Suomalaiselta suolta löytyi vihjeitä esiteollisista ilmasto-oloista

Kansainvälinen tutkijaryhmä on löytänyt tärkeää lisätietoa ilmakehän pienhiukkasten eli aerosolien muodostumisesta perustuen mittauksiin, jotka tehtiin Ruovedellä sijaitsevalla Siikanevan suoalueella. Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella ilmakehän hiukkasten muodostumista ympäristössä, jossa ihmisen vaikutus on hyvin vähäistä, ja näin parantaa ymmärrystä historiallisista ilmasto-olosuhteista. 

Tutkimuksen mukaan Siikanevalla muodostuu öiseen aikaan pitkälle hapettuneita orgaanisia yhdisteitä kasvillisuudesta peräisin olevista höyryistä. Niistä muodostui pienhiukkasia tavalla, joka muistuttaa esiteollisia olosuhteita, eli täysin ilman ihmisperäisten lähteiden vaikutusta. Siikanevan ympäristössä kasvillisuus tuottaa etenkin isopreeniä ja alfapineeniä, jotka ovat terpeenien ryhmään kuuluvia orgaanisia yhdisteitä. Aiemmin sama prosessi on pystytty todentamaan molekyylitasolla vain laboratorio-olosuhteissa.

– Tuloksemme ovat ensimmäinen vahvistus sille, että aerosolihiukkasia voi muodostua puhtaasti kasvillisuudesta peräisin olevista höyryistä luonnollisessa ympäristössä, sanoo tutkijatohtori Wei Huang Helsingin yliopiston Ilmakehätieteiden keskus INARista.

Tutkimus julkaistiin Science Advances -lehdessä huhtikuussa.

Biogeeninen hiukkasmuodostus mahdollisesti laajalle levinnyttä

Tulokset korostavat Suomen soiden kaltaisten koskemattomien ympäristöjen merkitystä, kun tutkitaan esiteollista hiukkasten muodostumista.

– Tällaisissa ympäristöissä rikki- ja typpioksidisaasteita on vähän, joten alueet ovat kuin luonnon laboratorioita. Tutkimuksemme on mahdollisesti tämän hetken paras esimerkki esiteollisesta hiukkasmuodostuksesta, sanoo professori Federico Bianchi INARista.

– Vaikka ihmisen toiminta vaikuttaa nykyiseen ilmakehäämme suuresti, tutkimuksemme osoittaa, että maailmassa on vielä jäljellä joitakin tässä mielessä koskemattomia ympäristöjä. Tutkimuksemme osoittaa myös, että biogeeninen hiukkasten muodostuminen voi vielä nykyäänkin olla yleinen ilmiö. Tämä voi vaikuttaa ilmastoon suoalueilla sekä paikoissa, joissa pinnanmuodot ovat tasaiset, Bianchi kertoo.

Pohjoisella pallonpuoliskolla suot peittävät laajoja alueita: noin neljä miljoonaa neliökilometriä 30. leveyspiirin pohjoispuolella ja puoli miljoonaa neliökilometriä 50. leveyspiirin pohjoispuolella. Näiltä alueilta muodostuneet ilmakehän pienhiukkaset ovat esiteollisella aikakaudella saattaneet olla tärkeitä pilvien tiivistymisytimien lähteitä ja vaikuttaneet pilvien muodostumiseen.

Historialliset aerosolit auttavat ymmärtämään tulevaa

Esiteollisen ajan hiukkasmuodostuksen ymmärtäminen on tärkeää, koska ilmastonmuutosta arvioidaan vertaamalla nykyisiä ilmakehän olosuhteita esiteolliseen aikaan. Ilmakehän pienhiukkaset viilentävät ilmakehää ja ilmastoa sirottamalla auringon säteilyä ja toimimalla pilvien tiivistymisytiminä. Hiukkaset säätelevät pilvien ominaisuuksia, mikä vaikuttaa auringonvalon heijastumiseen ja sitä kautta ilmastoon.

Menneisyyden olosuhteiden ymmärtäminen auttaa arvioimaan, miten hiukkasten muodostumisen prosessit ovat muuttuneet ja miten ne vaikuttavat ilmastoomme tänä päivänä.

Tulokset voivat myös antaa osviittaa siitä, miten pienhiukkasia muodostuu tulevaisuudessa. Muodostumismekanismit voivat alkaa taas muistuttaa esiteollisia aikoja, kun ihmisen toiminnasta peräisin olevat saasteet, kuten rikki- ja typpiyhdisteet vähenevät ilmakehästä.

– Kun ilmansaasteita saadaan vähennettyä, hiukkasia alkaa muodostua erilaisilla tavoilla, nopeudella ja intensiteetillä kuin nykyään. Myös niiden kemiallinen koostumus muuttuu. Tämä voi lopulta vaikuttaa pilvien muodostumiseen ja ilmasto-oloihin, kuten lämpötiloihin, Bianchi sanoo.

Tutkimuksen tulosten avulla on myös mahdollista tarkentaa malleja, joiden avulla simuloidaan esiteollisen ajan suo- ja turvemaiden aerosoleja ja niiden vaikutuksia ilmastoon.

Julkaisu:

Huang, W., Junninen, H., Garmash, O., Lehtipalo, K., Stolzenburg, D., Lampilahti, J. L. P., Ezhova, E., Schallhart, S., Rantala, P., Aliaga, D., Ahonen, L., Sulo, J., Quelever, L. L. J., Cai, R., Alekseychik, P., Mazon, S. B., Yao, L., Blichner, S. M., Zha, Q., Mammarella, I., Kirkby, J., Kerminen, V.-M., Worsnop, D. R., Kulmala, M., and Bianchi, F., Potential pre-industrial–like new particle formation induced by pure biogenic organic vapors in Finnish peatland.Sci. Adv.10,eadm9191(2024).DOI:10.1126/sciadv.adm9191

Lisätiedot:

Federico Bianchi (englanniksi)
Ilmakehätieteiden keskus INAR, Helsingin yliopisto
Helsingin yliopisto
federico.bianchi@helsinki.fi
Puh. 0294151077