Vierailin jokin aika sitten paikallisessa lukiossa kertomassa oppilaille matematiikasta. Halusin osoittaa, että matematiikka voi olla hauskaa, ja näyttää, mistä matematiikassa oikein on kyse.

Kysyin oppilailta ensin, mitä mieltä he ovat matematiikasta. He kertoivat, etteivät ihmeemmin perustaneet yhteenlaskusta – sitä varten on olemassa taskulaskimet.

Minun oli kumottava harhakäsitys, että ”matematiikka” on sama asia kuin ”tylsä laskento”, ja se piti tehdä äkkiä, sillä pulpettien kätköistä alkoi jo ilmestyä älypuhelimia.

Pyysin oppilaita piirtämään Australian kartan osavaltioineen ja territorioineen, ja sitten värittämään sen. Vaatimuksena oli kuitenkin se, että vierekkäiset osavaltiot ja territoriot eivät saa olla samanvärisiä, koska se ei näytä kivalta.

Oppilaat kävivät tyytyväisinä työhön, sillä he kuvittelivat pääsevänsä pälkähästä matematiikan suhteen.

Kiertelin luokassa ihailemassa heidän kättensä töitä ja esitin sitten seuraavan kysymyksen:

Mikä on pienin määrä värejä, joilla Australian voi värittää vaaditulla tavalla?

Oppilaat vastailivat kilvan, vaikka jotkut olivatkin ottaneet käyttöön kaikki näkyvän spektrin värit. Jonkin ajan kuluttua he pääsivät yhteisymmärrykseen vastauksesta: kolme.

Tieteellisen teorian rakentaminen on kuin palapelin palojen laittamista paikoilleen: yksittäisiä palasia laitetaan yhteen, koska ne sopivat vierellä oleviin palasiin, ja lopulta koko kuva tulee näkyviin.

Ja mitä tulee ihmisen aiheuttamaan ilmastonmuutokseen, ei palapelin kuva ole koskaan ollut niin selvä kuin nyt.

Teoria, jonka mukaan ilmakehässä oleva ylimääräinen hiilidioksidi nostaa maailmanlaajuisesti lämpötilaa ja saa aikaan muita muutoksia maapallon ilmastoon, ei ole suinkaan uusi. Tämän palapelin laatikko avattiin jo noin 200 vuotta sitten.

Ensimmäisen palan pelissä otti Joseph Fourier vuonna 1824, kun hän esitti ensimmäisenä hypoteesin kasvihuoneilmiöstä. Vuonna 1859 John Tyndall tunnisti niin sanotut kasvihuonekaasut ja niiden vaikutukset ilmakehässä.

Vuonna 1896 Svante Arrhenius heitti ilmaan ensimmäisen epäilyksen siitä, että ihmiset voisivat vaikuttaa ilmastoon. Tuolloin yli sata vuotta sitten, hän laski jo että hiilidioksidin osuuden tuplaantuminen tietäisi 5-6°C:n nousua maailmanlaajuisessa keskilämpötilassa.

Lisää palasia peliin lisättiin 1920-luvulla, kun satin havaintoja lämpötilan normaalia suuremmasta nousemisesta. Sen jälkeen suurimman askeleen eteenpäin otto Guy Callendar, jonka seikkaperäinen 1930-luvun lopulta 1960-luvulle jatkunut tutkimustyö paljasti selvemmin lämpötilan vääjäämättömän kohoamisen. Hän myös epäili nousun johtuvan ihmisten ilmakehään päästämistä kasvihuonekaasuista.

1950-luvun lopulta 1960-luvulle ilmakehää tutkittiin olennaisesti aikaisempaa paremmin ja tarkemmin uudella tekniikalla Kansainvälisen geofysiikan vuoden erilaisten hankkeiden osana. Samoihin aikoihin käyttöön tulleet tietokoneet auttoivat myös tutkijoita mallintamaan paremmin ilmakehän fysiikkaa.

Vuonna 1960 Charles Keeling julkisti hiilidioksidipitoisuuden jatkuvaa kasvua osoittaneen käyrän, joka tunnetaan nyt "Keelingin käyränä".

Tuolloin ilmastonmuutospalapelin kuva oli jo tunnistettavissa ja sen pääpiirteet olivat selvät: hiilidioksidin määrä lisääntyi ilmakehässä ja keskilämpötila kipusi samaa tahtia ylöspäin. Monet erilliset todisteet olivat varsin yhteneviä Arrheniuksen 60 vuotta aikaisemmin esittämän perusajatuksen kanssa.

Viime vuosisadan lopun aikana todistusaineiston määrä vain kasvoi ja kävi yhä selvemmäksi, että ihminen vaikutti ilmastoon. Tutkijat pystyivät paitsi havaitsemaan muutoksia erittäin tarkasti, niin myös jäljittelemään historiassa tapahtuneita muutoksia ilmastossa. Myös ilmastosysteemin mallinnus fysiikan ja kemian peruslakien mukaan onnistui jo hyvin luotettavasti.

Samaan aikaan monet vaihtoehtoiset ilmaston lämpötilan muutosta selittäneet hypoteesit menettivät asemaansa, kun tutkijat tarkastelivat muita kuin ihmisen toiminnasta johtuvia syitä ilmaston lämpenemiseen. Auringon aktiivisuuden vaihtelut, tulivuoritoiminta ja erilaiset luonnolliset syklit eivät pystyneet selittämään nyt havaittua voimakasta lämpenemistä.

Vuosien 1991 ja 2001 välillä ilmastonmuutospalapeliin kerättiin yli 4000 yksittäistä palaa, joista 97% sopi peliin omille paikoilleen ja niiden kuva täsmäsi kokonaisuuteen. Näistä 4000 palasta 3880 osoitti selvästi, että ihmisen toiminnalla oli olennainen vaikutus ilmastoon.

Palapelin tekeminen on vaikeaa ja vie aikaa. Jos peli on suuri, saatat kasaamisen aikana hukata joitain palasia, ja osa palasista ei tunnu sopivan lainkaan mukaan. Mutta siitä huolimatta tietyssä vaiheessa tarpeeksi suuri määrä paloja on paikoillaan, jotta kuva alkaa vähitellen olla näkyvissä, ja mitä enemmän paloja on paikallaan, sitä selvempi kuva on.

Lähes 200 vuotta kestäneen kasaamisen jälkeen kuvamme ilmastonmuutoksesta on hyvin selvä ja tunnistettavissa: sen mukaan ihminen vaikuttaa olennaisesti ilmastoon kasvihuonekaasujen päästöjen kautta.

Ailie Gallant
Lehtori, Monash University, Maantieteen ja ympäristötutkimuksen laitos

Sophie Lewis
Tutkijatohtori, Melbournen yliopisto