Säteilypakote kuvaa ilmastojärjestelmän epätasapainoa
Säteilypakote kuvaa sitä energiaepätasapainoa, jonka erilaiset ilmastoa muuttavat tekijät aiheuttavat ilmastojärjestelmässä.
Säteilypakotteeseen vaikuttavat tekijät
Päästäessään ilmakehään kasvihuonekaasuja ihmiskunta aiheuttaa ilmaston lämpenemistä. Toisaalta ihmisten tuottamat pienhiukkaset jäähdyttävät maapalloa. Näitten ilmiöitten vaikutuksia voidaan havainnollisesti vertailla arvioimalla eri tekijöitten aiheuttaman säteilypakotteen suuruutta (kuva 1).
Säteilypakote kuvaa sitä energiaepätasapainoa, jonka päästöt ovat ilmastojärjestelmässä saaneet aikaan. Kasvihuonekaasujen määrän lisääntyminen vähentää maapallolta avaruuteen poistuvan lämpösäteilyn määrää, mistä aiheutuu lämmittävä eli positiivinen säteilypakote. Pienhiukkaset taas vähentävät auringonsäteilyn lämmittävää vaikutusta ja aiheuttavat siksi maapallolla jäähdyttävää eli negatiivista säteilypakotetta. Säteilypakotetta mitataan säteilytehon (wattia) määrällä neliömetriä kohden (W/m2).
Kuva 1. Tärkeimmät ihmiskunnan ilmastojärjestelmälle tähän mennessä aiheuttamat häiriöt säteilypakotteen avulla ilmaistuina. Pylväät vasemmalta oikealle: (1) hiilidioksidin lisääntyminen, (2) muitten hyvin sekoittuneitten kasvihuonekaasujen (metaani, typpioksiduuli, halogenisoidut hiilivedyt ym.) lisääntyminen, (3) otsonin lisääntyminen troposfäärissä (lämmittävä) ja vähentyminen stratosfäärissä (jäähdyttävä), (4) pienhiukkasten suora vaikutus ja (5) pienhiukkasten epäsuora vaikutus (toimiminen pilvipisaroitten tiivistymisytiminä). Vertailun vuoksi on esitetty myös auringonsäteilyn muutosten aiheuttama säteilypakote. Pylvään korkeus kertoo parhaan arvion säteilypakotteen suuruudelle, kunkin pylvään päässä oleva jana tämän arvion epävarmuusasteen. Kuvan yläreunassa on kerrottu tähtien lukumäärän avulla arvion tieteellinen laatutaso: kolme tähteä - ilmiö tunnetaan hyvin, ..., ei tähtiä - tunnetaan varsin huonosti. Säteilypakotteet on laskettu vertaamalla vuoden 2005 tilannetta oloihin ennen teollista vallankumousta. Viimeinen pylväs kuvaa ihmiskunnan aiheuttamien muutosten (pylväät 1 - 5) yhteisvaikutusta. [1], [2]
Kasvihuonekaasujen aiheuttama lämmitys ylittää hiukkasten jäähdyttävän vaikutuksen
Ihmiskunnan tähänastinen vaikutus ilmastoon käy ilmi oheisesta kuvasta. Nollaviivan yläpuoliset pylväät kuvaavat ilmastoa lämmittäviä ja alapuoliset jäähdyttäviä säteilypakotteita. Ihmiskunnan tuottamista kasvihuonekaasuista hiilidioksidi on ylivoimaisesti tärkein. Sen lämmittävä vaikutus on noin 1,6 W/m2. Muut ilmakehään hyvin sekoittuneet kasvihuonekaasut ovat tuottaneet lämmitystä noin 1 W/m2. Otsonin määrän muutoksista, ottaen huomioon sekä otsonin väheneminen stratosfäärissä että lisääntyminen troposfäärissä, kertyy lämmitystä muutama watin kymmenys.
Kasvihuonekaasujen vastapainona pienhiukkaset jarruttavat ilmastonmuutosta. Niitten yhteenlaskettu jäähdyttävä vaikutus on aika merkittävä, vähän yli watti neliömetriä kohti, joskin tämä arvio on varsin epätarkka.
Kun kaikki ihmiskunnan vaikutukset lasketaan yhteen, tuloksena on parhaan arvion mukaan 1,6 W/m2 verran lämmitystä, mikä (aivan sattumalta) on jokseenkin yhtä paljon kuin hiilidioksidin pakotevaikutus yksinään.
Hiukkasten säteilypakote tunnetaan huonosti
Kuvion yläosassa on symbolein merkitty arvio siitä, kuinka tarkkaan tutkijat arvioivat tuntevansa eri pakotetekijöiden suuruudet. Parhaiten on hallinnassa kasvihuonekaasujen pakotevaikutus, kun taas pienhiukkasten aiheuttama pakote tunnetaan paljon heikommin. Hiukkasiin liittyvien pakotetekijöitten epävarmuudesta johtuen ihmiskunnan aiheuttaman kokonaispakotteen suuruuttakaan ei voida tietää kovin tarkasti. Arviot vaihtelevat 0,6 ja 2,4 W/m2 välillä. Vaikutuksen suunnasta ollaan kuitenkin varmoja , eli tähänastiset päästömme ovat sysänneet maapallon ilmastoa lämpimämpään suuntaan.
Auringon säteilyteho näyttäisi muuttuneen vain vähän
Kuvassa on vertailun vuoksi esitetty myös auringon säteilyn muutoksista aiheutuvaa pakotetta kuvaava pylväs. Tämän pakotteen on kuitenkin arvioitu olevan suuruudeltaan vain 0,12 W/m2, eli kertaluokkaa vähemmän kuin ihmiskunnan aiheuttama kokonaissäteilypakote. Vaikka arvio onkin melko epätarkka, on siis varsin ilmeistä, että maapallon ilmaston viimeaikainen lämpeneminen ei ensisijaisesti johdu auringon säteilyn muutoksista.