Eri ilmakehämallit tuottavat keskenään erilaisia ennusteita metsien tuottamista pienhiukkasista

Itä-Suomen yliopiston Aerosolifysiikan ryhmän tutkijat osallistuivat tutkimukseen, jossa tarkasteltiin metsien päästöistä muodostuvien pienhiukkasten ilmastovaikutuksia ja ilmakehämallien kykyä kuvata niitä. Nature Communications -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa havaittiin, että eri ilmakehämallit tuottivat keskenään erilaisia ennusteita metsien tuottamista pienhiukkasista ja mallien laskelmat poikkesivat mitatuista havainnoista.

Kasvillisuus päästää ilmaan kaasumaisia orgaanisia yhdisteitä, jotka voivat ilmakehässä hapettuessaan muodostaa pienhiukkasia. Metsät tuottavat näitä kaasuja tyypillisesti enemmän lämpimämmässä ilmassa, minkä seurauksena pienhiukkasten pitoisuus voi kasvaa. Tämä voi lisätä pilvipisaroiden tiivistymisydinten määrää ja sen myötä vaikuttaa pilvien ominaisuuksiin. Ilmaston lämmetessä metsien päästöistä muodostuvien pienhiukkasten oletetaankin muodostavan ilmastollisen palautemekanismin, joka hidastaa ilmaston lämpenemistä. Vaikutuksen suuruus on kuitenkin vielä epävarma. Luonnollisista lähteistä, kuten metsistä, peräisin olevien pienhiukkasten merkityksen odotetaan kasvavan tulevaisuudessa ihmisten toiminnasta aiheutuvien hiukkaspäästöjen vähentyessä.

Nyt julkaistussa tutkimuksessa tarkasteltiin prosessien ketjua metsien emissioista muutoksiin pilvien ominaisuuksissa kahdessa erilaisessa ympäristössä, pohjoisessa havumetsässä Hyytiälässä ja Amazonin sademetsässä. Tutkimus on jatkoa aiemmalle Itä-Suomen yliopiston tutkijoiden johtamalle tutkimukselle, jossa palautemekanismin voimakkuutta arvioitiin pohjoisesta havumetsästä kerätyistä mittaussarjoista.

Amazonin sademetsän osalta mittaushavaintoihin perustuvia todisteita mekanismista esitettiin nyt ensimmäistä kertaa. Tulevaisuuden ilmastoa ennustettaessa ilmakehämallit ovat avainasemassa. Siksi tässä tutkimuksessa arvioitiin neljän ilmakehämallin kykyä ennustaa metsien muodostamien pienhiukkasten ilmastovaikutuksia näissä kahdessa ympäristössä. Tutkimus tehtiin tarkastelemalla eri vaiheita prosessien ketjussa metsien päästöistä pienhiukkasten kautta ilmastovaikutuksiin ja vertailemalla mallien ennusteita keskenään sekä mittauksiin. Analyysissä hyödynnettiin mittausasemilla tehtyjä pienhiukkasmittauksia sekä satelliittimittauksia pilvien ominaisuuksista. Tutkimuksessa käytetyt kaksi mittausasemaa tarjoavat kattavaa ja pitkäaikaista havaintoaineistoa ilmakehän pienhiukkasista.

Vertailu osoitti, että mallien kyvyssä ennustaa prosessien ketjun eri osia oli eroja ja lisäksi mallien ennusteet erosivat havainnoista. Ero malliennusteiden ja havaintojen välillä oli suuri erityisesti Amazonilla. Eroavuus mallien ennustuskyvyssä tarkasteltujen mittausympäristöjen välillä osoittaa tarpeen kattavien pitkäaikaisten havaintoaineistojen keräämiseen erilaisista ympäristöistä, jotta ilmakehämallien ennusteiden arviointia voidaan tarkentaa. Mallien keskinäiset erot ja poikkeamat mittaushavainnoista puolestaan korostavat tarvetta kehittää ilmakehämallien kuvausta pienhiukkasten muodostumisen ja pienhiukkasten ja pilvien välisen vuorovaikutuksen osalta.

Tutkimus on osa Suomen Akatemian rahoittamaa kansallista Ilmakehän ja ilmaston osaamiskeskusta sekä EU:n rahoittamaan FORCeS -hanketta. Tutkimusta johtaa Tukholman yliopisto.

Lisätietoja: Tutkimusjohtaja Taina Yli-Juuti, p. 046 921 4429, taina.yli-juuti@uef.fi

Artikkelin tiedot:

Blichner, S.M., Yli-Juuti, T., Mielonen, T. et al.Process-evaluation of forest aerosol-cloud-climate feedback shows clear evidence from observations and large uncertainty in models. Nat Commun 15, 969 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-45001-y