Pilvilinnain herra

Maailmalla on nelisenkymmentä vuotta aikaa ilmastonmuutok­sen hillitsemiseksi, jos profes­sori Markku Kulmalan esittä­mä hypoteesi arktisen alueen vihertymisestä pitää paikkansa.

Hypoteesin mukaan pohjoinen havumet­sävyöhyke voi luonnollisella toiminnallaan hidastaa maapallon lämpenemistä.

Havumetsävyöhyke eli niin sanottu boreaa­linen alue tai taiga levittäytyy pohjoisemmaksi sitä mukaa kun ilmasto lämpenee ja ikirouta sulaa. Yhtäältä ilmakehään vapautuu aiempaa enemmän metaania, mikä lämmittää maa­palloa. Mutta kun havumetsävyöhyke samaan aikaan laajenee, metsät pystyvät nielemään aiempaa enemmän ilmakehän hiiltä.

Tiedemiehen sanoin syntyy takaisinkyt­kentä, joka voi hillitä ilmaston lämpenemistä.

Lisäksi havumetsät päästävät ilmakehään erilaisia orgaanisia yhdisteitä, jotka ilmake­hässä hapettuessaan muodostavat aerosoli­hiukkasia. Ne toimivat melkein kuin panssari maapallon lämpenemistä vastaan: hiukkaset hajottavat auringon säteilyä ja imevät sitä it­seensä.

»Jos ilmiö on globaali, voi syntyä positii­vinen kierre. Laskennallisesti voisimme saa­daparikymmentä vuotta lisäaikaa vähentää päästömme kestävälle tasolle», aerosoli- ja ym­päristöfysiikan professori Kulmala sanoo työ­huoneessaan Helsingin yliopiston Kumpulan kampuksella.

Kyseessä on kuitenkin vasta spekulaatio.

»Tätä ei vielä tiedetä, koska ilmiötä ei ole mitattu riittävästi», Kulmala sanoo. Mittaus­asemia ei vielä ole tarpeeksi.

Venäjällä yhteistyö hallinnon kanssailmakehän mittaamiseksi on katkolla Ukrainan kriisin takia.

Kulmala on uransa aikana ehtinyt mit­taamaan paljon. Hän on tutkijakolle­goidensa kanssa muun muassa tuot­tanut maailman pisimmät aikasarjat ilmakehän aerosolipitoisuuksista Hyytiälän mittausasemalla Juupajoella lähellä Orivettä. Tiedemiehet ovat mitanneet siellä erilaisia il­makehän, metsän ja maaperän välisiä aine- ja energiavirtoja vuodesta 1995.

Kulmala sanoo pitävänsä Hyytiälän ase­malla tehtyjä mittauksia ja koko aseman pe­rustamista yhtenä uransa tärkeimmistä saa­vutuksista. Mittaukset ovat paljastaneet muun muassa sen, että ainakin puolet kaikista ilma­kehän aerosoleista syntyy luonnossa.

Luonnon omat pienhiukkaset jarruttavat ilmaston lämpenemistä. Siitä syystä maapal­lo on lämmennyt hitaammin kuin niissä las­kelmissa, joissa luonnollisten pienhiukkasten vaikutusta ei ole osattu ottaa huomioon, Kul­mala selittää.

Uransa toiseksi suureksi saavutukseksi Kul­mala nimeää sen ymmärtämisen, että suuri osa ilmakemiasta tapahtuu nanometrien ta­solla, molekyylien törmätessä toisiinsa. Nanometri on millimetrin miljoonasosa.

»Olemme pystyneet kehittämään nano­metrien tason mittaustekniikkaa, jolla on ollut suuri merkitys ilmakehän perustutkimuksen kannalta», Kulmala sanoo.

Seuraavaksi professori haluaisi päästä mit­taamaan ilmakehän pitoisuuksia Siperiaan.

Jotta Kulmala tutkijakumppaneineen pys­tyisi vahvistamaan havumetsien ilmastovai­kutusta koskevan hypoteesinsa, Hyytiälän kaltaisia mittausasemia pitäisi perustaa pit­kin havu- ja sekametsävyöhykettä, Suomes­ta ja Virosta Venäjälle ja Siperian yli Kiinaan saakka.

Kulmala puhuu integroivan tiedekäsityksen puolesta: muiden muassa fyysikkojen, biologien, väestö- ja taloustieteilijöiden pitää pystyä toimimaan yhdessä.

Toistaiseksi ilmakehän mittausasemia on pystyssä muun muassa Viron Järvseljassa ja Venäjällä esimerkiksi Zotinossa, Tomskissa, Irkutskissa sekä maan koillisosassa Tiksissä. Kiinassa asemia on kaksi, Pekingissä ja Nan­jingissa. Niiden teknologia ei kuitenkaan vielä mahdollista monipuolisia mittauksia.

Asemien pystyttäminen ja ilmakehän mit­taaminen asemilla on ristitty paneuraasia­laiseksi kokeeksi (Pan-Eurasian Experiment, Peex). Se aloitettiin vuonna 2013.

Tuolloin julkaistussa tiedotteessa Kulmala vertasi hankkeen mittaluokkaa ja mahdollista merkittävyyttä vuonna 1954 perustettuun Eu­roopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskukseen, Sveitsissä sijaitsevaan Cerniin. Hän totesi, että paneuraasialaisessa kokeessa kartoitetaan tuntematonta, sillä »tiedemaailmalla on vasta aavistus molekyylien ja atomien tason ilmiöistä ilmakehässä, toisinaan ei edes sitä».

Tuntematonta aluetta on esimerkiksi tu­hansien kilometrien itä–länsi-suuntainen vyöhyke Zotinosta Tiksiin, samoin tuhansien kilometrien alue Tiksistä Pekingiin. Mittaus­asemia esittävällä kartalla alueet ovat tyhjiä.

Kiinassa maan hallinto ja Pekingin yliopisto suunnittelevat uusia mittausasemia Kulmalan tiimin kanssa. Kulmala kiittelee kiinalaisia sii­tä, että he ovat ottaneet asian omakseen. Esi­merkiksi Nanjingin asema nousi kiinalaisten aloitteesta.

Sen sijaan Venäjällä yhteistyö hallinnon kanssa on katkolla Ukrainan kriisin takia.

»Tiedepuolen yhteistyö on edelleen mahdol­lista, ja me työskentelemme Venäjällä Helsin­gin yliopiston Aleksanteri-instituutin kanssa. Venäjän valtion ja Euroopan unionin pitäisi kuitenkin pystyä yhteistyöhön, jotta ne voisi­vat rahoittaa asemien rakentamista ja toimin­taa yhdessä», Kulmala toteaa.

Toistaiseksi yhteistyö ei näytä mahdolli­selta. Mutta kunhan Ukrainan kriisi joskus rauhoittuu ja asemia päästään pystyttämään, asemaverkosto voisi olla valmis 2–5 vuodessa. Yhden teknisesti edistyneen mittausaseman rakentaminen maksaa noin 20 miljoonaa eu­roa, ja yksin Venäjälle asemia tarvittaisiin Kul­malan mukaan parikymmentä.

Physicum-talon neljännestä kerrokses­ta Kulmalan työhuoneen ikkunasta näkyy taivas, joka peittyy valkoisesta harmaaksi taipuviin pilviin. Pilvet al­koivat kiinnostaa Kulmalaa jo teini-iässä, kun forssalaispoika teki kesäisin metsätöitä, raivasi vesakkoa ja uitti tukkeja Jokioisissa.

»Kahvitauoilla oli aikaa tuijotella taivaalle.»

1970-luvun lopussa Kulmala muutti Hel­sinkiin opiskelemaan fysiikkaa. Pilvien katselu vaihtui ilmakehän tutkimiseen, kun Kulmala alkoi kirjoittaa pro gradu -tutkielmaansa uusiutuvien energianlähteiden riskeistä.

»Ymmärsin, että ilmakehän pienhiukkasten ja ilman epäpuhtauksien merkityksestä terveydelle ja ympäristölle tiedettiin vain vähän. Siksi se oli hyvä tutkimuskohde», Kulmala sanoo.

Kulmala sanoo olleensa opiskelijana »vain vähän keskitasoa parempi». Mutta kun hän pääsi tutkimaan, hän löysi vahvuutensa. Uuden tiedon etsiminen tuntui mielekkääm­mältä kuin vanhan toistaminen.

»Tutkimuksen tekeminen oli ensimmäinen kerta, kun menestyin todella hyvin», Kulmala sanoo.

Gradun ja vuonna 1988 valmistuneen väi­töskirjan jälkeen Kulmala on tehnyt vaikut­tavan uran. Hän on työskennellyt esimerkiksi Suomen Akatemian tutkijana ja akatemiapro­fessorina sekä Wienin yliopiston vierailevana professorina. Parhaillaan hän johtaa Helsingin yliopiston ilmakehätieteiden osastoa, ja hänel­lä on kunniaprofessuurit Nanjingin ja Fudanin yliopistoissa Kiinassa.

Lisäksi Kulmala on noussut geotieteiden alan viitatuimmaksi tutkijaksi maailmassa. Hän on julkaissut yli 700 vertaisarvioitua tie­teellistä artikkelia, joihin on viitattu kaikkiaan yli 25 000 kertaa.

»Nuorena en tehnyt mitään muuta kuin töi­tä», Kulmala sanoo.

1980- ja -90-luvuilla nuori tutkija saattoi työskennellä nelisentuhatta tuntia vuodessa.

»Vanhetessani olen huomannut, että kun teen töitä vähemmän, saan aikaan enemmän. Tulokset ovat parempia, kun ei ole jatkuvasti ylikunnossa. Tuskin minä olisin millään muul­la alalla saanut ainakaan yhtään enempää ai­kaan.»

Nykyisin professori malttaa liikkua vapaa-ajallaan luonnossa. Kävelylenkeillä ehtii aistia ympäristöä: keväisin Kulmala kertoo esi­merkiksi kuulostelevansa Vuosaaren rannas­sa, milloin sammakot heräävät kurnuttamaan. Tänä vuonna ne saapuivat huhtikuun alussa.

Kulmalan tutkimuskohde ilmakehä on läsnä jokaisen elämässä joka hetki. Ihmiskunta elää ilmakehän rajaker­roksessa, joka ulottuu olosuhteiden mukaan 100–1 500 metrin korkeudelle maan pinnasta. Siihen liittyvät myös kaikki ihmis­kunnan isot kysymykset: muun muassa ilmas­tonmuutos, puhtaan veden ja ruoan riittävyys, epidemiat, valtamerien happamoituminen ja metsäkato.

Suomea Kulmala pitää »toistaiseksi vähän liian puhtaana alueena», jotta täällä otettaisiin ilmakehän saastuminen tarpeeksi tosissaan. Kun ihmiset eivät huomaa ilmakehän oireita arjessaan esimerkiksi elinympäristön pilaan­tumisena tai sään ääri-ilmiöinä, asia ei nouse kunnolla julkiseen keskusteluun. Suomalaisia poliitikkoja ja virkamiehiä Kulmala tosin kiit­telee siitä, että heidän tietonsa ja tietoisuuten­sa ilmastonmuutoksesta ovat varsin syvällisiä.

»Saasteet vaikuttavat Suomessa hengityk­seen tuskin lainkaan. Sen sijaan esimerkiksi Kiinassa ja Intiassa saasteet tuntuvat suussa. Siellä ei voi olla havaitsematta, että ilmakehäs­sä on vikaa», Kulmala sanoo.

Professori on parhaillaan mukana Kiinan ympäristöministeriön ja Suomen innovaatiorahoituskeskus Tekesin yhteishankkeessa, jossa etsitään keinoja Pekingin ilmanlaadun parantamiseksi. Kulmalan työryhmä tutkii, miten liikenne ja muut päästölähteet, luon­nollinen ympäristö, saastepitoisuudet ja kau­punkilaisten terveys ovat yhteydessä toisiinsa.

Pekingissä on yli viisi miljoonaa moottoriajoneuvoa, ja ilmaa saastuttavat myös ympä­röivän maakunnan hiilivoimalat. Lisäksi luo­teistuuli voi tuoda etenkin keväisin mukanaan hiekkamyrskyjä Gobin autiomaasta.

Se, että talous kasvaisi ilman päästöjen kasvua, voi olla vasta toiveajattelua.

Esimerkiksi maaliskuussa hiekkamyrsky puhalsi Pekingin ilmaan niin paljon pienhiuk­kasia, että Kiinan hallituksen ilmansaasteita mittaava asteikko loppui kesken.

»Ilmansaasteet sairastuttavat kiinalaisia jo­ka päivä. Se vaikuttaa talouteen, ja siksi Kiinan hallitus on alkanut ottaa ongelman todesta», Kulmala sanoo.

Kiinan ilmastopäästöt ovat maailman suurimmat, ja ilmastonmuutoksen ratkaiseminen näyttää nyt olevan myös Kiinan käsissä.

Kiinan hiilenkulutus kääntyi ympäristö­järjestö Greenpeacen mukaan viime vuonna laskuun ensimmäistä kertaa tällä vuositu­hannella. Uutistoimisto Bloombergin laskel­mien mukaan myös Kiinan hiilidioksidipäästöt olisivat viime vuonna laskeneet ensimmäistä kertaa sitten vuoden 2001, mutta uutisen paik­kansapitävyydestä on kiistelty.

Joka tapauksessa Kiinan hiilenkulutuksen lasku vaikutti siihen, että koko maailman ener­giantuotannon hiilidioksidipäästöt pysyivät viime vuonna edellisvuoden tasolla (lue lisää s. 22). Se on historiallinen muutos, mutta Kul­mala ei silti ole globaalin tilanteen suhteen kovin toiveikas.

»Globaalisti päästöt eivät ole vähentyneet, puhumattakaan siitä, että oltaisiin pääsemässä Kioton sopimuksen tavoitteisiin», professori sanoo.

Vuonna 1997 solmittu Kioton ilmastosopi­mus ja sen toinen kausi velvoittavat teollisuus­maita vähentämään kasvihuonekaasupäästö­jään vuoden 1990 päästötasoon verrattuna. Nyt maailman päästöt ovat kuitenkin noin puo­litoista kertaa niin suuret kuin vuonna 1990.

Sitä paitsi päästöt ovat historiallisesti vä­hentyneet vain kriisiaikoina, Kulmala toteaa: öljykriisin jälkeen 1970-luvun alussa, Neuvos­toliiton romahdettua 1990-luvun alussa ja glo­baalin finanssikriisin aikana 2008–2009.

Vielä suurempi ongelma on kuitenkin se, että talouden niin sanottu hiili-intensiteetti on viime vuosina noussut, eli talouden kasvat­tamiseksi ilmakehään päästetään suhteellises­ti yhä enemmän hiiltä.

»Tämä johtuu siitä, että länsi on ulkoista­nut kulutustavaroittensa tuotannon kehitty­viin maihin, joissa tuotanto ja energiankäyttö ovat suhteellisesti tehottomampia kuin täällä», Kulmala sanoo.

Toisaalta tuotannon siirtäminen muual­le on johtanut siihen, että Eurooppa näyttää päässeen irti bruttokansantuotteen kasvun ja päästöjen lisääntymisen kohtalonyhteydestä. Se, että talous voisi kasvaa ilman päästöjen kasvua, voi tosin Kulmalan mukaan olla vasta toiveajattelua. Mittauksia pitää vielä jatkaa, jotta trendi voidaan vahvistaa.

Koska päästöjen varsinaiseen vähentämi­seen on vielä matkaa, maailman pitäisi Kul­malan mielestä pyrkiä ensi tilassa siihen, että päästöjen lisääntymisen tahti saataisiin talt­tumaan.

Onko tämänvuotisesta Pariisin ilmastokokouksesta siihen?

»En odota Pariisilta yhtään mitään, vaikka tämä onkin varsin epätieteellinen näkemys», Kulmala sanoo.

Pariisin marras–joulukuiseen kokoukseen osallistuvat maat lupailevat, kuinka paljon ku­kin aikoo vähentää päästöjään vuoteen 2030 mennessä. Professorin mukaan lupauksilla tuskin on merkitystä, sillä vuonna 2030 voi olla auttamattomasti liian myöhäistä.

Sen sijaan sillä on merkitystä, miten esi­merkiksi Kiina aikoo toteuttaa lupauksensa, Kulmala sanoo. Kiina lupasi viime marraskuus­sa, että maa kääntää hiilidioksidipäästönsä laskuun ja lisää uusiutuvien energiamuotojen osuuden viidennekseen energiankulutukses­taan vuoteen 2030 mennessä.

Kiina sijoitti viime vuonna uusiutuviin energianlähteisiin lähes 90 miljardia dollaria eli noin 83 miljardia euroa, kertovat uutistoi­misto Bloombergin julkaisemat luvut. Summa vastasi globaalisti joka kolmatta uusiutuviin energianlähteisiin sijoitettua dollaria.

Kulmalan mukaan on selvää, että valtioi­den väliset sopimukset eivät ylipäänsä riitä ratkaisemaan ilmastonmuutosta. Sopimusten lisäksi tarvitaan aktiivista kansalaistoimintaa ja etenkin tiedediplomatiaa: tiedemiesten on työskenneltävä ilmaston hyväksi yli maantie­teellisten ja tieteenalojen rajojen.

Kulmala lataa tutkijoiden kontolle paljon vastuuta ilmastonmuutoksen torjunnasta.

»Tutkijoiden tulee tuottaa sellaista tietoa ilmastosta, jonka perusteella yhteiskunnan eri tasot, kuten hallinto, yritykset ja järjestöt, voivat olla yhtä mieltä etenemissuunnasta», Kulmala sanoo.

»Toisaalta tutkijoiden tulee pitää huoli siitä, että emme konsensuksen nimissä um­mista silmiämme uusilta kysymyksiltä ja ongelmilta.»

Kulmala puhuu maapallon ilmiöitä koske­vasta »holistisesta ymmärryksestä», jota tut­kimustiedon on määrä rakentaa. Nyt maailma on sortunut osaoptimointiin, jolla yritetään korjata yksi ongelma sieltä ja toinen täältä.

Ilmastonmuutoksen kaltaisia kysymyksiä ratkaistaessa se ei kuitenkaan toimi. Ongelmat ovat yksinkertaisesti liian suuria.

Lisäksi tutkijoiden tulee Kulmalan mukaan etsiä prosesseja, jotka voivat antaa lisäaikaa päästöjen vähentämiseen. Siis esimerkiksi sellaisia kuin arktisen alueen mahdollisen vi­hertymisen vaikutukset.

Mutta vaikka lisäaikaa saataisiinkin, polii­tikkojen on uskallettava toimia jo nyt, Kulmala sanoo. Heidän on päätettävä siitä, kuinka pal­jon, missä ajassa ja millä keinoin päästöjä vä­hennetään. Päätökset eivät voi odottaa.

Ja tavallisten kansalaisten on istutettava puita. Siitä on professorin mukaan maapallol­le pelkkää hyötyä.