Ilmakehän mysteeri: Alempi osa kuumenee, yläosa kylmenee

Kuvittele talosi, jossa alakerta lämpenee hurjasti mutta yläkerrassa on jäätävää. Noin käy Maan ilmakehälle. Tieteilijät hämmästelivät tätä vuosikymmeniä.

Laskeutuva ilmakehä ja maanpinta lämpenevät kasvihuonekaasujen takia. Sen sijaan stratosfääri – kerros 11–50 kilometrin korkeudessa – viilenee. Noin kaksi astetta kylmempää 1980-luvusta lähtien. Mittaukset kertoivat faktat, mutta syy jäi arvoitukseksi.

Lopulta ratkaisu, joka tuntuu nerokkaalta

Columbian yliopiston tutkijat selvittivät asian. Uusi tutkimus Nature Geosciencessä avaa mekanismin selkeästi. Se tuntuu yksinkertaiselta, kun sen tajuaa. Silti siihen meni vuosikymmeniä.

Avain on tämä: hiilidioksidi (CO2) vaikuttaa eri tavalla eri korkeuksissa.

Maan pinnalla CO2 on lämpöpeitto. Se pidättää lämpöä, joka muuten karkaisi avaruuteen. Lämpötila nousee.

Stratosfäärissä CO2 jäähdyttää. Se imeekseen alhaalta nousevaa infrapunasäteilyä ja heittää sen suoraan avaruuteen. Mitä enemmän CO2:ta, sitä tehokkaampi jäähdytin. Yläilmakehä kylmenee.

Syukuro Manabe ennusti tämän jo 1960-luvulla. Nobel-palkittu ilmastotutkija osasi perusajatuksen, mutta tarkat mekanismit selvisivät vasta nyt.

Infrapunasäteilyn "tuhkimoalue"

Loppuun saatiin tarkkuutta: kaikki infrapuna-aallonpituudet eivät ole samanlaisia.

Tutkijat löysivät aallonpituudet, jotka jäähdyttävät stratosfääriä parhaiten. He kutsuivat aluetta "tuhkimoalueeksi" – ei liikaa, ei liian vähän, juuri sopiva maksimaaliseen tehokkuuteen.

CO2-pitoisuuden kasvaessa tämä alue laajenee. Lisää aallonpituuksia osuu jäähdytysvyöhykkeelle. Stratosfääri muuttuu entistä paremmaksi lämpösäteilijäksi.

Ozonikerros tai vesihöyry? Ne vaikuttavat vähän. CO2 on pääroisto.

Eikö tämä hidasta lämpenemistä?

Luulisi, että tehokas yläilmakehän jäähdytys viilentää koko planeettaa. Väärin.

Stratosfääri säteilee lämpöä avaruuteen tehokkaammin. Samalla se lukitsee enemmän lämpöä alempaan ilmakehään. Pinnalla lämpenee pahemmin.

Kuvittele ilmakehä eristeenä, jonka ulkokerros ohenee mutta sisus paksuuntuu. Lämpö jää meidän tasollemme.

Miksi tämä on iso juttu?

Ei kyse ilmastonmuutoksen todistamisesta – sen tiedämme. Tärkeää on aukkojen paikkaaminen.

Tarkempi tieto auttaa ennustamaan tulevaa. Ennusteet ohjaavat päätöksiä, teknologiaa ja sopeutumista.

50-vuotias pulma ratkesi. Stratosfäärin viileneminen linkittyy suoraan CO2:n lämpövaikutukseen. Ne ovat saman kolikon kaksi puolta. Nyt osataan ennakoida.