Henryn laki

Kyse ei ole telkkarin asianajojännäristä, vaan ongelmasta, joka liittyy ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden lisääntymiseen vuodesta 1840 lähtien. Virallisen käsityksen mukaan silloin ilman hiilidioksidipitoisuus oli 0,028 prosenttia, kun sen nykyisin on noin 0,038  prosenttia. Mistä se tulee, kuka on syyllinen? Kasvihuoneilmiöön suostuvien mukaan vastaus on selvä: ihmiskunnan teolliset päästöt ovat syyllisiä.

Ongelma syntyy siitä, että tämä prosenttimäärä muodostaa ilmaa tulevan hiilidioksidin kokonaismäärästä vain runsaat 3 prosenttia, laskentatavasta ja lähteestä riippuen hieman vähemmän tai enemmän. Siksi kriittinen sielu kysyy: Mikä on sen mekanismi, jonka avulla kokonaisuutta tarkasteltuna mitättömät päästöt kykenevät olettamusten mukaan pitämään yllä koko hiilidioksidimassan tasaista kasvua?

Luvut ovat epähavainnollisia ja niiden mieltämisessä tehdään helposti virheitä. Silti (tai juuri siksi) muutama luku on tarpeen. Hiilen kiertoa, sen mittasuhteita ja lähteitä kuvaa seuraava kaavio (F.Joos):

Hiilen kierto, Joosin mukaan

Kaavion mukaan ilmakehän hiilidioksidin kokonaismäärä on noin 750 gigatonnia. Vuotuinen lisäys on Joosin mukaan 3,4 Gt. Merten vuotuinen panos ilmaan on 90 Gt, maaperän eliöstön hiilidioksidihengityksen yhteinen panos noin 100 Gt,  fossiilisten polttoaineiden hiilipäästö 5,4 ja metsien hakkuiden vaikutus noin 1,9 Gt.

Vastaavasti ilmakehästä meriin palautuu hiilidioksidia n. 92 Gt. Kasvien yhteyttämisprosessi käyttää yhdessä biohajoavien materiaalien humustumisen kanssa n. 102 Gt ilman hiilidioksidia. Nettotuloksena ilmakehän hiilimäärä kasvaa noin 3,4 Gtn vuodessa.

  • Kaavioon on tehtävä yksi painava huomautus. Siitä puuttuu kokonaan vulkaanisten ilmiöiden ja purkausten ilmakehään syytämä hiilimäärä. Lisäksi maaperän bakteerien ja pieneliöiden biologisen hengityksen  eli hiilidioksidituotannon kokoluokan arvioiminen on hyvin hataralla pohjalla sen mittavuudesta huolimatta. On enemmän kuin todennäköistä, että ilmakehään maasta ja meristä tulevan hiilimäärän arvioinnin tarkkuus on vähäisempi kuin ihmiskunnan päästöjen suhteellisen tarkkaan tiedetty kokonaismäärä.

Laatikoiden sisällä olevat luvut kuvaavat hiilidioksidin sijaintia kiertoprosessissa.  Ylivertaisesti suurin hiilidioksidimassa on liuonneena valtamerien veteen. Niiden pintakerrokset  ja syvänteet yhteen laskien vedessä on kyseistä kaasua lähes 40 000 gigatonnia. Suhteellisen suuri on ilmakehän hiileen verrattuna myös maaperässä ja biosfäärissä sidottuna oleva hiilidioksidin määrä, runsaat 2000 gigatonnia.

Ongelma on tässä eli kuvassa, joka suggeroi hiilidioksidin tasaisen kasvun ilmakehässä:

Mauna Loa_käyrä

Aikaisemmin esitetyn hiilen kiertokaavion perusteella syntyy periaatteellinen kysymys. Kun otetaan huomioon ihmiskunnan hiilipäästöjen suhde koko kierrossa olevaan määrään, miten voidaan kuvitella juuri ihmiskunnan fossiilipolttoaineen polttamisesta syntyvän hiilidioksidin vastaavan hiilen kokonaismäärän kasvusta?

Toinen ongelma syntyy kuvan käyrän ja ilmakehän lämpenemiskäyrän näennäisestä samankaltaisuudesta  (kuva Goddard Institute for Space Studies/GISS). Käyrä näyttää seuraavan hiilidioksidin kasvukäyrää.

Lämpökäyrä Goddard Institute for Space Studies

Keskeisesti juuri näiden kahden käyrän samantapaisuuteen perustuu julkisuudessa paniikkia aiheuttava kasvihuonedogmatiikka enemmän tai vähemmän sofistikoituine versioineen. Syntyy vaikutelma, kuin ensimmäinen käyrä olisi yhteydessä toiseen ellei peräti sen aiheuttaja. Näin itse asiassa väitetäänkin, sillä IPCC-vetoinen ”kvasivirallinen” ilmastotiede nojautuu kolmen perusdogmiin:

  1. Hiilidioksidi lämmittää ilmakehän
  2. Ihmiskunta on syyllinen ilmakehän hiilidioksidin lisääntymiseen
  3. Siispä ihmiskunta aiheuttaa hiilidioksidin lisäämisellään ilmakehän lämpenemisen.

Aikaisemmissa kirjoituksissa olemme jo pohtineet hiilidioksidiin sen fysikaallis-kemiallisten ominaisuuksien vuoksi liittyvää ongelmakenttää. Nyt astuu huoneeseen Henryn laki.

Mitä Henryn laki sanoo?

Henryn laki muotoilee kaasun ja nesteen välisen suhteen siten, että kaasun, kuten hiilidioksidi, liukenemisen määrä nesteeseen on riippuvainen kaasun osapaineesta. Englantilainen kemisti J.W.Henry sai nimensä historiaan laskemalla liukenemisen määrää ilmaisevan vakion eri kaasuille eri lämpötiloissa. Liukenemisen määrään vaikuttaa paineen ohella lämpötila siten, että mitä lämpimämpää on, sitä vähemmän kaasua imeytyy nesteeseen ja kääntäen. Tilannetta havainnollistaa laatikko.

Henryn vakio

Jos lämpötilassa tai paineolosuhteissa tapahtuu muutos, kaasun pitoisuus nesteessä vähenee tai lisääntyy siihen saakka, että tasapaino on jälleen saavutettu. Kyseessä on näin ollen puhtaasti kemiallis-fysikaalinen reaktio.

Oheisessa taulukossa kuvataan lämpötilan ja liukenemismäärän keskinäisiä suhteita hiilidioksidin ja veden tasapainotilanteessa Henryn lain mukaan.

Hiilidioksidin liukeneminen veteen

Tasapainotilan saavuttaminen ottaa aikaa. Mitä suuremmista neste- ja kaasumääristä on kysymys, sitä kauemmin tasapainon saavuttaminen kestää. Esimerkiksi valtamerten pintakerrosten tasapainotila saavutetaan lämpötilan merkittävämmän muutoksen jälkeen noin vuodessa. Sen sijaan syvänteiden tasapainon saavuttamiseen kuluu aikaa satoja, joka tuhannenkin vuotta.

Henryn lain seuraukset

Alussa esitetyn kaavion ja moninaisten mittausten mukaan hiilidioksidin määrä ilmakehässä lisääntyy tasaisesti edelleen. Koska vedessä ja maalla oleva kasvullisuus  ei riitä sitomaan hiilidioksidia uuteen biomassaan eivätkä myöskään humustumisprosessit tähän kykene,

1. hiilidioksidia tulee ilmaan enemmän kuin sitomisprosessit ennättävät sitä kiinnittää tai

2. lämpeneminen estää tasapainotilan saavuttamisen ilman ja vesimassojen välisessä hiilidioksidin osapaineessa.

Ja nyt ollaan asian ytimessä. Koska ihmiskunnan hiilipäästöt ovat kokonaisprosessissa vain muutaman prosentin luokkaa, voidaan ongelman, eli ilman hiilipitoisuuden kasvun syytä järkevästi etsiä lähinnä hiilidioksidin ja veden liukenemistasapainon häiriöstä. Ilmanpaine on pitkässä juoksussa lähes vakio, mutta suurten vesistöjen ja merien lämpötila elää pitkien aikajaksojen saatossa..

Kun katsotaan historiallisesti pidempää aikajaksoa, sekä ilmakehän että vesien lämpötila on todellakin vuoden 1840 jälkeen noussut aina 2000-luvulle saakka. Vuoden 1840 jälkeiseen jaksoon mahtuu myös laskevia ja taantuvia kausia, mutta 1998 oltiin noin 0,7 ˚C lämpimämmällä tasolla kuin mittausjakson alkuhetkellä.

(Tässä kohtaa pitää huomauttaa, että jos tarkastelujaksoa pidennettäisiin hiilikaivosteollisuuden ja höyrykoneen käytön alkamisaikoihin 1700-luvulle, ei lämpötiloissa olisi todettavissa merkittävää nousua lainkaan. Vuotta 1840 edelsi pitkä lämpötilan alenemisen aikakausi.)

  • Poliittinen propaganda jyrää valitettavasti faktat.

Edellä kuvattu problematiikka on monille ilmaston muuttumista ja nimenomaan hiilidioksidin ympärille rakennettua ongelmaa tutkivalle tuttu. Fysiikan/kemian peruslakien mukaan hiilidioksidin kasvua ilmakehässä ei pitäisi tapahtua tavalla, jota Mauna Loa- käyrä kuvaa.

Asian ymmärtämistä hämärtää julkisuudessa propagandatekstien tapaan vuodesta toiseen esiintyvä käyräpari lämpötilan nousu <>hiilidioksidin lisääntyminen.  Se suggeroi tekemään pitkälle meneviä ja yksipuolisia johtopäätöksiä – väärin perustein.

Julkisuuden hiilidioksidikäyrä kertoo pitoisuuksien nousun vain vuoden 1957 jälkeen. IPCC:n julkisuudessa suosima lämpökäyrä puolestaan starttaa 1840-luvun notkosta, luultavasti siitä syystä, että kehityskuvaan saadaan näyttävyyttä.

Esimerkiksi allekirjoittanut ei ole tullut ajatelleeksi, että hiilidioksidin pitoisuuden kasvun takana ilmakehässä voisi olla Henryn lain mukainen, mutta pidemmän ajan lämpökehitys aina vuodesta 1840 lähtien. Epäloogisuudestaan huolimatta on passiivisesti tullut hyväksytyksi ajatus, jonka mukaan 3 prosentin eli viiden gigatonnin häntä heiluttaisi 750 gigatonnin koiraa.

Ajattelussa ei tulisi sallia nopeita analogiajohtopäätöksiä eikä loogisia ristiriitaisuuksia.

Tämä ajatus sen sijaan tuli mieleen ilmakehän fysiikkaa työkseen tutkivalle ja myös IPCC:n asiantuntijana toimineelle Murry Salbylle, joka vaikuttaa australialaisen Sidneyn yliopiston ilmakehäfysiikan professorina. http://envsci.mq.edu.au/staff/ms/

Tätä kirjoitettaessa keväällä 2013 Euroopan yliopistoissa parhaillaan luennoimassa kiertävän Salbyn keskeinen sanoma on kuultavissa vasta Youtuben luentona http://www.youtube.com/watch?v=YrI03ts–9I&feature=youtu.be

Lähikuukausina tarjolla on myös tekstimuodossa isotooppitutkimukseen perustuvaa faktaa, joka vahvistaa Henryn lakiin perustuvan tulkinnan ilmakehän hiilidioksidin lisääntymisestä 0,01 prosenttiyksikön verran vuoden 1840 jälkeen.

  • Näin on saatu uusi vahvistus argumentille, jonka mukaan hiilidioksidi ei ole syy ilmakehän lämpenemiseen, vaan sen seuraus. Tämä tieto on kylläkin vahvistettu jo vuosia sitten jääkairaustulosten perusteella koskemaan sekä pitkiä, jääkausien välisiä jaksoja, että myös aivan tuoreessa tutkimuksessa, joka koski hiilidioksidipitoisuuden lyhyen aikavälin vaihteluita.

Julkisuudessa usein esitetty Mauna Loa – käyrä siihen liittyvine assosiaatioineen ja konnotaatioineen ei siis ole läheskään totuus hiilidioksidista. Se esitetään yleensä yhteydessä, jossa totuus ei ole kertomuksen tavoitteena ollenkaan. Lämpeneminen on syy hiilidioksidin lisääntymiselle ilmakehässä. Hiilidioksidi ei ole syy, vaan seuraus.

Alla esitetään kaksi kuvaa, jotka kertovat päästöjen vaihtelusta. Ylimpänä on ilmakehään tulevan hiilidioksidin kokonaismäärä vaihteluineen. Mauna Loa -käyrän suggeroima katselija ei hevin tästä käyrästä kehitystä tunnista.

Näin kokonaispäästöt vaihtelevet

Näin kokonaispäästöt vaihtelevet

Ihmiskunnan päästöt

Alemmassa kuvassa ihmiskunnan polttamisen aiheuttamien kokonaishiilipäästöjen kehityskäyrä. Siinäkin on vaihtelua, joka ei muistuta täysin Mauna Loa- käyrän tasaista menoa mutta kuvaa silti realistisemmin nousevaa kehitystä. Olennaista on ymmärtää, että kokonaisuus ei määräydy ihmisen päästöistä.

Myöskään ei ole niin, että ilmakehän hiilidioksidi tulee sieltä, missä ihmisen teollisuus on voimakkaimmillaan. Siitä kertoo satelliittien välittämä mittauskuva hiilidioksidipäästöjen määrästä maapallon eri seuduilla. Suurimmat päästöt ovat lähtöisin päiväntasaajan sademetsävyöhykkeeltä.

Selby_3

Kaikki kuvat olen kaapannut Salbyn esitelmän videotallenteesta.

Jälkikirjoitus 8.4.2013

Edellä jätin tietoisesti mainitsematta, että hiilidioksidin liukeneminen veteen tuottaa kemiallisessa prosessia myös hiilihappoa. Siinä yhteydessä vapautuu lämpöä. Happamuutta lisäävän hiilihapon osuus veteen liukenevasta hiilidioksidikaasusta on noin 1 prosentti. Koska merten happamoituminen on ilmaston mallintajien kestoargumentti hiilidioksidia vastaan, aiheeseen palataan tälläkin blogipalstalla lähitulevaisuudessa.

jälkikirjoitus 18.9.2013

Uutisten mukaan kirjoituksessa siteerattu ilmastotutkija Murry Salby on irtisanottu virastaan. Syytä ei ole vaikea arvata. IPCC-uskollinen ilmastotutkimus ei hyväksy poikkeamista ruodusta.

Advertisements

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s