Suomalaiset tutkijat tuottavat ensimmäistä kertaa ilmastosimulaatioita IPCC:n arviointiraporttiin

Ilmastomallit ovat keskeinen osa hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneeli IPCC:n arviointiraportteja. Seuraava, järjestyksessään kuudes arviointiraportti julkaistaan vuosina 2021–2022. Dataa raporttiin tuotetaan jo nyt.

Suomalaiset tutkijat ovat aiemminkin osallistuneet ilmastomallien kehittämiseen yhteistyössä mm. norjalaisten ja saksalaisten ryhmien kanssa, mutta nyt Ilmatieteen laitoksen ja Helsingin yliopiston tutkijat tuottavat ensimmäistä kertaa omia mallisimulaatioita kansainvälisen ilmastotutkimusohjelma WCRP:n CMIP-ilmastomallihankkeeseen. Suomalaisten vastuulla on mallintaa ilmakehän pienhiukkasia ja ilmakemiaa.

"Suomalaisten tutkimusryhmien rooli mallien kehityksessä heijastaa johtavaa kotimaista osaamista aerosolitutkimuksessa", kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkimusprofessori Risto Makkonen, joka koordinoi Suomen osuutta ilmastomalliajoissa.

Sadat tutkijat kehittävät kymmeniä ilmastomalleja eri tutkimuslaitoksissa ympäri maailmaa. Vaikka monella mallilla onkin yhteistä kehityshistoriaa tai yhteisiä osia, lopputuloksena syntyy riittävä valikoima vertailukelpoisia mallituloksia. Koska data on avointa, tiedeyhteisö saa CMIP-aineiston käyttöönsä lähes viiveettä. Tieteellisiä artikkeleita onkin tarkoitus laatia jo vuoden 2019 aikana, jolloin julkaisut voivat päästä osaksi seuraavaa IPCC:n arviointiraporttia.

Ilmastomalli kuvaa todellisuutta parhaalla mahdollisella tavalla

Ilmastomallit perustuvat fysiikan perusilmiöihin, kuten siihen, miten energia siirtyy, pilvet muodostuvat tai säteily kulkeutuu ilmakehän läpi. Malleissa huomioidaan ilmaston luonnolliset reunaehdot, kuten auringonsäteilyn muutokset ja maapallon kiertorata.

"Ilmastomalli on parhaalla mahdollisella tavalla tehty fysikaalinen, kemiallinen ja biologinen kuvaus siitä, miten todellisuus toimii", Risto Makkonen tiivistää.

Ilmastomallilla voidaan esimerkiksi tehdä kokeita, joissa malliin syötetään erilaisia, mahdollisia maankäytön ja ihmisten aiheuttamien hiilidioksidipäästöjen tulevaisuuden kehityskulukuja. Siten ilmastomallit pystyvät ennakoimaan, miten esimerkiksi maapallon keskilämpötila kehittyy, jos hiilidioksidipäästöt jatkavat kasvuaan tai niitä saadaan vähennettyä.

Perinteisesti ilmastomalli-käsite tarkoittaa vähintään ilmakehämallin ja merimallin muodostamaa kokonaisuutta. Puhutaan myös ns. maajärjestelmämalleista (Earth System Model, ESM), kun tarkoitetaan suurempaa mallikokonaisuutta, johon kuuluvat myös esimerkiksi maaperä- ja kasvillisuusmallit, meren ja ilmakehän kemia sekä hiilen kiertokulku.

Malli syntyy supertietokoneen ja tutkijan yhteistyönä

Ilmastomalli on käytännössä muutama miljoona riviä ohjelmointikoodia; hieman vähemmän kuin Windows-käyttöjärjestelmässä. Koodi käännetään konekielelle, jotta supertietokoneet ymmärtävät sitä.

Kun ilmastomalliin tarvittavat reunaehdot on syötetty ohjelmaan, tutkija käynnistää ajon supertietokoneella. Yhden oikean vuorokauden aikana malli etenee 15–20 vuotta, ja laskee siltä ajalta esimerkiksi lämpötilan ja merijään paksuuden.

"Tutkija seuraa mallin edistymistä päivittäin, ja reagoi, jos malli jää jostain syystä jumiin. Simulaatio tuottaa myös valtavia määriä dataa, jota tutkijan täytyy jatkuvasti käsitellä ja tiivistää", Risto Makkonen kertoo.

Lähtökohtaisesti kaikki tutkimusdata on avoimesti kenen tahansa käytettävissä: suomalaisten tuottama CMIP-data tulee kaikkien ladattavaksi vuosien 2019–2020 aikana.

Lisätietoja:

tutkimusprofessori Risto Makkonen, Ilmatieteen laitos, puh. 029 539 4109, risto.makkonen@fmi.fi

Ilmastomalli-ennusteet tuotetaan kansainvälisen ilmastotutkimusohjelma WCRP:n CMIP-ilmastomallihankkeessa. CMIP-ilmastomallien esittely (englanniksi): https://www.wcrp-climate.org/wgcm-cmip/cmip-video

Taustatietoa IPCC:n arviointiraporteista:

Hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) tuottaa laajoja arviointiraportteja 6–8 vuoden välein. Raportit sisältävät arvion ilmaston senhetkisestä tilasta, tulevista kehityssuunnista ja arvioiduista ilmastonmuutoksen vaikutuksista. Lisäksi raportteihin kootaan tutkimustuloksia mahdollisista keinoista ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi.

Lisätietoa kuudennesta arviointiraportista (Sixth Assessment Report__, AR6), joka julkaistaan vuosina 2021–2022: https://www.ipcc.ch/report/sixth-assessment-report-cycle/

Lisäksi IPCC laatii erikoisraportteja, kuten lokakuussa 2018 ilmestynyt 1,5 asteen raportti (Global Warming of 1.5°C): https://www.ipcc.ch/sr15/