Mustan hiilen ilmastoa lämmittävä vaikutus riippuu päästöjen paikasta ja ajasta

Musta hiili imee eli absorboi auringonsäteilyä sekä ilmakehässä että lumessa. Absorptio ilmakehässä aiheuttaa ns. suoran säteilypakotteen ja absorptio lumessa lumisäteilypakotteen, jotka molemmat lämmittävät ilmastoa.

Mustan hiilen säteilypakotteen riippuvuutta päästöalueesta ja vuodenajasta selvitettiin tutkimuksessa perusteellisemmin kuin koskaan aikaisemmin. Ilmatieteen laitoksella tehtyjen ilmastomallikokeiden perusteella mustan hiilen suora säteilypakote vaihtelee jopa yli kymmenkertaisesti riippuen päästölähteen sijainnista.

Suora säteilypakote on suurin niille mustan hiilen päästöille, jotka tapahtuvat matalilla leveysasteilla ja keskileveysasteilla kesällä. Tämä aiheutuu siitä, että näiden alueiden päästöt kulkeutuvat korkealle ja pysyvät pitkään ilmakehässä.

Korkeiden leveysasteiden mustan hiilen päästöillä suurin kokonaissäteilypakote

Lumisäteilypakote on lähes olematon tropiikin mustan hiilen päästöille mutta suuri korkeiden leveysasteiden päästöille, koska niistä suuri osa päätyy lopulta lumeen. Pakote on erityisen suuri, jos päästöt tapahtuvat alueilla, joilla lumi pysyy pitkään maassa keväällä, kuten Siperiassa. Lumipakotteen maksimiarvot korkeiden leveysasteiden päästöille ovat selvästi suurempia kuin suora pakote matalien leveysasteiden päästöille.

Näin ollen mustan hiilen päästöjen kokonaissäteilypakote tiettyä päästöjen määrää kohti on suurin korkeiden leveysasteiden päästöille. Tulokset osoittavat, että eri alueiden mustan hiilen päästöjä tulisi painottaa eri tavoin esimerkiksi kun neuvotellaan päästövähennyksistä.

Lisätutkimukselle on kuitenkin vielä tarvetta. Mustan hiilen päästöjen säteilypakotteen mallittamiseen liittyy yhä huomattavaa epävarmuutta. Toisaalta mustan hiilen vaikutusta lämpötilaan ei pystytä arvioimaan tarkasti pelkästään säteilypakotteen perusteella. Sitä varten pitäisi mallittaa eksplisiittisesti myös säteilypakotteen aiheuttamat palauteilmiöt, esimerkiksi pilvisyyden muutokset ja lumen sulaminen.

Työhön osallistui tutkijoita Ilmatieteen laitokselta, Suomen ympäristökeskuksesta ja Norjasta. Tutkimus sai rahoitusta Suomen Akatemialta, Euroopan Unionilta ja Business Finlandilta.

Lisätietoja:

erikoistutkija Petri Räisänen, Ilmatieteen laitos, p. 029 539 2224, petri.raisanen@fmi.fi

Tieteellinen artikkeli on saatavilla Atmospheric Chemistry and Physics -tiedelehdessä.

Viite artikkeliin: Räisänen, P., Merikanto, J., Makkonen, R., Savolahti, M., Kirkevåg, A., Sand, M., Seland, Ø., and Partanen, A.-I.: Mapping the dependence of black carbon radiative forcing on emission region and season, Atmos. Chem. Phys., 22, 11579–11602, https://doi.org/10.5194/acp-22-11579-2022, 2022.