Kliimamuutus

Kliimamuutus (inglise climate change) on pika aja jooksul ilmnev muutus ilmastikuolude statistilistes näitajates. Klimaatiliste näitajate muutus võib hõlmata aega aastakümnetest miljonite aastateni. See võib olla muutus keskmistes ilmastikutingimustes või muutus ilmastikunähtuste jaotuse suhtes keskmiselt. Kliimamuutus võib piirduda konkreetse piirkonnaga või hõlmata kogu Maad (globaalne kliimamuutus). Tänapäeval uuritakse kliimamuutusi ka osal Päikesesüsteemi planeetidel.
Sõna praegusaegne kasutamine seoses keskkonnapoliitikaga viitab tavaliselt kliimamuutusele tänapäevases kliimas. Selle muutuse põhjuseks peetakse suuresti inimtegevust. Inimtegevusest tingitud kliimamuutusi nimetatakse ka antropogeenseks globaalseks soojenemiseks.

Sissejuhatus

Kliimamuutuse all peetakse tavaliselt silmas statistiliste keskmiste muutumist, mis aga ei pruugi nii olla. Oletame, et keskmine sademetehulk ei ole muutunud, küll aga on muutunud sademete jaotus aasta sees – varasema ühtlase sademete jaotuse asemel on nüüd näiteks talved vihmasemad, kuid suved põuasemad. Kahtlemata on see kliimamuutus, kuigi keskmine ei ole muutunud.
Kliimamuutusest rääkides peame alati silmas pidama ajavahemikku, millest me räägime. Tihti käsitletakse kolmekümne aasta pikkuse ajavahemiku kestel toimunud muutusi kliimamuutusena, ehkki täpsem oleks öelda, et tegemist on kliimakõikumisega. Nii lühikese ajavahemiku põhjal on raske öelda, kas tegemist on lühiajalise ostsillatsiooniga või osaga pikemaajalisest muutusest.
Tänapäeval peetakse kliima muutumise peamiseks põhjuseks inimtegevust. Tarvis on ka teada, et Maa kliima on läbi geoloogilise aja olnud pidevas muutumises ja seda ilma mingisuguse inimmõjuta. Pole kahtlust, et inimene on tänapäeval muutunud oluliseks nn geoloogiliseks teguriks, kuid peame õppima eristama looduslikke muutusi inimese tekitatuist.
Lihtsale küsimusele, kas kliima soojeneb, ei ole lihtsat vastust. Kui me vaatame viimast 150 aastat, mil on toimunud instrumentaalsed vaatlused, võime tõesti öelda, et enamikus maailma meteoroloogilistes jaamades näitavad temperatuurigraafikud tõusutrendi. Samas on see nii peamiselt põhjapoolkera troposfääri alumistes kihtides. Lõunapoolkeral ning stratosfääris statistiliselt usaldusväärne trend puudub või on tegemist hoopis jahenemisega.
Enamasti arvatakse, et praegune kliima on normaalne ja muutused on halvad. Tegelikult on praegune kliima tervet Maa ajalugu arvestades väga ebaharilik. Suuremal osal Maa ajaloost on kliima olnud praegusest tunduvalt soojem. Küsimusele, kas tulevikus on taas oodata jääaega, võib väikese liialdusega vastata, et ei, see juba ongi kohal. Jääaja asemel oleks siinkohal õigem kasutada terminit külmhooneperiood. Külmhooneperiood ja jääaeg pole stabiilselt külmad ajajärgud, vaid selle sees vahelduvad erineva pikkusega soojemad perioodid külmematega. Viimane soojenemislaine on kestnud juba ligikaudu 20 000 aastat, mis on aga lühike ajavahemik võrrelduna miljonite aastatega, mil Maa kliima on üldjoontes jahenenud. Samas on teadusmaailma konsensuslikuks arvamuseks siiski see, et kuigi planeedi kliima on ajaloo jooksul muutunud ka enne, peetakse praegust temperatuuri tõusu globaalseks fenomeniks, mida ei saa seletada samade looduslike põhjustega nagu eelmistel soojaperioodidel. Suurem osa teadlastest on arvamusel, et temperatuuri tõusu üheks põhjustajaks on inimtegevus (mille käigus toodetakse nt CO₂, metaani ja vääveloksiidi) ja tänapäeva valikud määravad tuleviku ilmastiku.

Kliimamuutuste liigid

Kõige ennustatavamad kliimamuutused on seotud kliimatsüklitega. Ööpäevased ja aastased lühikliimamuutused kuuluvad meteoroloogiliste ilmastikumuutuste alla. Kõige ohtlikumateks on inimkonnale ja kogu elule Maal osutunud kliimakatastroofid.

Tõendid kliimamuutuste kohta

Tõendid lähimineviku kliimamuutuste kohta pärinevad inimkonna kirjalikust ajaloost ja arheoloogilistest väljakaevamistest. Varajasemad muutused on rekonstrueeritud eri allikatest pärinevate tõendite abil. Nendest peamisteks on muutused vegetatsioonis, poolustelähedaste alade jääs, puude aastaringides, meretaseme jälgedes ja jääliustikes.

Kliimamuutuste põhjused

Maa kliima on pidevas muutuses. Sellel on palju põhjuseid, alates Päikese aktiivsuse muutusest ja lõpetades inimmõjuga, kuid oluline on aru saada, et neid mõjusid ei saa enamasti üksteisest lahutada. Kliima on väga keerukas ja kompleksne süsteem. Paraku juhtub pahatihti, et keerulistele probleemidele leitakse lihtsad lahendused, mis aga tihtipeale on valed. Lihtne näide: praegu seotakse üheselt kliimamuutused atmosfääri süsinikdioksiidi kontsentratsiooni muutustega. Tegelikult on kliimat mõjutavaid tegureid palju ning nende mõju ei pruugi sugugi alati olla ühesuunaline.

Päikesekiirgus

Olulisim kliimat mõjutav tegur on päikesekiirguse hulk. See sõltub Päikese aktiivsuse pikema- ja lühemaajalistest muutustest, aga ka Maa astronoomiliste parameetrite muutumisest, milleks on pretsessiooni, Maa telje kaldenurga ja orbiidi ekstsentrilisuse muutused. Selle kohta saab täpsemalt lugeda artiklist Milankovići hüpotees.

Päikesesüsteemi planeedid ja Kuu

Maa ja selle kliima on oma rütmikas tekkinud ja muutunud koos Päikesesüsteemi tekke, kujunemise ja arenguga. Peamine osa selles on olnud Päikesel. Esmalt sõltub Päikeselt saadav energia hulk ja selle tsüklika Maa orbiidi erinevatest parameetritest. Teisalt on Päikese aktiivsuse dünaamika mõjutatud raskemate ja lähimate planeetide gravitatsioonilistest ja magnetilistest valdavalt tsüklilistest mõjudest. Viimase 150 aasta järjepidev ilmastiku jälgimine on võimaldanud tuvastada selles peegelduvat Päikesele enam mõjuvate planeetide ühisrütmika ilminguid. Suur osa Maa kliimas on Kuul ja selle orbiidi kuju muutustega seotud erinevate pikkustega mõjudel. Selle nodaalsed mõjud atmosfäärile ja ookeanidele põhjustavad ka silmaga nähtavaid ja folklooris peegelduvaid ilminguid. Samas on tal oluline osa atmosfääri ja veeringluse kujundamisel. Tuulte ja veeringluse osa ilmneb ka Maa temperatuuri stabiliseerivates pilvedes. Päikese, planeetide ja Kuu mõjudest oletatavasti põhjustatud kliimamuutused on valdavalt tsüklilised ja paljud neist on tuvastatudkliimatsüklitena.
Scafetta, N. And West, B.J., "Interpretations of climate-change data," Physics Today, November 2009.
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), "Astronautical Theory of Climate Change."

Mandrite paigutus ja albeedo

Oluline kliimat mõjutav tegur on mandrite ja ookeanide omavaheline paigutus ja pindala. On teada, et laamtektoonika tõttu mandrid triivivad pidevalt. Jääajad aga vähendavad ookeanide ja suurendavad mandrite pindala, sest mandrijäässe kogunenud vesi saab olla pärit vaid ookeanidest, mille tase peab seega langema. Ookeanide albeedo on teatavasti tunduvalt väiksem kui maismaal. See tähendab, et ookeanid neelavad soojust märksa enam kui mandrid. Albeedot mõjutavad ka maakasutuse muutused, näiteks metsade asendamine põldudega, kõrbestumine ja muutused liustike pindalas.

Ookeanide tsirkulatsioon

Olulist mõju kliimale tuleb otsida ookeanist ja selle tsirkulatsioonist ehk hoovustesüsteemist. Meie kliimat soojendav Põhja-Atlandi hoovus ei ole arvatavasti kogu aeg nii kaugele põhja ulatanud. Golfi hoovus ja selle jätk Põhja-Atlandi hoovus on osaks hiigelsuurest ning kogu maailmamerd hõlmavast konveierilaadsest süsteemist (termohaliinne tsirkulatsioon). Teadlased arvavad, et äkilised kliimamuutused võivad vallanduda siis, kui see süsteem muudab oma asendit ja kulgemisteid. Oletatakse, et süsteemil on kaks nn tasakaaluasendit, kus see võib viibida pikka aega. Ühest asendist teise läheb see aga suhteliselt kiirelt. Mis muutust põhjustab, on siiani suhteliselt ebaselge ja vajab uurimist.

Pilvkatte albeedo

Olulised on niinimetatud tagasisidemehhanismid. Kõrgem temperatuur tähendab suuremat aurumist, mis omakorda põhjustab tihedama pilvkatte. Pilvede albeedo on aga palju suurem kui maismaal või ookeanidel, s.t pilved on head peegeldajad. Seega jätab tihenenud pilvkate Maa ilma olulisest osast päikesekiirgusest, mis võib viia jahenemisele. Siiski pole ka siin tegemist nii lihtsa nähtusega, kui algul paistab. See, kas suurenenud pilvkate toob kaasa temperatuuri languse või tõusu, sõltub eelkõige nende kõrgusest ja liigist. Kõrgemal asuvatel kiudpilvedel on Maale soojendav mõju, kuid madalatel rünkpilvedel ja kihtpilvedel on kliimat jahutav mõju. Paraku ei tea me täpselt, milliste pilvede hulk suurenenud aurumise tagajärjel rohkem kasvab ja kuidas mõjub see õhutemperatuurile. Ookeanide troopikavööndis arvatakse pilvkattel olevat oluline osa liigse kuumuse vastu ja seeläbi temperatuuri stabiilsuse säilitamisel.

Kasvuhoonegaasid ja aerosoolid

Kasvuhooneefekt on väga oluline Maa kliimat mõjutav tegur. Praegu on Maa atmosfääri globaalne keskmine temperatuur maapinna lähedal umbes 15 °C, ilma kasvuhooneefektita oleks see aga ligikaudu −17 °C. Seega oleme oma olemasolu eest tänu võlgu ka kasvuhooneefektile, millest ajakirjanduses kirjutatakse üksnes negatiivselt. Tähtsaim infrapunakiirgust neelav gaas on veeaur, kuid lisaks talle omavad märkimisväärset mõju ka süsinikdioksiid, metaan, lämmastikoksiidid, freoonid jt.
Atmosfääri aerosoolide mõju kliimale on väga vastuoluline. Aerosoolid satuvad atmosfääri peamiselt vulkaanipursete, kõrbetormide ja inimtegevuse tulemusel. Neil võib olla nii kliimat jahutav kui ka soojendav mõju. Suurenenud aerosoolide sisaldusest tulenev atmosfääri läbipaistvuse vähenemine peaks viima jahenemisele. See on nn tuumatalve efekt. Samas on teada, et pilvkate takistab maapinna jahtumist öösel ning sama efekt peaks olema ka aerosoolidel. Aerosoolid on atmosfääris kondensatsioonituumadeks, millele kondenseerub veeaur ja nii tekkivad vihmapiisad. Seega peaks suurenenud aerosoolide kontsentratsioon tooma kaasa pilvisuse kasvu.

Inimtegevus (antropogeenne faktor)

Kuigi inimese poolt atmosfääri paisatava süsinikdioksiidi hulk on võrreldes looduses ringlevate kogustega suhteliset väike, võib sellel pika ajavahemiku jooksul olla ometi märgatav mõju. Mauna Loa observatooriumis tehtud mõõtmised näitavad süsinikdioksiidi sisalduse pidevat kasvu. Siiski ei saa siin arvestada vaid inimmõju, sest oluline roll on ka ookeanidel, mis soojenedes süsinikdioksiidi atmosfääri paiskavad. Selle põhjustab see, et gaaside lahustuvus vedelikus selle soojenedes halveneb. Huvitaval kombel näitavad arvutused, et inimmõju ja atmosfääri soojenemist arvestades peaks süsinikdioksiidi sisaldus kasvama kiiremini, kui ta seda tegelikult teeb. Ilmselt on siin taas tegemist tagasisidemehhanismiga. Esiteks intensiivistub loomulikult taimede kasv, kuid peamiseks põhjuseks on ilmselt ookeanisetete settimiskiiruse muutumine. Ookeanipõhja setted ja geokeemia ongi praegu üks kliimauuringute kuumemaid teemasid. Inimtegevuse mõju kasvu tõttu planeedile on tehtud 21. sajandi alguses ettepanek holotseeni praegust osa hakata nimetama antropotseeniks.

Kliimamuutus kui ökosüsteemi arhitekt

Kliimamuutustel on olnud oma osa floora ja fauna kujunemisel ja arengus. Nad on tinginud kliimavööndite piiride teisenemisi, muutusi biotsönoosides, ökosüsteemides ja biomassis. Biotsönoosid on oma levialade piiride muutustes järgnenud nihkuvatele kliimavöönditele.
Climate change as an ecosystem architect: implikations to rare plant ecology, conservation, and restoration. Constance I. Millar

Kliimamuutuste osa inimkonna ajaloos

On oletatud, et suurte ja järskude kliimamuutustega võib siduda rahvaste suuri migratsioonilaineid, agraarsete tsivilisatsioonide kokkuvarisemisi, (kollapseid) ja kriise, ning uute tsivilisatsioonide sündideni viinud sündmusi. Agraarsed tsivilisatsioonid, mis olid seotud kindlatele põllumajandusharudele vastavate kohtadega ja neile vastavate eluviisidega, olid kliimamuutuste suhtes haavatavamad kui liikuva eluviisiga karjakasvatajad rändrahvad, kes said kliima muutudes kergemini oma senist areaali muuta. Eriti ohtlikuks on osutunud suured kliimamuutused juba vanadele tsivilisatsioonidele, milles neid algselt sisemiselt kokku sidunud solidaarsus ja lojaalsus olid asendumas individualismi, killustatuse ja kodusõdadega. Uusaja sündi on seostatud hiliskeskaegse ja 17. sajandi kriisiga, mida võis tingida väike jääaeg ja selle kõige külmemaks ajaks olnud Maunderi miinimum. Viimased kolm Bondi sündmust võivad olla tinginud Kaug-Idast alanud invasioonid (põhjarahvaste kallaletungid Hiinale, türgi rahvaste ja mongolite invasioonid).

Praeguse kliimamuutuse osa keskkonnapoliitikas

Kliimamuutus mõjutab igat inimest. Valitsustevaheline Kliimamuutuste Nõukogu (IPCC) on koostanud stsenaariumi, mis ennustab mõjutusi juhul, kui kasvuhoonegaase ei vähendata: meretase võib tõusta kuni 50 cm, joogivee saadavus väheneb, aastaaegadevaheline sadude tsükkel võib häiruda, ekstreemsete ilmastikuolude sagedus tõuseb. Kõik need tegurid võivad mõjutada negatiivselt inimeste tervist ja heaolu. Kliimamuutus mõjutab kõige rohkem vaesuses elavate inimeste elusid. Aastatel 1990–1998 juhtus 94% maailma 568 suuremast loodusõnnetusest ja rohkem kui 97% kõikidest loodusõnnetustega seotud surmajuhtumitest just arengumaades.