Auringon energia vuorovaikutuksessa maan, veden ja ilman kanssa
Maapallo kylpee jatkuvasti auringon energiassa. Osa Maahan saapuvasta energiasta heijastuu takaisin avaruuteen, toinen osa absorboituu suoraan ilmakehään, ja loput siirtyy ilmakehän läpi maan pinnalle. Auringonvalon energia lämmittää pinnan maata ja vettä, ja ne puolestaan luovuttavat lämpöä. Tämä lämpö lämmittää ilmakehää entisestään. Ilmakehän kaasujen sekoitus estää osan lämpöenergiasta karkaamasta suoraan avaruuteen samaan tapaan kuin peitto pitää lämpöä kehon lähellä. Tämä prosessi on luonnossa esiintyvä kasvihuoneilmiö, ja se pitää maapallon riittävän lämpimänä elämän ylläpitämiseksi.
Tuleva energia – lähtevä energia = säteilypakote
Termodynamiikan peruslakien mukaisesti maapallon imiessä energiaa auringosta sen on lopulta lähetettävä saman verran energiaa avaruuteen. Saapuvan ja lähtevän säteilyn erotusta kutsutaan planeetan säteilypakotteeksi (RF). Samalla tavoin kuin fyysiseen esineeseen kohdistuva työntävä voima saa sen epätasapainoon ja liikkeelle, ilmastopakote muuttaa ilmastojärjestelmää. Kun pakotteet johtavat siihen, että tuleva energia on suurempi kuin lähtevä energia, planeetta lämpenee (positiivinen RF). Kääntäen, jos lähtevä energia on suurempi kuin tuleva energia, planeetta viilenee.
Luonnolliset ja ihmisen aiheuttamat ilmastotekijät
Ennen vuotta 1750, ennen teollista vallankumousta, maapallon keskimääräinen RF pysyi suhteellisen vakaana. Dokumentoidakseen, miten ilmakehä on muuttunut sen jälkeen, tutkijat laskevat nykyiset RF-tasot ikään kuin se olisi ollut nolla vuonna 1750. Lähde: IPCC AR5 WG1 Figure SPM.5.
Toinen tapa viitata ilmastopakotteisiin on kutsua niitä ilmastotekijöiksi. Luonnollisia ilmastovaikuttajia ovat muun muassa muutokset auringon energiantuotossa, säännölliset muutokset maapallon kiertokulussa ja suuret tulivuorenpurkaukset, jotka päästävät valoa heijastavia hiukkasia yläilmakehään. Ihmisen aiheuttamiin eli antropogeenisiin ilmastovaikuttajiin kuuluvat lämpöä vangitsevien kaasujen (eli kasvihuonekaasujen) päästöt ja maankäytön muutokset, jotka saavat maan heijastamaan enemmän tai vähemmän auringonvalon energiaa. Vuodesta 1750 lähtien ihmisen aiheuttamat ilmastotekijät ovat lisääntyneet, ja niiden vaikutus hallitsee kaikkia luonnollisia ilmastotekijöitä.
Kuinka suuri säteilypakote on tulevaisuudessa?
Ilmastotutkijat ovat määritelleet neljä mahdollista tulevaisuusskenaariota, joita he käyttävät johdonmukaisina syöttötietoina laskiessaan tulevaisuuden ilmastoa. Kukin skenaario perustuu uskottavaan tulevaisuuden kehityskulkuun maailmanlaajuisten kasvihuonekaasupäästöjen osalta. Skenaariot, jotka tunnetaan nimellä Representative Concentration Pathways (RCP), määrittelevät säteilypakotteen (RF) määrän vuonna 2100 suhteessa vuoteen 1750. Lisätietoja RCP:istä on IPCC:n WGI AR5:n laatikossa SPM.1 (Summary for Policy Makersin viimeinen sivu).
Lähde: IPCC:n viidennen arviointiraportin tiivistelmä poliittisille päättäjille, kuva SPM.5 ja laatikko SPM.1.
Palaute: Amplifying Initial Forcings
Ailmastoon vaikuttavat tekijät voivat myös laukaista takaisinkytkentöjä, jotka voimistavat tai heikentävät alkuperäistä pakotetta. Esimerkiksi kasvihuonekaasujen lisääntymisen aiheuttama pakote lisää myös haihtumista, mikä lisää ilmakehän vesihöyryä ja voimistaa kasvihuonekaasujen aiheuttamaa pakotetta.
Jos vakiinnutamme ilmakehän säteilypakotetta tällä hetkellä lisäävät ihmisen aiheuttamat ilmastotekijät, maapallon energiatasapaino ja ilmasto saavuttavat lopulta uuden tasapainotilan, jossa järjestelmään siirtyy ja siitä poistuu yhtä paljon energiaa; milloin tämä tapahtuu, on edelleen avoin kysymys.
Lisätietoa
Ympäristön muutos 2013: The Physical Science Basis
Intergovernmental Panel on Climate Change Fifth Assessment Report (AR5) Working Group 1 (WGI) Summary for Policymakers (SPM)
Radiative Forcing of Climate Change
Report by the National Research Council
Comparing SRES and RCP scenarios
Part of The Beginner’s Guide to Representative Concentration Pathways, from Skeptical Science
Data Links
NOAA Paleo- and Historical Climate Forcing Data
Käyttäjä pääsee käsiksi erilaisiin proxy-tietoihin, joita on käytetty säteilypakotteen laskemiseen menneisyydessä.
Interaktiivinen ilmakehätietojen katseluohjelma
Valitse näytteenottopaikat kartalta ja luo sitten kuvaajia tai lataa tietoja eri kaasujen pitoisuuksista ilmakehässä
.