Ilmaston lämpeneminen voi muuttaa metsien viilentävää vaikutusta

(17.9.2009 / STT Info / Helsingin yliopisto) Maailmanlaajuinen ilmaston lämpeneminen muuttaa metsien kykyä viilentää ilmastoa. Saksalaisen Jülichin tutkimuskeskuksen ja Helsingin yliopiston tutkijoista koostuva tutkimusryhmä on havainnut, että vaihtelu puiden haihduttamissa yhdisteissä voi vähentää ilmakehän pienhiukkasten muodostumista. Koska kyseiset hiukkaset toimivat myös pilvien tiivistymisytiminä, seurauksena on muutoksia pilvisyydessä ja tämän myötä maan pinnalle pääsevän auringonsäteilyn määrässä. Tulokset julkaistaan arvostetussa Nature-tiedelehdessä 17. syyskuuta 2009.

Metsän ilmalle tyypillinen tuoksu on peräisin monoterpeeni-yhdisteistä, jotka ovat myös eteeristen öljyjen tärkeä ainesosa. Näillä haihtuvilla orgaanisilla yhdisteillä oletetaan olevan merkittävä rooli aerosolien, eli ilmakehän pienhiukkasten, muodostumisessa, jotka vuorostaan ovat tärkeässä osassa pilvien synnyssä. Koska nousevat lämpötilat lisäävät puiden haihduttaman monoterpeenin määrää, tutkijat ovat tähän asti uskoneet, että nousevat lämpötilat lisäävät pilviä muodostavien aerosolien pitoisuutta. Erityisesti näin on uskottu olevan pohjoisen havumetsävyöhykkeellä, johon myös Kanadan ja Siperian lisäksi myös Suomi ja muut Pohjoismaat kuuluvat. Lisääntynyt hiukkasmäärä viilentää ilmastoa, koska maahan asti pääsevän auringonsäteilyn määrä vähenee.

Tutkimusryhmän tekemä havainto kuitenkin osoittaa, että mekanismi ei ole näin yksinkertainen. Tutkijat havaitsivat, että kun erään toisen yleisen puista haihtuvan aineen, isopreenin, pitoisuutta lisättiin, aerosolihiukkasten muodostus väheni. Ilmeni, että isopreeni reagoi ilmakehän hydroksyyliradikaalien kanssa ja vähensi näiden pitoisuutta ilmassa. Hydroksyyliradikaaleja syntyy ilmassa otsonin ja veden reaktiossa auringon uv-säteilyn vaikutuksesta. Ne ovat myös osallisia reaktioihin, jotka vähentävät haitallisten ilmansaasteiden pitoisuutta.

Tutkijaryhmä kykeni myös osoittamaan, että hydroksyyliradikaalit ovat tarpeellisia ilmakehän hiukkasmuodostuksen kannalta. Ilman niitä ei monoterpeeneistä synny hiukkasia.

Isopreenin vaikutus perustuu siis siihen, että se vie itselleen monoterpeenien tarvitsemat hydroksyyliradikaalit. Tämän myötä vähenee myös hiukkasten muodostus. On arvioitu, että ilmastonmuutoksen myötä metsien haihdutus muuttuu siten, että isopreenin suhteellinen osuus lisääntyy. Tutkimuksessa laskettiin, että tämän vuoksi ilmakehän hiukkasmuodostus vähenee 20 prosenttia vuoteen 2100 mennessä. Tämä vähentäisi pilvien viilentävää vaikutusta 12 prosenttia.

Tutkijat suorittivat kokeensa saksalaisen Jülichin tutkimuslaitoksen kasvikammiossa, johon istutettiin koivuja, pyökkejä, kuusia ja mäntyjä. Puut oli tarkoituksella valittu sellaisiksi, että niiden isopreenipäästöt ovat vähäisiä. Tämä mahdollisti isopreenin kontrolloidun lisäämisen kasvikammion ilmaan. Kokeita tehtiin vuoropäivinä isopreenin kanssa ja ilman isopreeniä, jotta sen vaikutusta pienhiukkasten muodostumiseen voitiin tarkkailla. Koejärjestelyn ansiosta myös luonnolliset vaihtelut puiden monoterpeenipäästöissä saatiin huomioitua.

Alkuperäisen julkaisun viite:

Nature Vol. 461 No. 7262, pp 381-384

New particle formation in forests inhibited by isoprene emissions,

Astrid Kiendler-Scharr, Jürgen Wildt, Miikka Dal Maso, Thorsten Hohaus, Einhard Kleist, Thomas F. Mentel, Ralf Tillmann, Ricarda Uerlings, Uli Schurr, Andreas Wahner