1980) minkä takia sen vaikutus kasvihuoneilmiölle on olennainen, mutta epäsuora.
Bakteerit tuottavat metaania hapettomissa ja kosteissa olosuhteissa; kosteikoilla, soilla, tundralla, riisipelloilla sekä kaatopaikoilla. Metaania syntyy myös märehtijöiden sekä termiittien ruoansulatuselimistössä (Wahlen 1993). Muita metaanin lähteitä ovat maaperään ja valtamerien pohjiin varastoituneet kiinteät metaaniklaraatit, jotka ovat syntyneet korkeassa paineessa ja alhaisessa lämpötilassa (Kennett ym. 2000). Metaaniklaraatit vapauttavat metaania ilmakehään ympäristön lämpötilan nousemisen seurauksena (Buffett & Archer 2004). Mikäli merien lämpötila nousee tulevaisuudessa tarpeeksi, metaaniklaraatteihin varastoitunut metaani
11
voi vapautua ilmakehään klaraattien hajotessa ja voimistaa kasvihuoneilmiötä. Tästä voi syntyä kasvihuoneilmiötä edelleen voimistava kierre.
Dityppioksidia, eli ilokaasua, vapautuu ilmakehään maaperän mikrobien nitrifikaatio- ja denitrifikaatioprosessien seurauksena (Bouwman 1994). Mikrobiologiset prosessit ovat tyypillisesti vilkkaimmillaan silloin, kun maaperän lämpötila on korkea (Sommerfield ym.
1993). Pohjoisella pallonpuoliskolla dityppioksidia vapautuu eniten talvisin, minkä oletetaan johtuvan jäätymis- ja sulamisprosesseista (Koponen ym. 2002). Dityppioksidin elinikä ilmakehässä on noin 120 vuotta ja sen kyky lämmittää ilmastoa on 296-kertainen verrattuna hiilidioksidiin (IPCC 2001). Tällä hetkellä dityppioksidia vapautuu ilmakehään enemmän ihmisen teollisen toiminnan seurauksena, kuin luonnollisissa prosesseissa. On kuitenkin mahdollista, että dityppioksidin vapautuminen mikrobiologisista prosesseista kasvaa, jos maapallon keskilämpötila nousee.
Otsoni on vesihöyryn ja hiilidioksidin tavoin tärkeä kasvihuonekaasu. Otsonin elinikä on niin lyhyt, ettei se ehdi levittäytyä tasaisesti ilmakehään ennen hajoamistaan. Otsonin levittäytymistä säätelevät kemialliset ja dynaamiset prosessit ja sen muodostuminen tapahtuvatkin pelkästään ilmakehässä (IPCC/TEAP 2002). Otsonin pitoisuudet ja vaikutukset ovat erilaiset eri ilmakehän kerroksissa. Yläilmakehän otsoni suojelee elämää maapallolla absorboimalla voimakkaasti Auringosta saapuvaa haitallista UV-säteilyä. Yläilmakehässä on 90 %:a koko ilmakehän otsonista, sillä UV-säteily hajottaa ilmakehän happimolekyylejä happiatomeiksi, jotka puolestaan muodostavat otsonimolekyylejä. Otsonin muodostuminen alailmakehässä ei ole kovin tehokasta, sillä yläilmakehän otsoni absorboi otsonin muodostumiselle tärkeää UV-säteilyä (Fishman ym. 1979).
Yläilmakehän otsonin määrä on alentunut ihmisen tuottamien epäorgaanisten kaasujen – kloorifluorihiilivetyjen, eli CFC-kaasujen – seurauksena. CFC-kaasuja on käytetty eristevaahdoissa ja jäähdytys- sekä ilmastointilaitteissa. Näiden kaasujen elinikä ilmakehässä vaihtelee 45-1700 vuoden välillä ja ne vahvistavat kasvihuoneilmiötä (IPCC/TEAP 2002).
CFC-kaasuilla on yhteys keväisin Antarktiselle syntyvään otsoniaukkoon. Otsoniaukon muodostuminen johtuu otsonin epätasaisesta levittäytymisestä ilmakehään. Otsoniaukolla ja yläilmakehän otsonikadolla on monimutkaisia vaikutuksia Maan ilmastoon. Joidenkin mallien mukaan yläilmakehän otsonikato vaikuttaisi yläilmakehän tuulijärjestelmään, jolla olisi vaikutusta myös alailmakehään. Vaikutukset voivat johtaa ilmaston keskilämpötilojen alueellisen alenemiseen tai nousemiseen.
Maan alailmakehän otsoni vaikuttaa enemmän kasvihuoneilmiön luomaan lämmittävään vaikutukseen, kuin yläilmakehän otsoni (Mitchell 1989). Suurina pitoisuuksina alailmakehän
12
otsoni on myös vaarallista eliöille (Lelieveld & Dentener 2000). Yläilmakehän otsoni absorboi Auringon UV-säteilyä ja emittoi jonkin verran maasta kimpoavaa lämpösäteilyä. Alailmakehän otsoni emittoi pääasiassa vain maasta kimpoavaa lämpösäteilyä takaisin maahan, minkä vuoksi se on voimakkaampi kasvihuonekaasu, kuin yläilmakehän otsoni. Alailmakehään otsonia syntyy luonnollisesti muista kasvihuonekaasuista valokemiallisissa reaktioissa. Nykyään sitä syntyy kuitenkin pääasiassa ihmisen teollisen toiminnan seurauksena, minkä vuoksi sen määrä on noussut viime vuosisadan aikana ja samaan sen haittavaikutukset eliöille ovat kasvaneet.
Kasvihuonekaasujen määrä ilmakehässä määrittelee sen, kuinka paljon Auringosta saapuvasta säteilystä kimpoaa ilmakehästä ja maanpinnan kautta takaisin avaruuteen (Mitchell 1989). Mitä enemmän Maan ilmakehässä on kasvihuonekaasuja, sitä enemmän lämpösäteilyä absorboituu ilmakehän kasvihuonekaasujen molekyyleihin. Tämän seurauksena Maan ilmaston keskilämpötila nousee. Voimistuessaan kasvihuoneilmiöllä on itseään ruokkiva vaikutus, sillä ilmaston korkeampi lämpötila kasvattaa merkittävimmän kasvihuonekaasun, eli vesihöyryn muodostumista. Tällä hetkellä kasvihuoneilmiöön voimakkaimmin vaikuttava tekijä on ihmisen teollinen toiminta, sillä fossiilisten polttoaineiden polttaminen kasvattaa kasvihuonekaasujen määrää ilmakehässä.
2.1.2 Ilmaston lämpeneminen
Maapallon ilmasto lämpenee. Maan säteilytase on ollut epätasapainossa 1970-luvulta lähtien (IPCC 2015). Maan stratosfääriin on saapunut Auringosta enemmän energiaa, kuin mitä siitä on poistunut takaisin avaruuteen. Maahan on siis kertynyt huomattava määrä energiaa 1970- luvun jälkeen. Viimeiset kolme vuosikymmentä ovat keskilämpötiloiltaan olleet lämpimämpiä, kuin edeltävät vuosikymmenet 1850-luvulta alkaen tarkasteltuna.
Maanpinnan ja valtamerien pintojen yhteenlasketut keskilämpötilat osoittavat noin 0.85
°C:een nousun vuosien 1880 ja 2012 välillä. Ilmakehän troposfääri on lämmennyt 1900-luvun puolivälistä alkaen ja lämpeneminen on suurempaa pohjoisella pallonpuoliskolla, kuin eteläisellä (IPCC 2015). Tällä hetkellä tapahtuva ilmaston lämpeneminen on todennäköisesti pysäyttänyt pohjoisen pallonpuoliskon viilenemisjakson, joka oli edennyt hitaasti viimeiset 5000 vuotta.
Ilmastojärjestelmään kertyneestä lisälämmöstä noin 93 %:a imeytyy valtameriin, veden hyvän lämmön absorboimiskyvyn seurauksena. Tästä lämmöstä noin 64 %:a on absorboitunut valtameren ylimpiin kerroksiin, eli 0-700:aan metriin. Lämpeneminen on ollut suurinta alle 75 metrissä, jossa lämpötila on noussut keskimäärin 0,44 °C:tta vuodesta 1971 vuoteen 2010
13
(IPCC 2015). Jäljelle jäävä osa maapallolle kertyneestä lisälämmöstä varastoituu mantereiden maaperään. Sitä sitoutuu myös sulaviin jääpeitteisiin, kuten Arktiksen merijäähän, jäätiköihin sekä vuoristojen jääpeitteisiin. Vähiten lämpöä sitoutuu ilmakehän kerroksiin, joista alailmakehän kerrokset ovat lämmenneet eniten, kun taas yläilmakehän kerroksien keskilämpötila on laskenut.
Maapallon ilmaston muutokset, joko kylmenemiset tai lämpenemiset, kuuluvat maapallon normaaleihin muutossykleihin. 1900-luvulla ja 2000-luvun alkuvuosikymmeninä tapahtunut ilmaston lämpeneminen poikkeaa aikaisemmista ilmastonmuutoksista nopeudeltaan sekä aiheuttajiltaan (Waskey 2012). Maapallon keskilämpötilan viimeaikainen nouseminen on kuitenkin liian nopeaa ja suurta johtuakseen pelkästään luonnollisten tekijöiden luonnollisesta vaihtelusta. Ilmaston lämpenemisen syyt lasketaan tutkijoiden enemmistön mukaan antropogeenisiksi, eli ihmisen aiheuttamiksi.
2.1.3 Ihmisen toiminta
Useiden tutkimuksien mukaan ihmisen teollinen toiminta on pääsyy nykyiselle ilmaston lämpenemiselle (IPCC 2015). Ilmaston lämpenemisen ja teollisuuden välisen yhteyden osoittaminen ei kuitenkaan ole yksinkertaista (Andronova 2012). Luonnollisten tekijöiden vaihtelu on aiheuttanut aikaisemmat ilmastonmuutokset, minkä takia nykyisen ilmastonmuutoksen voi katsoa johtuvan luonnollisten tekijöiden vaihtelusta. Ihmisen toiminta kuitenkin vaikuttaa ilmastoon epäsuorasti: muuttamalla ilmastoon vaikuttavia tekijöitä.
Maan ilmastoon vaikuttavat tekijät jaetaan ulkoisiin ja sisäisiin tekijöihin. Ulkoisiin tekijöihin kuuluu Maan litosfäärilaattojen tektoniikka, vulkaaninen toiminta, astronomiset tekijät, eli maapallon akselin kallistuskulma sekä sen ajallinen vaihtelu ja Auringosta Maahan saapuvan säteilyn määrä (Andronova 2012). Nämä ulkoiset tekijät vaikuttavat Maan ilmastoon pitkällä aikavälillä; vuosikymmenien ja jopa miljoonien vuosien aikana. Näihin tekijöihin ja prosesseihin ihminen ei voi toimillaan vaikuttaa.
Luonnollisiin sisäisiin tekijöihin kuuluu paikallinen nettosäteily, eli Maan pinnalle saapuvan ja siitä poistuvan Auringonsäteilyn määrä, ilmakehän paikallinen kiertoliike sekä lämmön ja kosteuden vaihtoliike maanpinnan ja ilmakehän välillä (Andronova 2012). Nämä tekijät ovat fysikaalisia ja niiden vaikutus ilmastoon on huomattavasti nopeampi, kuin ulkoisten tekijöiden.
Ihminen vaikuttaa toiminnallaan ilmaston sisäisiin tekijöihin. Vaikutus ilmenee muutoksina ilmakehän koostumuksessa, kasvillisuudessa, maaperässä, merissä ja jäätiköissä. Muutokset
14
näissä maapallon luonnonjärjestelmän eri systeemeissä ovat yhteydessä maapallon nousevaan keskilämpötilaan.
Merkittävimpänä syynä keskilämpötilan nousulle pidetään ilmakehän kasvihuonekaasupitoisuuksien nousemista, jota ei voida enää selittää pelkästään luonnollisilla syillä (IPCC 2007). Maapallon keskilämpötila alkoi nousemaan 1800-luvulla, teollisen vallankumouksen jälkeen (Collins 2012). Esiteollisten yhteisöjen talous perustui eläinten tai ihmisten voimalla tehtävään työhön. Teollistumisen aikana siirryttiin laajempiin teollisiin prosesseihin, joiden energianlähteenä hyödynnettiin kivihiiltä, fossiilista polttoainetta.
Sittemmin teollisuudessa on siirrytty hyödyntämään muita fossiilisia polttoaineita: maaöljyä sekä maakaasua.
Fossiiliset polttoaineet syntyvät orgaanisesta materiaalista useiden tuhansien ja jopa miljoonien vuosien aikana. Eri yhdisteiden muodostumisprosessit vaihtelevat, mutta ne muodostuvat joko korkeissa lämpötiloissa tai suuren paineen alla hapettomissa olosuhteissa (Adler 2012). Fossiiliset polttoaineet ovat kuolleen orgaanisen materiaalin lopullinen muoto.
Fossiiliset polttoaineet ovat merkittävä hiilinielu (Grover 2012). Ne poistavat hiiltä kierrosta ja näin ollen estävät sen vapautumisen ilmakehään. Fossiilisia polttoaineita kutsutaan myös uusiutumattomiksi luonnonvaroiksi (Campbell ym. 2015), sillä niiden muodostuminen on niin hidasta, että kulutettujen varantojen luonnollinen korvautuminen kulutuksen kanssa samassa tahdissa on mahdotonta. Ihmisen hyödyntäessä fossiilisia polttoaineita teollisuuden energianlähteenä, ilmakehään vapautuu kasvihuonekaasujen muodossa hiiltä, joka ei ole kuulunut kiertoon jopa miljooniin vuosiin. Teollisuuden kasvihuonekaasupäästöihin kuuluu pääasiassa hiilidioksidi, mutta fossiilisten polttoaineiden polttamisesta vapautuu myös rikkidioksidia ja typen oksideja (Adler 2012).
Maapallon kasvava lämpötila ja teollistumisen myötä kohonnut ilmakehän hiilidioksidipitoisuus huomattiin jo 1800-luvun lopussa (Andronova 2012). Svante Arrhenius (1896) oli ensimmäinen, joka löysi yhteyden ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden ja maanpinnan lämpötilan kasvamisen välillä. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden mittaaminen aloitettiin vuonna 1958 Havaijin Mauna Loa – kilpitulivuorella ja pohjoisnavalla (Whitehead 2012), joissa mittauksia suoritetaan edelleen. Näistä mittauksista syntyi myös ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta kuvaava Keelingin käyrä (Kuva 2.). Keelingin alkuperäisen tutkimuksen (1960) mukaan ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvoi vuonna 1960 globaalisti noin 1.0 ppm vuodessa, mutta nykyisin lukema on noin 2.3 ppm vuodessa. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvaminen on kiihtynyt huomattavasti ja vuonna 2018
15
hiilidioksidipitoisuus oli 407.4 ± 0.1 ppm, joka on korkein lukema sitten vuoden 1958 (Dunn ym. 2018). Lukema ylittää myös Antarktiksen ikijäästä kairattujen näytteiden lukemat (Lüthi ym. 2008), joiden avulla voidaan tarkastella ilmakehän koostumusta 800 000 vuoden ajalta.
Ihmisen teollisen toiminnan seurauksena ilmakehään vapautuu muitakin kasvihuonekaasuja.
Fossiilisten polttoaineiden polttamisessa muodostuu metaania, typen oksideja, rikkidioksidia sekä CFC-kaasuja (Dunn ym. 2018). Typen oksideja syntyy fossiilisten polttoaineiden polttamisen seurauksena epäsuorasti, kun polttamisesta syntyvä lämpö saa happi- ja typpimolekyylin reagoimaan (Stevenson 2012). Sitä syntyy myös liikenteen päästöistä ja suoraan fossiilisten polttoaineiden polttamisesta. Myös metaania syntyy jonkin verran fossiilisten polttoaineiden polttamisesta, mutta näiden kahden kaasun pääasiallinen lähde on maatalous ja sen eri prosessit (IPCC 2015). Metaanin ja typen oksidit ovat aiheuttaneet yli 89
%:a ilmaston lämpenemisestä (Dunn ym. 2018). Näiden kaasujen pitoisuus ilmakehässä on kasvanut fossiilisten polttoaineiden käytön seurauksena ja samalla niiden merkitys ilmaston lämpenemisessä on suurentunut.
CFC-kaasuja ei esiinny luonnossa, vaan ne muodostetaan teollisuuden eri kemiallisissa prosesseissa. Ensimmäiset CFC-kaasut otettiin käyttöön vuonna 1930, jolloin niitä Kuva 2. Keelingin käyrä. Kuvassa vuonna 1958 aloitetut mittaukset ilmakehän hiilidioksidipitoisuuksista. (NOAA Earth System Research Laboratory 2020)
16
hyödynnettiin kylmäainekaasuna kuluttajatuotteissa. CFC-kaasut olivat myös tärkeä osa erilaisia polymeerejä, niitä käytettiin spraypurkkien ponnekaasuina ja öljyjen ja rasvojen liuottimina (Duffy 2012). Ne ovat tehokkaita kasvihuonekaasuja ja ne heikentävät maapallon otsonikerrosta. Vaikka CFC-kaasujen elinikä ilmakehässä on pitkä, niiden pitoisuus ilmakehässä on alhainen (IPCC 2015). Kyseessä on siis täysin antropogeeninen kaasuryhmä, jonka pitkä elinikä on mahdollistanut niiden laajan levittäytymisen ilmakehään. Laaja levittäytyminen voi myös selittää niiden alhaisen pitoisuuden ilmakehässä. CFC-kaasut voivat jopa hidastaa ilmaston lämpenemistä, kun kasvihuonekaasuna toimivan otsonin määrä vähenee niiden takia. CFC-kaasujen pitoisuudet ovat kuitenkin laskussa niiden käytön kiellon seurauksena, minkä takia otsonikerros voi tulevaisuudessa parantua aikaisemmalle tasolle.
Ihminen vaikuttaa ilmastonmuutokseen suoraan maatalouden kautta. Maataloudessa hyödynnetään öljyteollisuuden tuotteita tuholaisten torjunnassa. Suurin osa tiloilla käytettävistä koneista toimii fossiilisilla polttoaineilla (Merrett 2012). Suuremmilla tiloilla on enemmän koneistoa, joilla prosessoidaan suuremman alueen sato. Prosessoitu sato vaatii myös kuljetusta jatkojalostuspaikkoihin ja kuluttajille. Maatalouden kasvihuonekaasupäästöjen määrään vaikuttaa siis tilan valitsema energiamuoto.
Maatalous vaikuttaa myös alueiden maankäyttöön (Delang 2012). Maankäyttöä muutettaessa kasvillisuutta ja metsiä raivataan peltojen ja laidunmaiden tieltä pelloiksi ja laidunmaiksi. Metsiä kaadetaan myös rakennuksien ja teiden tieltä sekä polttopuiden saamiseksi. Metsien kaatamisella on erityisesti vaikutusta maapallon ilmastoon (Bala ym.
2007), sillä sen seurauksena maanpinnan fyysiset ominaisuudet muuttuvat ja eliöihin varastoitunutta hiiltä vapautuu ilmakehään kaadettujen puiden hajotessa. Joissain tapauksissa maanviljelijät polttavat kaadetut puut, jotta niistä syntyvä tuhka ravitsisi uutta viljelysmaata.
Tällaista menetelmää kutsutaan kaskiviljelyksi (Delang 2012). Kaskiviljelyssä viljelymaa on ravinteikasta jonkin aikaa polttamisen jälkeen, mutta usein siinä käy niin, että sadanta huuhtoo ravinteet alueelta pois. Tällöin viljelijät kaatavat lisää metsää ja toistavat saman prosessin.
Koska metsät toimivat myös hiilinieluina, puiden polttaminen lisää ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta ja metsien kaataminen merkitsee useimmiten alueen huonontunutta hiilidioksidin sitomiskykyä.
Metsien kaataminen pienentää alueellista kokonaishaihduntaa erityisesti tropiikissa (Bala ym. 2007). Tällä voi olla suuri vaikutus Amazonasilla, jossa metsien haihdunta on merkittävä osa alueen veden kiertokulussa (Werth & Avissar 2002). Lumisilla alueilla metsäkato voi kuitenkin kasvattaa maanpinnalta kimpoavan säteilyn määrää (Bala ym. 2007). Metsien kaatamisella on myös negatiivinen vaikutus alueen biodiversiteettiin (Delang 2012), kun
17
eläinten luonnolliset elinalueet häviävät. Metsien kaataminen voi lisätä ja nopeuttaa alueen eroosiota ja synnyttää maanvyörymiä. Lisääntyneen eroosion seurauksena ilmaan voi päätyä pienpartikkeleja, eli savua ja pölyä, jotka vaikuttavat ilmastoon heijastamalla ja absorboimalla säteilyä. Maankäytön muuttuessa maaperään varastoitunut hiili hapettuu ja vapautuu ilmakehään hiilidioksidina. Samalla myös maaperän typpi mineralisoituu sekä denitrifioituu ja vapautuu ilmakehään typen oksideina (Tinker ym. 1996).
Typen oksideja vapautuu ilmakehään eniten maanviljelyssä hyödynnettävistä typpilannoitteista. Viljeltävät kasvit käyttävät tehokkaasti hyväkseen maaperän ravinteita, minkä seurauksena maaperä köyhtyy ja vaatii näin enemmän lannoitusta (Merrett 2012). Typen vapautumista ilmakehään kiihdyttää korkea lämpötila (Zaehle ym. 2010), minkä vuoksi ilmaston lämpeneminen voi johtaa entistä suurempiin typpioksidipäästöihin. Typen oksidien pitoisuus ilmakehässä kasvaa vuodessa noin 1.1 ppb ja sen pitoisuus oli vuonna 2018 330.9 ppb (Dunn ym. 2018).
Maatalouden epäsuorana vaikutuksena ilmastoon voidaan pitää karjataloudelle välttämättömiä märehtijöitä, joiden määrät ovat kasvaneet viime vuosikymmeninä todella suuriksi. Näiden märehtijöiden ruonsulatuksen sivutuotteena syntyy merkittävät määrät metaania, joka vapautuu ruoansulatuksesta ilmakehään (IPCC 2015). Metaanin määrä ilmakehässä on tuplaantunut teollisen vallankumouksen jälkeen. Vuonna 1750 metaanin pitoisuus ilmakehässä oli 722 ppb (IPCC 2015) ja vuonna 2018 sen pitoisuus oli noussut 1857.7
± 0.8 ppb:aan (Dlugokencky 2018). Märehtijöiden ruoansulatuksen lisäksi jatkuvasti laajentuvat riisipellot tuottavat yhä enenevissä määrin metaania (IPCC 2015). Kun riisipellot tulvivat vedestä, orgaaninen materiaali hajoaa hapettomasti vettyneessä maaperässä ja tuottaa samalla metaania. Riisi on valtaviljelykasvi erityisesti väestömäärältään suuressa Aasiassa (Merrett 2012), mikä selittää sen suuren merkityksen ilmastonmuutokselle.
Teollisen vallankumouksen sosio-ekologiset vaikutukset ihmiskunnalle ovat merkittävämpiä, kuin pelkästään fossiilisten polttoaineiden polttaminen (Barca & Bridge 2015).
Teollistuneet maat ovat kuitenkin tuottaneet noin 80 %:a ilmakehän hiilidioksidipäästöistä, vaikka vain 20 %:a koko maailman väestöstä asuu näissä maissa. Suurin osa näistä päästöistä on seurausta teollistumisen mahdollistamasta väestönkasvusta (Herzog 2009). Teollistumisen seurauksena kasvavalle väestölle voidaan myös tarjota tehokkaammin heidän tarvitsemansa perustarpeet, mikä johtaa korkeamman elintason tavoittelemiseen sekä vaurauden kerryttämiseen. Tämä johtaa tehokkaampaan ruoan tuotantoon, infrastruktuurin kehittymiseen, luonnonresurssien tehokkaampaan käyttöönottoon sekä liikkumis- ja kuljetusvälineiden tehokkaampaan hyödyntämiseen (Mgbemene 2011). Teollistuneissa maissa elävien ihmisten
18
elintaso on jo maailman väestön keskiarvoa suurempi (Herzog 2009), mikä vain kasvattaa ilmaston lämpenemisnopeutta. Päästöt tulevat todennäköisesti vielä kasvamaan, sillä kehitysmaat tavoittelevat teollistuneiden maiden korkeaa elintasoa.
Teollistumisen seurauksena suurin osa maailman väestöstä asuu kaupungeissa (UN 2015).
Kaupungit kattavat maapallon pinta-alasta noin 2 %:a, mutta ne kuluttavat 60-80 %:a ihmisen tuottamat energiasta ja ovat samalla vastuussa noin 75 %:sta maapallon hiilidioksidipäästöistä (UN 2013). Kaupungeissa myös kulutetaan eniten luonnonvaroja ja kaupungit tuottavat samalla suurimman osan ihmisten jätteistä (Grimm ym. 2008). Suurten kaupunkien kaatopaikoilla syntyy orgaanisen materiaalin hajoamisen seurauksena metaania, kun jätteiden hävitystä ei suoriteta kunnolla (Jha ym. 2008). Kaupungit tuottavat ympäristöönsä myös lämpöä (Kamal- Chaoui & Robert 2009), minkä takia niitä kuvaillaan lämpösaarekkeiksi. Lämpösaarekkeiden merkitys ilmastonmuutokselle on verrattain pieni (IPCC 2007), mutta ne ovat osa ihmisen aiheuttamaa ylimääräistä lämmöntuotantoa ja näin myös osa ilmaston lämpenemisen syitä.
2.2 Ilmaston lämpenemisen seuraukset
Ilmaston lämpenemisen seuraukset ovat huomattavat (National Research Council 2008).
Kasvihuonekaasujen jatkuvat päästöt nostavat maapallon keskilämpötilaa ja kohoaminen jatkuu kauan, vaikka kasvihuonekaasupäästöjen määrä laskisi esiteollisen ajan lukemiin.
Maapallon keskilämpötila tulee nousemaan erittäin todennäköisesti yli 1.5 °C:tta 2000-luvun loppuun mennessä. Joidenkin ennusteiden mukaan lämpötila tulee nousemaan vähintään 4.5
°C:tta vuoteen 2100 mennessä (IPCC 2015).
Maapallon ilmastossa tapahtuvia muutoksia ennustetaan erilaisilla maajärjestelmämalleilla (ESM), joista uusimpia ovat Representative Concentration Pathway- mallit (RCP). RCP-mallit (Kuva 3.) ottavat huomioon antropogeeniset ilmastopakotteet ja luovat kuvaajan tietyllä ajanjaksolla tapahtuvasta keskimääräisestä lämpötilamuutoksesta. Muiden mallien, paitsi RCP2.6:n mukaan maapallon keskilämpötila tulee nousemaan yli 2 °C:tta vuoteen 2100 mennessä (IPCC 2015) ja lämpötila todennäköisesti nousee myös tämän jälkeen. Maapallon keskilämpötilan nouseminen vaikuttaa Maan luonnonjärjestelmän kaikkiin osa-alueisiin.
Vaikka nykyinen ilmastonmuutos on pääasiassa ihmisen aiheuttama ilmiö, sen vaikutukset näkyvät paitsi ihmisen hallitsemassa ympäristössä, niin myös kaikista etäisimmissä ekosysteemeissä.
19 2.2.1 Vaikutukset ihmiselle
Maapallon keskilämpötilan nouseminen on johtanut jo nyt päivien minimilämpötilojen nousuun. Samaan aikaan päivien maksimilämpötilat ovat myös nousseet, mutta lämpötilamuutokset ovat suurempia kylmissä ääripäissä, kuin lämpimissä ääripäissä. Myös öiden keskimääräinen lämpötila on noussut ja lämpimien öiden määrä on kasvanut noin 70
%:lla vuodesta 1951. Suurimpien lämpötilamuutoksien on havaittuvan tapahtuneen keväisin, huhti- ja toukokuussa, kun vähäisimmät muutokset ovat tapahtuneet syys- ja lokakuussa (Alexander ym. 2006). Muutokset lämpötilassa vaikuttavat erityisesti kevääseen ja syksyyn (Sparks & Menzel 2002). Ajallisten lämpötilamuutoksien seurauksena vuodenaikojen katsotaan alkavan aikaisemmin tai niiden alkamisen katsotaan viivästyneen.
Joidenkin alueiden keskilämpötilat tulevat kasvamaan nopeammin ja ne nousevat korkeammiksi, kuin muiden alueiden. Pohjois-Afrikan keskilämpötilan ennustetaan nousevan vähintään 6° C:tta, ja tämän vuoksi aluetta pidetään korkean riskin – alueena. Etelä-Euroopan, Keski-Aasian ja Brasilian joidenkin alueiden keskilämpötilat tulevat todennäköisesti nousemaan 6-8° C:tta. Näillä alueilla lämpötilojen nouseminen tulee olemaan kaikista suurinta, mutta ennusteiden mukaan myös Pohjois-Aasian, Kanadan ja Yhdysvaltojen keskilämpötilat tulevat nousemaan huomattavasti Sanderson ym. 2011). Näissä mallinnuksissa maapallon keskilämpötila nousee 4° C:tta, eli ennustettujen huippulukemien mukaisesti. Vaihtelut Kuva 3. RCP-mallit. (IPCC 2015).
20
alueellisissa lämpötiloissa tulevat siis olemaan suuria. Suurimmat muutokset tulevat tapahtumaan päiväntasaajan molemmin puolin, mutta niiden pääpaino tulee olemaan pohjoisella pallonpuoliskolla.
Artiksella lämpötilan nousu tulee olemaan 40 %:a suurempi, kuin muualla ja lämpötilan nousun on arvioitu olevan 3-4° C:tta seuraavien 50:n vuoden aikana (IPCC 2001). Vuonna 2007 Arktiksen jääpeitteen vähyys (Mahlstein & Knutti 2012) osoitti sen, että ilmaston lämpeneminen tapahtuu odotettua nopeampaan tahtiin. Syynä tähän olivat alueen tavallista korkeampi lämpötila sekä poikkeukselliset tuuliolosuhteet (Kauker ym. 2009). Artiksen jääpeitteen laajuus (Stroeve ym. 2005) ja paksuus ovat huvenneet viimeisten 30 vuoden aikana (Rothrock ym. 2003). Myös ikijään lämpötila on noussut (Osterkamp & Romanovsky 1999).
Onkin todennäköistä, että Arktiksen kesä tulee olemaan jäätön tämän vuosisadan loppuun mennessä, mutta se voi tapahtua jo seuraavien vuosikymmenten aikana (Mahlstein & Knutti 2012). Ennusteen mukaan jäätikön vuosittaiseen sulamiseen riittää noin 2° C:een nousu maapallon keskilämpötilassa. Jääpeitteen väheneminen on näkyvin tämän hetken ilmaston lämpenemisen seurauksista. Mikäli Arktis tulee olemaan jäätön, olisi se ensimmäinen kerta 800 000 vuoteen (ACIA 2005).
Arktisen alueen jääpeitteen lisäksi myös Grönlannin ja Antarktiksen jäätiköt ovat sulaneet ja varsinkin Grönlannissa sulaminen on nopeaa. Näiden kahden alueen jääpeitteiden sulaminen on kuitenkin hitaampaa, kuin Arktiksen (IPCC 2015). Samoin kuin napa-alueilla, myös vuoristoalueiden jäätiköt ovat sulaneet. Maailman 165:stä vuoristojäätiköstä 162:ssa on tapahtunut huomattavaa sulamista 1900-luvun alusta lähtien (Pelto 2017). Vuoristojäätiköiden sulamisessa on kuitenkin suuria vaihteluita (Lemke ym. 2007).
Pohjoisen pallonpuoliskon lumipeitteen määrä on vähentynyt (Lemke ym. 2007). Tämä havaittiin 1920-luvulla, minkä jälkeen vähentyminen on tutkimusten mukaan kiihtynyt 1970- luvulta lähtien. Lumipeitteen määrään vaikuttaa ympäristön nouseva lämpötila, mikä vaikuttaa myös siihen, missä olomuodossa lumi sataa maahan. Räntä- ja vesisade sulattavat jo olemassa olevaa lumipeitettä, kun taas lumisade pääsääntöisesti kasvattaa sitä.
Lumipeitteellä on suuri merkitys Maan säteilytaseelle, sillä lumi heijastaa hyvin tehokkaasti Auringon säteilyä (Groisman ym. 1994). Fossiilistenpolttoaineiden polttamisesta syntyvät pienpartikkelit, kuten noki ja pöly laskeutuvat lumisilla alueilla lumen päälle ja tummentavat sen pintaa (Hanzen & Nasarenko 2004). Tämä huonontaa lumen säteilyn heijastuskykyä. Sama vaikutus on myös sulalla maalla. Vähentynyt lumen määrä ei heijasta yhtä paljon säteilyä, kun sitä imeytyy huonommin heijastavaan maaperään.
21
Arktiksen, Antarktiksen, Gröönlannin ja pienempien jäätiköiden sekä vuoristojäiden sulaminen aiheuttavat merenpinnan nousua (Lemke ym. 2007). Tärkein merenpintaa nostava tekijä on lämpölaajeneminen (Church & White 2006), joka johtuu merien nousseesta lämpötilasta. Merenpinta on noussut viimeisten sadan vuoden aikana arviolta 1.0 – 2.0 mm vuodessa (Warrick & Oerlemans 1990). Tämän vuosisadan loppuun mennessä merien pinnat tulevat nousemaan arvioiden mukaan 0.18 – 0.59 metriä (IPCC 2007). Vaikka kasvihuonekaasupäästöt saataisiin vähennettyä minimiin, merenpinnan nousu jatkuisi silti.
Tämä johtuu meriin varastoituneesta lämmöstä, joka säilyy niissä kauan.
Merenpinnan noususta seuraava tulviminen uhkaa alavia rannikkoalueita (Bird E. 1993).
Kosteikkoalueiden (Church & White 2006) ja marskimaiden (Cahoon ym. 1995) kaltaiset herkät ekosysteemit kärsisivät muuttuvista kosteusolosuhteista. Tulvien määrä tulee hyvin todennäköisesti lisääntymään Keski-Euroopassa, Välimeren maissa ja Itä-Aasiassa. Myös tulvien suuruus sekä laajuus tulevat todennäköisesti olemaan suurempia, kuin aikaisemmat (IPCC 2015). Tulvien pääasiallinen syy on suuri sademäärä. Rannikkoalueiden tulvimisen riski kasvaa merenpinnan nousun takia, mutta sademäärällä on eniten vaikutusta (Caspary 2004).
Tämä johtuu sisämaista saapuvista jokien tulvavesistä. Tulvimiseen vaikuttavat myös äärimmäiset sääilmiöt, kuten hirmumyrskyt (Few ym. 2004).
Sadannan määrä voi kasvaa globaalisti jopa 20 %:a tämän vuosisadan loppuun mennessä (Kharin ym. 2007). Sadannan määrä voi kasvaa pohjoisella pallonpuoliskolla globaalista keskiarvosta jopa 60 %:lla (Dore 2005). Erot ovat kuitenkin suuria alueellisesti. Kiinassa, Australiassa sekä Tyynenvaltameren pienillä saarivaltioilla sadanta tulee puolestaan vähenemään (Dore 2005). Sadannan määrä maalla on kasvanut globaalisti 2 %:a 1900-luvun alusta tarkasteltuna (Jones & Hulme 1996). Samaan aikaan myös rankkasateiden määrä on kasvanut ympäri maailmaa (Karl & Knight 1998, Iwashima & Yamamoto 1993). Rankkasateita ilmenee enemmän silloinkin, kun sadannan määrä on laskenut (Buffoni ym. 1999). Muutokset sadannassa aiheuttavat myös lyhytkestoisten myrskyjen yleistymisen (Westra ym. 2014). Nämä myrskyt ovat usein intensiivisempiä, kuin mitä alueilla on aikaisemmin ollut.
Äärimmäiset sääilmiöt tulevat yleistymään ja niiden voimakkuus kasvamaan. Trooppisten hirmumyrskyjen esiintyvyys tulee todennäköisesti kasvamaan hieman pohjoisella pallonpuoliskolla ja pienentymään eteläisellä pallonpuoliskolla (Ulbrich ym. 2009). Näiden myrskyjen intensiivisyys tulee nousemaan lämpimämmän ilmaston ansiosta (Walsh & Ryan 1999). Hirmumyrskyt syntyvät suurten vesimassojen yläpuolella. Veden haihtuminen ruokkii hirmumyrskyjen muodostumista ja ilmaston lämpenemisen seurauksena haihdunnan määrä lisääntyy. Tällöin hirmumyrskyt voivat kasvaa suuremmiksi ja pitkäkestoisemmiksi ja tuottaa
22
enemmän tuhoa saapuessaan maalle. Samalla myös äärimmäisten ukkosmyrskyjen (Brooks 2013) määrä tulee kasvamaan, niiden muodostumisen mahdollistavien olosuhteiden yleistyessä. Todennäköisesti ukkosmyrskyihin liitetyt voimakkaat tuulet ja raekuurot yleistyvät samaan aikaan.
Sadannan väheneminen voi aiheuttaa kuivia kausia (Trenberth 2014). Kuivat kaudet ovat suoraan yhteydessä ilmaston lämpenemiseen. Niiden seurauksena kuumat ja kuivat elinympäristöt tulevat kuivumaan entisestään. Kuivien alueiden peittävyys tulee myös todennäköisesti kasvamaan. Alueiden kuivaminen ja lämpeneminen johtaa lämpöaaltojen (Tebaldi ym. 2006) ja metsäpalojen yleistymiseen (Flannigan ym. 2000). Lämpöaallot ja metsäpalot tulevat kestämään kauemmin ja tuhoamaan enemmän ekosysteemejä.
Kuivien ja puolikuivien alueiden kuivaminen entisestään voi johtaa aavikoitumiseen.
Aavikoitumisella tarkoitetaan maan laadun rappeutumista viljely- ja laidunnuskelvottomaksi (Geist & Lambin 2004). Aavikoituminen on vakava ongelma Maan puolikuivilla alueilla, jotka kattavat maanpinnasta 40 %:a (Deichmann & Eklundh 1991) ja näillä alueilla asuu noin miljardi ihmistä (Reynolds & Stafford Smith 2002). Aavikoituminen voi tarkoittaa myös hiilinielujen tuhoutumista (Kelly & Hulme 1993), kun alueen puusto sekä muu kasvillisuus tuhoutuu kuivuuden seurauksena. Näin ollen aavikoituminen voi myös edesauttaa ilmaston lämpenemistä. Tällöin aavikoituminen toimi itseään voimistavana prosessina.
2.2.2 Vaikutukset elolliseen luontoon
Kiihtyvä ilmaston lämpeneminen sekä ihmisen aiheuttamat muut häiriöt ympäristössä uhkaavat maapallon biodiversiteettiä ja ekosysteemien eheyttä (Lawler ym. 2009). Mittakaava, jolla ilmiö etenee, ennekoi merkittäviä vaikutuksia koko biosfääriin. Ilmastonmuutos johtaa useiden eliölajien kohdalla elinympäristön tuhoutumiseen, elinalueiden rajojen siirtymiseen ja sukupuuttoihin (Dawson ym. 2011). Suurimmat ongelmat tulevat olemaan niiden lajien kohdalla, jotka ovat herkkiä elinympäristönsä muutoksille. Tällaiset kapea-alaiset lajit kärsivät jo nyt elinympäristöjen tuhoutumisesta ja ihmisen toiminnasta. Joitain lajeja ilmastonmuutos voi kuitenkin hyödyttää, kun ne pääsevät leviämään laajemmille elinalueille. Merkkejä ilmastonmuutoksen aiheuttamista muutoksista ekosysteemeissä on jo nähtävillä.
Lajien vuodenaikaisessa ja vuosittaisessa käytöksessä on tapahtunut muutoksia. Kevään katsotaan aikaistuneen (Sparks & Menzel 2002), kun ilmaston lämpeneminen nostaa kylmien vuodenaikojen lämpötiloja. Tällöin lämpötila nousee talven jälkeen aikaisempaa nopeammin
23
yli 0 °C:een, mikä saa eliöt aktivoitumaan. Ilmiö on havaittavissa jo nyt joidenkin kasvilajien kukinnassa. Iso-Britanniassa toteutettiin kasvien kukinnan pitkäaikaisseurantaa vuodesta 1736 vuoteen 1958 (Sparks & Carey 1995). Tässä seurannassa valkovuokon (Anemone nemorosa L.) kukinta siirtyi keskimäärin seitsemän päivää aikaisemmaksi keskilämpötilan noustessa 1°C:een. Samoin myös hevoskastanjan (Aesculus hippocastanum L.) (Defila & Clot 2001) versoaminen on aikaistunut Sveitsissä keskimäärin 40:llä päivällä kahden vuosisadan aikana tarkasteltuna. Euroopan puutarhoissa kasvien kasvukausi (Menzel & Fabien 1999) on pidentynyt jopa 49:llä päivällä. Ilmastonmuutoksesta voi olla eliöille myös hyötyä. Kasvien lisäksi muutkin eliöt reagoivat lämpimien päivän määrän kasvuun ja lämpötilan nousuun.
Linnut aikaistavat kevätmuuttoaan ja myöhäistävät syysmuuttoaan (Tryjanowski ym. 2002) olotillisten olosuhteiden pitkittyessä. Myös perhosten lentokausi (Roy & Sparks 2000) on aikuistunut.
Lajien elinympäristöt muuttuvat, kun ilmastovyöhykkeiden rajat ja alueiden kasvillisuus muuttuvat (Donoghue & Edwards 2014). Lajien elinalueiden rajat siirtyvät korkeammalle merenpinnasta sekä kohti pohjoista (Thomas & Lennon 1999). Elinalueiden rajat muuttuvat nopeasti, sillä ekosysteemien olosuhteet muuttuvat nopeasti. Eliöt kärsivät kuivuudesta sadannan vähentyessä. Costa Rican pilvimetsät ovat vaarassa (Pounds ym. 2005), sillä niiden elinvoimaisuus riippuu pitkälti niitä ympäröivistä pilvistä. Kun metsien elinalue kuivuu, vähenee myös pilviä aiheuttava haihdunta ja metsän kasvit eivät enää saa tarpeeksi vettä ympäristöstään. Rannikkoalueita jää veden alle ja joiltain alueilta häviävät jäätiköt sekä lumipeite. Arktiksella merijään sulaminen on ongelma alueella elävälle jääkarhulle (Ursus maritimus L.) (Hunter ym. 2010), sillä se ei pysty enää saalistamaan hylkeitä jäättömillä alueilla. Jääkarhujen elinalueet laajenevat kohti ihmisasutusta, mikä on niille riski. Jääkarhujen elinalueet ovat jo nyt laajenneet itään kohti maa-alueita (Fischbach ym. 2007). Euroopassa erityisesti kasvilajit ovat vaarassa. Euroopan kasvillisuuteen kuuluu monia elinympäristön muutoksille herkkiä lajeja, jotka eivät välttämättä selviytyisi ilmastonmuutoksesta. Näiden lajien elinalueiden rajat ovat jo siirtyneet (Thuiller ym. 2004) ja samalla niiden populaatiot ovat pienentyneet.
Ilmakehään vapautunutta hiilidioksidia liukenee meriin, jossa se laskee niiden pH:ta (Caldeira & Wickett 2003). Tätä ilmiötä kutsutaan merien happamoitumiseksi. Hiilidioksidin imeytyessä meriveteen syntyy hiilihappoa, josta syntyy edelleen vetyatomeja, jotka aiheuttavat happamoitumisen. Mitä enemmän hiilidioksidia ilmakehään vapautuu, sitä enemmän sitä imeytyy meriin. Merien happamoituminen vaikuttaa erityisesti kalkkikuorisiin eliöihin.
Kalkkikuorisille eliöille tärkeän kalsiumkarbonaatin muodostaminen vähenee, jolloin ne eivät
24
kykene muodostamaan kalkkikuorta (Doney ym. 2011). Merien happamoituminen (Kleypas &
Langdon 2006) ja nouseva lämpötila aiheuttavat myös koralliriuttojen haalistumista (Douglas 2003). Haalistuminen on prosessi, jossa korallieläimien kanssa symbioottisessa suhteessa elävien levien määrä vähenee tai häviää kokonaan. Korallieläimet täydentävät energian saantiaan levien yhteyttämistuotteilla, eivätkä ne kykene tuottamaan elintoiminnoilleen riittävästi energian ilman leviä. Korallien haalistuessa korallieläimet kuolevat ja menettävät värinsä. Haalistumista tapahtuu kaikilla suurilla koralliriutoilla ja sen ennustetaan nopeutuvan (Brown 1996). Koralliriutat ovat yhteydessä yli 75 %:iin niillä eläviin lajeihin (Jones ym. 2004).
Mikäli koralliriutat kuolevat, niiden ylläpitämät monimutkaiset ekosysteemit tuhoutuvat samalla ja monet muutkin lajit ovat vaarassa.
Ilmastonmuutoksen laajuuden ja nopeuden takia monien eliöryhmien reaktiot siihen ovat todennäköisesti riittämättömiä (Sinervo 2010), mikä voi johtaa eliöryhmien populaatioiden pienenemiseen ja lopulta sukupuuttoon. Eri eliöiden kyky sopeutua muuttuviin elinympäristöihin on yleisesti katsottuna huono, sillä se on hidas prosessi. Suotuisammille elinalueille siirtyminen ja adaptaatio ovat nopeampia ratkaisuja, mutta eivät onnistu jokaisen lajin kohdalla. Tällöin sukupuuton välttäminen vaatisi evolutiivista sopeutumista (Williams ym.
2008), mutta ilmastonmuutoksen nopeuden vuoksi lajit eivät ehdi muuntua tarpeeksi nopeasti, jolloin ne häviävät. Evolutiivinen muuntuminen on uhanalaisten lajien merkittävin keino (Hoffman & Sgrò 2011) selviytyä ilmastonmuutoksesta.
Elinympäristöjen, elinalueiden rajojen muuttuminen ja vuodenaikaisen käyttäytymisen muuttuminen johtavat eliöyhteisöjen ja lajien välisten suhteiden muuttumiseen (Parmesan &
Yohe 2003). Ilmastonmuutos voi johtaa geneettisen monimuotoisuuden muuttumiseen (Pauls ym. 2013) geneettisen ajautumisen seurauksena. Minkä seurauksena useat eliöryhmät voivat muuntua evolutiivisesti hyvin nopeasti (Hendry ym. 2008). Tällöin jo olemassa olevien lajien määrä pienenisi, mutta uusia lajeja voisi syntyä niiden tilalle. Uudet lajit voivat synnyttää uusia eliöyhteisöjä ja muokata elinympäristöjä entisestään.
2.2.3 Vaikutukset ihmiskunnalle
Ilmastonmuutoksen seuraukset ihmisille tulevat olemaan mittavat. Ilmastonmuutoksen aiheuttama suurin riski ihmisille ovat äärisääilmiöiden sekä luonnonkatastrofien määrän kasvu ja niiden intensiivistyminen (IPCC 2014a) Pohjois-Euroopassa sadannan kasvu ja tulviminen ovat suurimmat ongelmat. Etelä-Euroopassa nouseva lämpötila tulee aiheuttamaan suuria ongelmia (IPCC 2014b). Rannikkoalueet ovat uhattuna nousevan merenpinnan takia, Pohjois-
25
ja Keski-Euroopan jokien läheisten kaupunkien tulvariski kasvaa sadannan kasvun myötä.
Alppien sulavat jäätiköt altistavat vuoristokylät sulavesien tulville. Tulvivat alueet ovat myös riskialttiimpia maan eroosiolle. Etelä-Euroopan luonnonolosuhteet tulevat kuivumaan nousevan lämpötilan seurauksena. Kuivuminen johtaa pulaan juomavedestä ja yleistyvät lämpöaallot tulevat olemaan suuri riski alueen ihmisille. Pula juomavedestä voi syntyä myös Keski-Euroopassa, kun jäätiköiden juomavetenä käytetty valumavesi loppuu jäätiköiden hävittyä.
Pohjois-Amerikassa maastopalot ja alueiden kuivaminen tulevat aiheuttamaan suuria ekologisia ja taloudellisia menetyksiä. Nouseva lämpötila kuivattaa alueita ja kasveja, jotka toimivat maastopalojen polttoaineena (Keeley & Sedler 2009). Laajoilla alueilla voimakkaat tuulet levittävät maastopaloja (Holden ym. 2007), minkä seurauksena ne kestävät kauemmin.
Väestömäärän kasvun seurauksena asutus leviää entistä kuivemmille alueille (IPCC 2014b) ja maankäytön muutokset alueella yleistyvät. Nämä synnyttävät aikaisempaa useammin riskejä maastopalojen synnylle. Keväiden aikaistuminen johtaa pidempiin kuiviin kausiin, joiden aikana maastopalot ovat yleisiä. Pitkittyneiden kuivien jaksojen aikana maastopalot kestävät kauemmin. Pohjois-Amerikassa yleistyvät lämpöaallot johtavat suurempaan kuolleisuuteen (Hurtado-Díaz ym. 2011). Hirmumyrskyjen yleistyminen Pohjois-Atlantilla on riski rannikoilla asuville ihmisille. Samalla rannikkoalueiden ja jokien ympäristöt kärsivät tulvista. Arvioiden mukaan Yhdysvaltojen itärannikosta suurin osa tulee jäämään nousevan merenpinnan alapuolelle.
Etelä-Amerikassa ilmastonmuutoksen seuraukset keskittyvät maatalouteen. Etelä-Amerikan viljelyskelpoinen maa voi vähentyä jopa 21 %:a (Zhang & Cai 2011), muuttuvien ympäristöolojen ja väestömäärän kasvun seurauksena. Väestömäärän seurauksena asutus levittäytyy laajemmalle alueelle ja vie viljelyskelpoista maata. Viljelysmaata tuhoutuu myös kuivuuden seurauksena. Viljelemisessä käytetyt menetelmät kuluttavat ympäristöä, sillä ne eivät ole kestäviä, minkä seurauksena viljelysmaita tuhoutuu. Lämpimämmissä olosuhteissa viljelykasvien tuottavuus heikkenee (Lobell & Field 2007), jolloin satojen koot pienenevät.
Satojen laatu heikkenee samalla, jolloin myös niistä valmistettu ruoka on ravintoköyhempää.
Argentiinassa vehnäsatojen koko on pienentynyt jo 1930-luvulta lähtien (Magrin ym. 2009), millä on ollut suuri vaikutus maan talouteen. Etelä-Amerikan ruoantuotannon tehokkuus voi muuttua kasvavalle väestömäärälle riittämättömäksi. Ruoantuotannon heikkeneminen voi johtaa joillain alueilla nälänhätään ja kuolleisuuden lisääntymiseen. Ruoantuotannon heikkenemisen lisäksi Etelä-Amerikassa tulee pulaa juomavedestä vuoristojäätiköiden sulaessa
26
(Chevallier ym. 2011). Vuoristojäätiköiden sulaminen ja sadannan kasvu altistavat maata eroosiolle, mikä voi johtaa myös maanvyöryihin.
Afrikassa ilmastonmuutoksen vakavin seuraus tulee olemaan alueiden kuivuminen ja siitä johtuvat ongelmat. Kuivuuden yleistyminen aiheuttaa suurimmassa osassa Afrikkaa kuivien alueiden laajentumista, aavikoiden (Brink & Eva 2009) levittäytymistä on jo nyt huomattavissa.
Jo ennestään niukka juomaveden määrä tulee vähenemään niin Pohjois- kuin Etelä-Afrikassa.
Tutkimuksien mukaan Sambesi-joen vesistöalue (Beck & Bernauer 2011) sekä Okavangon delta-alue kärsivät jo nyt kuivumisesta (Wolski ym. 2012) ja niiden kuivumisen ennustetaan vain kiihtyvän. Lämpötilan nousu vaikuttaa myös Afrikan maatalouteen (Roudier ym. 2011) heikentämällä sen tehokkuutta ja pienentämällä viljelyskelpoista maa-alaa. Nälänhätä tulee olemaan suuri ongelma koko alueella. Myös äärimmäisten lämpöaaltojen määrä tulee kasvamaan (Patricola & Cook 2010), ja niiden aiheuttamien kuolonuhrien määrä.
Aasian kasvava väestömäärä ja riittämättömät hallinnolliset tekijät (Xu ym. 2010) tulevat vähentämään makean veden varantoja. Suurimmat vaikutukset tulevat näkymään Keski-Aasian laajoilla kuivilla alueilla. Keski-Aasian kuivuminen vaikuttaisi todennäköisesti negatiivisesti myös maanviljelyyn, mikä voi johtaa ruoantuotannon riittämättömyyteen. Erityisesti riisin viljely (Matthews ym. 1999) tulee kärsimään kuivuudesta ja korkeista lämpötiloista. Riisin kasvu kiihtyy tiettyyn pisteeseen asti lämpötilan noustessa, mutta tippuu lämpötilan ylittäessä tietyn kynnyksen. Riisin tuotannon väheneminen voi johtaa nälänhätään monilla eri alueilla.
Aasian rannikkovaltiot tulevat kärsimään merenpinnannoususta ja jokien tulvimisesta (Maxwell ym. 2009). Saarivaltiot ovat suurimmassa vaarassa Aasiassa ja Oseaniassa.
Tulviminen on merkittävä riski myös Australiassa, jonka alavat ja laajat maa-alueet tulevat jäämään nousevan merenpinnan tason alapuolelle. Australiaa uhkaavat myös äärimmäisen laajat ja pitkäkestoiset maastopalot. Kuivuuden seurauksena maastopalokausi tulee pidentymään (Lucas ym. 2007), minkä takia palot myös ulottuvat kauemmaksi.
Ilmastonmuutoksella on suoria vaikutuksia ihmisten terveyteen. Korkeammat lämpötilat nostavat kuolleisuutta (IPCC 2014b) ympäri maailmaa. Korkea lämpötila rasittaa ihmisen kehoa, mistä voi seurata monia eri komplikaatioita, etenkin vanhemmilla ihmisillä. Lämpötilan nousu vaikuttaa myös ajatteluun ja ylipäätään hidastaa toimintaa. Kasvihuonekaasupäästöt huonontavat ilmanlaatua ja päästöjen pitkittyessä voivat aiheuttaa astmaa (Thompson ym.
2012). Teollisuuden päästöt ovat suuri ongelma etenkin Aasiassa, jossa kaupunkien ilma voi olla erittäin sameaa. Allergeeneinä toimivat sieni-itiöt sekä siitepölyhiukkaset levittäytyvät laajemmalle (Ariano ym. 2010) ja aiheuttavat enemmän oireita. Siitepölykausi alkaa myös aikaisemmin (Ylipanula ym. 2009) ja voi kestää kauemmin aikaistuneen kevään seurauksena.
27
Hyttyslevitteiset taudit, kuten malaria ja dengue-kuume, voivat levittäytyä laajemmille alueille (Kolivras 2010). Hyttysten määrä tulee lisääntymään niiden kasvulle otollisten olosuhteiden yleistyessä (Afrani ym. 2012) niiden levittämät taudit yleistyvät ja voivat levitä uusille alueille.
Myös aivan uusia tauteja ja tautityyppejä voi syntyä muuttuneiden ympäristöolosuhteiden takia (Hoberg & Brooks 2015). Uudet taudit kulkeutuvat uusille alueille eläinten ja hyttysten välityksellä, mikä myös lisää niiden muuntumista.
Alueelliset ja kansainväliset konfliktit ovat erittäin todennäköisiä ilmastonmuutoksen seurauksia (IPCC 2014a). Elinympäristöjen tuhoutuminen kuivuuden ja luonnonkatastrofien seurauksena johtaa maittain suuriin taloudellisiin menetyksiin. Asutut alueet joutuvat tulvavesien peittämiksi, viljelysalueet kuivuvat ja vesi- ja ruokaturva ovat vaakalaudalla.
Luonnonkatastrofit aiheuttavat aikaisempaa enemmän mittavia tuhoja ja kasvattavat taloudellisia menetyksiä. Ihmisten muuttoliike kasvaa epäsuotuisilta elinalueilta kohti suotuisampia elinalueita. Ilmastonmuutospakolaisuudesta tulee uusi pakolaisuuden muoto.
Nämä tekijät lisäävät maiden välisiä jännitteitä, mikä voi johtaa konflikteihin eri puolella maailmaa. Konfliktit tulevat koskemaan luonnonvarojen epätasaista jakoa ja pakolaisia.
2.3 Ilmastonmuutos nykypäivänä
2.3.1 Mahdolliset ratkaisut
Ilmastonmuutoksen hidastaminen vaatii maailmaanlaajuisia toimia. Hillitsemisen tueksi on luotu useita kansainvälisiä suunnitelmia, joiden tavoitteena on hidastaa ilmaston lämpenemistä.
Useimmat sopimukset ovat asettaneet lämpenemiselle tietyn arvon, johon lämpeneminen pyritään pysäyttämään vuoteen 2100 mennessä. Uusimmassa, eli Pariisin ilmastosopimuksessa, tämä on 1.5 – 2°C:tta (UN 2015). Kansainväliset sopimukset perustuvat maiden kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen. Ensisijainen kansainvälinen sopimus on vuonna 1992 laadittu YK:n ilmastonmuutoksen puitesopimus, eli UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change). UNFCCC – sopimus on maiden osallistumisosuutta tarkasteltaessa lähes universaali (IPCC 2014c). UNFCCC – sopimuksen alaisena vuonna 2007 luodun Kioton sopimuksen tavoitteena oli vähentää sopimuksessa määriteltyjen teollisuusmaiden kasvihuonepäästöt tietyn prosenttiosuuden alle vuosien 2008 – 2012 aikana.
28
Siirtyminen uusiutumattomista fossiilisista polttoaineista uusiutuviin energianlähteisiin pienentää kasvihuonekaasupäästöjä (IPCC 2014c). Uusiutuvia energianlähteitä ovat bioenergia, aurinkoenergia, geoterminen energia, vesivoima, merienergia ja tuulivoima. Näiden energiamuotojen lähde on luonnollinen energiankierto, jolloin niiden tehokkuus on suurempi, kuin uusiutumattomien polttoaineiden. Samalla myös niiden kasvihuonekaasupäästöt ovat jopa nolla- tai ne ovat erittäin vähähiilidioksidipäästöisiä. Uusiutuvat polttoaineet voivat teoriassa kattaa koko maapallon energian tarpeen. Niiden osuus maailman energiantuotannosta oli kuitenkin vuonna 2018 vain 10.8 %:a. Samaan aikaan öljyn osuus oli 34 %:a, maakaasun 24
%:a, kivihiilen 27 %:a ja ydinvoiman 4.2 %:a (BP 2019). Uusiutumattomien energialähteiden ennustetaan kuitenkin nousevan johtavaksi energianlähteeksi vuoteen 2050 mennessä (EIA 2016). Paine uusiutuvien energianlähteiden hyödyntämiseksi on suuri, mutta uusiutumattomille energianlähteille perustuvaa maailmantaloutta on vaikeaa muuttaa. Se aiheuttaisi joidenkin monikansallisten yritysten hajoamisen ja työpaikkojen menettämisen.
Maankäytön muuttaminen kestävään suuntaan ja kestävä aluesuunnittelu edesauttavat hiilinielujen säilymistä sekä lisääntymistä. Kestävä ruoantuotanto, metsänhoidon kestävämmät ja hallitummat muodot, metsien hakkuun estämiset sekä rajoitukset, maaperän hiilipitoisuuden tarkkailu ja käsittely, ekosysteemien suojeleminen ja ennallistaminen sekä jätteiden loppusijoittamisen parantaminen vaikuttavat joko suoraan tai välillisesti ilmastonmuutoksen hillitsemiseen (IPCC 2019). Maankäytön muutoksien positiiviset seuraukset voivat ilmetä vasta vuosikymmenien päästä niiden toteuttamisesta. Esimerkiksi puiden istuttaminen ja kestävämpien maanviljelykeinojen käyttöönotto ovat tällaisia. Välittömiä ratkaisuja ovat metsien hakkuiden laajat kiellot, turvemaiden, kosteikkojen, luonnollisten laidunmaiden sekä mangrovemetsien ekosysteemien suojelu. Nämä ekosysteemit toimivat luonnollisina hiilinieluina, jolloin niiden tuhoaminen olisi erittäin haitallista.
Ihmisen toiminnan tuottamaa hiilidioksidia tulisi poistaa ilmakehästä (IPCC 2014c).
Ilmakehän hiilidioksidia voidaan poistaa istuttamalla metsiä ja rajoittamalla metsien hakkuita, merien lannoituksella, jauhettujen hiiliyhdisteiden, kuten silikaattien, varastoimisella meriin ja maaperään ja varastoimalla kemiallisesti ja biologisesti talteen otettua hiilidioksidia kallioperään. Hiilidioksidin keräämisen vaikutukset näkyvät ilmastossa kuitenkin hitaasti.
Talteenoton pysyvyys vaihtelee myös menetelmien välillä, joidenkin prosessien ollessa puhtaasti biologisia, joiden kautta hiilidioksidin mahdollista päästä takaisin kiertoon.
