Merien alkaliniteetin kasvu – miksei siitä puhuta?


ALOHAjaNOAA

Kuva 1

Itseäni on ihan aidosti kiinnostanut, miksi ilmastomallit eivät näytä olevan kovinkaan ennustekykyisiä. Nyt luulen löytäneeni yhden merkittävästi vaikuttavan tekijän ja se on merien alkaliniteetin kasvu, joka on kaiketi jäänyt kokonaan pois ilmastomalleista.

Alkaliniteetti(Linkki) kuvastaa vesiliuoksen puskurikapasiteettia happolisäyksen pH:n alentamista vastaan. Luonnonvesissä ja vesijohtovedessäkin alkaliniteetti on paljolti bikarbonaattipuskurin varassa johtuen vetykarbonaatti-ionin runsaudesta muihin mahdollisiin alkaliniteettitekijöihin nähden. Wikipedia-artikkelikin toteaa, ettei hiilidioksidin lisäys muuta (puhtaan) veden alkaliniteettiä seuraavasta reaktiosta johtuen:

(Reaktio 1) CO2 + H2O  → HCO3 + H+

Edellinen reaktio siirtää neutraalin tai emäksisen veden pH:ta kohti arvoa 5,6, joka on luonnollinen sadevedenkin pH-arvo. Ja tämä on se paljon peloteltu ”happamoituminen” emäksisissä merissä. Vaan kun asiaa tarkastellaankin vähän pitemmälle, niin mukaan tulee mm. meren ylikylläisyys kalsiumin suhteen. Kalsiumia on meressä n. 20-kertainen ylimäärä karbonaatteihin nähden ja niinpä voidaankin olettaa, että reaktion 1 lisäksi tapahtuu jossain määrin toinen reaktio leijuvan kiinteän kalsiumyhdisteen kanssa:

(Reaktio 2) CaX + CO2 + H2O → Ca2+ +  HCO3 + X

Reaktio 2 lisää veden alkaliniteettiä. X voi olla jokin orgaaninen happotähde tai vaikkapa kuolleen planktonin karbonaatti. Tämän lisäksi ihan pelkkä bikarbonaattipuskurin kapasiteettikin meressä vielä kasvaa pH:n alentuessa. Onhan se tietenkin hieman vaikea ymmärtää, että happoanhydridinä toimivan  CO2:n lisäys kohottaakin meren puskurikapasiteettia happolisäyksiä vastaan, mutta kemia on ihmeellistä. Hintana tosin on pH-arvossa vähän periksi antaminen.

Edellä esitetty jäisi pitkälti teoreettiseksi veikkailuksi, ellei olisi mitään havaintoja sitä tukemassa. Mutta havaintoja onkin.  Ensiksikin A. P. Ballantyne et al on laskenut, että maapallon hiilinielujen teho on lisääntynyt kaksinkertaiseksi vuodesta 1960 vuoteen 2010.(Linkki) Tämä jo yksin näyttää olleen niin kova isku, ettei ilmastonvakioijat netissä ole kommentoineet ollenkaan tätä tutkimusta, joka samalla kertoo ilmastomallien ennustekyvyttömyydestä näillä sanoilla: models predict a decline in future carbon uptake by these reservoirs, resulting in a positive carbon–climate feedback. Suomeksi: mallit ennustavat näiden varastojen tulevaa hiilensitomiskyvyn alentumista, joka tuottaa positiivisen hiilen ilmastopalautteen. Siis tässäkin mallien ennuste on eri etumerkillä kuin havaintotodellisuus. Olisihan muuten edes yksi vanhempi malli ennustanut tämän Ballantynen tuloksenkin?

Toisekseen tässä on sanottava, että globaalit merien alkaliniteetin aikasarjat ovat jossain piilossa minulta, ahkeralta nettisamoojalta. Ovatko ne maksumuurin takana vai isojen aineistokantatiedostojen kätköissä, se ei minulle vielä ole selvinnyt, mutta tätä suuretta on kuitenkin mitattu jo vuosikymmenien ajan ympäri maailmaa. Löysin silti yhdeltä alueelta tehdyn mittaussarjan(Linkki), joka on sikäli kiinnostava, että sarjan näytteet on otettu CO2-mittausten  keskipisteen, Mauna Loan liepeiltä Tyynestä valtamerestä.  Julkaisijan toive: ”When using this data product please cite as adapted from: Dore, J.E., R. Lukas, D.W. Sadler, M.J. Church, and D.M. Karl. 2009. Physical and biogeochemical modulation of ocean acidification in the central North Pacific. Proc Natl Acad Sci USA 106:12235-12240.”

Pääsemme lopultakin tarkastelemaan kuvaa 1, jossa näkyy vasemmassa y-akselissa CO2-pitoisuus yksiköissä µatm meressä (vakioituna 20 °C:een)  ja yksikössä ppm ilmakehässä. Lukemat ovat numerollisestikin jokseenkin vertailukelpoisia keskenään. Oikeanpuoleisessa y-akselissa on meren mitattu pH vakioituna 25°C:n lämpötilaan.  Aikasarjasta kun on kyse, niin x-akselilla on vuodet desimaalisina. Ylin sininen kuvaaja on CO2 ilmakehässä, tuttu varmaan useille. Kun Havaiji sentään on vulkaanista aluetta, niin tulivuoren tupruttelu käy mielessä, vaan samantapaista käyrää saadaan muualtakin maailmasta mitattua, joten luotetaan tähän, kun selitysastekin on korkea, vaikka en säännöllistä jaksollisuutta ole edes tasannut.

Punaisella kuvaajalla esitetty mitattu pH on emäksinen, mutta lievästi laskeva tuolla Havaijin merialueella. Vaikka aineiston erilaisista pH-sarakkeista saakin hieman erilaisia kulmakertoimia ja hajontaakin on jonkin verran, on pH:n laskeva suuntaus tuolla merialueella, siis neutraloituminen, kiistämätön.

Alin sininen kuvaaja kertoo alueen meren pintaveden hiilidioksidista ja se näyttää olevan lisääntymään päin. Sopii yksiin pH:n alenemisen kanssa. Hajontaa on selvästi enemmän kuin ilmakehän hiilidioksidissa, eikä samaa rytmiäkään näy selkeänä. Alkuperäisaineistossa on erilaisia sarakkeita hiilidioksidillekin, joista jotkin antavat suuremman kulmakertoimen merelliselle kuin ilmakehän hiilidioksidille. Niinpä kuvassa 1 näkyvää meren loivempaa kulmakerrointa ei voine pitää erityisesti minkään todisteena, vaikka se houkuttelisikin päättelemään kasvavasta sidontakapasiteetista.  Sen sijaan meren alhaisempi CO2-osapaine ilmakehään verrattuna yhdessä pitoisuuden kasvun kanssa viittaa vahvasti siihen, että tuolla alueella hiilidioksidin virtaus on pääosin ilmakehästä mereen, eikä päinvastoin.

ALOHAjaNOAA2

Kuva 2.

Kuvassa 2 näkyy samassa aikasarjassa alueella esiintyvä meriveden lämpötila ja hiilidioksidipitoisuus lähialueen ilmassa. Molemmissa on vuosirytmi, mutta sen verran pahasti eri vaiheessa, ettei noista voi kausaalisuutta suorikseltaan väittää. Ei varsinkaan siihen suuntaan, että CO2:n kausivaihtelu aiheuttaisi meriveden pintalämpötilan kausivaihtelusta merkittävää osaa edes viiveen kera. Jälkimmäisen suuruus on kuitenkin niin suuri, ettei minkään teorian mukaan suhteellisen vähäinen kausivaihtelu yhdessä kasvihuonekaasussa sitä voi aiheuttaa. Meren pintalämpötilan heikko pitkäaikaiskehitys on samansuuntainen kuin kasvihuoneteoria edellyttää suhteessa hiilidioksidin selvänä näkyvään muutokseen, mutta tässä lämpötilan kausivaihtelu ja hajonta estävät sanomasta paljoakaan tämän kuvan pohjalta.

AlkaliniteettiAloha

Kuva 3.

Kuvassa 3 näkyy sitten lopultakin tämän kirjoituksen ydinasia.  Alkaliniteetti, joka siis kuvaa sitä, kuinka paljon lisää happoa liuos sietää ennen neutraloitumistaan (tarkkaan ottaen tittrautuen pH-arvoon 4,5), on loivassa kasvussa valtamerien hiilinielualueilla. Huomioiden selitysasteen pienuus, tästä yhdestä kuvaajasta yksin ei vielä isompaa juhlaa rakennettaisi, mutta samasuuntainen löytö on tehty Atlantiltakin(LinkkiPDF). Alkaliniteetin kasvu korreloi myös voimakkaasti suolaisuuden kasvun kanssa, joten suolaisuusvakioitu muutos jää vähämerkitykselliseksi Havaijinkin alueella. Mutta osa siitä suolaisuuden kasvustahan on mm. vetykarbonaatti-ionin ansiota, joten em. vakiointi ei antane oikeaa kuvaa tästä muutoksesta.

Vastausta otsikkoni kysymykseen pitää tietenkin kysyä ilmastotutkijoilta ja varsinkin ilmastomallien väsääjiltä. Selvä puutehan tässä on nähtävissä ja yksi syyllinenkin löydetty.

Linkkejä asian tiimoilta:

Epoca-Faq(Linkki) Paljon asiallistakin tietoa, jos ei haittaa, että EU:n kautta se tulee hintoihinsa.

Aloha1995(Linkki) Vanhempaa tutkimusta Havaijilta, jossa myös biologiset syyt esitetään pH-vaihtelun aiheuttajiksi.

IPCC-tiivistelmä(Linkki) Vakiovakiointia, mutta meriosuudessa on pH-kuvaaja, joka kertoo, että vaihtelu on tavanomaista, joskin trendikin löytyy.

J. Sakai(Linkki) Kerrotaan, miten ilmastonmuutostutkimus on tietämätön meristä ja väitetään löydetyn merkki merien väsymisestä, siis vastakkainen kanta tällekin blogille.

WUWT(Linkki) Anthony Watts viittaa alussa mainitsemaani Ballantynen tutkimukseen ja hehkuttaa, eikä aiheetta tälläkään kertaa.

WCR(Linkki) Pitkäikäisimmän(?) ilmastoblogin Ballantyne-raportointi.

Carbon and Climate (Linkki) Ehkä jo vanhentunutta akateemista happamoitumispelottelua, vaan sivulla on kuva merien hiilinieluista ja purkaamoista.

SkS(Linkki) Suositun Skeptical Science sivuston vanhentuvaa happamoitumispelottelua, mutta siinä on käytetty kuvaajassa ALOHA-aineistoakin.

Advertisements

One response to “Merien alkaliniteetin kasvu – miksei siitä puhuta?

  1. Kuten jo kirjoituksessani vihjaisin, asia voi olla vähän vaikeatajuinen. Vielä vaikeammaksi se menee, jos sekoittaa kemiallisia käsitteitä, kuten nimimerkki Ekologi on näemmä tehnyt IL:n Ilmastonmuutoskeskustelussa 2.3.2014. Enempi lupia kyselemättä korjaan tässä noita vääriä käsityksiä.
    ”Tosin otsikon vastaisesti ainoa minkä kirjoitus osoitti oli hillidioksidin lisääntyvä absorboituminen meriin ja siitä seuraava pH:n lasku eli happamoituminen (alkalisoitumisen vastakohta).”
    Vaikka kerroinkin, mitä alkaliniteetti tarkoittaa, se on sekoitettu alkalisoitumiseen. Muutos pH:ssa on sekin kerrottu heti ensimmäisessä kuvajaassa jne.

    ”Myös hiilinielujen tehon mahdollinen kasvaminen (Ballantynen tutkimus) tukee happamoitumista, ei alkalisoitumista.”
    No ei oikeastaan näin (alkalisoitumisväärinkäsitys ks. edeltä). Emäksisisen meriveden lievän neutraloitumisen (=”happamoitumisen”) on ilmastomalleissa ajateltu heikentävän hiilinieluja.

    ”Merten luonnollinen pH-puskurisysteemi on hiileen perustuva:”
    Tämäkin lause on ihan kuin en olisikaan maininnut bikarbonaattipuskuria?
    Toivotan Ekologin ja muutkin kiinnostuneet kommentoimaan blogiini.

    Tykkää

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