Sivu 1, 1:sta

Ilmastomallien etiikka

ViestiLähetetty: 24.01.2010 16:24
Kirjoittaja Antti Roine
Hiilitase-maapallo.jpg
Maapallon hiilitase ja varastot. Ihmisperäisten hiiliemissioiden määrä on vain 2.4 % luonnon omien hiiliemissioiden määrästä. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvaa joka vuosi noin 1.5 ppm-yksikköä, koska valtamerten pintaveden lämmetessä mereen absorboituva määrä vähenee.

Yleisen käsityksen mukaan ilmastomallit todistavat ilmaston lämpenevän ihmisen toiminnan vaikutuksesta, koska mallit perustuvat fysikaalisiin, kemiallisiin ja matemaattisiin perustotuuksiin. Tämä ei kuitenkaan pidä paikkaansa, koska monimutkaisten mallien kalibroinnissa on aina käytetty hyödyksi tunnettuja lopputuloksia, tästä johtuen mallit tietysti antavat samoja tuloksia mitä niiden kalibroinnissa on käytetty.

Nykyisen tieteemme taso ei yksinkertaisesti ole niin korkea, että sen avulla voitaisiin tarkasti ennustaa ympärillämme olevaa todellisuutta. Monimutkaisia fysikaalisia ja kemiallisia vuorovaikutuksia sisältävät ilmiöt voidaan mallintaa teoreettisesti, mutta mallit joudutaan aina kalibroimaan kohdalleen tunnettujen lopputulosten avulla. Mallien toimintavarmuus laskee dramaattisesti aina kun mennään testatun alueen ulkopuolelle.

Mannerheimin ratsastajapatsas on hyvin alkeellinen malli Mannerheimista ja hevosesta. Siitä huolimatta sen tekeminen ilman oikeaa marsalkkaa ja hevosta olisi mahdotonta. Jos kuvanveistäjä Aimo Tukiainen ei ikinä olisi nähnyt hevosta, niin hän ei olisi pystynyt hevosen mallia kehittämään pelkästään tunnettujen luonnontieteellisten faktojen pohjalta. Edes geenikartta ei auta tässä asiassa yhtään mitään.

Kun taiteilijalla ei ole esikuvaa niin silloin syntyy fantasiaa ja abstraktia taidetta. Aivan samoin jos mallintaja ei tiedä miltä lopputuloksen pitäisi näyttää, niin silloin syntyy abstrakteja malleja. Yksinkertaisten luonnontieteellisten ilmiöiden mallintaminen puhtaan teorian pohjalta on mahdollista, mutta heti kun mallinnettavassa todellisuudessa on eri ilmiöiden välisiä vuorovaikutuksia tarvitaan aina kokeellista mittaustietoa mallien kalibrointia varten.

Uusien tieteiselokuvien häikäisevä grafiikka saa helposti luulemaan, että tiede ja teknologia voivat hallita todellisuutta lähes ilman rajoja. Elokuvassa on kuitenkin kyse vain todellisuuden alkeellisesta kuvasta - illuusiosta, josta on lähes äärettömän pitkä matka todellisuuden hallintaan.

Tieteen ja teknologian taso on kasvanut nopeasti. Ihmisen mielikuvitus on kuitenkin aina monta kertaluokkaa tätä tasoa edellä, mutta ympärillämme oleva todellisuus ylittää vielä moninkertaisesti mielikuvituksemme ja jopa käsityskykymme rajat. Tästä johtuen monimutkaisiin malleihin kannattaa aina suhtautua varauksella.

Teollisuudessa mallien rajoitukset, niiden pohjalla olevat oletukset ja käytetyt lähtötiedot kerrotaan yleensä avoimesti raporteissa, koska totuus paljastuu aina kun uusi tehdas käynnistyy, uusi silta avataan, tai kun uusi lentokone lähtee lentoon. Sen sijaan monella muulla alalla, jossa totuus ei paljastu niin nopeasti, mallien pohjalla olevat oletukset jätetään taka-alalle ja itsevarmasti kerrotaan miten asiat ovat - ilman "ehkä" sanaa.

Yleensä mallintajat ovat rehellisiä, harvemmin mallien kuvauksista löytyy valheellisia väitteitä, mutta aivan liian usein osa totuudesta jätetään kertomatta. Esimerkiksi ilmastomallien kohdalla keskitytään mallien tuloksiin ja niiden takana olevaan hienoon teoriaan, mutta unohdetaan mainita tehdyt oletukset. Tästä johtuen tavallinen kansalainen, poliitikot ja media jäävät siihen käsitykseen, että mallit todistavat jotakin kuvaamastaan ilmiöstä.

Mistä sitten tiedämme, että esimerkiksi ilmastomallit on kalibroitu mitattujen lämpötilojen avulla? Nopein ja yksinkertaisin todiste ovat näiden mallien antamat lämpötilat, jotka ovat lähellä tunnettuja mitattuja lämpötiloja. Ilman kalibrointia ja malliparametrien sovituksia nykytieteen pohjalta ei ole mitään mahdollisuutta päästä näin lähelle mitattuja lämpötiloja.

Toinen tapa on kysyä mallien tekijöiltä suoraan, mitä oletuksia mallien kehityksessä on käytetty? Yleensä rehelliset mallintajat kertovat kyllä totuuden, tosin usein vasta kun sitä kysytään. Kaikista työläin tapa on hankkia mallin koodi ja etsiä sieltä käytetyt oletukset. Homma on todella vaikea, varsinkin jos koodi on huonosti kommentoitu.

Luotettavien mittausten mukaan valtamerten lämpötila säätää hitaasti ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta, samaan lopputulokseen päädytään myös kemiallisten laskelmien avulla. Valtameret ovat suurin hiilinielu, vuosien saatossa ne ovat tallentaneet suunnattomat määrät hiiltä kalkkikiveen. Meret voivat kuitenkin muuttua hiilen lähteeksi jos niiden lämpötila nousee.

Ihmisen hiilipäästöt ovat vain 2.4 % luonnon omista luonnollisista hiiliemissioista, niiden vaikutus verrattuna valtamerten rooliin on häviävän pieni. Tästä johtuen on edesvastuutonta antaa ihmiskunnalle sellainen kuva, että pienentämällä ihmisten päästöjä 30 prosenttia maapallo voidaan pelastaa. Onhan tämä mahdollista, mutta nykyisillä malleilla asiaa ei voida mitenkään todistaa.

Mallinnus on yleensä asiantuntijoiden työtä, mutta tavallisten kansalaisten tulisi tietää a) miten malleja pääpiirteissään tehdään, b) mitä hyötyjä mallinnuksesta saadaan ja c) mitkä ovat sen rajoitukset. Demokratiasta ei kertakaikkiaan ole mitään hyötyä, elleivät äänestäjät ymmärrä minkälaisten tietojen ja työkalujen avulla päätöksiä tehdään. Muuten hyvä puhuja vie sivistymätöntä kansaa kuin pässiä narussa.

Antti Roine, Ulvila 26.1.2010

Re: Ilmastomallien etiikka

ViestiLähetetty: 31.01.2010 08:54
Kirjoittaja reino heinola
tervehdys Antti,

luin juttusi tänä aamuna satakunnan kansasta. se oli oikein kiinnostava ja innostuin katselemaan tarkemmin kotisivujasi. ne vasta kiinnostavat olivatkin.

olemme tavanneet muutama vuosi sitten, kun olit pitämässä muutaman oppitunnin samk:ssa ohjelmistostasi. valitettavasti alan tutkimus meillä on jäänyt vähälle, kun rahoitus on välillä ollut hankalaa. nyt rahaa taas löytynee erityisesti aurinkotekniikan selvityksiin.

opin ilmaston mallinnuksen epävarmuuksista paljon sivuiltasi. kiitos siitä. arvostan pohdintojesi tuoreita näkökulmia. siksi kysynkin opetukseni yhteydessä esiin nousseita ilmastoa koskevia detaljeja. oletko miettinyt näitä teemoja?

Tekes teetti (mm. Salonen Kuopiosta) puun pienpolttoa koskevan selvityksen. Pienpolton todettiin aiheuttavan 40 % pienhiukkasista. Pienhiukkaset aiheuttavat EU:ssa 350 000 ja Suomessa 1200 ennenaikaista kuolemaa vuosittain. Terveydenhuollon lisäkustannus (keskimääräinen 500 €/hlö,a) sairauksista on selvästi suurempi kuin saavutettava hyöty - vaikka puupolttoaine olisi ilmaista.

http://www.tekes.fi/fi/document/43037/fine_terveys_pdf

Jostain syystä noilla tutkimustuloksilla ei näytä olevan juurikaan merkitystä. Puun polttoa (pienissä laitoksissa) edistetään asettamatta mitään rajoja savukaasujen päästöille.

Toisaalta tiedetään, että USA:ssa osavaltiot tukevat rahallisesti (esim. 1000$) puunpoltosta luopuvia talouksia. Joissakin yksittäisissä kaupungeissa puun poltto on kokonaan kielletty (esim. Christenchurch, jossa esiintyy usein epäpuhtauksia kerryttäviä inversioita kuten Suomessakin kevättalvella)

Olemme mittailleet useita kylien hake / turvekattiloita. Niiden tekniikka on "valovuoden" jäljessä keskieuroopan suosituksista. Hiukkasten putsareita tai savukaasun pesureita ei Suomessa harrasteta vaikka ne ovat taloudellisesti kannattavia (kostean polttoaineen savukaasun entalpiasta saisi talteen runsas parikymmentä prosenttia). Jos biopolttoainetta edistetään voisi alkuun tuoda ajanmukaisempaa polton teknologiaa.

Reino Heinola, DI
LVI- ja energiatekniikan opettaja
http://www.samk.fi

Re: Ilmastomallien etiikka

ViestiLähetetty: 07.02.2010 12:37
Kirjoittaja Antti Roine
Hei Reino,

Monet kiitokset lämpimistä kommenteistasi :)

Olen samaa mieltä kanssasi, monet muut ympäristön ja terveytemme kannalta tärkeät tekijät ovat jääneet tämän ilmastonmuutoskeskustelun jalkoihin. Nämä pienhiukkaset, typen ja rikin oksidit sekä lukematon joukko orgaanisia yhdisteitä, joita huonosti hoidetussa poltossa syntyy sivuutetaan kevyesti.

Pääasia tuntuu olevan, että toimenpiteemme näyttävät vihreiltä ja kestävän kehityksen mukaisiltä. Sen sijaan sillä ovatko ne sitä todella ei näytä olevan mitään merkitystä. Niinhän se on, että kosmetiikka myy tavarataloissakin parhaalla katteella.

Nykytekniikalla voidaan rakentaa puhtaita polttolaitoksia, joissa poltossa syntyvä energia hyödynnetään tehokkaasti sähkön, höyryn ja kaukolämmän muodossa ja samalla poltetaan, suodatetaan ja pestään haitalliset aineet savukaasuista. Polttolaitoksissa jätteiden energia voidaan hyödyntää tehokkaasti ja samalla jätteistä päästään eroon.

Takassa ja saunankiukaassa tapahtuva poltto on yleensä hyvin kaukana tästä tavoitteesta. Piipusta tupruaa melkoinen määrä nanohiukkasia ja myrkyllisiä yhdisteitä. Silti media on rakentanut jonkinlaisen vihreän sädekehän tällaisen saastutuksen ympärille.

No onhan se hauskaa rantasaunaa lämmitellä omilla klapeilla, mutta kannattaa kuitenkin muistaa, että jos vaikka puolet maassamme käytettävästä energiasta tuotettaisiin yhtä tehottomalla ja saastuttavalla tekniikalla niin asuntoalueet ja kaupungit peittyisivät samusumuun aina tyynen sään aikana. Muutama takka ja saunankiuas ei varmaan haittaa jos suurin osa energiasta tuotetaan järkevillä menetelmillä.

Antti