Ilmastonmuutos EU:n valtti energiapelissä

EU-komissio yrittää painostaa teollisuusmaat luopumaan öljystä ja muista maaperän fossiilisista polttoaineista. Taustalla voivat olla paitsi median rummuttama huoli ilmastosta ja kasvihuonekaasuista, myös valta- ja geopoliittiset tavoitteet.

Euroopan unioni on ryhtynyt kohtalokkaaseen energiapeliin ilmastonmuutoksesta kehitetyn pelotteen avulla. Tarkoituksena on pelastaa valtioliiton energiahuolto maapallon öljyvarojen vähentyessä. Jos uhkapeli epäonnistuu, seurauksena on EU:n taloudellinen marginalisoituminen ja ajautuminen lopullisesti maailmanpolitiikan sivuraiteelle. EU:n omat fossiilisten polttoaineiden resurssit ovat vaatimattomat. Valtioliitto toimii tuontienergian varassa. Tilanne on kestämätön.

Totaalipelote

Teollisen yhteiskunnan aiheuttamaksi väitetty tuhoisa ilmastonmuutos on se totaalinen pelote, jonka avulla EU-komissio yrittää painostaa teollisuusmaat luopumaan öljystä ja muista maankamaran fossiilisista polttoaineista.

Virallisen linjauksen mukaan tavoitteena on vähentää kautta maailman niin sanottuja kasvihuonekaasuja.

Tämän kirjoittajan näkemyksen mukaan tärkein tavoite on kuitenkin luonteeltaan valtapoliittinen. Tavoitteena on nousu vaihtoehtoisen energiateknologian avulla globaalisen pelinrakentajan asemiin uusilla, ”vihertyvillä” markkinoilla. Tätä tarkoitetaan, kun EU ilmoittaa olevansa ja tahtoo olla kunnianhimoisen ilmastopolitiikan edelläkävijä.

Strategian onnistuessa Euroopan teollisuusvaltioiden neuvotteluasema luonnonvarojen kuten uraanin, öljyn, hiilen ja kaasun omistajiin nähden parantuisi olennaisesti. Enää ei oltaisi vain energiaraaka-aineen ostajia, vaan ihmiskunnan tulevaisuuden kannalta elintärkeän teknologian ja ilmaston suojelutuotteen markkinajohtajia ja konsultteja.

Uuden politiikan hyötyjiin kuuluisi EU:n retoriikan mukaan koko ihmiskunta. Luvassa olisi pitkällä aikavälillä suotuisempia säitä ja turvattu energiahuolto. Nopeimman hyödyn tästä linjauksesta kuittaavat kuitenkin ns. eettiset sijoittajat, entiset vainöljy-yhtiöt mukaan lukien.

Välittömiin edunsaajiin kuuluvat myös uuden ympäristöideologian työllistämä virkamieskunta, valtion rahoitustuen kautta monenlaiset kansalaisjärjestöt ja ”ilmastosensitiiviset” yritykset ja instituutiot, sensaatiohakuista mediaa unohtamatta.

Yksi lantti, yhteinen lompakko?

Virallisessa ideologiassa, sillä sellaisesta nyt on jo kysymys, ilmaston suojelu ja energiapolitiikka ovat saman lantin eri puolia. Lantin puoliskot yhdistää toisiinsa elämän eliksiiri hiilidioksidi, jota kaikessa palamisessa, myös elävän luonnon aineenvaihdunnassa vapautuu kiertoon valtavia määriä.

Ilmaston muutosten syyksi määritellään kuitenkin vain teollisen toiminnan aiheuttaman hiilidioksidin lisääntyminen. Jos siis onnistuttaisiin vähentämään teollisuuden, liikenteen ja asumisen tuottamaa hiilidioksidia, niin ilmasto muuttuisi otollisemmaksi ja katastrofilta vältyttäisiin. Tähän saakka ajatus näyttää selvältä, mutta reaalimaailma aiheuttaa ongelmia.

EU-maiden osuus maailman hiilidioksidiekvivalenteissa mitatuista kaasupäästöistä on noin 11 prosenttia. Osuus on pienenemässä myös ilman itse toteutettuja leikkauksia. Kehitysmaiden ja ns. siirtymätalouksien talouskasvun johdosta kaikenlainen polttaminen väistämättä lisääntyy ja ihmiskunnan hiilidioksidipäästöt sen mukana. Vain harva tietää, että kokonaisuudessaan teollinen kulttuuri tuottaa ilmakehään tulevista hiilidioksidimääristä vain alle 4 prosentin osuuden.

EU:n strategian kannalta olisi välttämätöntä, että muu maailma USA:n johdolla allekirjoittaisi sellaisia papereita, joissa valtiot sitoutuvat itse kuristamaan talouttaan päästöjä rajoittamalla. Tämä on laajemmassa mitassa epärealistinen toive, koska tällaiset paperit maksavat mahdottomasti . Ja jos valtioilla, kuten USA:lla, Kiinalla, Intialla, Venäjällä, Australialla ja Etelä-Afrikalla on yhteensä runsaat 85 prosenttia maapallon hiilivarannoista maaperässään, miten ne voisivat lopettaa tämän energialähteen hyödyntämisen tai raaka-aineiden myynnin tarvitsijoille?

Vastaavasti voi kysyä, miten suurimpien uraaniresurssien haltijat Australia, Kazakstan ja Kanada voisivat lopettaa uraanin hyödyntämisen tai myynnin, kun ydinenergian käyttö reaalimaailmassa kaikesta puheesta huolimatta kasvaa? Ydinvoima kuuluu olennaisena osana suurten kehittyvien talouksien energiavalikoimaan, tahdomme tai emme.

Nykyisten 30 ydinvoimamaan joukkoa täydentää kolme uutta tulijaa Turkin, Saudi-Arabian ja Vietnamin aloittaessa voimaloiden rakentamisen. Toimivia reaktoreita on maailmassa runsaasti yli 400. Rakenteilla on kymmeniä uusia voimaloita, enemmistö Intiassa, Kiinassa (28), Etelä-Koreassa ja Venäjällä. Ranskalaiset ovat uudistamassa ja lisäämässä voimalakantaansa ja Japani on käynnistänyt uudestaan kaksi reaktoria Fukushiman jälkeen suljetuista. Suunnittelijoiden pöydillä on kymmeniä uusia voimaloita.  Hiilivoima puolestaan kukoistaa jopa Saksan energiareformin  (Energiewende) oloissa.

Jos EU yhdessä joidenkin Yhdysvaltojen rahalaitosten kanssa pyrkii rajoittamaan ydin- tai hiilivoimaan suunnattuja investointeja, niin sijoitushaluja löytyy ainakin Venäjältä, Etelä-Koreasta ja Kiinasta, ilmeisesti myös Ranskasta ja Saksasta.

Sikäli kuin hiilivoimaa ”meikataan” arvokkailla, mutta tehottomilla hiilidioksidin talteenottojärjestelmillä, rahoituspohja edelleen laajenee.

Öljyn käyttö ja kelpoisuus

Öljyn kulutuksen kasvutrendi  ei juuri  tällä hetkellä sojota ylöspäin. Mutta enemmistö maapallon kansoista on vasta pääsemässä polttomoottorin mahdollistaman liikkumisen makuun. Myös lentäminen on kaikesta uhoamisesta huolimatta kasvussa. Kehittyneen markkinatalouden perusmekanismit eli työvoiman liikkuvuus sekä kuljetusten joustavuus ja reaaliaikaisuus ovat nekin toistaiseksi olennaisesti polttomoottorin varassa.

Öljy ei ole elintärkeää vain polttomoottoreille, vaan myös koko kemianteollisuudelle muoveineen, lannoitteineen ja lääkkeineen. Myös elintarvikkeiden tuotanto, jalostus ja jakelu ovat kovin öljyriippuvaisia.

Siksi öljyn kysynnän ei voida odottaa romahtavan. Kun maaöljy jossain vaiheessa todella alkaa vähentyä, sen rinnalle nousevat vaikeammin hyödynnettävät raaka-aineet. Niitä ovat öljyliuske ja -hiekka sekä palava kivi Itämeren eteläpuolella, Karjalan kannakselta Ranskaan saakka ulottuvalla vyöhykkeellä.

Vähitellen polttoaineen tarjontaa laajentavat myös biohajoavista materiaaleista tuotetut polttoaineet, kaasu ja alkoholi syöden tilaa elintarvikkeiden raaka-aineilta.

Synkältä kalskahtava ennuste kuuluu: Kaikki maapallon öljyvarat  tullaan käyttämään loppuun. Hiilidioksidin ihmisperäinen tuotanto ei globaalisti vähene, vaan kasvaa vielä vuosikymmeniä EU:n pyrkimyksistä piittaamatta.

Öljyn vähenemiseen sopeudutaan, mutta aikataulun sanelee vaihtoehtojen taloudellinen kannattavuus. Enemmän tai vähemmän valistunut arvio vaadittavan siirtymäkauden kestosta on 30 vuotta.

Kysynnän paine ja ilmastopakote

Esimerkiksi energian kysynnän kasvupotentiaalista sopii Intia. Siellä 500 miljoonaa ihmistä on vielä vailla sähköä. Autoistuminen on lähtenyt liikkeelle. Niin sanottujen vaihtoehtoisten energianlähteiden osuus maan koko energiantuotannosta on prosentin luokkaa. Tilanne ei tässä suhteessa kysynnän rakenteen vuoksi lähivuosikymmeninä olennaisesti muutu.

Vuoteen 2050 mennessä Intia ohittaa väestön määrässä Kiinan. Joidenkin arvioiden mukaan Intian väkiluku on tuolloin 1,7 miljardia ja Kiinan 1,4 miljardia. Mutta myös muualla teollistuminen etenee ja väestön energiatarpeet pitää tyydyttää.

Näin tapahtuu Venäjällä, Kaukoidän väkirikkaissa maissa ja Etelä-Amerikassa. Eikä kiinalaistuva Afrikkakaan jää paikoilleen polkemaan. Kaikkialla tavoitellaan kehittyneiden läntisten maiden infrastruktuuria ja elintasoa. Tavoite edellyttää energian käytön voimakasta lisäämistä.

Siksi EU:n kallista vaihtoehtoa tarjoava energiasyötti ei ilman massiivista rahoitusapua houkuttele. Unionin ilmastopelotteen varaan rakennettu pakote leikkauksineen ja päästökauppoineen perustuukin virheelliseen arvioon globaalin kehityksen liikevoimista.

EU:n syötti niellään laajemmin vain siinä tapauksessa, että bisnesmaailma voi sitä hyödyntää ja leikkaustoimille, päästökaupalle ja kannattamattomille uusinvestoinneille tukiaisineen löytyy rahoittaja. Yleensä rahat ojentaa kansan karttuisa käsi, jonka uusiintuva energia kuoritaan työntekijän selkänahasta.

Strategian takapirut

EU:n ilmasto- ja energiapoliittinen strategia nojaa keskeisesti Saksan liittohallituksen tueksi ilmasto- ja energiakysymyksissä perustetun neuvoston WBGU:n suosituksiin. Tämän elimen (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung  Globale  Umweltveränderungen) ja Potsdamin PIK-instituutin hengen tuotosta on ilmaston lämpenemisen ylärajaksi EU:n ilmastopolitiikassa asetettu kahden Celsius-asteen haamuraja.

Samainen neuvosto on PIK-instituutin tuella julkaissut useita perusteellisia raportteja ja selvityksiä, joiden sisältö suoraan tai välillisesti liittyy fossiilisten polttoaineitten syrjäyttämiseen, ns. kestävään kehitykseen ja uuteen, ekologistisesti hahmoteltuun globaaliin tulevaisuuteen ja yhteiskuntamalliin. Laajan tätä koskevan työn englanninkielinen lyhennelmä ja täydellinen esitys havainnemateriaaleineen löytyvät täältä. Kannattaa ehdottomasti tutustua.

Kyseisen elimen kuten myös PIK-instituutin avainhenkilöillä on kiinteä yhteys USA:ssa 80-luvun lopussa muodostuneeseen, alan tunnetuimpaan tutkijayhteisöön. Sen keskeinen henkilö oli astrofyysikko ja klimatologi James Hansen. Hansen tunnetaan suurten otsikoiden ja toinen toistaan hälyttävämpien katastrofiennusteiden isänä. Ryhmän ajatusten tunnetuin lobbari on Albert Gore. Hänen toimensa eivät esittelyä kaipaa, analyyttistä tutkimusta kylläkin.

EU:n energiauhkapelin kannalta olisi olennaisen tärkeätä, että USA presidentin johdolla suostuisi sitoviin päästöleikkauksia tukeviin sopimuksiin. Tähän on mahdollisuuksia sen vuoksi, että osa maan talouselämästä näkee energiasektorin uudistamisessa talouden uuden kasvun siemeniä.

Toisaalta myös USA:ssa on eri puolensa. Maassa on omaakin öljyä, mutta etenkin sen liuskekaasu, uraani- ja hiilivarat ovat sitä luokkaa, että niihin perustuva energiatalous on jatkossakin houkutteleva vaihtoehto. Biopolttoaineen tuotanto on USA:ssa voimakkaassa kasvussa ja sen raaka-aineperusta laajenee viljasta jätemateriaaleihin.

Kriisin tekijät, kokijat ja maksajat

Läntiselle taloudelle voidaan antaa EU:n ilmasto- ja energiapolitiikan avulla vetoapua, mutta vain, jos maksajia riittää. Juuri tämä on hintojen spekulatiivisen nousun johdosta muuttumassa kyseenalaiseksi. ”Puhdas” ja uusiintuvaksi väitetty tekniikka on kallista. Samalla on nähty, miten korkeimpana hyveenä saarnattu biopolttoaine on osoittautunut uudeksi, inhimillisistä seurauksista piittaamattoman rahanteon välineeksi. Meillä kotona sen, kuten myös tuulivoiman tukeminen ovat korvanneet perinteisen siltarumpupolitiikan. Poliittisesti korrektia ei ole muistuttaa, että kaikkien ilmastotoimien maksaja on viime kädessä tavallinen energiaa ja julkisia palveluita käyttävä veronmaksaja.

Kun ilmasto ennustajaeukkojen ja -ukkojen kiusaksi valistaa lämmön sijasta maailmalle kylmempiä kasvojaan, on ajauduttu erikoiseen pattitilanteeseen. Sen purkamiseen poliitikoilta näyttää puuttuvan näkemys, keinot ja tahto. Mitä oikeastaan kuuluu ilmastolle, jonka lämpenemisen laskettiin hidastuvan peräti 0,05 asteella Kioton sopimusten täysimääräisen saavuttamisen avulla? Lämpeneminen on tosin hidastunut, koska sitä ei ole tapahtunut 2000-luvulla lainkaan.

Mutta miksi näin on, sitä eivät klimatologian kirkkaimmat tähdetkään osaa selittää. Kysymyksiä riittää, vastauksia on niukemmin.

Jälkikirjoitus 15.1.2016

Artikkeli on julkaistu myös Vastavalkeassa.

Ilmastonmuutos on EU:n valtti energiapelissä

Koska on odotettavissa ehkä vilkastakin keskustelua, kannattaa piipahtaa katsomassa.

Kasvihuoneilmiö ilman seiniä ja kattoa

Tässä jutussa haluan nostaa aluksi esille englantilaisen kemistin Jack Barrettin, joka vuonna 1995 julkaisemassaan artikkelissa esitti ns. kasvihuonekaasujen keskinäisen ”voimakkuuden” omiin spektrografisiin mittauksiinsa perustuen. Hän osoitti, että hiilidioksidin lisääntyminen ei olennaisesti lisää sen absorptiota (J. Barrett, Spectrochim. Acta Part A, 51, 415, 1995).

Toinen syy hänen mainitsemiseensa on siinä, että Barrett kuuluu niihin tutkijoihin, joiden ura IPCC-vetoisen ilmastotieteen piirissä on joko kokonaan pysähtynyt  tai päätynyt sivuraiteelle ”väärien” ajatusten tai tutkimustulosten johdosta.

Barrettin julkaisukiellosta huolehti  sittemmin aateloitu kemisti John Houghton, jota pääministeri M. Thatcher käytti neuvonantajanaan hiilen pannaan julistamisessa niin maan alla kuin taivaallakin.

Kasvihuoneteoreettisista neuvoistaan Houghton sai aatelisarvon lisäksi  IPCC:n tieteellisen työryhmä ykkösen johtajan paikan.

Barrettin osittain päivitetty artikkeli on julkaistu otsikolla GREENHOUSE MOLECULES, THEIR SPECTRA AND FUNCTION IN THE ATMOSPHERE julkaisussa Energy & Environment, Volume 16, No.6 2005.

Artikkelissa Barrett osoittaa, että hiilidioksidin osuus maatasolta tulevan IR-säteilyn absorboinnissa 100 metrin korkeuteen asti on noin 17 prosenttia vesihöyryn osuuden ollessa 68 prosenttia. Tilanne ei olennaisesti muutu, vaikka hiilidioksidin pitoisuus kaksinkertaistuisi.

Tässä oli Barrettin pääsynti. Se että hiilidioksidin hypoteettinen vaikutus ilmakehän lämmittäjänä ei juuri nimeksikään lisäänny sen prosentuaalisen pitoisuuden kasvaessa, ei sopinut (eikä sovi nykyisinkään) virallisen, ilmastokatastrofia saarnaavan IPCC-tieteen puitteisiin.

Barrett_1

”Kasvihuonekaasujen” osuus kasvihuone-efektissä Barrettin mukaan:

Barrett_2

Barretin artikkeli sisältää runsaasti tietoa kasvihuoneajattelun perusteista ja myös hiilidioksidin ominaisuuksista. Se antaa realistisen kuvaan absorptiokaasujen keskinäisestä merkityksestä kasvihuoneilmiöhypoteesin puitteissa.

Gerlichin kvanttihyppy

Samoihin aikoihin Barrettin alkuperäisartikkelin kanssa saksalainen matemaattisen fysiikan tohtori Gerhard Gerlich julkaisi artikkelin, jossa osoitti kasvihuoneilmiön olevan fiktio vailla tieteellistä pohjaa: ”Die physikalischen Grundlagen des Treibhauseffekts und fiktiver Treibhauseffekte”, in: ”TreibhausKontroverse und Ozon-Problem”, Europäische Akademie für Umweltfragen (1996), S. 115-147. Sen jälkeen hän kirjoitti aiheesta lukuisia artikkeleita ja kiersi ympäri maata luennoimassa aiheesta.

Vuonna 2007 (2009) Gerlich yhdessä Ralf D. Tscheuschnerin kanssa julkaisi IPCC-leirissä kohun ja parjauskampanjan nostattaneen julkaisun ”Falsification Of The Atmospheric CO2 Greenhouse Effects Within The Frame Of Physics”. Tutkielmassa fyysikot käyvät lävitse kasvihuoneajattelun juuret Svante Arrheniuksestsa lähtien ja tarkastelevat hypoteesin eri versioita osoittaen, että niiltä puuttuu tieteellinen, termodynamiikan peruslakien kanssa yhteensopiva pohja.  (arxiv.org/pdf/0707.1161).

Tässä loikkaan nyt yli vuosikymmenten kiistelyn ja halpahintaiset väärennykset sekä aktiivisen vaikenemisen ja julkaisukiellot, joiden kohteeksi poikkeavat näkemykset systemaattisesti ovat IPCC-vetoisen ilmastotutkimuksen piirissä joutuneet. Tavoitteena on yrittää kuvata lyhyesti myös ”vasta-alkajille”, mistä kasvihuoneteoriassa on kysymys ja syyt, miksi hypoteesi ei voi pitää paikkaansa. Tämä on samalla sen kertausta, mitä aikaisemmin olen yrittänyt blogissani pohtia.

Mikä on kasvihuoneilmiö, Wikipedian ja IL:n kertomana

Alla on lyhennettynä kaksi kansantajuista esitystä, jotka todennäköisesti on kuitenkin tehty vakavalla mielellä laajaa yleisöä silmällä pitäen.

Ensinnä Wikipedia.

”Kasvihuoneilmiö on ilmiö, jossa useista eri aallonpituuksista muodostuvan sähkömagneettisen säteilyn (säteilyspektrin) tietyt aallonpituusalueet lämmittävät väliainetta (ks. absorptio), esimerkiksi maapallon kaasukehää ja pintaa. Lämmennyt väliaine/materiaali puolestaan säteilee (emittoi) lämpöenergiaansa ainoastaan infrapunasäteilyn aallonpituusalueella ulospäin. Infrapunasäteilyn eli lämpösäteilyn läpäisykyky on verraten huono, mistä syystä se (läpäisemisen sijaan) absorboituu tai heijastuu mm. kaasumaisiin väliaineisiin muita aallonpituusalueita intensiivisemmin. Täten siis systeemiin sisälle tuleva sähkömagneettinen säteily pääsee huonommin säteilemään ulos systeemistä, mikä nostaa systeemin peruslämpötilaa jonkin verran.

Myös kasvihuoneissa kyseistä ilmiötä tapahtuu, joskaan ilmiö ei arkkityyppisesti liity kasvihuoneisiin, kuten termi kasvihuoneilmiö antaa ymmärtää.[1]

Joseph Fourier havaitsi kasvihuoneilmiön vuonna 1824, ja kvantitatiivisesti sitä tutki ensimmäisenä Svante Arrhenius 1896. Ilmiössä kasvit lähettävät auringon valoa takaisin avaruuteen, jonne se ei pääse johtuen epämetallien oksideista ja muista kaasuista, joita syntyy liikenteessä ja teollisuuden tehtaissa.” …

”Kasvihuonekaasujen vaikutuksesta ilmakehän lämpötila on korkeampi kuin se muuten olisi. Kasvihuonekaasut päästävät lähes täydellisesti lävitseenauringosta tulevan säteilyn, varsinkin näkyvän valon, mutta absorboivat eli imevät huomattavan osan planeetan pinnalta lähtevästä pitkäaaltoisemmasta lämpösäteilystä (infrapunasäteilystä). Kasvihuonekaasumolekyyli kykenee rakenteestaan johtuen muuttamaan absorboimansa lämpöenergian uudelleen säteilyenergiaksi, jolloin osa energiasta palaa takaisin lämmittämään maan pintaa[4].” Wikipedia

Sekavalta vaikuttavalle kirjoittajalle näyttää olevan epäselvää, mikä ilman lämmittää – mutta myös moni muu seikka. Se on suurimmaksi osaksi maan/veden pinta, joka lämpiää auringon säteilyenergian voimalla ja lämmittää edelleen ilman. Ilmakehällä on siis lattialämmitys. Lämpö muodostuu aineessa, eikä ole säteilyä.

Ilmakehä on hyvä eriste. Maapallon pinta ja vedet tulisivat kuumiksi, ellei systeemissä olisi ilmajäähdytystä. Maan ja veden pinnan lämpöä purkaa suoraan avaruuteen IR-(infrapuna)säteily, jonka osuus poistuvasta energiasta on kuitenkin vain noin 6 prosenttia. Suuri osa maatason lämmöstä lauhtuu aineen virtauksen välityksellä eli ilmaseoksen kaasujen noustessa ylöspäin, jolloin ilma laajenee ja jäähtyy. Merkittävän osan lämmöstä kuljettaa yläilmoihin haihtuminen. Näitä ilmiöitä voi tarkastella esijäähdytyksenä.

Lopun jäähdytysprosessista hoitavat troposfäärissä pääosin vesihöyry ja hiilidioksidi säteilemällä lämpöenergian avaruuteen. Hiilidioksidin säteilykorkeudessa (n. 11 km) vallitsee yli 50 asteen pakkanen. Vesihöyryn säteilyn keskimääräinen korkeustaso on noin 4-5 kilometriä ja lämpötila -20 asteen tienoilla. NASA:n kaavio osoittaa energiavirtojen kulun auringosta maahan ja maasta pois. Kannattaa panna merkille, että tämä kaavio ei tunne lainkaan monien kasvihuoneteoreetikoiden rakastamaa hiilidioksidin ns. takaisinsäteilyä ilmasta maahan.

NASAn energiabudjetti.

NASAn energiabudjetti.

Wikipedian kirjoittajalle näyttää olevan tuntematonta, että lämpö tarkoittaa ilmaseoksen kineettistä energiaa, ei säteilyä.

Hiilidioksidi ei alailmakehän paineessa kykene säteilemään siitä yksinkertaisesta syystä, että ennen kuin fotonin törmäyksen synnyttämä viritys purkautuu säteilyksi, molekyyli törmää muihin ilmamolekyyleihin ja purkaa tässä yhteydessä viritystilansa. Tapahtumaa kutsutaan relaksaatioksi.

Molekyylien ja atomien relaksaatiossa on periaatteellinen ja teeman kannalta perustava ero. Kun atomi virittyy fotonin adekvaatista törmäyksestä, se emittoi säteilemällä saamansa energian automaattisesti eteenpäin.

Kun hiilidioksidimolekyyli virittyy, se voi purkaa saamansa energian säteilemällä – jos siihen on ennen törmäystä aikaa. Tilastollisesti troposfäärin alaosassa relaksaatio eli paluu fotonin aiheuttamasta viritystilasta tapahtuu molekyylin vapausasteiden vuoksi rotaation ja värähtelyn kautta Jablonski-diagrammin  mukaan. Relaksaatiossa hiilidioksidimolekyyli palaa lämpötasapainoon ympäröivän molekyylimassan kanssa. 

Lämpöjakautuma

Jablonski-diagrammi kuvaa, millä tavalla säteilyn todennäköisyys kasvaa, kun noustaan ilmakehässä ylöspäin ja ilmanpaine eli molekyylitiheys alenee. Noin 10 kilometrin korkeudessa hiilidioksidi säteilee lähes 100-prosenttisesti.

Kun katsotaan yllä olevassa kuvassa  troposfäärin lämpöprofiilia (ylhäällä kylmempi, alhaalla lämpimämpi, mutta aina viileämpää keskimäärin kuin maatasolla), niin selviää että lämmön siirtyminen hiilidioksidista tai mistä tahansa ilmaseoksen molekyylistä maata lämmittämään on fysikaalinen mahdottomuus.

Hiilidioksidimolekyylillä ei voi olla ilmaseoksessa muista molekyyleistä poikkeavaa, omaa ja erillistä lämpötilaa. Ilmaseoksen lämpö eli kineettinen energia on murskaavalla enemmistöllä valtamolekyylien eli typen, hapen ja argonin lämpöä.

Kaiken kukkuraksi fysiikasta puuttuu kokonaan erillinen ”säteilyenergian säilymisen laki”.

Ilmatieteen laitos

Ja mitä Ilmatieteen laitos haluaa suurelle yleisölle kasvihuoneilmiöstä kertoa. Lyhyt sitaatti oppimateriaalista:

”Maapallon ilmakehä toimii kasvihuoneen tavoin päästäen sisään auringon lyhytaaltoisen säteilyn, mutta estäen tehokkaasti maanpinnan ja ilmakehän itsensä lähettämän pidempiaaltoisen lämpösäteilyn poistumisen. Tämä ilmiö on kasvihuoneilmiö.

Osittain kasvihuoneilmiö on välttämätön elämälle maapallolla. Jos kasvihuoneilmiötä ei esiintyisi, heijastuisi liian paljon lämpösäteilyä pois maapallolta ja keskilämpötilamme täällä olisi noin 33 astetta kylmempi kuin nyt, eli n. -18 oC.”

On vaikea ymmärtää, mitä kirjoittaja ajattelee. Hänen mielestään ilmakehä estää tehokkaasti pitkäaaltoiseen lämpösäteilyn poistumisen. Kirjoittaja tarkoittaa IR-säteilyä, mutta on kaikin tavoin hukassa. Ongelmahan ei ole säteilyn estyminen, vaan se, mitä ilmakehän lämpö on ja miten maan ja vesien pinta lämpenee tai jäähtyy. Sitä pohdittiin aikaisemmin.

Säteily ei suinkaan esty, sitä tapahtuu suoraan maatasolta avaruuteen ja myös absorptiokykyisten kaasujen avulla, tietyin edellytyksin. Maatason ja ilmakehän jäähdytysmekanismi on kuitenkin paljon monimutkaisempi prosessi kuin vain absorptiokaasujen absorptio ja emissio. Prosessin pelkistäminen kirjoittajan tavoin on anteeksiantamaton virhe ja suoranaista lukijoiden harhaan johtamista.

Myös Ilmatieteen laitoksen oppimateriaalin kirjoittajalle näyttää olevan epäselvää, että ilman, maan ja veden lämpö on kineettistä energiaa, ei molekyylien, ei myöskään ns. kasvihuonekaasujen molekyylien säteilyä.

Ilmaseos muodostaa eristekerroksen maapallon ympärille. Se ei estä jäähtymistä, mutta turvaa suuren lämpökapasiteettinsa avulla keskimäärin suotuisan elinympäristön monimuotoisille organismeille. Ellei jäähdytystä olisi, ilmakehä lämpenisi ja tekisi elämän suurelta osin mahdottomaksi tai ainakin hankalaksi. Tässä ohitettakoon vain maininnalla maapallon vesivaipan rooli lämpötaloudessa. Sen kapasiteetti ylittää moninverroin ilmakehän lämpövaraston ja turvaa osaltaan lämpötalouden jatkuvuuden.

Ns. kasvihuonekaasut osallistuvat omalla vähäisellä lämpökapasiteetillaan ilmakehän kokonaiskapasiteetin muodostamiseen. Valtaosa kineettisestä lämmöstä on sitoutunut ilmakehän valtakaasuihin. Vesihöyryllä on tärkeä funktio sääilmiöissä veden dramaattisten olotilamuutosten vuoksi. Sekä vesihöyry että hiilidioksidi osallistuvat ilman jäähdyttämiseen sekä siirtämällä lämpöä materiaalivirtauksina yläilmakehään että säteilemällä energiaa avaruuteen.

Ilmakehä kokonaisuutena on sekä eristyspatja että lämmönvaihdin. Sen toimintojen korvaaminen tai kuvaaminen parilla ns. kasvihuonekaasulla on mahdottomuus. Aurinko, vesi ja tuuli eivät tarvitse hiilidioksidin apua maapallon ilmaston säätelyyn.

Kari Arvola

Myytti joka murtui

 

Näin sen piti mennä:

Hansenin klassikkokäyrä ja todellisuus.

Näin se meni:

Lämpötilan mitattu kehitys eri puolilla maapalloa 1880-2010.

Ja nyt ollaan tässä, jo 18 vuotta:

Vuoden 1998 jälkeen ei ole lämmennyt.

Ja tässä IPCC:n skenaariot vuoden 2007 raportissa. Alimmainen lilanvärinen viiva kuvaa tilannetta, jonka mukaan virheellisesti niin kutsutut  kasvihuonepäästöt eivät ole lisääntyneet vuoden 1999 tasosta.

IPCC-projektiot v.2007

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Oli ihan unohtua: hiilidioksidin piti olla se lämmittäjä ja ilmaston tuhoaja. Omia pohdintojani asiasta olen esitelyt useissa blogiteksteissäni.

Niille, joita asia syvällisemmin kiinnostaa suosittelen kolmea perustavaa laatua olevaa tutkielmaa:

Click to access climatethermoslayer.pdf

http://tallbloke.wordpress.com/2011/12/28/unified-theory-of-climate-nikolov-and-zeller/

Click to access 0707.1161.pdf

 

Mikä signaali?

Katastrofia saarnaavat ilmastotieteilijät puhuvat mielenkiintoisella tavalla havaitsemistaan signaaleista. Ilmastonmuutosta kuvaavat signaalit osoittavat heille ilmakehän lämpenevän silloinkin, kun mittaukset kautta maailman eivät sen paremmin maa-asemilla kuin satelliiteissakaan lämpenemisväitettä tue. Viimeksi tätä näkökulmaa levitti veronmaksajille Ilmatieteen laitoksen johtaja Petteri Taalas.

Väitteen takana on lähtöajatus, joka perustuu keskeisiin ilmastokatastrofiteorian olettamuksiin.Koska ilmakehä on lämmennyt pidemmällä aikavälillä 0,x astetta ja hiilidioksidi on samaan aikaan lisääntynyt, niin lämpeneminen jatkuu, koska hiilidioksin määrä ilmakehässä lisääntyy. Jos ilma mittausten mukaan ei lämpenekään, niin lämpö on mennyt muualla, josta se jossain vaiheessa jälleen pullahtaa ilmoille. Ujo henkilö saattaa arkailla kysymystä, mikä lämpö on minne piiloon mennyt, jos kerran ilmakehä ei ole 17 vuoteen lämmennyt? Kysymys ei kuitenkaan ole hölmö, koska lämpöä ei voi luoda eikä hävittää eikä sitä synnytetä tai siirrellä paikasta toiseen myös spekulaatioilla tai höpinöillä. Tarvitaan mittaustuloksia, ei väitteitä.

Kun mittaustuloksia ei ole, niin signaaleina piiloutuneesta lämpenemisestä voivat olla ilmastodogmaattisessa katsannossa mitä erilaisimmat meteorologiset ilmiöt, kunhan niillä on uutisarvoa ja näyttävyyttä.  Signaaliksi kelpaa esim. jossain riehunut rajumyrsky, tai toisaalla todettu kuivuus. Myös erityinen kylmyys tai paahtava helle kelpaavat signaaleiksi, joka kertovat hälyttäjille ilmaston muutoksesta. Mutta nämä signaalit eivä osoita ilmaston lämpenemistä, vaan säiden vaihtelevaisuutta. Eikä luonnonkulkuun kuuluvien rajujenkaan sääilmiöiden syy voi olla ilmaston tai paremmin ilmakehän lämpeneminen, sillä sellaista ei ole 17 vuoteen tapahtunut. Meteorogisten listausten tekeminen ei ole todiste yhteenkirjoitetusta, toimivaksi subjektiksi mielletystä Ilmastonmuutoksesta.

Syy ja seuraus, säät ja ilmat

Hälyyttäjät ovat jääneet oman retoriikkaansa vangeiksi. Ilmastolla tarkoitetaan sääsuhteiden kokonaisjärjestelmää. Sääsuhteet ovat maapallolla moninaisia ja vaihtelevat suuresti alueellisesti ja ajassa. Ei ole olemassa sellaista yhtenäistä oliota kuin globaali ilmasto, jonka voitaisiin väittää aiheuttavan sitä tai tuota. Ei ilmasto tee säitä tai yksittäisiä sääilmiöitä. Säät eri puolilla maapallon tekevät pitkässä juoksussa ilmaston.

Säätilan ja sääolojen keskeisiä parametreja ovat lämpötila, ilman kosteus, ilmapaine sekä tuuli- ja sadesuhteet. Nämä poikkeavat toisistaan alueellisesti niin paljon, että perinteinen tiede puhuu hyvin perustein ilmastovyöhykkeistä. Ehkä tunnetuin luokittelu menee Köppenin ja Geigerin ja heidän seuraajiensa piikkiin. Heille ilmasto on käsitteenä abstraktio, joka sisältää maapallon sää- ja kasvillisuusvyöhykkeet, ilmastot.

Muutoksia tapahtuu, on tapahtunut aina. Muutoksilla on syynsä, jotka usein ovat alueellisia, esim. maankäytöstä aiheutuneita lämpötilan ja tuulisuhteiden muutoksia. Muutokset voivat aiheutua myös ilmavirtausten voiman tai suunnan muutoksista. Pitkällä tähtäimellä myös esimerkiksi pilvisyyden vaihtelu voi vaikuttaa lämpötilaan, samaten ilmakehään pääsevät epäpuhtaudet kuten hiili ja noki tai moninaiset muut myös luonnollisten prosessien ilmaan syytävät hiukkaset ja aeorosolit.

Mikä ilman lämmittää

Ilmakehän lämpö syntyy maan ja merten pintojen lämmöstä. Ilmakehällä on siis lattialämmitys, joka saa energiansa auringosta. Vain noin 19 prosenttia maan piiriin tulevan säteilyn energiasta absorboituu suoraan ilmakehän kaasuihin kuten vesihöyryyn ja pilviin. 51 prosenttia imeytyy maahan ja vesistöihin, jotka lämmittävät ilman. Ilman jäähdyttämisestä huolehtii ilmakehä (pilvet, absroptiokaasut 64%). Maatason suoran säteilyn osuus jäähdytykseen on vain noin 6 prosenttia. Maanpinnalla tapahtuvalla haihtumisella on suuri lämpöä ilmakehään siirtävä vaikutus. Osa lämmöstä siirtyy ilmaan suoran kosketuksen kautta.

Kannattaa kuitenkin pitää selkeästi mielessä, että lämpö poistuu maapallolta suurimmaksi osaksi ilmakehän kaasujen säteilyn avulla. Maatasolta ilmakehään tulevaa IR-säteilyä kykenevät siirtämään avaruuteen kuitenkin vain absorptiokykyiset kaasut, kuten vesihöyry, hiilidioksidi, ilokaasu ja metaani. Ilmakehän pääkaasut typpi, happi ja argon toimivan kineettisen energian eli lämmön varaajina, mutta eivät kykene lämpöä ilmakehästä poistamaan. Syntipukiksi tehty hiilidioksidi jäähdyttää, ei lämmitä.

NASAn energiabudjetti.

NASAn energiabudjetti.

 

Jos lämpömuutoksia koskevista signaaleista puhutaan, ne olisi myös Ilmatieteen  laitoksella syytä kytkeä konkreettisesti maapallon lämmitys- ja  jäähdytysjärjestelmän prosesseihin. Niillä on suhteellisen täsmälliset lukuarvonsa,  aivan samoin kuin on ilmakehän osakaasuilla omat termodynaamiset eli  lämpöopilliset parametrinsa.

Hiilidioksidilla ei kaasuna ole yhtäkään sellaista  fysikaalis-kemiallista ominaisuutta, jonka avulla se 0,04 tilavuusprosentin  osuudellaan kykenisi antamaan lisälämpöä maan ja vesien pinnalle. Ja sitä  lämpeneminen edellyttäisi kasvihuoneajattelun mukaisesti.

Toisaalta, jos tai kun ilmakehän kaasujen keskinäissuhteissa ja määrässä tapahtuu  muutoksia, voitaisiin odottaa myös kaasukehän lämmönjohtavuuden muuttuvan.  Jos maatasolle tulevan auringon säteilyn määrä, laatu ja intensiteetti pysyy  suunnilleen ennallaan, eikä muita ulkoisia tekijäijöitä muutoksille olisi todettavissa,  voisi ilmaseoksen kokoonapanon muutos aiheuttaa ilmakehän lämpötilassa pysyviä  muutoksia.

Ominaisuuksiensa ja määränsä vuoksi vesihöyry on potentiaalinen muutostekijä ilmakehän lämpötaloudessa. Sen sijaan hiilidioksin kaksinkertaistuminenkaan ei aiheuta ilmakehän lämpökapasiteettiin, lämmönjohtavuuteen ja ilman moolimassaan mittausten tarkkuusrajan tai pyöristysvirheet ylittäviä muutoksia.

Näin ollen hiilidioksidin lisääntyminen on myös lämmön ulospääsyn estäjänä t. lisäeristeenä vailla vaikutusta.

Tarvitseeko Suomi ilmastolain?

Monien poliitikkojen mielestä tarvitsee, jotta Suomi voisi osallistua kunnianhimoisesti ilmaston muutoksen torjuntaan. Lähinnä heidän tähtäimessään on globaalin lämpenemisen estäminen siten, että eräiden ns. kasvihuonekaasujen pääsyä ilmaan vähennetään. Ilmastolain luonnosehdotus on parhaillaan lausunnolla ja löydettävissä täällä.

Suomalaiset ovat antaneet sitoa valtionsa sellaisiin sopimuksiin, joiden kautta hiilipäästöjä ja niihin rinnastettavia muita päästöjä ilmakehään vähennetään tietyn aikataulun mukaan ilman erityistä nimikkolakia. Sopimusten perimmäisestä järkevyydestä ei juurikaan julkisesti keskustella. Sen sijaan yritetään kylläkin aktiivisesti pohtia, miten Brysselin taholta asetetuista tavoitteista selviydytään.

On pakko rehellisyyden nimissä muistuttaa, että suomalaisten päästötalkoilla ei ole ilmakehän globaaliseen tilaan käytännössä mitään merkitystä. Asia on pohdittu Ilmastofoorumi ry:n julkaisemassa kysymyksiä ja vastauksia -tiedostossa.

Periaatteellisena kannanottona joudun toistamaan, että itseään ruokkivaa, hiilidioksidiin nojautuvaa kasvihuoneilmiötä ei ole olemassa. Tähän mennessä ei ole kyetty esittämään ainuttakaan tutkimusta, joka sitovasti osoittaisi teollisen kulttuurin ja fossiilisten polttoaineiden käytön aiheuttavan katastrofaalista ilmaston muuttumista. Viidentoista vuoden lämpöpysäkki osoittaa osaltaan hiilidioksidihypoteesin mahdottomuutta.

Nykyinen keskustelu pyörii vuodesta toiseen IPCC-vetoisen mallinnussirkuksen ympärillä. Sen lähtökohtana on IPCC:n lukkoon lyömä ilmastoherkkyyden lukuarvo, jolle ei fysiikasta löydy perustetta. Hypoteesin mukaan hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistuminen lisää maapallon pinnan saamaa säteilytehoa 3,7 wattia neliömetrille. Se tarkoittaisi lämpötilan nousua 1,1 Kelvin-asteella. Luku perustuu laskelmaan, jonka mukaan hiilidioksidin lisääntyminen estää lämmön säteilyä avaruuteen ja sitä kautta aiheuttaa ilmakehän lämpenemistä.

Yksisilmäinen IPCC-fysiikka

Hypoteesi jättää huomiotta, että lämpö siirtyy maan ja vesien pinnasta ilmakehään materiaalisten lämpövirtojen muodossa, ei säteilyn kautta. Maapallolla on aurinkoydinvoimalan tehosäteilyn ruokkima lattialämmitys. Jäähdyttävä säteily astuu kuvaan kahta kautta: Ensinnäkin maanpinnan ja vesien suora säteily ns. säteilyikkunan kautta. Sen osuus jäähdyttämisessä on noin 6 prosenttia, kuten aiemmin esitetty NASA:n kaavio osoittaa.

Toinen ja pääasiallinen jäähdytyksen muoto on ilmakehän vesihöyryn, pilvien ja hiilidioksidin ulossäteily. Näiden yhteinen osuus jäähdyttämisessä on 64 prosenttia. Noin 30 prosenttia maapallon ilmakehään osuvan säteilyenergian määrästä poistuu pallolta ennen kuin se pääsee maan ja vesien pintaa lämmittämään.  Myös nämä luvut ilmenevät ko. NASAn kaaviosta. Tähän yhteyteen on hyvä liittää saksalaisen Heidelbergin ylipiston kaavio, josta ilmenee ilmakehän eri kerrosten lämpöprosessien suunta maatasolta aina 100 kilometrin korkeustasolle saakka.  Kuvassa jäähdyttävät aineet ovat vesi h2o ja hiilidioksidi co2. Kahdella korkeustasolla tapahtuva lämmitys syntyy tunnetusta uv-säteilyn vaikutuksesta ilmakehän otsoniin.

Heidelberg_kaavio

Tämä ilmastolain hiilidioksidiin liittyvistä perusteluista.

Ilmasto on otettava vakavasti

Ilmastolliset muutokset ovat yhteiskunnan kannalta tärkeitä. Ne vaativat pitkäjännitteistä ja empiiristä tutkimusta.. Pääpainon tulisi olla alueellisten muutosten ja trendien tunnistamisessa. Ihmiskunta on aina joutunut reagoimaan sääolojen ja ilmaston muutoksiin. Nykyaika ei tee poikkeusta. Valitettavasti tuntuu siltä, että poliittisten päättäjien joukossa elää pahanlaatuinen harhakuvitelma ihmiskunnan kyvyistä säätää säitä ja ilmoja halunsa mukaan. Siksi tutkimus tulisi vapauttaa poliittisista dogmeista ja ennakkoasenteista. Totuus ei määräydy parlamentaristisen menettelyn kautta.

Ns. ilmastopolitiikka on nykyisellään hiilen vainoamista energiataloudessa. Hiili ei kuitenkaan ole ongelma, vaan sen käytön edellyttämien resurssien saatavuus ja epätasainen jakautuminen maailmassa.

Suomella on yhteiskuntana vastuu turvata kansallinen energianhuolto pitäen lähtökohtana määrätyn suuruista omavaraisuusastetta. Mikä on tarpeellinen taso ja millä teknologioilla se saavutetaan? Tämä on olennainen kysymys – varsinkin kun suurta osa suomalaista energiapolitiikkaa pyritään hallinnoimaan Brysselistä.

Kysymykseen liittyy puuraaka-aineen kestävän käytön mittakaavan määrittelyn rinnalla myös tarve määrittää tuuli-, aurinko- ja bioenergian hyödyntämiselle järkevät taloudellis-fysikaaliset puitteet. Energiatiheydeltään heikkoina teknologioina niiden mittava käyttöönotto tarkoittaa ekologisesti miinusmerkkistä lopputulosta. Puulla on mahdollisuuksia johtuen maan suuresta pinta-alasta ja väestön suhteellisesta vähyydestä.

En usko olevani puolueellinen kun väitän, että ilmastolaista on tarkoitus luoda vihreä kestovirus Suomen julkishallintoon.

Vaikka lakiehdotuksessa korostetaan lain vaikutusten jäämistä vain valtionhallinnon sisään, on selvää että nykyisen sopimusjärjestelmän vuoksi vaikutuksia tulisi myös muille sektoreille mm. valvonnan ja julkisrahoituksen painotusten kautta.

On merkille pantavaa, että esityksen laatijat eivät ole kyenneet lain voimaantulon tarkoittamista taloudellisista vaikutuksista kertomaan edes euromääräistä mittaluokkaa.

Imastolakia ei tarvita, sen sijaan kylläkin energiapoliittisen keskustelun ja päätöksenteon perusteellista tuulettamista. Ilmastoon liittyvä spekulatiivinen mielikuvapolitiikka on erotettava energiapoliittisesta päätöksenteosta.

Ilmakehän lämpöfysiikkaa II

Tämän kirjoituksen lähtökohta on Ilmastofoorumilla hiljattain käyty keskustelu. Siinä vaihdettiin näkemyksiä kasvihuoneilmiön käsitteestä. Sehän on tavalla tai toisella kaiken ilmaston muuttumisesta käytävän aatteellis-poliittisen kamppailun taustalla.

Kun en käsitettä sen harhaanjohtavuuden takia hyväksy edes vertauskuvallisena käytettäväksi, sain ymmärrettävästi kriittistä palautetta. Keskustelukumppani edusti mielipiteineen erinomaisesti koko kasvihuoneajattelun yleistä argumentaatiolinjaa. Siksi päätin koota keskeiset argumentit tänne kevyesti toimitettuina ja käydä ne lävitse siitäkin huolimatta, että asiaa on näillä palstoilla sivuttu tai käsitelty yksityiskohtaisesti jo aikaisemminkin.

Teksti on tässä vaiheessa keskeneräinen, mutta täydentyy tarpeen mukaan. Palaute on tervetullutta yhteisen ymmärryksen kehittämiseksi.

”Semantiikalla siitä mitä ”lämpö” on ja onko ”kasvihuoneilmiö” oikea sana kuvaamaan ilmakehän säteilyilmiötä, ei ole pienintäkään merkitystä sen suhteen miten kasvihuonekaasut ilmakehässä vaikuttavat maapallon energiatalouteen. Luontoa ei kiinnosta tieto siitä, miksi ilmiöitä kutsumme. Säteilybudjetti määrää efektiiviset lämpötilat, eikä mikään muu, johtuen siitä että maa menettää kaiken energiansa avaruuteen pelkästään säteilemällä.”

Semanttisella analyysilla voidaan yleensä raivata koko joukko näennäisongelmia ja -argumentteja pois keskustelua häiritsemästä. Lämpö on käsitteenä eri asia kuin energia. Sähkömagneettinen säteily on energian siirtymisen väline. Lämpö ”syntyy” aina jossakin materiaalissa. Ellei näiden käsitteiden sisältö on yksikäsitteisesti hallinnassa, ei keskustelussa ole mieltä.

”Säteilybudjetti” on silkkaa IPCC-fysiikkaa. Säteilyenergian säilymislakia ei ole erikseen olemassa ymmärrettävästä syystä, säteilyhän on energian siirtymisen eräs muoto. Budjetilla IPCC-fysiikka tarkoittaa tilannetta, jossa maapallolle tuleva ja sieltä lähtevä energia ovat tasapainossa. Sellainen tilanne voidaan konstruoida ja asialla voidaan spekuloida erilaisten mallien avulla, mutta sen avulla ei saada selkoa ilmakehän lämpöprosesseista ja niiden muutoksista.

Virkkeen väite, jonka mukaan maa menettää kaiken energiansa avaruuteen säteilemällä on ehkä tahattomasti epätarkka. Ilmakehä tosin vuotaa, mutta ei menetä kaikkea energiaansa avaruuteen. Ilmakehä on eriste. Siksi meillä on kohtuullisen mukava elinympäristö, no, joka tapauksessa enimmäkseen.

Kasvihuoneilmiön perussyy on ””infrapunasäteilyn vangittuminen. Ilman kasvihuonekaasuja lämpö säteilisi suoraan avaruuteen. Kun IP-säteily vangittuu molekyyliin, se säteilee siitä vastaavalla intensiteetillä pois, myös maanpintaa kohti. Niin sanoo Stefan-Bolzmannin laki.  Mikään kappale ei selektiivisesti säteile vain yhteen suuntaan, vaan kaikkiin suuntiin. Ja kappale, joka ottaa vastaan säteilyä jollakin aallonpituudella, myös säteilee sitä pois vastaavasti.”

Ilman absortiokykyisiä kaasuja maapallolta poistaisi avaruuteen lämpöenergiaa vain maan pinta säteilyllään (maa, vesi, kasvillisuus) lämpötilansa määrittämällä säteilytaajuudella ja teholla. Kun vesihöyryn, hiilidoksidin ja vähäisempien absorptiokaasujen ilmakehää jäähdyttävä toiminta suljettaisiin pois, ilmakehä ja ilma ympärillämme olisi nykyistä merkittävästi kuumempi ja ilmasto rajumpi. Mekanismia on kuvattu aikaisemmissa kirjoituksissa.

Hiilidioksidimolekyyli ei ole kappale. Sen absorptio ja emissio eli energiakvanttien vastaanotto ja niihin reagointi poikkeaa olennaisesti kiinteän aineen tai atomien vastaavasta. Fysiikassa tätä ilmiötä kuvataan vapausasteen käsitteellä. Hiilidioksidilla vapausasteita on useita. Se tarkoittaa, että hiilidioksidimolekyyli voi kylläkin säteillä saamansa energiakvantin ulos, ellei energia purkaudu molekyylistä muulla tavalla, ennenkuin säteily ennättää toteutua. Myös säteily ottaa aikansa!

Alailmakehässä energia purkautuu lähes 100-prosenttisesti molekyylimassaan törmäysten kautta eikä ennätä säteillä. Törmäykset ovat luonteeltaan elastisia eikä hiilidioksidimolekyyli ”räjähdä”. Se jäähtyy arkisesti ympäröivän molekyylimassan (typpi, happi, argon) lämpötilaan. Ilmaseoksen eri osakaasujen molekyylien massamäärien suhteesta johtuu, että mitattavaa lämpöefektiä ei synny (hiilidioksidia on masentavan vähän). Hiilidioksidin relaksaatio (viritystilan purkaantuminen) noudattaa ns. Jablonski-diagramman periaatetta.

Vaikka hiilidioksidimolekyyli olisikin saamansa energiapaukun ansiosta ohi kiitävän hetken ympäristöä ”lämpimämpi”, sen määrä ilman molekyylimassassa ei riitä mitattavissa olevaan lämmitysefektiin. Tämä koskee myös tilannetta hiilidioksidimassan mahdollisen tuplaantumisen jälkeen. Edelläsanottu on yksinkertaistus. Lisään mekanismia kuvaavaa informaatiota tarpeen mukaan.

”Todistetaan nk. kasvihuoneilmiö ideaalitilanteella, joka on helpompi ymmärtää, eikä mukaan tarvitse sotkea muita ilmakehän tapahtumia.
Oletetaan täysin musta pallo, joka sijaitsee avaruuden tyhjiössä. Sen efektiivinen lämpötila S-B -lain mukaan on: Te = (S/s)^.25 = 364K”…….

Ilmakehän hypoteettisen kasvihuoneilmiön olemassaoloa ei luonnollisestikaan voida todistaa kuvaamalla sellaita ideaalitilannetta, josta samaisen ilmakehän tapahtumat ja niihin liittyvä lämpöfysiikka olisi poistettu. Kasvihuoneilmiötä ei sen vuoksi voida todistaa tyhjiöön sijoitetun abstraktin pallon laskennallisen pintalämpötilan avulla. Ilmakehä, maa ja vesi ovat materiaalia, ainetta, jossa säteilyn tuoma energia nimenomaisesti muuntuu lämmöksi. Muuntuminen vaatii aikaa. Systeemin lämpö on kineettisen energian muodossa. Säteilyenergialla ei ole erillistä säilymislakia.

Kirjoittaja esittää pitkällisen laskelman, jolla pyrkii perustelemaan kasvihuoneilmiön olemassaolon. Lähtiäiseksi hän olettaa tyhjiössä sijaitsevan mustan pallon, jonka lämpötila olisi  364 K-astetta. Missä pallo sijaitsee, mistä sen energia tulee, miten se tähän ongelmaan littyy? Asetelma on lähtökohtaisesti absurdi ja pudottaa pohjan pois kaikelta laskennalta.

”Jos kirkkaalta yötaivaalta saadaan mitattua infrapunasäteilyä, niin se ei tasan tarkkaan tule mistään muualta kuin ilmakehän kaasuista. Jos tuolle säteilyenergialle ei tapahtuisi mitään sen osuessa maanpintaan, olisi ilmiö vastoin termodynamiikan I pääsääntöä.”

Lämpö todella poistuu maasta IR-säteilyn muodossa ja vain sitä kautta. Mutta tarkkaan ottaen satelliittimittaukset osoittavat, että säteilyä tulee useista lähteistä: suoraan maasta, ilmakehän vesihöyrystä, hiilidioksidista, otsonista ja pilvistä. Säteilyllä on lähteestä riippuen oma intensiteettinsa eli tehonsa. Tämä on juuri aikaisemmassa artikkelissa kuvattu maapallon jäähdytysjärjestelmä, mutta ei todista lainkaan minkään kasvihuoneilmiön olemassaolon puolesta. Järjestelmä on kuvattu myös aiemmassa  NASA:n havainnollisessa kaaviossa, josta tosin metreissä eritelty säteilyn lähtötaso puuttuu. Mutta sellainenkin löytyy alan ammattikirjallisuudesta.

Ilmakehän molekyylien lämpö ei periaatteessakaan voi IR-säteilyn avulla lämmittää nettona maan pintatasoa. Syynä on se, että ilmakehä on lämmön ”vuotamisen” vuoksi keskimäärin aivan alaosastaan lähtien keskimääräistä maan pintatasoa viileämpi. Ero kasvaa tunnetusti havaintokorkeuden kasvaessa. Perusasia ei muutu sen johdosta, että ilmavirtaukset kuljettavat tuulten ja yläilmakehän virtausten avulla suuria lämpöpaketteja paikasta toiseen ja joskus hyvin nopeasti aiheuttaen paikallisia ja alueellisia lämpötilan muutoksia.

Lopuksi kertaukseksi fakta, joka ei kasvihuoneilmiön kannattajilta tietenkään saa ymmärrystä.

Hiilidioksidimolekyylillä ei ilmaseoksessa ole erillistä lämpötilaa ympäröivään molekyylimassaan verrattuna. Tässä mielessä sen aktiivinen toiminta maan pinnan aktiiviseksi lämmittämiseksi on mahdottomuus. Ja maapallolla on lattialämmitys, joka saa energiansa auringosta. Sen eristeenä tomii ilmakehä kokonaisuutena.

Häntä heiluttaa koiraa? Ei sentään.

Ilmaston muuttumista ja ns. kasvihuoneilmiötä käsittelevissä kirjoituksissani olen aikaisemmin muutaman kerran sivunnut väitettä, jonka mukaan ilmakehän lisääntynyt hiilidioksidi nostaa lämpötilaa. Olen myös yrittänyt perustella ajatustani, jonka mukaan fysikaalisia edellytyksiä tälle keskeiselle väitteelle ei ole olemassa.

Jääkairauksissa on jo vuosia sitten osoitettu, että pitkällä aikajänteellä on todellisuudessa käynyt niin, että lämpötilan kohoaminen on nostanut hiilidioksidipitoisuutta ilmakehässä aina noin 800 vuoden viiveellä. Nyt uusi tutkimus osoittaa, että näin tapahtuu myös lyhyissä vaihteluissa. Hiilidioksidi reagoi nopeasti eli noin 9-10 kuukauden viiveellä lämpövaihteluihin. Tämä näkyy selvästi norjalaistutkimuksessa.

Humlum

Kuvan sininen käyrä kertoo keskimääräisen ilmakehän lämpömuutoksista. Vihreä käyrä kuvaa hiilidioksidin määrän muutoksia ilmakehässä.

Ole Humlumin tutkimusryhmän tulokset osoittavat, että lämpötilan muutos on välittömästi kohottanut tai alentanut hiilidioksin pitoisuutta ilmassa. Koira heiluttaa häntää, ei päinvastoin. Tutkimusseloste täällä.

Ilmastonmuutoskeskustelun jyvät ja akanat

Tiedotusvälineiden, mutta myös kouluopetuksen maailmankuvaa värittää usko tuhoisaan ilmaston muuttumiseen. Syntyy vaikutelma, että lähes kaikki maailman katastrofit ja onnettomuudet johtuvat sääoloista.

Näin tapahtuu esimerkiksi silloin, kun puhutaan ilmastopakolaisuudesta.  Näytetään uskottavan, että joskus historiassa sääolot eivät vaihdelleet, vaan vallitsi jonkinmoinen Eedenin harmonia.

Jyvien ja akanoiden erottelussa auttaa ilmastosuodatin.

Sen avulla uutisesta tai väitteestä suodatetaan erilleen alla listatut ilmiöt. Kun suodatus on tehty, jäljelle jäävät ne ilmiöt, jotka saattavat johtua sääsuhteiden muutoksista eri puolilla maapalloa. Ilmasto nimittäin muuttuu ja muutokset ovat olleet toisinaan hyvinkin suuria ja nopeita.

Dramaattisia muutoksia voi tutkia mm. vanhoista kronikoista. Ne kertovat tapahtumista lämpimällä keskiajalla ja sitä seuranneen ns. pikkujääkauden viileiltä vuosisadoilta. Kirjoitettua kuvausta sääoloista on olemassa Euroopassa jo lähes 1000 vuoden ajalta.

Ilmaston muutoksista erilleen suodatettavia ilmiöitä  (listaa voi täydentää omien tietojensa mukaisesti):

  • Sodat, hirmuvallan aiheuttamat inhimilliset tuhot ja reviirikamppailut aineellisine hävityksineen.
  • Väestön hallitsematon kasvu sosiaalipoliittisine seurauksineen.
  • Väestön keskittyminen rannikkoalueille, joilla esim. sadekausi, maanvyörymä, tulva, pyörremyrsky, ukkonen tai tautiepidemia voi aiheuttaa joukkotuhon.
  • Olematon infrastruktuuri ja kunnallistekniikka, köyhyys, eriarvoisuus, asuntokurjuus.
  • Eräät geologiset prosessit, kuten Bangladeshin maan painuminen, luetaan tiedon puuttuessa ilmastonmuutoksen aiheuttaman vedennousun piiriin. Toisaalta jää huomiotta, että tuon alueen maapinta-ala todellisuudessa kasvaa eroosion Himalajalta kuljettamien maamassojen ansiosta.
  • Ryöstöhakkuut, maan anastaminen alkuperäisasukkailta ja heidän elinkeinonsa tuhoaminen.
  • Tehoviljelystä ja sateista aiheutuva eroosio, joka vie maasta mullan ja ravinteet; tähän liittyvä viljelytekniikan virheellisyys, ryöstöviljely ja –hakkuut, maan autioituminen
  • Slummiutuminen, työttömyys, ”liikaväestö” suurkaupunkien liepeillä, tästä aiheutuva muuttopaine ja väestön kasautuminen myös ongelmallisille alueille (tulvamaat, suistomaat, maanjäristysalueet)
  • Vuosikymmeniä jatkunut viljelymaan keinokastelu, ravinnetasapainon hävittäminen ja maan tuoton romahtaminen. Tähän liittyy metsien vuosisatainen hävitys ja kuivuus. Tyyppiesimerkki Espanja jättimäisine kasvihuoneviljelmineen, myös laajemmin koko Välimeren alue ympäristöineen, Pohjois-Afrikka.
  • Alkuperäisasukkaiden energiantarpeen tyydyttäminen hakkaamalla metsät kymmenien kilometrien etäisyydeltä asutuksista.
  • Ryöstökalastuksen aiheuttama vesialueiden köyhtyminen, elinkeinonharjoittamisen mahdottomuus, ympäristön pilaantuminen, myös kalastaminen myrkyillä ja räjähteillä, joka hävittää koralliriuttoja.

Ilmastokatastrofipuheesta otetaan erilleen suodattimeen listattujen tekijöiden aiheuttamat vaikutukset.

Jäljelle saattaa jäädä todellinen sääolosuhteiden muutoksista ja vaihteluista aiheutuva ongelma. Sitä kelpaa käydä analysoimaan.

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.

Välipuhe hiilidioksidin säteilystä

Keskusteluissa on käynyt ilmi, että monet ns. kasvihuoneilmiön aatteelliset puolustajat ymmärtävät huonosti sekä ilmakehän tapahtumia, että vakaumuksellisesti propagoimansa periaatteen fysiikkaa. Se on sikäli outoa, että kyseisen ilmiön tuhoisuudella perustellaan sekä ilmaston ”suojelemista”, että energiapolitiikkaa, jossa hiilestä pyritään pääsemään kokonaan eroon. Loppujen lopuksi juuri energiapolitiikasta on kysymys.

Aikaisemmissa kirjoituksissani on ongelmaa lähestytty laaja-alaisesti haarukoiden, eri puolia valottaen. Tässä kiinnitän huomiota vain yhteen asiaan, tosin sitäkin tärkeämpään.

Jokainen kasvihuoneilmiöstä puhuva painottaa, miten hiilidioksidimolekyylit absorboivat matalataajuista IR-säteilyä eli lämpösäteilyä. Ei ole aina kovin selvää, mistä asianomaiset ajattelevat lämmön tulevan ja miten he kuvittelevat ylipäätänsä ilmakehän lämpenevän. Absorptio oletetaan taikasauvaksi, joka nimenomaan hiilidioksidin avulla kohottaa ilman lämpötilaa itse itseään ruokkien. Dogmi korostaa ajatusta nopeutuvasta tai pahenevasta kasvihuoneilmiöstä.

Jos sovitaan, että matalataajuinen säteily tulee auringon lämmittämältä maatasolta, joudutaan hiilidioksidin absorptiosta eli säteilyenergian ”imemisestä” keskustelemaan täsmällisin käsittein. Tilannetta havainnollistaa oppikirjasta kopioimani kaavio (Hans Häckel; Meteorologie, Ulmer-Verlag Stuttgart, 2005, s.175):

Maanpinnan IR-säteily

Kuvan alapuolella oleva käyrä kertoo maanpinnalta lähtevästä säteilystä, yläpuoliset kuviot määrittelevät eri kaasujen absorbtiotaajuudet. Teksti Erdboden T=288K (15 C) tarkoittaa, että maanpinnan keskilämpötilan 15 astetta kohdalla avautuu IR-säteilylle vapaa kanava, ellei pilviä (Wolken) ole taivaalla. Alimpana oleva asteikko osoittaa, että säteilyhuipun aallonpituus on 10 mikrometriä. Tätä kautta ja tällä taajuudella tai ”kanavalla” lämpö karkaa suoraan avaruuteen.

Myös avaruusikkunaksi kutsutun aukon vasemmalla puolella on kapea otsonin O3 absorbointialue ja sen rinnalla kattava H2O vesihöyryn alue aaltopituuksineen. Ikkunan oikealla puolella nousee hiilidioksidin CO2 absorptiokäyrä, joka käsittää aaltopituudet 12-16 mikrometriä siten, että vesihöyry pidemmän aaltopituuden osalta kattaa hiilidioksidin spektrin.

Kuvio osoittaa, että hiilidioksidi absorboi maatasolta tulevaa IR-säteilyä vain pääabsorptioalueellaan.

Kuten aikaisemmin on kerrottu, alailmakehän ilmanpaineessa hiilidioksidi ei kykene säteilemään, vaan menettää absorptioenergiansa osin epäelastisissa törmäyksissä, osin elastisissa törmäyksissä tai säteilyssä. Mutta säteily tulee tilastollisesti mahdolliseksi vasta yli kymmenen kilometrin ilmanpaineessa, jossa lämpötila laskee alle -53 Celsius-asteen. Tilanne näkyy allaolevassa satelliittimittauskuvassa.

Hiilidioksidin säteilyspektri ilmakehästä ulos

Ilman jonkinlaisia perustietoja saattaa olla vaikea ymmärtää tai saati uskoa, ettei erilaisten auktoriteettien, kuten Ilmatieteen laitoksen ja muiden virallisten instanssien näkemys absorptioprosessin luonteesta ole tieteellisesti kestävä.

En ole kasvihuoneilmiötä selostavissa populaariesityksissä voinut lukea esimerkiksi sitä, mistä molekyylin, tässä tapauksessa hiilidioksidin, energia koostuu. Ammattikirjallisuudessa todetaan yksikäsitteisesti seuraavaa:

  • Molekyylin kokonaisenergia koostuu termisen tasapainotilan vallitessa sen rotaatioenergiasta, vibraatioenergiasta, elektronisesta l. sähköenergiasta ja kineettisestä energiasta. Molekyyli kykenee absorboimaan energiafotonin tietyin edellytyksin. Usein, mutta ei läheskään aina, absorbointi nostaa vastaanottavan molekyylin viritystilaan vaikuttamalla sen vibraatio- tai rotaatioenergiaan.
  • Viritystila purkaantuu periaatteessa kahta vaihtoehtoista tietä: säteilemällä tai ilman säteilyä. Tätä tarkoittava termi on relaksaatio. Säteilyrelaksaatiossa sisään absorboitu energiakvantti säteillään määrätyn ajan kuluttua ympäristöön.
  • Vaihtoehtoinen virityksen purkautumistie on epäelastinen törmäys. Se siirtää viritystilassa olevan molekyylin energiaerotuksen johonkin törmäyskumppaniin. Tapahtumassa viritystilassa olevan molekyylin vibraatio- tai rotaatioenergiaa siirtyy törmäyksen kohteeseen kineettisenä energiana. Hiilidioksidimolekyyli palautuu perustilaan.

Se mikä vaihtoehto toteutuu, riippuu molekyylin värähtelytaajuudesta sekä kaasun tiheydestä l. ilmanpaineesta. Korkeassa ilmanpaineessa molekyylien tiheys on niin suuri, että törmäys on väistämätön ennenkuin säteily ennättää tapahtua.

Ns. elastisen törmäyksen yhteydessä ei siirry energiaa, vaan tapahtuu vaihesiirtymä, jonka seurauksena spekrin absorbtiolinjat hivenen levenevät ja siirtyvät.

Tämä voimakkaasti yleistävä kuvaus perustuu ns. fotoakustisen spektroskopian tutkimuksiin. Kyseessä on fysiikan piiriin kuuluva eksakti tiede, jolla on myös konkreettisia teknisiä sovelluksia. Kts. Prof.Dr.-Ing. Marcus Wolff, Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Hamburg. Asiasta toki löytyy tietoa muualtakin. Otin tämän saksalaistutkijan mukaan vain sen vuoksi, että itse törmäsin problematiikkaan nimen omaan hänen tutkimustensa kautta vuonna 2007.

Ilmakehän dramatiikka liittyy ennen muuta lämpöenergian siirtymiseen veden eri olomuotojen kautta maasta ilmakehään ja sieltä edelleen avaruuteen, ei hiilidioksidiin. Hiilidioksidin vähäinen osuus ilmakehän kaasuseoksessa aiheuttaa sen, että kuvatut hiilidioksidin relaksaatioprosessit alailmakehässä eivät voi lämpötilaa kohottaa mitattavassa määräin.

Tämä tarkoittaa, että laskennallinen, ilman lämmönjohtavuutta alentava efekti on olemassa. Sitä merkitsevät desimaalit ovat niin kaukana pilkusta, ettei niillä ole reaalimaaiman mittaustarkkuuden kanssa mitään tekemistä. Välittömän vastapainon tälle laskennalliselle lämpölokerolle tarjoaa toisaalta jo lämpöoppiin keskeisesti kuuluva tieto kaasujen ja yleensä kaikkien materiaalien lämpökapasiteetista.

Hiilidioksidin lisääntyminen kasvattaa hiuksenhienosti ilmakehän lämpökapasiteettia, sen lämmön varauskykyä. Se taas tarkoittaa, että nykyisen lämpötilan ylläpitoon tarvittaisiin jostakin lisäenergiaa, jonka avulla lisääntynyt kaasumassa voitaisiin pitää aikaisemmassa lämpötilassa. Tällaista lähdettä ei ole olemassa. Siksi voidaan väittää, että jossain vaiheessa hiilidioksidin lisääntyminen voisi mitattavassa määrin jo alentaa lämpötilaa. Tämä optio liittyy lämpökapasiteetin kasvuun.

Troposfäärin yläosissa hiilidioksidin säteily osallistuu joka tapauksella vähäisellä panoksella ilmamassan jäähdyttämiseen.

Ilmakehän lämpöprosesseja määrittävä säteilyfysiikka on oman lukunsa arvoinen. Siihen palataan myöhemmin. Myös vesihölyryn keskeinen rooli sään ja ilmakehän prosesseissa ansaitsee oma pohdiskelunsa.

Tämän kirjoituksen hiilidioksidin ns. kasvihuone-efektiä koskeva ydinsanoma voidaan kiteyttää seuraavasti:

Hiilidioksidi ei ime eli absorboi auringosta suoraan ilmakehän kautta maatasolle tulevaa säteilyä. Sen absorptiotaajuus ei siihen sovellu. Maatasolta eli maan ja vesien sekä muiden maassa olevien kappaleiden, mutta myös kasviston yms. pinnoilta ilmakehään lähtevä IR-säteily on puolestaan sekin taajuudeltaan sillä spektrin osalla, jota ilman hiilidioksidi ei absorboi. IR-säteilyyn perustuvaa hiilidioksidin aiheuttamaan kasvihuoneilmiötä ei siis voi olla olemassa. 

Lämmin ilma nousee ylös ja siinä mukana nousevat myös hiilidioksidimolekyylit. Ilmapaketti jäähtyy noustessaan. Yläilmakehässä, noin 10 kilometrin korkeudessa hiilidioksidi säteilee. Sen säteilylämpötila on silloin noin -53 astetta Celsiusta. Tämä säteily jäähdyttää ilmakehää eli siirtää lämpöenergiaa IR-energian muodossa avaruuteen. Se ei voi maan ilmakehää koskaan lämmittää.

Nämä ovat faktoja. Jos joku ei sanottua ymmärrä, hänen kannattaisi vaieta kasvihuoneilmiöstä siihen saakka, että ymmärtää. Ja sen jälkeen, kun hän on sen käsittänytt, hän lakkaa saarnaamasta hiilidioksidin aiheuttamasta kasvihuoneilmiöstä.