Kliimafüüsik Velle Toll: peame valmistuma vältimatuteks kliimamuutusteks (12)

16. aprill 2023, 16:00

Tartu ülikooli kliimafüüsika kaasprofessor Velle Tolliga vestles Horisondi toimetaja Helen Rohtmets-Aasa.

Teeme kõigepealt põhimõisted selgeks. Mis on ilm? Mis on kliima?

Kui püüda piltlikustada, siis võib ette kujutada riidekappi ja öelda, et ilm on see, mida me sealt täna selga valime. Teaduslikumalt öeldes on ilm atmosfääri ehk õhkkonna seisund. Kliima on kitsamas mõistes see, mis meil üldse riidekapis on ehk missugused ilmad meie elukohas üldse esinevad. Teisisõnu, ilm kogu muutlikkuses tormidest päikeseliste päevadeni. Laiemas mõistes koosneb Maa kliimasüsteem kõigest Maal olevast ehk viiest komponendist ja nende vastasmõjudest: atmosfäär (õhk), hüdrosfäär (vesi), krüosfäär (jää), litosfäär (maakoor ja -pind) ja biosfäär (elusloodus). Nüüdseks on kliimasüsteemi lisandunud inimsfäär ja inimtegevuse mõju kliimale on saanud looduslike mõjudega võrreldes domineerivaks.

Kuna kliimasüsteemi kirjeldavad loodusseadused, on kliimateadus olnud eelkõige loodusteaduse pärusmaa. Tänapäeval, kui me teame, et inimtegevuse mõjul on kliimamuutus meile enestele ohtlikuks muutunud, uuritakse kliimat aga juba eri teadusharude koostöös: juurde on tulnud ühiskonna- ehk sotsiaalteadused, sealhulgas majandusteadus. Loodusteadus ütleb, et kasvuhoonegaaside atmosfääri paiskamine ja looduse kahjustamine üldisemalt tuleb lõpetada, et inimkond saaks pikka aega püsida. Aga me vajame ka teadmist, kuidas kliimasäästlikku ühiskonda saavutada.

Kas meil on piisavalt andmeid, et kliimamuutusi uurida?

Andmeid on väga palju: näiteks temperatuuri on mõõdetud juba üle 150 aasta ja maapealsetele andmetele on tänapäeval lisandunud kaugseireandmed satelliitidelt. Me koostame loodusseadustele tuginedes kliimamudeleid, mille abil on võimalik juba üsna detailselt ette näha, mis globaalselt ja kitsamalt meil siin, Põhja-Euroopas, tulevikus kliimaga toimuma hakkab. Me saime juba mitukümmend aastat tagasi loodusteaduslikult aru, et inimtegevuse mõjul kliima soojeneb, ja nüüdseks on üsna ulatuslik soojenemine – üle ühe kraadi – juba aset leidnud. Nii et me ei räägi enam pelgalt muutustest tulevikus, vaid need muutused ongi kohal. Loodusteaduslik arusaam ja mõõtmistulemused klapivad väga hästi kokku ning kliimaprognoosid on täpsemad kui eales varem.

Kuidas uuritakse inimtegevuse rolli kliima soojenemises?

Me oleme mõõtnud, kuidas on atmosfääris suurenenud kasvuhoonegaaside kontsentratsioonid, ja teame, et need on kasvanud peamiselt inimtegevuse tagajärjel. Laborimõõtmiste ja füüsikalise arusaama põhjal teame väga täpselt, kui palju kasvuhoonegaasid soojuskiirgust neelavad, ja saame täpselt välja arvutada, kui tugev soojendav mõju on näiteks ühel gigatonnil atmosfääri lisatud süsihappegaasil. Maa kliimat määrab nimelt tasakaal Maal neelduva päikese- kiirguse ja maailmaruumi tagasi kiiratava soojuskiirguse vahel, ning inimtekkelised kasvuhoonegaasid muudavad seda tasakaalu.

Tuginedes mõõtmistele ja füüsikalisele arusaamale kasvuhoonegaaside soojendavast mõjust, on meil praeguseks teada, et vähemalt 90 protsenti 1950. aastast aset leidnud kliimasoojenemisest on inimtekkeline. Seal on küll ka väike looduslik komponent, aga see jääb alla 10 protsendi.

Inimtekkelise kliimasoojenemise algust on tavaliselt seostatud tööstusrevolutsiooni algusega. Kas kliima on sel perioodil soojenenud suhteliselt ühtlaselt või on toimunud ka järske hüppeid?

Kui perioodidest rääkida, siis tuleks alustada sellest, et süsihappegaas püsib atmosfääris üle saja aasta, enne kui looduslikud protsessid selle ära seovad. See tähendab, et enamik sellest süsihappegaasist, mis me oleme fossiilkütuseid põletades atmosfääri lisanud, on praegugi seal. See, et kasvuhoonegaaside hulk atmosfääris kuhjub, on üks põhjusi, miks kliimasoojenemine on aja jooksul süvenenud. Ja seda eriti alates 20. sajandi keskpaigast, sest selleks ajaks oli kasvuhoonegaase atmosfääri kogunenud juba märkimisväärsel hulgal. Kõik see, mis praegu fossiilkütuste tarvituse tõttu atmosfääri jõuab, omakorda täiendab olemasolevat. See on hästi pika vinnaga protsess, nii et kui me näiteks praegu lõpetaksime fossiilkütuste põletamise ära, siis see ei tähenda, et saame tagasi tööstusrevolutsioonieelse aja kliimatingimused. Need kasvuhoonegaasid, mis me oleme atmosfääri lisanud, jäävad sinna pikaks ajaks. Peame leppima sellega, et kliima on muutunud ja muutub inimtegevuse mõjul oluliselt ka edaspidi.

Kui praegu on ülemaailmne kliima soojenenud juba üle ühe kraadi, siis milline võiks olla prognoos sajandi lõpuks?

Kuivõrd kliimasoojenemine on peamiselt inimtekkeline, sõltub tulevik otseselt inimese käitumisest. Teaduslikus käsitluses me ei kutsu neid isegi prognoosideks, vaid projektsioonideks: me koostame prognoose erinevate heitkoguste kohta. Ehk teisisõnu, me koostame prognoose sellise arengu kohta, mille korral suudame kasvuhoonegaaside heitkoguseid vähendama hakata, ja ka sellise kohta, kus heitkogused järjepidevalt suurenevad. Need on kaks täiesti erinevat maailma. On võimalik, et globaalne kliima soojeneb neli või viis kraadi, aga samas võib see muutus jääda kahe-kolme kraadi piiresse. Globaalse temperatuuri muutus sõltub sellest, kui palju energiat me kliimasüsteemi lisame, ja see lisandunud energia põhjustabki kliimamuutuseid. Mida suurem temperatuuritõus, seda rohkem energiat lisandub ja seda ulatuslikumad on kliimamuutused.

Igal juhul toob ülemaailmse kliima soojenemine kaasa tohutud muutused: piisab paarist kraadist, et osa praegu asustatud piirkondi muutuks inimesele elamiskõlbmatuks. Kui globaalne soojenemine jõuab nelja-viie kraadini, siis hõlmavad need tohutult suure ala. Iga kraad ja kraadikümnendik toob kaasa tohutu erinevuse tagajärgedes, mis soojenemisega kaasnevad.

Mis kliima soojenedes peale temperatuuri veel muutub?

Temperatuuri tõusuga ehk energia lisandumisega kliimasüsteemi on otseselt seotud näiteks kuumalained, mis on inimtekkelise kliimamuutuse mõjul sagenenud ja tugevnenud. Eestis oleme neid juba kogenud. Teiseks on temperatuuriga seotud talvise lumikatte kestuse vähenemine. Eestis on see vähenenud keskmiselt paari-kolme nädala võrra ja selline trend jätkub. Need on vaid mõned näited otseselt temperatuuriga seotud muutuste kohta.

Järgmised oleksid atmosfääri veeringe muutused ehk muutused selles, kui palju vett aurustub ja vihma sajab. Siin on globaalne seaduspära, et kuivad piirkonnad jäävad veel kuivemaks, sest aurustumine muutub neis piirkondades veelgi tugevamaks, ja niiskemates piirkondades, kus sademed ületavad aurumist nagu meil siin Eestis, hakkab rohkem sadama. Eestis on paduvihmad juba tugevnenud ja tulevikus see trend jätkub.

Samuti on paljud muutused seotud ookeaniga. Kui me lisame kliimasüsteemi energiat, siis neeldub suurem osa sellest ookeani, vesi soojeneb ja toimub soojuspaisumine, mis tähendab, et veetase tõuseb. Praeguseks on veetase ookeanis soojuspaisumise tõttu kerkinud juba paarikümne sentimeetri võrra. Peale selle sulavad liustikud. Kui nüüd kujutada ette, et veetase tõuseb veelgi, võimalik, et sajandi lõpuks ühe meetri võrra, siis selle mõju võib ookeaniranniku piirkondades ulatuda kaugele sisemaale.

Mismoodi mõjutab kliima muutumine tormide tugevust?

Tekkepõhjuste järgi on mitut tüüpi torme. Esiteks orkaanid ehk troopilised tsüklonid, mis saavad oma energia otseselt soojast ookeaniveest. Eestis orkaane ei esine. Kui ookeanivesi on kliima soojenemise tõttu muutunud soojemaks, siis võivad orkaanid rohkem jõudu saada, olla tugevamad. Teiseks on kesklaiuste tsüklonid, nii-öelda talvetormid: sellised tsüklonaalsed tormid, mis on Eestis tavalised ja toovad meile talvisel poolaastal Atlandilt soojemat õhku, niiskust, vihma ja lund. Eestis teevad ilma Atlandi kohal tekkivad kesklaiuste tsüklonid, mille tulevik on ebaselge: tsüklonaalsed tormid võivad muutuda sagedamaks, aga ei pruugi. Siin on oluline, kuidas muutub tsükloneid põhjustav põhja-lõuna- suunaline temperatuurikontrast atmosfääris ja aluspinnal.

Kolmandaks on äikesetormid ehk nii-öelda suvetormid, mis saavad oma energia soojalt aluspinnalt ja veeaurust. Tõusva õhuvoolu tõttu tekivad tugevad sademed ja laskuva õhuvoolu mõjul tugev tuul. Ka äikesetormid võivad olla tulevikus tugevamad, kui ilm on soojem ja atmosfääris leidub rohkem veeauru. Suvetormid on Eestiski omajagu kahju põhjustanud.

Velle Toll

Sündinud 14. detsembril 1987. aastal Saaremaal

2013. aastal lõpetas Tartu ülikooli (TÜ) loodusteaduste magistrina füüsika erialal (cum laude)

2016. aastal kaitses samas atmosfäärifüüsika doktoritöö „Direct radiative impacts of atmospheric aerosols on meteorological conditions over Europe“ („Atmosfääriaerosoolide otsene kiirguslik mõju ilmastikule Euroopas“)

2016–2018 kliimauuringute järeldoktorantuuris Ühendkuningriigis Readingi ülikoolis

2012–2016 Eesti keskkonnaagentuuris atmosfäärimudelite arendaja; alates 2019. aastast TÜ füüsika instituudi atmosfäärifüüsika vanemteadur, 2021. aastast kaasprofessor

2023. aastast TÜ füüsika instituudi kliimafüüsika kaasprofessor

2020. aastal pälvis Euroopa meteoroloogia seltsi noorteadlase auhinna; 2021. aastal Vabariigi Presidendi kultuurirahastu noore keskkonnateadlase preemia

TÜ esindajana osaleb Eesti Vabariigi keskkonnavaldkonna arenguava koostamisel

Eesti meteoroloogia seltsi, Euroopa geoteaduste ühingu ning Ameerika meteoroloogia seltsi ja geoteaduste ühingu liige

Hobid: matkamine ja jalgrattasõit

Kliima muutumine mõjutab piirkondi erinevalt, osa neist saab hullemini pihta kui teised. Millised piirkonnad on kõige suurema löögi all?

Kõige suurema löögi all on ekvaatorilähedased piirkonnad ja madalad alad ookeanide rannikul. Ulatuslikud ekvaatorilähedased piirkonnad Lõuna-Aasias, Aafrikas ja Lõuna-Ameerikas muutuvad kliima soojenemise jätkudes praktiliselt elamiskõlbmatuks, sest otsene kuumastress ja võimatus toitu kasvatada ei luba inimestel seal enam elada. Madalaid alasid ookeani rannikul ohustavad aga mereveetaseme tõusust põhjustatud tugevamad üleujutused. Kliimamuutustega saavad kõige valusamini pihta piirkonnad, mis on kliimasoojenemisesse ise väga vähe panustanud ja kellel pole endal vahendeid, et nende muutustega toime tulla. Üldise seaduspärana on globaalses lõunas kliimamuutuste mõjud suuremad ja vahendeid nendega toimetulekuks vähem ning vastupidi, põhjas on mõjud väiksemad ja vahendeid rohkem.

Mainisid, et lumikatte kestus väheneb. Kas peagi võib Eestis maa talviti päris mustaks jääda?

Jah, musta maaga talvi tuleb suure tõenäosusega järjest rohkem. Aga peamiselt globaalsest õhuringlusest põhjustatud looduslik muutlikkus ei kao kuhugi, ka tulevikus on rohkema lumega talvi. Isegi kui paaril aastal pole võimalik suusatamas käia, tasub suusad alles hoida: tuleb jälle talvi, kui suusatada saab.

Kas on lootust, et inimkond suudab kliima soojendamist pidurdada?

Selge on see, et kliima soojenemise mõju saab olema tohutu, ja ega me täpselt ei tea, kas ja kuidas me sellega toime tuleme. Kuigi meil on kliimapoliitikast juba mingil määral kasu olnud – globaalsed kasvuhoonegaaside heitkogused oleksid ilma kliimapoliitikata eelmisel aastakümnel suurenenud veelgi kiiremini –, ei ole see ohtliku kliimamuutuse ärahoidmiseks piisav. Kõige tähtsam on aru saada, et soojenemine jätkub ja kliima muutub isegi siis, kui me kasvuhoonegaaside heidet vähendame. Kliimamuutuste mõju on juba praegu tunda ja tulevikus see üksnes suureneb. Ühesõnaga, oluline on seda muutust tunnistada.

Lootus, et meil õnnestub hoida globaalset soojenemist tööstuseelse perioodiga võrreldes alla poolteise kraadi, ei ole enam reaalne. Need poolteist kraadi võivad meil juba järgmise viie kuni kümne aasta jooksul käes olla, nii et seda eesmärki ei saa tõsiselt võtta. Isegi kui maailma riigid suudavad täita praegusi konkreetseid lubadusi vähendada kasvuhoonegaaside heidet, soojeneb Maa kliima sajandi lõpuks ikkagi ligi kolm kraadi. Minu arust on veidi liiga kaua hellitatud tühje lootusi. Muidugi tuleb heitkoguseid vähendada, et tulevikus üldse saaks eri piirkondades elada, aga me peame samal ajal – juba praegu – ka kliimamuutustega kohanema. Lootust võib olla, aga tuleb olla realistlik ja usaldada teadust, mille järgi on kliimamuutuste mõjud edaspidi üha suuremad ja nendeks tuleb valmistuda.

Eestis on sellest väga vähe räägitud. Räägitakse heitkoguste vähendamisest, aga kliimamuutustega kohanemine on pigem nišiteema. Aga kui me näiteks planeerime oma infrastruktuuri, siis tuleks arvesse võtta, et sajuhulgad kasvavad, ja rannikualadele maju ehitades tuleks arvestada, et merevee tase tõuseb. Praegu me ei tee seda piisavalt ja ma ei saa aru, miks. Võib-olla tundub, et see, mis paarikümne aasta pärast juhtuma hakkab, on veel kauge tulevik. Ent infrastruktuuri planeeritakse ja maju ehitatakse palju pikemaks perioodiks kui paarkümmend aastat.

Või võtame näiteks kuumalained, millega tuleks planeeringutes arvestada. Kas meil on piisavalt rohealasid, mis pakuvad palavuse ajal kaitset ja ühtlasi puhverdavad paduvihmadest põhjustatud üleujutusi? Viimasel ajal on palju ja väga õigustatult räägitud taastuvenergia planeeringutest. Aga kas me oleme piisavalt analüüsinud, kuidas kliimamuutus mõjutab tuulisust ja tuuleenergia tootmist? Minu hinnangul ei ole. Meil on olemas tohutul hulgal väärtuslikke ja usaldusväärseid andmeid, aga me ei kasuta neid kuigi palju.

Kuidas seda muuta?

Võiks mõelda nii, et kui meil on olemas ilmateenistus, kes annab rahvale teada, milline ilm homme tuleb, siis võiks olla ka riigi rahastatud kliimateenus, mille kaudu saame teada, kuidas kliimanäitajad muutuvad ja milline mõju neil on. Et meil oleks võimalik seda teadmist igapäevaelus rakendada ning planeeringuid tehes sellega arvestada. Praegu on seis selline, et isegi kui kohalik omavalitsus tahaks seda teha, ei saa nad asjakohast teavet piisavalt lihtsasti kätte. Mitmes lääneriigis sellised teenused juba toimivad. Muidugi on kliimateenustega seotud temaatikale kogu maailmas alles hakatud tähelepanu pöörama, nii et Eesti pole sugugi ainulaadne. Aga me võiksime mõelda neile asjadele esimeste, mitte viimaste seas.

Mismoodi saab igaüks kliimat kaitsta?

Mulle tundub, et kõige tähtsam on õppida seda teemat endale teadvustama, nende asjade peale mõelda. Siis on juba võimalik märgata oma tegevusi, millel on suur keskkonnamõju. Peale selle tasub rääkida teistega ja nii üldist teadlikkust parandada. Rääkides tarbimisvalikutest: kui ei tehta muud, kui ainult asendatakse kilekott paberkotiga, siis pole sellest palju kasu. Üksikisiku tasemel on üks suurimaid asju, mida saab ära teha, energiasäästliku elukoha valimine: kas mul on vaja hiigelsuurt maja või piisab energiasäästlikust korterist? Samuti on suur mõju transpordivalikutel ja toidusedelil.

Kas tulevik ongi vaid tarbimise piiramise ja asjade keelustamise päralt või on ka teaduselt tuge loota? Näiteks meetodeid, kuidas kasvuhoonegaase kinni püüda?

Nüüdseks on selge, et peame tootma energiat kliimasõbralikult taastuvenergia allikatest ja ühtlasi pidurdama energiatootmise kasvu, hakkama seda vähendama. Mõlemad eesmärgid on olulised, et saavutada kliimasäästlik ühiskond. Kasvuhoonegaaside atmosfäärist sidumise seisukohalt on meie suurim liitlane loodus ise. Praegu ei saa me selles loota tehnoloogiale. Tehnoloogiaid küll arendatakse, aga suures mastaabis ei ole toimivat moodust, kuidas siduda atmosfäärist süsihappegaasi.

Kuigi põhimõtteliselt on olemas kliima jahutamise lahendused, on see potentsiaalselt ohtlik. Näiteks saab kliimat jahutada, lisades atmosfääri aerosooliosakesi – saasteosakesi. Aga me ei tea täpselt, milline on sellise jahutamise mõju, ega suuda jahutada igal pool ühtemoodi, seetõttu võib see mõnes piirkonnas tekitada rohkem kahju kui kasu. Nii atmosfäärist süsihappegaasi sidumise kui ka kliima jahutamise tehnoloogiaid on väga oluline uurida, aga me ei tohiks liiga suurt lootust neile tehnoloogiatele panna. Esmalt tuleb ikkagi vähendada kasvuhoonegaaside heidet ning piirata tootmist ja tarbimist. Võiksime endalt sagedamini küsida, kui paljust materiaalsest mulle piisab.

Kui peale kasvuhoonegaaside jõuavad atmosfääri inimtekkelised saasteosakesed, mis aitavad kliimat jahutada, siis inimene ühe käega justkui soojendab ja teisega hoopis jahutab kliimat.

Just. Võiks isegi öelda, et mitte ühe või teise käega, vaid sellesama käega, millega me fossiilkütuseid ahju lükkame. Fossiilkütuste põletamise tõttu jõuavad atmosfääri nii kasvuhoonegaasid kui ka saasteosakesed. Näiteks sisaldavad fossiilkütused väävlit, aga selle põlemisel tekib tervisele väga kahjulik vääveldioksiid. Atmosfääris kujunevad sellest väävelhappepiisad, mis mõjutavad pilvede omadusi. Pilve-piisad tekivad siis, kui veeaur kondenseerub mikroskoopiliste vedelate ja tahkete saasteosakeste ümber. Üldise seaduspära järgi on saastatud atmosfääris tekkinud pilved heledamad, kuna pilvepiisku on lisasaasteosakeste mõjul rohkem ja summaarne päikesekiirgust hajutav pindala on suurem.

Saasteosakeste mõjul peegeldavad pilved seetõttu kosmosesse tagasi rohkem päikeseenergiat, mis jahutabki kliimat. Aga paraku me ei tea veel kuigi täpselt, kui tugev jahutav mõju inimtekkelistel saasteosakestel pilvede kaudu on. Kui kasvuhoonegaaside kohta on meil täpselt teada, kui palju nad soojuskiirgust neelavad ja kliimat soojendavad, siis saasteosakeste kohta on teada ainult vahemik, millesse see mõju võib jääda. Me teame, et saasteosakeste jahutav mõju eemaldab viiendiku kuni poole kasvuhoonegaaside soojendavast mõjust. Aga ma loodan, et me suudame seda täpsustada, ja see lubaks kliimaprognoose täpsemaks muuta. Selge on see, et kui neid inimtekkelisi õhusaasteosakesi poleks, oleks meil seis palju hullem.

Kuidas ja mis andmete põhjal te õhusaasteosakesi ja pilvi uurite?

Minu töörühmas kasutame selleks satelliidiandmeid. Kui hästi lihtsalt öelda, siis me vaatame satelliidilt tehtud pilte pilvedest, otsime inimtekkelisest saastest mõjutatud piirkondi ja võrdleme, millised omadused on saastunud ja saastamata pilvedel. Eristame tehaste kohal asuvaid saastunud pilvi nendest pilvedest, mis paiknevad sealsamas läheduses, kuid on saastumata, ja võrdleme nende omadusi. Muidugi on see tohutu lihtsustus, tegelikult on pildivaatamise taga keeruline analüüs. Teaduslikumalt öeldes otsime suurest andmehulgast väikseid andmehulki, kus saasteosakeste mõju pilvedele on selgesti näha, nii et saame põhjusliku seose kohta järeldusi teha.

Kui ma avastasin, et üksikute tehaste häiritust saab niimoodi analüüsida, olin ausalt öeldes üllatunud, et keegi polnud seda varem teinud. Enamasti võetakse statistilise analüüsi aluseks kogu globaalne satelliidiandmete kogum, et seoseid leida, aga meie vaatame oma töögrupis just väikest alamhulka, kus põhjuslik seos selgelt esile tuleb. Sotsiaalteadustest pärineva mõiste järgi oleme seda kutsunud loomulikuks eksperimendiks, sest teadlase sekkumiseta on kujunenud laborikatsega sarnane olukord, kus saame üksiku tehase heitmete põhjal uurida saastunud pilvi.

Milliste teemadega sinu töörühmas veel tegeldakse?

Suurendame kliimateadlikkust: koolitame õpetajaid ja koostame õppematerjale eri õppeastmetele, lasteaiast gümnaasiumini. Lisaks koostame Eesti kliima tulevikku kirjeldavaid kliimaprojektsioone, mida saab kasutada kliimamuutustega kohanemiseks. Kurvaks teeb see, et praegu on veel kahetsusväärselt vähe huvilisi, kes tahaksid neid andmeid kasutada. Enamik inimesi ilmselt ei teagi, mida kliimamuutustega kohanemine tähendab, nii et arenguruumi on palju. Loodetavasti tekib see teadmine aegamööda. Ega meil muud võimalust ei ole, sest kliimamuutuse mõjud ei kao kusagile.

Intervjuu ilmus ajakirja Horisont aprilli-mai numbris.

Kommentaarid (12)