Väitös: Kasvihuoneilmiö, pienhiukkaset ja sisäinen vaihtelu ilmastomalleissa
Väitöstyössä tutkitaan instrumenttihavaintojen aikakaudella (noin v. 1850-) tärkeitä prosesseja: kasvihuonekaasujen aiheuttamaa lämpenemistä, pienhiukkasten ilmastovaikutuksia ja ilmaston sisäistä vaihtelua.
Kasvihuonekaasujen aiheuttama lämmitys selittää todennäköisesti valtaosan 1900-luvulla havaitusta ilmaston lämpenemisestä. Tämän rinnalla pienhiukkasten todennäköisesti viilentävä nettovaikutus ja sisäinen vaihtelu ovat merkittävästi myötävaikuttaneet havaittuun lämpötilakehitykseen. Erityisesti vuosikymmenten välillä on voimakkaita vaihteluita maapallon keskilämpötilan muutoksessa, joka selittynee suureksi osaksi kasvihuoneilmiötä nopeammin muuttuvilla pienhiukkaspakotteella sekä sisäisellä vaihtelulla. Pienhiukkasten ilmastovaikutusten ja sisäisen vaihtelun voimakkuuden arviot ovat siis tärkeitä paitsi näiden prosessien arvioimiseksi tulevaisuusennusteissa myös jotta tähänastinen kasvihuonekaasujen aiheuttama lämmitys saadaan arvioitua mahdollisimman tarkasti.
Kasvihuoneilmiöstä tutkitaan erityisesti ilmaston herkkyyttä eli maapallon keskilämpötilan nousua hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistuessa. Pienhiukkasten eli aerosolien ilmastovaikutuksista väitöstyössä keskitytään pohjoisen pallonpuoliskon tulivuorenpurkausten sekä Intian yllä olevien pienhiukkasten vaikutuksiin. Sisäisen vaihtelun osalta keskitytään erityisesti noin 65-vuotiseen jaksoon Pohjois-Atlantin alueella ja globaalisti.
Päälöydöksiä väitöstyön toisiinsa vahvasti kytketyllä osa-alueilla on kolme. Ensinnä ilmaston herkkyyden päättely havainnoista on edelleen suhteellisen epävarmaa. Toiseksi pohjoisen pallonpuoliskon (talvikauden ulkopuolella) korkeiden ja keskileveysasteiden tulivuorenpurkauksilla on selkeät, mutta tilastollisesti keskimäärin maltilliset ilmastovaikutukset. Intian aerosolit viilentävät pintaa, lämmittävät ilmakehää ja todennäköisesti vähentävät monsuunisateita. Kolmanneksi vuodesta 1850 nykyhetkeen havaitaan suhteellisen säännöllinen noin 65-vuotinen heilahtelu globaalissa keskilämpötilassa, amplitudina n. 0,05-0,15 astetta. Heilahtelu löytyy hyvin vastaavan kaltaisilla ominaisuuksilla myös mallisimulaatioissa.
Tuloksia voidaan soveltaa ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutossignaalin tarkemmassa eristämisessä, prosessien tarkemmissa tutkimuksissa, vuosikymmentason ilmastoennusteissa ja päästöihin liittyvän politiikan suunnittelussa.
Työn ensisijaiset työkalut ovat ECHAM5-malliperheen tietokonemallit. Lisäksi analysoidaan havaintoja ja yksinkertaisempaa mallia. Aerosoli-ilmastomalli ECHAM5-HAM simuloi ilmakehän lisäksi aerosolien päästöt, kuljetuksen, kemian ja poistumisen ilmakehästä sekä aerosolien vaikutukset säteilynkulkuun ja, joissakin simulaatioissa, pilvipisaroihin. COSMOS-milleniummallissa ilmakehä- ja valtamerimallit ovat kytketty toisiinsa, ilmakehämalliin on sisällytetty maankäyttö- ja hiilenkiertomalli ja valtamerimalliin biogeokemiallinen malli. Mallien arviointi havaintoja vastaan on tärkeä osa väitöstyötä.
Filosofian maisteri ja kauppatieteiden kandidaatti Svante Henriksson väittelee lauantaina 15. kesäkuuta Helsingin yliopistolla. Vastaväittäjänä on tohtori Johann Jungclaus Max Planck Institut für Meteorologie:stä Hampurista ja kustoksena professori Veli-Matti Kerminen.
Väitöskirjan sähköinen versio: https://helda.helsinki.fi/handle/10138/39306.
Lisätiedot:
Tutkija Svante Henriksson, svante.henriksson@fmi.fi