7.-18. detsembrini 2009 Kopenhaagenis peetud ÜRO kliimamuutuste konverentsil jõuti konkreetsete meetmete osas paraku vaid väga üldiste mittesiduvate kokkulepeteni. Samas, kuna tegemist oli kõigi aegade suurima riigipeade ja valitsusjuhtide kogunemisega, siis on ka mõistetav, et konsensuse saavutamine valdkonnas, kus omavahel põimuvad ühelt poolt inimkonna eksistentsiaalsed probleemid ning teiselt poolt riikide majanduslikud ja poliitilised huvid, on mõneti mission impossible.
Tundub, et niipalju, kui on sel teemal sõnavõtjaid, samapalju on ka arvamusi nii kliimamuutuste põhjuste kui ka võimalike tagajärgede osas. Juba kooliõpikutest teame, et kliima on üsna suurtes piirides muutunud läbi kogu Maa geoloogilise ajaloo ning neid muutusi on põhjustanud eri kiirusega kulgevad geoloogilised protsessid ja astronoomilised tegurid.
Inimese osa kliima soojenemisel
Tänapäeva diskussioonide keskmes on valdavalt globaalse kliima soojenemine, mida seostatakse inimtegevuse tulemusena atmosfääri paisatavate kasvuhoonegaaside, eeskätt süsihappegaasi (CO2), aga samuti metaani (CH4) ja naerugaasi (N2O) kontsentratsiooni pideva kasvuga alates industriaalajastu algusest 18. ja 19. sajandi vahetusel (joonised 1 ja 2 trükinumbris).
Tõepoolest, vaadates mitmesugustes infoallikates publitseeritud viimase paarisaja aasta globaalsete keskmiste temperatuuride ning süsihappegaasikontsentratsioonide muutuste kõveraid, on selgelt näha süsihappegaasikontsentratsiooni pideva kasvuga praktiliselt samaaegne temperatuuri tõus valdavalt kogu 20. sajandi jooksul, välja arvatud 1940. aastad (joonis 3 trükinumbris).
Eriti drastiline on tõus olnud 20. sajandi lõpukümnenditel ning viimasel kümnel aastal. Tõsi küll, absoluutarvudes on see olnud üsna väike. Aastail 1910-1940 tõusis globaalne keskmine temperatuur vaid 0,35 °C. Sellele järgnes jahenemine 0,1 °C võrra ja alates 1970. aastast on maailm soojenenud veel 0,55 °C. Selline temperatuuri tõus võib tunduda tühine, kuid tuleb arvestada, et tegemist on globaalse keskmisega, mis näiteks viimasel jääajal, mil ka praeguse Eesti territooriumi kattis paks jää, oli üksnes ligi 5-7 kraadi madalam praegusest. Tulevikustsenaariume üha soojenevas maailmas kirjeldatakse meedias valdavalt katastroofivõtmes.
Gröönimaa ja Antarktika mõju
Suur osa Gröönimaa ja Antarktika jääkilpidest võib sulada, mis tõstaks maailmamere taset kümneid meetreid ning uputaks hiiglaslikud rannikualad, kuhu on praegusajal kontsentreerunud enamik inimasustust. Antarktika ja Gröönimaa jääkilbid kokku sisaldavad vett sellises koguses, mis potentsiaalselt võiks tõsta maailmamere taset kuni 70 meetrit.
Teine katastroofistsenaarium puudutab suurt ookeanikonveierit, mis globaalse kliimasüsteemi olulise komponendina kannab Golfi hoovuse nime all Atlandi ookeanis soojust ekvatoriaalpiirkonnast kõrgematele laiuskraadidele, muutes ka Euroopa kliima mõnusalt pehmeks (konveieri skeem: joonis 4 trükinumbris). Teel suurematele laiuskraadidele vesi aurustub, muutub soolasemaks ning jahtub, mille tagajärjel vee tihedus suureneb. Enne Põhja-Jäämereni jõudmist sukeldub see ookeanisügavustesse ja hakkab külma süvahoovusena liikuma tagasi ekvaatori suunas. Kui Gröönimaa jääkilp globaalse kliima soojenemise tulemusena sulama hakkab ning ookeani lisandub suures koguses külma magedat vett, võib see oluliselt mõjutada ookeanikonveieri käiku, nagu on juhtunud varasemate jääaegade lõpus. Sellisel juhul võib konveier oma liikumise kõrgemate laiuskraadide suunas lõpetada juba Pürenee poolsaare kohal, mis tähendaks kliima olulist karmistumist Euroopas ja potentsiaalselt uue jääaja teket. Just seda stsenaariumi käsitleb ka meie kinodes mõne aasta eest jooksnud Hollywoodi katastroofifilm „Päev pärast homset".
Nende kahe äärmusliku stsenaariumi vahele mahub veel hulk inimkonna jaoks rohkem või vähem ebamugavaid probleeme, mida globaalse kliima soojenemine teadlaste kaalutluste kohaselt võib kaasa tuua.
Hukatuslikud kokkulepped?
Kuna põhiliseks „patuoinaks" peetakse süsihappegaasi, on ülemaailmne võitlus kliima soojenemise vastu avalikkuse silmis keskendunud võitlusele süsihappegaasi kontsentratsiooni kasvu vastu atmosfääris lähitulevikus.
1997. aastal Jaapanis Kyōtos toimunud esinduslikul kliimakonverentsil sõlmitud riikidevaheline kokkulepe, Kyōto protokoll, kohustab sellega ühinenud riike vähendama kasvuhoonegaaside atmosfääri paiskamist või hoidma seda 1990. aasta tasemel. Euroopa Liidu kliimapoliitika näeb ette vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid 2020. aastaks viiendiku võrra ning tõsta samaks ajaks taastuvenergia osakaalu energiatarbest 20 protsendini.
Majanduslikus mõttes on need kallid kohustused, mistõttu pole imestada, et kokkulepete rakendamine läheb üle kivide ja kändude ning otsitakse teaduslikkusele viidates vastuargumente lepete täitmisest kõrvalehoidmiseks. Väidetakse, et meie teadmised globaalse kliimasüsteemi toimimisest on puudulikud, tulevikustsenaariumide aluseks olevad kliimamudelid on ebatäiuslikud ning seetõttu on kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamisele kulutatavad hiigelsummad mõttetu raiskamine. Lausa hukatuslikuks peetakse kõnealuseid kokkuleppeid arengumaade majandusele, sest on üldtuntud tõsiasi, et riikide rahvusliku koguprodukti kasv käib käsikäes energiatarbimise kasvuga. Seega, kui heitgaaside kohustuslikud tõkked piiravad seni veel suhteliselt odavate fossiilkütuste kasutamist energiaallikana, pidurdub ka majandusareng. Siit tuleneb ka paljude kliimaskeptikute väide, mis eitab inimtegevuse mõju globaalsetele kliimamuutustele ning peab rahvusvahelisi kliimakokkuleppeid rikaste riikide vandenõuks arengumaade vastu.
Kurja juureks peetakse 1988. aastal Rahvusvahelise Meteoroloogia Organisatsiooni (World Meteorological Organization, WMO) ning Ühinenud Rahvaste Organisatsiooni keskkonnaprogrammi (United Nations Environment Programme, UNEP) ellukutsutud ja skeptikute väitel ülepolitiseeritud Valitsustevahelist Kliimamuutuste Paneeli (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC). Selle paneeli ülesanne on jälgida üldtunnustatud rahvusvahelistes eelretsenseeritavates teadusajakirjades avaldatud globaalseid kliimamuutusi käsitlevaid teadusartikleid ja hinnata nende sisu põhjal, milline on meie teadmiste hetkeseis. Samuti nende muutuste võimalikke tagajärgi ja mõju inimkonnale ning võimalusi vähendada inimtegevuse mõju kliimasüsteemile, anda soovitusi kliimamuutuste tagajärgede pehmendamiseks ja inimkonna kohandumiseks paratamatute muutustega. See peaks olema aluseks poliitiliste otsuste tegemisel ja nendest tulenevate tegevuste elluviimisel.
Ent Valitsustevaheline Kliimamuutuste Paneel ei ole oma järeldustes üksi. Mitmed erialateadlaste kogud on viimastel aastatel väljendanud samalaadseid eksperthinnanguid ning tunnustanud ka esitatud raportite objektiivsust. Seda on teinud USA Rahvuslik Teaduste Akadeemia, Kuninglik Teaduste Akadeemia Inglismaal, Ameerika Geofüüsika Ühing jt.
Kõigele vaatamata annab kliimamuutuste paneeli raportite koostamise mehhanism ja eelkõige valitsuste kaasatus ikkagi pidevalt ainest skeptilisteks kommentaarideks ja kahtlusteks. Skeptikute üks põhiargument väidab, et kliimateadlased ei ole kõigis järeldustes jõudnud konsensusele, kuna kliimasüsteem on äärmiselt keeruline, paljude tagasisidemehhanismidega stohhastiline süsteem, mille käitumist praeguste teadmiste juures on võimatu adekvaatselt hinnata. Samuti väidetakse, et inimtegevuse tulemusena atmosfääri sattuv süsihappegaasi kogus on kaduvväike võrreldes atmosfääris ja maailmaookeanis kui suurimas süsihappegaasireservuaaris sisalduva süsihappegaasi kogusega ning seega ei tohiks see kliimasüsteemile märgatavat mõju avaldada.
Kuidas toimib kliimapaneel?
Valitsustevahelise Kliimamuutuste Paneeli (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) tegevuse väljund on põhjalikud regulaarsed konsensusraportid, mida seni on ilmunud neli: aastail 1990, 1996, 2001 ja 2007.
Raporti ettevalmistamine kestab neli aastat ja algab sellest, et kliimapaneeli plenaaristung kinnitab koostatava raporti sisukorra ning büroo nimetab 2500 maailma juhtivat kliimateadlast, kes selle koostamisse kaasatakse. Vastavate teadlaste kompetentsi hinnatakse teaduspublikatsioonide taseme ja nendele viidatavuse alusel, mis on teadusmaailmas üldtunnustatud meetod.
Igaüks neist 2500 teadlasest töötab läbi viimasel neljal aastal oma kitsamas teadusvaldkonnas juhtivates teadusajakirjades ilmunud artiklid. Nende kokkuvõtete alusel koostatakse kliimamuutuste paneeli raporti esialgne käsikiri, mis läbib erialaekspertide retsenseerimisringi. Seejärel koostatakse korrigeeritud käsikiri ning selle alusel kokkuvõtlik raport poliitikute tarbeks. Enne publitseerimist läbib käsikiri veel ühe retsenseerimisringi, kuhu on kaasatud kombineeritult valdkondade eksperdid ja valitsuste esindajad. Lõpliku heakskiidu saab käsikiri kliimapaneeli plenaarkoosolekul.
Oluline on asjaolu, et raporti algmaterjali kokkupanijatel on võimalik jälgida retsenseerimise tulemusena raportisse sisseviidavaid muudatusi ning anda märku, kui nende järeldusi on korrigeerimise käigus mingil põhjusel moonutatud. Selline keeruline süsteem peaks tagama, et raportid kajastavad tõepoolest hetke parimat teadmist globaalsete kliimamuutuste eri aspektidest.
Valitsustevahelise Kliimamuutuste Paneeli seni viimase, 2007. aastal ilmunud raporti kokkuvõttes kinnitatakse konsensuslikku järeldust, et inimtegevus on mõjutamas globaalset kliimat ja et valdav osa viimasel viiekümnel aastal täheldatud kliimasoojenemisest tuleneb inimtegevuse tulemusena atmosfääri sattunud kasvuhoonegaaside kontsentratsiooni kasvust.
Astronoomilised tegurid ja kliimamuutuste salvestised
Millised on inimtegevuse mõjust rääkivate ja selle tagajärgede eest hoiatavate teadlaste põhiargumendid ja millele need tuginevad? Üks olulisem infoallikas on Maa geoloogilises minevikus toimunud kliimamuutuste uurimine, et selgitada kliimasüsteemi toimimist ja prognoosida selle põhjal võimalikke tuleviku kliimamuutusi.
Teave minevikus aset leidnud kliimamuutustest on mitmete füüsikaliste ja keemiliste parameetrite näol salvestunud Arktika ja Antarktika jääkilpidesse, ookeanide põhjasetetesse, järvesetetesse, puude aastarõngastesse jne. Üldtuntud on tõsiasi, et peamine Maa kliimat kujundav tegur on Maale jõudva päikeseenergia kogus, mis sõltub Maa ja Päikse vahelise kauguse perioodilistest muutustest. Serbia teadlane Milutin Milankovič, kes arendas edasi šotlase James Crolli 19. sajandi lõpul välja käidud ideid, püstitas 1930. aastatel teooria nende perioodiliste muutuste seosest jääaegade ja jäävaheaegade vaheldumisega.
Milankoviči teooria ehk kolme parameetri koosmõju
1930. aastatel Serbia teadlase Milutin Milankoviči loodud astronoomilise kliimamuutuste teooria kohaselt muutub Maa ümber Päikese tiirlemise orbiidi ekstsentrilisus Päikesesüsteemis mõjuvate häiringute toimel, mistõttu elliptiline orbiit venib perioodiliselt pikemaks või lühemaks ehk rohkem ringikujuliseks ligikaudu 100 000aastase perioodiga. Samuti kõigub mõne kraadi piires Maa pöörlemistelje kaldenurk orbiidi tasandi suhtes umbes 40 000aastase perioodiga. Nendele parameetritele lisaks pöörleb (pretsesseerib) ka võrdpäevsuspunkte ühendav joon orbiidi tasandis umbes 20 000aastase perioodiga. Nende kolme parameetri koosmõjul muutub periooditi ka Päikeselt Maale jõudva energia kogus, mis ongi peamine Maa kliimat mõjutav tegur.
Selle energia globaalset jaotumist maakeral mõjutavad paljud tegurid, nagu geoloogilise aja jooksul pidevalt muutuv maismaa ja ookeani paigutus, biosfääri olemasolu jne (joonis 5 trükinumbris).
Kuni 20. sajandi keskpaigani jäid Milankoviči ideed üksnes teooriaks, millel puudus praktiline kinnitus. Alles 20. sajandi viimasel veerandil, mil võeti kasutusele isotoopanalüüsi meetodid liustikujää ja ookeani karbonaatsete põhjasetete uurimiseks, leidis see ka praktilise kinnituse. Tehti kindlaks, et liustikujää hapniku ja vesiniku isotoopkoostis peegeldavad jää tekkeaja temperatuure. Kuna polaaralade jääkilpides on kihthaaval salvestunud praktiliselt kõik jääkilbi „eluajal" sellele langenud sademed, siis puurides läbi kogu Gröönimaa või Antarktika jääkilbi ja määrates aastakihtides massispektromeetriga hapniku või vesiniku isotoopkoostist, saab selle ajalise muutuse põhjal hinnata jääkilbi moodustumise ajal toimunud kliimamuutusi.
Liustikujää moodustumisel salvestub sinna ka väikestes kogustes õhku. Koos jääpuursüdamiku eri kihtide isotoopkoostise määramisega mõõdetakse jääs salvestunud õhu gaasilist koostist, mis ongi andnud kliimateadlaste käsutusse unikaalse info selle kohta, kuidas on viimastel sadadel tuhandetel aastatel muutunud Maa kliima ja atmosfääri keemiline koostis. Paari aasta eest lõppenud suure rahvusvahelise Antarktika jää sügavpuurimise projekti (European Programme of Ice Coring in Antarctica, EPICA) tulemusena on teadlaste käsutuses unikaalne teave Maa kliima muutumise kohta viimasel 700 000 aastal. Nii varasemad jää sügavpuurimised Gröönimaal ja Antarktikas kui ka viimase sügavpuurimise tulemused on kinnitanud Milankoviči teooria paikapidavust.
Jääkilpide vertikaalprofiilide isotoopvariatsioonide kõverad peegeldavad ligikaudu 100 000aastase tsükliga vaheldunud külmemaid ja soojemaid perioode. Külmadel perioodidel olid suured alad maakeral kaetud paksude jääkilpidega, siis valitsesidki jääajad. Viimane selline jääaeg lõppes umbes 10 000 aastat tagasi ja praegu elame jäävaheajal, mille sarnane oli viimati umbes 120 000 aastat tagasi, tuntud kui Eemi jäävaheaeg.
Eriti huvipakkuvad on andmed atmosfääri gaasilise koostise muutumise kohta erinevatel kliimaperioodidel. Nii süsihappegaasi kui metaani kontsentratsioon on muutunud praktiliselt üheaegselt temperatuuri muutumisega, kusjuures külmadel kliimaperioodidel on mõlema kasvuhoonegaasi kontsentratsioon atmosfääris vähenenud ning soojadel perioodidel suurenenud. Eriti tähelepanuväärne on asjaolu, et mitte kunagi viimase 700 000 aasta jooksul ei ole süsihappegaasi ja metaani kontsentratsioon atmosfääris olnud nii kõrge kui praegu ja tõusnud nii kiiresti kui viimasel 150 aastal (joonised 1 ja 6 trükinumbris). Just see fakt on oluline, kui rääkida inimtekkelistest kliimamuutustest.
Jääpuursüdamike isotoopkõverad näitavad ka seda, et kuigi Milankoviči teooria kohaselt võiks eeldada kliimaperioodide n-ö sümmeetrilisust ehk muutusi ligikaudu sinusoidaalse seaduspärasuse järgi, on tegelikud muutused ebasümmeetrilised. Kliima jahenemine koos jääkilpide kasvamisega on toimunud pikemate ajavahemike jooksul, kliima soojenemine ning jääkilpide kahanemine geoloogilise ajaskaala mõistes aga suhteliselt kiiresti, vaid mõnekümne tuhande aastaga. Samas on nende soojenemisperioodide jooksul olnud väga kiireid ja suhteliselt suure amplituudiga kliimamuutusi. Gröönimaa jääpuursüdamiku isotoopvariatsioonide kõver peegeldab umbes 11 000 aasta taguseid kiireid järske kliimamuutusi, kus umbes saja aasta jooksul on keskmised temperatuurid varieerunud mitme kraadi piires. Samasugust informatsiooni on saadud ka maakera eri paikades järvesetteid uurides. Praeguseks on kindlaks tehtud, et selliseid lühiajalisi järske kliimamuutusi on põhjustanud ookeanikonveieri käigu järsud muutused, mida on tinginud kliima soojenemise tagajärjel taanduvate mandriliustike sulavete jõudmine ookeani. Ookeani ja eeskätt seal toimuvate geokeemiliste protsesside rolli globaalses kliimasüsteemis on hakatud mõistma ja tähtsustama praktiliselt alles viimasel aastakümnel. Gröönimaal ja Antarktikas tehtud uuringute käigus on selgunud, et kliima soojenedes muutuvad ka suured ja seni suhteliselt püsivaks peetud jäämassiivid tavatult ebastabiilseks. Jää dünaamikat uurivad teadlased on sellest tulenevalt jõudnud järeldusele, et ka minevikus on jääkilpide dünaamika muutused jääaegade lõpus kiirendanud meretaseme tõusu ning mõjutanud seeläbi ookeanikonveieri käiku ja põhjustanud järske kliimamuutusi (joonis 6 trükinumbris).
Häirekella ei lööda asjata
Paraku ei tunta ookeanides toimuvaid geokeemilisi protsesse ja seega ka nende rolli globaalses kliimasüsteemis veel piisava täpsusega. Just see sunnib realistlikult mõtlevaid kliimateadlasi tundma muret kasvuhoonegaaside kontsentratsiooni suurenemise pärast atmosfääris ja lööma häirekella. Kliimaskeptikute väidetele, et inimtekkelise süsihappegaasi kogus ja selle mõju maakera kliimale on tühine võrreldes astronoomiliste parameetrite mõjuga ja globaalse süsinikuringega, võib väita vastu, et ka tilk tinti võib muuta ämbri vee värvust. Peame arvestama, et veidi rohkem kui 250 aasta jooksul on inimene fossiilkütuste kasutamise läbi „tagastanud" süsihappegaasi vormis atmosfääri rohkem kui 300 miljardit tonni süsinikku, mille salvestamiseks loodusel on kulunud sadu miljoneid aastaid (joonis 7 trükinumbris).
Samuti on selgunud, et kuna kolm maakera orbiidi parameetrit mõjutavad Maale jõudva päikeseenergia kogust isesuguse perioodiga, siis olenevalt nende parameetrite kombinatsioonist võivad need üksteist aeg-ajalt võimendada ja aeg-ajalt kompenseerida. Astronoomide andmetel on just praegu periood, kus need orbiidiparameetrid üksteise mõju kompenseerivad ja seetõttu pääsevad rohkem esile kõik teised Maa kliimasüsteemi mõjutavad tegurid, sealhulgas inimmõju. Jääpuursüdamikest saadud mineviku kliimamuutuste analüüs näitab, et viimati oli niisugune olukord umbes 400 000 aastat tagasi ja mitte viimasel suurel jäävaheajal 120 000 aasta eest, mida seni peeti praeguse jäävaheaja analoogiks (joonis 6 trükinumbris).
Kuigi enamik maailma juhtivaid kliimateadlasi tunnistab, et globaalsete kliimamuutuste uurimisel ollakse veel kaugel sellest, et rääkida kõigest toimuvast kindlas kõneviisis, on praeguste teadmiste tasemel siiski mõistlik uskuda kliimapaneeli raportite järeldusi ja soovitusi. Isegi kui lähimatel aastasadadel kõik ohuprognoosid ei täitu, on vähemalt tehtud kõik, et võimalikke halbu tagajärgi vältida. Palju vastutustundetum järeltulevate põlvkondade suhtes oleks pugeda väite taha, et kuna me kliimaprotsesse ikka piisavalt täpselt ei tunne, siis ka ei tegutse, vaatamata iga aastaga suurenevale faktide hulgale, mis kinnitab globaalse kliima soojenemist.
REIN VAIKMÄE (1945) on Tallinna Tehnikaülikooli Geoloogia Instituudi isotoop-paleoklimatoloogia osakonna juhataja ja TTÜ teadusprorektor. Lõpetanud 1969. aastal Tallinna Polütehnilise Instituudi elektroonikainsenerina. Kaitsnud 1981. aastal Moskvas NSV Liidu Teaduste Akadeemia Geograafia Instituudis geograafiakandidaadi kraadi Arktika sademete isotoopkoostise formeerumisest. Peamised teadussuunad: isotoopmeetodite kasutamine globaalsete kliima- ja keskkonnamuutuste uurimisel, paleohüdroloogia ja paleokrüoloogia. 1993 valiti Euroopa Akadeemia (Academia Europae) liikmeks klimatoloogia valdkonnas. Tegev jääpuursüdamike teadusuuringute rahvusvahelise partnerluskonsortsiumi (International Partnerships in Ice Core Sciences, IPICS) juhtkomitees, Euroopa polaaruuringute nõukogus jm.
