Ilmaan käy ihmisperäinen CO2 ja sinne se jää erikoisella tavalla IPCC:n mukaan – helppo tarkistaa väittämän oikeellisuus

Johdanto

Reaalikommunismin historiassa on tunnettu ns. Solzhenitsyn momentti: Me tiedämme, että he valehtelevat; he tietävät valehtelevansa, ja he jopa tietävät, että me tiedämme heidän valehtelevan. Tästä huolimatta he eivät välitä, koska heillä on kaikki raaka poliittinen valta ja pääsy muiden ihmisten rahoihin tavalla jos toisella.

Käytän tätä vertauskuvana ilmastonmuutostiedettä koskien, mutta en tietenkään väitä, että ilmastonmuutostieteessä tilanne olisi sama. Jokainen ymmärtää, että en voi sellaista väittää, koska tilanne on sellainen, että….en voi väittää sellaista. Tilanne nyt vain on sellainen.

IPCC:n tieteen yksittäisiä virheitä voin esittää ja perun väitteeni, jos joku osoittaa tieteellisin perustein, että olen väärässä.

Hiilenkierron perusasiat

Ilmastonmuutostieteessä käytetään käsitettä hiilitase tai hiilibudjetti. Budjettihan yleisterminä tarkoittaa, että pitää selvittää a) tulot ja menot tai b) laskea prosessin sisääntulevat ainemäärät ja prosessista ulostulevat ainemäärät. Hiilitaseessa on sellainen piirre, että koska kyse on hiilen kierrosta kolmen eri säiliön välillä, oleellista on selvittää, että miten antropogeeninen CO2 jakaantuu näiden säiliöiden eli ilmakehän, meren ja maanpäällisen kasvillisuuden kesken. Hiilenkierron perusasiat selviävät kuvasta 1.

Kuva 1. Hiilen kierto ilmakehän, kasvillisuuden ja meren välillä. Luvut perustuvat IPCC:n pääosin raporttiin AR6 vuodelta 2021.

Oleellinen piirre on, että ilmakehän CO2:sta vaihtuu vuosittain n. 25 %. Ilmakehän CO2-määrä on kasvanut vuoden 1750 arvosta 591...597 GtC arvoon 870 GtC vuonna 2019.

Antropogeeninen hiilidioksidi

Oleellinen kysymys on, että mikä on tuon CO2:n koostumus eli paljonko siitä on antropogeenista CO2:ta. Antropogeenisen aineen yleismääritelmä on, että se on ihmisen toiminnan seurauksena syntynyt tai sen tuottama.

AR6:ssa IPCC on määritellyt Sanastossaan tarkemmin, mistä ovat syntyneet antropogeeniset hiilidioksidipäästöt: Näitä toimintoja ovat fossiilisten polttoaineiden polttaminen, metsien hävittäminen, maankäytön muutokset, kotieläintuotanto, lannoitus, jätehuolto ja teolliset prosessit.

AR6:n sanastosta löytyy myös määritelmä luonnollisista CO2-päästöistä: kaasujen poistuminen merestä, kasvillisuuden ja muun biomassan hajoaminen, tulivuorten purkautuminen, luonnossa esiintyvät metsäpalot ja jopa märehtijöiden röyhtäilyt.

Fossiilisella hiilidioksidilla on erilainen koostumus kuin muulla hiilidioksidilla, josta käytetään josku myös nimitystä luonnollinen hiilidioksidi. Vaikka käsite “antropogeeninen hiilidioksidi” toistuu mediassakin päivittäin, niin sen koostumuksen eron luonnolliseen hiilidioksidiin tuntee aika harva.

Luonnossa esiintyvä hiili on kolmen isotoopin seos. Isotooppia 12C on noin 98,9 %, isotooppia 13C noin 1,1 % ja radioaktiivista isotooppia 14C on vain yksi triljoonasta hiilimolekyylistä. Permille-arvoa käytetään mittarina CO2:lle, missä määrin CO2-seos on antropogeenista. Permille-arvo riippuu sen määritelmän mukaan lineaarisesti antropogeenisen hiilidioksidin määrästä yhtälön (1) mukaisesti

d13C = (S/N-1) * 1000,                                                                     (1)

missä d13C permille-arvo promilleina , S = 13C/12C eli näyte ja N= (13C/12C)standard = 0,0112372.

Mikä on antropogeenisen hiilidioksidin koostumus? Se on koostumukseltaan hieman erilainen kuin luonnollinen hiilidioksidi. Fossiilisilla polttoaineilla on sama permille-arvo (d13C) kuin hiilikauden kasveilla 359 – 299 miljoonaa vuotta sitten; tämä arvo on noin -28 ‰. Tämän päivän kasvillisuudella on keskimäärin lähes sama permille-arvo kuin fossiilisilla polttoaineilla eli kasvit ovat käyttäytyneet keskimäärin samalla tavalla miljoonia vuosia. Tämä permille-arvo johtuu siitä, että kasvit suosivat yhteyttämisprosessissaan jossain määrin kevyempää isotooppia 12C.

Tässä kohtaa hyvä huomata, että vaikka isotooppi 14C on vielä raskaampi kuin isotooppi 13C, niin sekin kelpaa kasveille ja planktonille. Jos näin ei olisi, niin radiohiileen 14C perustuva ajoitusmenetelmä ei toimisi.

Antropogeenisen CO2:n ja luonnollisen CO2:n välinen koostumusero on minimaalinen huolimatta suurista eroista d13C-arvoissa. Yksi tonni antropogeenista hiiltä (-28 ‰) sisältää 10,92 kg isotooppia 13C ja yksi tonni nykyistä ilmakehän hiiltä (d13C = -8, 6 ‰) sisältää 11,14 kg 13C:tä. Ero on 220 grammaa, mikä on vain 0,022 % yhdessä tonnissa hiiltä.

Luonnollisen hiilen permille-arvona pidetään arvoa -6,35 ‰…-6,5 ‰. Tutkijat ovat sitä mieltä, että vuosimiljoonien kuluessa meren ja ilmakehän permille-arvo oli hakeutunut tähän samaan arvoon vuoteen 1750 mennessä. Koska ihmisen toimesta hiilen kiertoon on sekoittunut antropogeenista hiiltä, niin ilmakehän nykyinen permille arvo on noin -8,6 ‰. Tämän arvon avulla voidaan testata antropogeenisen CO2:n osuutta ilmakehässä. 

Antropogeenisen hiilen kohdalla on vielä hyvä muistaa se tosiasia, että tänä päivänä sekä fossiilisen CO2.n ja maankäytön muutoksesta vapautuneen CO2:n permille arvo on aivan sama -26 ‰.

Todisteet IPCC:n hiilitasetta vastaan

IPCC:n mukainen vuonna 2021 julkaistu AR6 on esittänyt antropogeenisen hiilitaseen kuvan 2 mukaisesti. IPCC esittää hiilitaseen siis vain antropogeenisen hiilen osalta.

Kuva 2. Antropogeenisen hiilen tase AR6:n mukaan (Table 5.1)

Tämän kuvan sisältö on selvä ja yksiselitteinen. Kuvassa 2 esitetyt luvut hiilen määristä ovat gigatonneina (GtC) ja ne ovat kumulatiivisia eli kertyneet vuodesta 1750 vuoteen 2019 mennessä. IPCC:n mukaan ilmakehään on tullut CO2-emissioita kahdesta lähteestä: ihmiskunnan polttamista fossiilisista polttoaineista eli hiili, öljy ja maakaasu. Maankäytöstä syntyneet päästöt ovat peräisin pääsääntöisesti metsänhävityksestä. Tämä esitys ei osoita, että ihmiskunta olisi siirtänyt CO2:ta esimerkiksi merestä ilmakehään, jota sitten kutsuttaisiin antropogeeniseksi, kuten Härkönen on toistuvasti väittänyt.

Katkoviivan oikealla puolella on IPCC:n esitys, mistä paikoista antropogeeninen CO2 löytyy vuonna 2019. Kuten näkyy, niin ilmakehässä on 285 GtC, meressä 170 GtC ja maakasvillisuudessa 230 GtC. Miten tämä maankäytön ja kasvillisuuden luvut pitäisi ymmärtää? Lukujen mukaan kasvillisuus on sekä vapauttanut että sitonut antropogeenista CO2:ta. Kyse on pääsääntöisesti historian eli ajan kuluessa tapahtuneista asioista. Ihminen hävitti erikoisesti tämän aikakauden alkupuolella (1750 – 1960) metsiä. Sen jälkeen metsien ja kasvillisuuden määrän on kasvanut voimakkaasti. IPCC:n mukaan kumulatiiviset luvut olivat siis vuonna 2019 lähes tasapainossa.

On tietysti niin, että ihminen pystyy aiheuttamaan vieläkin maankäytön eli metsien hävittämisen kautta antropogeenista CO2-päästöä ja samaan aikaan kasvillisuuden määrä voi muilla alueilla enemmän kuin kompensoida nämä päästöt. Vuodelle 2019 IPCC raportoi vuosittaiseksi maankäytön hiilipäästöksi 1,7 GtC ja kasvillisuuden absorboimaksi CO2-määäksi 3,4 GtC.

Virheet IPCC:n hiilitaseessa

Osoitan useammalla kuin yhdellä tavalla, että IPCC:n hiilenkiertomallissa ja sitä kautta hiilitaseessa on merkittäviä virheitä.

Hiilidioksidin kierto ilmakehästä mereen ja kasvillisuuteen

IPCC:n raportissa AR5 (v. 2013) sivulla 467 on kirjoitettu hiilenkierron yhteenvedosta: “About half of the emissions remained in the atmosphere 240 PgC±10 PgC since 1750” eli suomeksi ”Noin puolet emissioista vuodesta 1750 lähtien jäi ilmakehään 240 PgC±10 PgC”. (240 PgC = 240 GtC).. Kopioin tähän AR6:n kuvan hiilenkierrosta, kuva 3.

Kuva 3. Hiilenkierto AR6:n mukaan. Numeeriset arvot ovat vuosien 2010-2019 keskiarvoja.

Kuva 3 osoittaa, että IPCC:n mukaan ilmakehän lisääntynyt CO2 sitten vuoden 1750 on edelleen yksinomaan antropogeenista, koska luonnollinen CO2-määrä oli silloin 591 GtC ja lisäys on ollut 279 GtC vuosikymmenellä 2010-19. Ajatellen ilmakehän hiilidioksidin vaihtuvuutta vuosittain, tämä on teknisesti mahdotonta. Osoitan tämän seuraavaksi muutamilla yksinkertaisilla analyyseillä.

IPCC:n mukaan (kuva 3) ilmakehässä oli yhteensä antropogeenista CO2:ta 279 GtC. Tästä määrästä noin 25 % (=100*221,5/870) pitäisi siirtyä vuosittain hiilenkiertovirtojen mukana meriin ja kasvillisuuteen, joka tarkoittaa kokonaismäärää 0,25*279 = 71 GtC ja ilmakehään jää 208 GtC antropogeenista CO2:ta.

Nyt tapahtuu sitten se fysikaalinen ihmetemppu, että kasvillisuudesta ja merestä pitäisi tulla takaisin antropogeenista CO2:ta 76 GtC, koska vain sillä tavalla saadaan ilmakehän antropogeeninen CO2 lisääntymään n. 5 GtC enemmän kuin vuotta aikaisemmin (208+76=284). Tämä numeroharjoitus tarkoittaa sitä, että kasvillisuudesta ja merestä pitäisi tulla 5 GtC antropogeenista CO2:ta enemmän kuin siirtyy niihin (71 GtC versus 76 GtC). Antropogeenisen CO2:n virta pitäisi IPCC:n numeroiden perusteella käydä eri suuntaan kuin todellisuudessa tapahtuu. Mikä tässä on pielessä? Yksinkertaisesti ilmakehässä on aivan liian paljon antropogeenista CO2:ta, jotta luvut saataisiin täsmäämään.

Muistutan kahdesta tosiasiasta: 1) Antropogeeninen hiilidioksidi on kuvan 2 mukaan peräisin vain fossiilisista päästöistä ja maan käytöstä, 2) Merestä ei IPCC:n Sanaston mukaan tule antropogeenista hiilidioksidia.

Miten tämä asia menee sitten IPCC:n omien numeroiden mukaan? Toinen analyysini perustuu myös kuvasta 3 löytyviin lukuihin, joista olen poiminut muutaman avainluvun taulukkoon 1.

Taulukko 1. Keskimääräiset hiilenkierron luvut vuosina 2010–2017 IPPC:n mukaan (2021, kuva 5.12) ja antropogeenisen CO2:n prosenttiosuus eri faaseissa.

	CO2-määrä, määrä/kierto	CO2 yhteensä	Antropogeeninen CO2
	GtC tai GtC/vuosi	GtC	%-osuus
Ilmakehässä	870	279	32.1
Ilmakehästä mereen	79.5	25.5	32.0
Ilmakehästä maakasvillisuuteen	142.0	29.0	20.4

Taulukon 1 mukaan ilmakehän antropogeeninen hiilidioksidipitoisuus vuonna 2017 oli 32,1 % ja ilmakehästä kasvillisuuteen menevän CO2-virtauksen antropogeeninen pitoisuus oli vain 20,4 %. Tämä on fysiikan lakien vastaista, koska kasvit suosivat yhteyttämisprosessissaan nimenomaan antropogeenista hiilidioksidia, joten tämä arvo pitäisi olla vähintään 32,1 %. Kun jokin asia on ainetaseessa pielessä, niin virhe paljastuu yleensä useammassa kuin yhdessä kohdassa. IPCC:n ainetase ei siis toimi.

2.     Ilmakehän antropogeenisen hiilidioksidin koostumus testissä

Testaan nyt IPCC:n lukujen perusteella, miten se selviää permille-testistä. IPCC:n mukaan luonnollista CO2;ta oli vuonna 2019 yhteensä 591 GtC eli 67,9 % ilmakehän kokonais-CO2-määrästä 870 GtC ja sen permille-arvo on -6,35 ‰. Todisteena tästä esitän AR6:n sivulla 5-11 olevan tekstin: The combustion of fossil fuels and land use change for the period 1750–2019 have released an estimated 700 ± 75 PgC (1 PgC = 1015 g of carbon) to the atmosphere of which less than half remains in the atmosphere today (Sections 5.2.1.2; 5.2.1.5) (Friedlingstein et al., 2020)." Sanakirja Mirriam-Webstern mukaan:  Remain means: a) to be a part not destroyed, taken, or used up, b) to be something yet to be shown, done, or treated, c) to stay in the same place or with the same person or group, c)  to continue unchanged.

Vastaavasti antropogeenista CO2:ta oli loput eli 279 GtC eli 32,9 % ja sen permille-arvo oli -28,0‰. Tästä saadaan ilmakehän CO2-seoksen permille-arvo kaavalla

                           d13C = 0,679 (-6,35 ‰) + 0,321 (-28,0 ) = -13,3 ‰                                       (2)

Todellisuudessa ilmakehän mitattu permille-arvo on nykyisin noin -8,7 ‰. Tästä saadaankin erikoinen kuva 4, joka osoittaa IPCC:n tieteen massiivisen virheen.

Kuva 4. Permille-arvon kehitys, jos ilmakehän lisääntynyt CO2-määrä on kokonaan antropogeenista.

Kuva 4 osoittaa, että vaikka ilmakehän CO2-määrä kasvaisi kokonaan antropogeeniseksi, niin sen permille-arvo ei koskaan laskisi alle -13  ‰.

Tähän kohtaan lainaan tutkimusjulkaisua Keeling et al. vuodelta 2017, jotka tiivistivät yhden hiilen kiertomallien suurimmista ongelmista: "Toinen vaikeus on, että globaali d13C-budjetti ei ole tasapainossa vakuuttavasti." (Tämä Keeling on sama Keeling, joka vastaa Mauna Loan hiilidioksidimittauksista isänsä jalanjäljissä). Tätä ongelmaa kutsuttiin aikanaan myös "puuttuvan hiilen ongelmaksi"  (Siegenthaler ja Sarmiento (1993); Field, 2001). Hiilenkiertomallillani ei ole tätä ongelmaa.

Oma hiilenkiertomallini

Ihan lyhyesti kaksi kuvaa, miten asiat ovat omassa hiilenkiertomallissani. Antropogeenisen hiilen määrä vuonna 2019, kuva 5. Maan käytöstä syntynyt antropogeeninen CO2-määrä on mallissani vain 32 GtC. Se johtuu siitä, että mittausten mukaan ilmakehän CO2-pitoisuus kasvoi vuoteen 1956 enemmän kuin ihmiskunta käytti fossiilisia polttoaineita. Tämän erotuksen olen hyväksynyt ihmiskunnan aiheuttamaksi. Sen sijaan en ole käyttänyt LULUCF-menetelmillä laskettuja päästöarvoja.

Kuva 5. Antropogeenisen hiilen lähteet ja jakaantuminen vuonna 2019.

Hiilenkiertomallini perusteella pystyn laskemaan permille-arvon vuodesta 1750 lähtien, kuva 6.

Kuva 6. Hiilenkiertomallini 4 perusteella lasketut permille-arvot 1750-2020.

Merkittävä muutos hiilenkierrossa tapahtui n. vuonna 1960, jonka jälkeen ilmakehä on toiminut hyvin tarkasti samalla tavalla. Tähän aikaan ajoittuu maankäytöstä johtuvan CO2-päästön loppuminen mittausten mukaan. Se on sattumalta samaa aikaa, kun Keeling vanh. aloitti CO2-mittaukset.

Antropogeenisen hiilidioksidin poistumisaika ilmakehästä

Toinen selkeä virhe IPCC:n hiilenkiertomalleissa on antropogeenisen hiilen kiertoaika. WMO:n entinen pääsihteeri Petteri Taalas on kertonut, että ilmakehään on kertynyt paljon antropogeenista hiilidioksidia ja se säilyy ilmakehässä yi 10 000 vuotta. Viesti siis on, että kun se on nimenomaan antropogeenista hiilidioksidia, niin se säilyy ihmiskunnan kannalta katsoen ikuisuuksiin. AR6:n sivulla 642 on tieto, että ihmisten emittoima CO2 säilyy ilmakehässä vuosisadoista miljooniin vuosiin.

Tästä asiasta on empiirinen mittaustulos, joka muodostui vahingossa, kun ydinpommikokeet lopetettiin vuonna 1964. Nyt tämä ylimääräinen pulssi radioaktiivisen hiilen isotooppia 14C on lähes poistunut ilmakehässä ja käyrän sovitus kertoo sen viipymäajan olleen 16 vuotta ja se tarkoittaa ilmakehästä poistumisaikaa 64 vuotta. Oma hiilenkiertomallini antaa täsmälleen saman tuloksen antropogeeniselle hiilidioksidille (Viite 2) ja siihen on päätynyt myös Berry tutkimuksissaan (Viite 3).

Kokonaishiilen poistuminen ilmakehästä vie pidemmän ajan kuin 64 vuotta ja oman hiilenkiertomallini mukaan se on noin 220 vuotta (Viite 2). Tätä arvoa voi verrata siihen arvoon, kuinka kauan on kestänyt, että ilmakehän CO2-määrä on kasvanut nykyiseen arvoonsa. Se on vienyt 2024-1750 = 274 vuotta. Alussa CO2-määrä kasvoi todella hitaasti. Poistumisaikani 220 vuotta tarkoittaisi sitä teoreettista tapausta, että CO2-päästöt loppuisivat kerralla ja kokonaan.

IPCC:n hiilenkiertomalleissa on monta virhettä. He antavat myös ymmärtää, että antropogeeninen hiilidioksidi poistuisi erikoisen vaikeasti ilmakehästä. Todellisuudessa sekä kasvillisuus että meren plankton suosivat antropogeenista hiilidioksidia ja se poistuu sieltä hieman paremmin kuin luonnollinen hiilidioksidi.

Peräkaneetti tai kaksi

IPCC:n takertuminen oletukseen, että ilmakehän lisääntynyt CO2 on nimenomaan antropogeenista, on siinä mielessä ihan merkityksetön, että sekä luonnon CO2:lla että antropogeenisella CO2:lla on sama lämmitysvaikutus. Juju onkin siinä, että IPCC:n mukaan siitä antropogeenisesta osuudesta ei päästä helpolla eroon. Tämän takia ymmärtääkseni nähdään suuri vaiva hiilenkierron sopeuttamisessa tähän kuvioon. Mutta ei se siihen istu, vaan virheet tulevat esiin, kun ne vain paljastaa.

Täällä on esitelty Bernin hiilenkiertomallia, mutta se on menneen talven lumia. Siinä on mm. päädytty arvioon, että antropogeenista CO2:ta jää ilmakehään noin 22 %, vaikka kuluisi vuosituhansia eli se jäisi pysyvästi. AR6 ei ole enää tätä mieltä. Nykyään n. 80 henkilön työryhmä julkaiseen vuosittain hiilibudjetin. AR6 referoi Friendlingstein et al.:n raporttia, viite 5.

Viitteitä

1.        Global Carbon Budget 2023, https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023/

2.        Ollila, A. Testing Carbon Cycle Models and Budgets. Science of Climate Change, Vol. 3.5, pp. 463-486, 2023, https://scienceofclimatechange.org/antero-ollila-carbon-cycle-models-and-budget/ 

3.        Berry EX, 2021: The Impact of Human CO2 on Atmospheric CO2. Sc Clim Ch 1.2, 213-249. https://scienceofclimatechange.org/wp-content/uploads/Berry-2021-Impact-of-human-CO2.pdf

4.           Keeling RF, Graven HD, Welp LR, Resplandy L, Bi J et al., 2017: Atmospheric evidence for a global secular increase in carbon isotopic discrimination of land photosynthesis. PNAS 114:10361-10366.  https://doi.org/10.1073/pnas.1619240114

5. Friedlingstein et al.. Carbon Budget 2020. https://essd.copernicus.org/articles/12/3269/2020/