Noki ja ilmastonmuutos


Kuva 1. Noki esiintyy ilmastopakotteena. Tekijäviite: By Leland McInnes, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2501966

Noestahan en ole paljoa vielä kirjoittanutkaan. Ilmastotieteessä noki on ”hienosti” nimetty mustaksi hiileksi, muttei se siitä mihinkään ole noesta muuttunut. Tätä todistaa Naturen uutinenkin (Linkki), jossa noki (soot) on otsikossa asti, vaikka viitatut tutkielmat puhuvat mustasta hiilestä (black carbon, BC). Jos hiuksia halotaan, niin musta hiili on hienojakoisen noen epäorgaaninen komponentti, siis alkuainehiiltä. Kun noesta 99% on alkuainehiiltä, ei tässä isoa virhettä tule. Silminnähtävät nokihiutaleet eivät nekään pääse kaikissa luokitteluissa mustaksi hiileksi. Se on sitten toinen juttu, että hiilipohjaista materiaalia poltettaessa syntyy yleensä joku määrä erilaisia orgaanisia yhdisteitä. Niitä ei noeksi lasketa, jos toki voivat absorboitua nokihiukkasiinkin.

En käsittele tässä pienhiukkasten terveysvaikutuksia, kun eivät ilmastotieteet näytä terveyttä noteeraavan. Nokipäästöjen vähentämiselle voinee löytää terveysperusteita.

Kuvassa 1 näkyy IPCC:n vuoden 2007 tietoihin pohjaava esitys. Noki on varsin vaatimattomasti esillä, mutta vuoden 2011 tietoihin pohjaavassa WG1AR5-raportin kuvassa TS.7 noen kokonaispakote on yli 0,5 W/m2. Tässä taas BC lumella on ehkä vielä vähäisempää vaikutukseltaan kuin kuvassa 1.

Yllä viitatussa Naturen uutisessa toisena tutkielmana on Bondin ja lukuisten kumppaneiden kattava koosteartikkeli vuodelta 2013 (LinkkiPDF) esittää noen ilmastopakotteeksi  kaikenkaikkiaan 1,1 W/m2, joskin 90% virheraja alkaa miltei nollasta (0,17 W/m2) ulottuen 2,1 W/m2.

Edellä olevast voisi sanoa, että noella on ollut nostetta ilmastotekijänä. Nyt sitten löysin Judith Currryn viikkokatsauksesta jotain (Linkki), joka voikin olla tyrmäys mustalle hiilelle (Linkki). Yang Yang ja kumppanit ovat mallinnustutkimuksessaan tulleet siihen tulokseen, että noen poisto ilmasta vaikuttaisi pintalämpötiloihin vain joillakin alueilla. Tämä tulos johtuu osaksi siitä, että ilmassa leijuva ja lumelle laskeutunut noki vaikuttaa joskus jäähdyttävästi ja joskus lämmittävästi eri tilanteissa.

Kuva 2. Ilmakehän noen lähteet ovat pääosin bioperäisiä. Kaappauslähde: https://en.wikipedia.org/wiki/Black_carbon

Kuva 2 kertoo pari eri asiaa: nokipäästöt ilmakehään ovat pääosin biomateriaalin poltosta peräisiä ja merkittävältä osaltaan kaukana Arktiksesta ja Suomesta. Toista oli ennen, kun Suomessakin kulotettiin ja poltettiin tervaa.

Miten tässäkin nyt näin kävi? Ehkä ei vielä voi kirkossa kuuluttaa, miten kävi, mutta kyllä tuota voi jo alkaa kyselemään. Mitä noita vanhempiakin pakote-esityksiä katselin, niin virherajat ovat olleet kautta aikain laajoja, alarajaltaan nollan liepeillä. Nyt sitten saattaa toteutua se vähiten uhkaava tilanne.

Linkkejä aiheeseen

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jgrd.50171 (Linkki) Edellä viitattu Bondin artikkeli HTML-muodossa.

https://atmoslehti.fi/blogit/10-faktaa-mustasta-hiilesta/ (Linkki) Mustasta hiilestä suomeksi. Biomassa mainittu ensimmäisenä lähteenä. ”– poistamalla musta hiili ilmakehästä, voisimme nopeasti viilentää maapallon ilmastoa.” Tämä on nyt kyseenalaistettu.

https://www.kaleva.fi/uutiset/ulkomaat/presidentti-niinisto-jos-menetamme-arktiksen-menetamme-maailman-mustan-hiilen-poistamisella-olisi-valiton-vaikutus-ilmastoon/811493/ (Linkki) Olisiko presidenttimme vähän ilmastopelottelemassa?

https://www.ymparisto.fi/fi-FI/Kartat_ja_tilastot/Maapallon_jaahdyttaja_vaarassa__mustan_h(44927) (Linkki) Nokipäästöjä pyritään vähentämään. Arktiksen laskeumasta suurin osa on etelämpää peräisin. Kannattavuuslaskelmaa ei esitetä.

https://phys.org/news/2019-02-term-sources-black-carbon-arctic.html (Linkki) Arktisen alueen noki on varsinkin talvisin fosiiliperäistä.

 

 

Mainokset

6 responses to “Noki ja ilmastonmuutos

  1. Tämän päivän hesarissa sattui olemaan Atte Korholan kirjoitus, jossa sivuttiin myös mustaa hiiltä. Kirjoitin seuraavanlaisen vastineen:
    Korhola: ”Kriittistä on myös, mihin suuntaan ilmastoa lämmittävän mustan hiilen päästöt kehittyvät. Myös ilmastoa viilentävillä pienhiukkasilla on suuri merkitys. Kylmä totuus on, että valtioiden toimet ilmanlaadun parantamiseksi kiihdyttävät samalla lämpenemistä. Pienhiukkasten arvioidaan viilentäneen maapallon ilmastoa jopa 0,7 astetta viimeisen vuosisadan aikana.”
    Noki, eli musta hiili ilmakehässä on kaiketi juuri tällaisia ilmastoa viilentäviä pienhiukkasia. Noki jään ja lumen päällä toki kiihdyttää sulamista. Se voimmaakkasti lämpöä sitovana prosessina jäähdyttää yläpuolista ilmaa. Sulaneen arktisen jään alta paljastunut avomeri säteilee lämpöä avaruuteen jäähdyttäen koko pohjoista pallonpuoliskoa.
    Korhola: ”vanhat teollisuusmaat ovat historian saatossa kerryttäneet ilmakehään yli puolet kaikesta siellä nykyisin olevasta ihmisperäisestä hiilidioksidista. Kuorma säilyy ilmakehässä vuosituhansia ilmastoa lämmittäen.”
    Tämän mukaan hiilinieluilla olisi maaginen kyky seuloa ilmakehästä ”luonnolliset hiilidioksidimolekyylit ja jättää ilmakehään lillumaan ihmisperäiset molekyylit. Minun oppimani fysikaalinen kemia ei tunne tällaista ilmiötä.
    Linkittämäsi viite (https://www.atmos-chem-phys.net/19/2405/2019/) tukee tuota ilmakehää jäähdyttävää käsitystäni. Viitteen johdannossa oli viite (https://doi.org/10.1007/s00382-011-1052-y), joka sanoo, että alemmissa ilmakerroksissa oleva noki lämmittää ilmaa diabaattisesti. Ymmärtääkseni diabaattinen lämpeneminen saa energiansa auringon säteilystä. Kun yläilmakehässä oleva noki on jo vähentänyt maanpinnalle tulevaa auringon säteilyä, niin mielestäni tällaista diabaattista alailmakehän lämpenemistä ei voi tapahtua. Tämä viitteen johtopäätös perustuikin vain mallinnuksiin. (Artikkelista oli saatavilla vain abstrakti).
    Nämä viitteet käsittelivät nokea jään ja lumen päällä vain albedoa vähentävänä tekijänä. Sulamisen lisääntymistä ja sen vaatimaa lämpöä (ilman jäähtymistä) ei ollenkaan otettu huomioon.
    Ensimmäinen viite sanoo ”In addition, BC outside the Arctic can influence the Arctic climate through changing poleward heat transport.”
    Minä taas väitän, että noen aiheuttama arktisen jään sulaminen johtaa lämmön tehokkaampaan siirtymiseen avaruuteen avoveden kautta täten jäähdyttäen koko pohjoista pallonpuoliskoa.

    Tykkää

    • Stratosfääriset nokihiukkaset saavat auringonvaloa ”raakana”, lämmeten siitä. Osa tästä lämmöstä säteilee alaspäin, mutta iso osa ylöspäinkin. Koska ohueassa yläilmassa on vähemmän molekyylejä, säteily etenee pitempään vapaasti ja toisekseen törmäyksissä siirtyvää kineettistä energiaa esiintyy vähemmän.
      Vaan eihän taivas ole mustanaan nokea. Niinpä sitä auringonvaloa riittää alailmakehän nokihiukkasillekin. Tässä sekä säteily hiukkasesta että runsaammat molekyylitörmäykset jäävät lämmittämään alailmakehää. (Kvalitatiivinen hiha-arvio)

      Jään sulaminen jäähdyttää tai sitoo energiaa. Noen aiheuttaessa tämän se energia on auringosta kotoisin, joten globaalissa energiataseessa se taitaa mennä plussalle.

      Tykkää

  2. Tässä nyt sotketaan monta eri asiaa yhteen. Yleensä pienhiukkaset ilmakehässä kylmentävät ilmastoa kun taas musta hiili hieman lämmittää sitä. Mutta kun noki laskeutuu lumelle, edistää se lumen sulamista ja näin vähentää albedoa (lämmittäen ilmastoa). Vuoristojäätiköillä mustan hiilen merkitys on mitätön sillä niillä tavataan enemmän lentohiekkaa ja jäätikön itsensä pintaan nostamaa moreenia. Usein yhdellä tekijällä on monenlaisia vaikutuksia ja globaalin mallinnuksen tekemisen tästä on monimutkaista. Ilmastopakote edustaa vain ilmakehän lämpötilaan vaikuttavia asioita ja esim. lumen sulaminen ei tähän kuulu ilmiönä.
    Pres. Niinistö hyökkäsi Venäjää vastaan väittäen, että sen öljynporausalueiden soihdutus aiheuttaa ilmaston lämpenemistä mustan hiilen vuoksi. Väite on absurdi. Ensinnäkin musta hiili on pääosin peräisin teollisuudesta (pääosin Länsi-Euroopasta) sekä metsä- ja ruohikkopaloista (Aasia ja Afrikka). Venäjältä tulee vähiten mustaa hiiltä ilmakehään. Kyse oli siis poliittisesta puheesta.

    Tykkää

  3. M.P. Millä konstilla musta hiili lämmittää ilmakehää? Kun se blokkaa auringon säteilyn millä ilmakehän korkeudella tahansa, niin se jäähdyttää maan pintaa ja sitä kautta ilmakehää. Kumpi on voimakkaampi ilmiö albedon väheneminen vai sulamiseen tarvittavan lämmön kuluttaminen? Eli lämpeneekö vai jäähtyykö ilma? Väitätkö tosiaan että jään ja lumen sulaminen ei vaikuta ilman lämpötilaan? Oletko koskaan ollut aurinkoisena kevätpäivänä meren tai järven rannalla kun lumi on jo sulanut maasta mutta vedet ovat vielä jäässä?

    Tykkää

  4. Lumelle laskeutuva hiili (tai ihan mikä ihansa tumma aines) takuulla lämmittää alailmakehää lisäten absoptiota. Huomaa ihan keväisessä Suomessa kuinka tumma sepeli uppoaa jalkäytäville (eikä tee enää sitä liukkaudentorjuntaansa). Ja tuo kommenttisi keväisestä meren/järven ja maan eroavaisuuksista on todella outo. Jos sinulla on jotain fysikaalista koulutusta, niin tiedät että dynaaminen ja aivan eri lämpökapasiteetin omaava meri reagoi lämpötilanvaihteluihin hitaammin kuin maanpinta. Keväällä jäät lähtevät lähes poikkeuksetta myöhemmin kuin lumet ovat sulaneet, ja vastaavasti syksyllä lumet tulevat lähes takuuvarmasti ennen meren jäätymistä.

    Tykkää

  5. Arto Miettinen: jään sulamislämpö nolla-asteisesta jäästä nollaasteiseksi vedeksi on 333kJ/kg. Onko se paljon lämpöä? Veden lämpökapasiteetti on 4,19kJ/kgK. Sulamiseen tarvittava lämpömäärä on siten yhtä suuri kuin lämpömäärä, joka nostaa veden lämpötilan nollasta 80 asteeseen. Minusta se on aika paljon. Kun aurinko sulattaa kevätjäätä niin se lämpöenergia, joka muuten nostaisi ilman lämpötilaa meneekin nyt osittain jään sulattamiseen, jolloin ilma viilenee. Jos noki jään päällä vielä lisää sulamista niin ilma viilenee entisestään. Jos keväällä maa on jo paljastunut lumesta, niin aurinko lämmittää maata, joka puolestaan lämmittää ilmaa. Meren tai järven jään sulaminen puolestaan kuluttaa auringon lämpöenergiaa, ilma ei pääse lämpenemään yhtä paljon kuin sisämaassa joten rannalla on kylmempää kuin sisämaassa.Onko tämä fysiikka sinulle tuntematonta?

    Tykkää

Vastaa käyttäjälle Mikko Punkari Peruuta vastaus

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

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

Google photo

Olet kommentoimassa Google -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 )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.