Viiva- ja pistelähteet: menetelmien ja laskentamallien kehittämistä 1990-luvulla

Mitä tulikaan tehtyä 25-vuotiaana -haasteen tarkoitus on kuvata saavutuksia tai projekteja, joita on ollut tekemässä tai tuottamassa tuon ikäisenä. Sallittaneen +/- viisi vuotta suuntaansa, koska usein mittavat projektit ovat pitkäkestoisia eikä yhden vuoden läpileikkaus anna välttämättä oikeaa kuvaa.
Vuosien 1995 – 2000 välisenä aikana tein uraa uurtavaa työtä ilmaan kohdistuvien päästöjen laskentaan liittyen ja määritin työkseni piste- ja viivakuormituslähteiden arvioita happamoittavien-, raskasmetallien ja ghg-kaasujen osalta mm. paikkatietoina tai sellaisina ryhmittelyinä, kuin niitä tarvitsevat tahot olivat tietopyynnöissään määritelleet. Merkittävä vuotuinen aineistotoimitus tehtiin ns. EMEP-ruuduille. Sen tuottamiseksi tarvittiin tietoja pistelähteiden sijainneista karttakoordinaateissa ja osittain postinumerotarkkuus oli riittävä riippuen tietenkin pistelähteen merkittävyydestä. Piipunpääpäästöarvioiden avulla kaukokulkeutuma- ja laskeumamallit saivat tarvitsemansa tiedon, kun esimerkiksi maaperään kohdistuvaa todellista kuormitusvaikutusta arvioitiin. Mallinnusta tehtiin koko Pohjois-Euroopan alueesta. Itse en osallistunut mallinnuslaskentaan, mutta tuotin dataa mallien käyttöön kokoamalla energianmuunnon (energiantuotanto), teollisuuden sekä liikenteen päästötietoja. Osa tiedoista saatiin suoraan ympäristöhallinnon rekistereistä ja osa sitten oli sellaista dataa, joka tuli laskea enemmän ja vähemmän luotettavien päästökertoimien kautta näiden mallilaskelmien käyttöön. Liikenteen päästöt sain lähestulkoon sellaisenaan käyttööni VTT:n lipastomallista.

Työryhmä, joka Suomessa toimi näiden asioiden suhteen oli huipputiimi ja hyvin perehtynyt mallinnuksiin niin kansallisesti, kuin kansainvälisestikin. Henkilö, jota saan kiittää siitä, että ylipäänsä jouduin tekemisiin näiden asioiden suhteen on nyt jo eläkkeellä oleva ympäristöneuvos Heikki Latostenmaa. Kutsun häntä ”suojavyöhykeinsinööriksi”, koska hän oli se henkilö, joka aikoinaan teki merkittävää työtä maatalouden typpiravinnepäästöjen vähentämiseksi. VYH:n teollisuustoimiston toimistopäällikkönä toimi tuohon aikaan DI Seppo Ruonala ja hänen toimestaan tai pitäisikö sanoa käskystään perehdyin VAHTI-nimiseen rekisteriin. Siitä se sitten alkoi.

VAHTI -rekisteriin oli luvan saaneiden toimijoiden toimesta tallennettu pistekuormituslähteiden päästömääriä. Silloisten määräysten ja lainsäädännön mukaisesti. Päästötietoja alettiin ensin keräämään rekisteriin vesistökuormituksen osalta. Vasta myöhemmin mukaan tuli päästökuormitus ilmaan. Hajakuormituslähteistä ei juurikaan ollut tietoja tai jos oli niin niiden keruu tai koostaminen oli vasta alkamassa tuohon aikaan systemaattisemmin. Huomautettakoon tässä yhteydessä (hajakuormitus), että tuolloin ei ollut kunnollista ohjeistusta esim. nastarenkaiden kulumisesta aiheutuvasta ympäristökuormituksesta. Määrät raskasmetallien suhteen ovat tämän lähteen osalta merkittävät ja siksi suuresti ihmettelen miksi Helsingin kaupunki kippaa tätä merieliöstön kannalta vaarallista raskasmetallipölyä keväisin lumen seassa mereen. Lumi, jota kasataan lumenkaatopaikoille sisältää paljon muutakin epäpuhtautta, mutta siitä asiasta kirjoittelen lisää myöhemin täällä blogissani.

Mennäänpää takaisin viiva- ja pistelähteiden maailmaan. Sinänsä varmaan mielenkiintoista ensikertaa asiasta kuulevalle, että ilmapäästöissä käsiteltiin pistelähteiden lisäksi viivalähteitä. Yksinkertaistaen viivalähteillä tarkoitettiin päästölähteitä liikennesektorilla. (vesi-, raide, tie- ja ilmaliikenne). Jossain vaiheessa keskutelu ja mielenkiinto heräsi mm. VOC -päästöjen laskentaan, joka sinänsä on aivan oma maailmansa, koska päästölähteenä voi olla kokonainen pinta tai sitten pistelähdejoukko. Esimerkiksi metsä- ja luontoähteiden osalta nimenomana arvioita tehtiin silloisten olemassa olevien kerrointaulukoiden osalta ja hyvin monessa tapauksessa kertoimet puuttuivat juuri niistä lähteistä, joita olisimme tarvinneet laskentaan Suomelle ominaisten päästölähteiden osalta. Mikäli kerrointietoja löytyi, niin useimmiten ne oli määritelty EPAn tai ECE:n käyttötarkoituksiin ja alueellisesti siis hyvin erilaisiin ympäristöihin soveltuviksi. Toki teimme koonteja ja yhteenvetoja yhdessä VTT:n kanssa, mutta monin osin isojenkin tutkimushankkeiden osalta kerrointietoa ei löytynyt strukturoidussa muodossa, jotta se olisi ollut helposti hyödynnettävissä. Otin osaa SIHTI nimisen projektin johtoryhmätyöhön ja siellä totesimme myös tämän huomattavan puutteen, joka tulisi pikimiten korjata (tämä keskustelu käytiin siis vuosina 1998-2000).

Hyvin paljon riippuu laskenta-asetelman valitsemisesta minkälaisia tuloksia moisista arvioista saadaan. Kirjoitin näistä epävarmuustekijöistä aiemmin keväällä ja kooste siitä löytyy tämän jutun lopusta.

Kokonaisuuden kasasin SIPS -nimiseen laskentajärjestelmään, joka oli puhtaasti tietokantapohjainen järjestelmä. Käytin laskennassa Suomen ilmapäästöt ja skenaariot -nimisen hankkeen aikana luotua kuntakohtaista inventaaritietoa (SIPS). Tämän hankkeen raportti on ladattavissa täältä.

Kuntakohtaiset päästöt ajettiin ruutukohtaisiksi päästösummiksi eri päästökomponenttien osalta 150x150km tai 50x50km ruutuihin. Muistaakseni vuodesta 1997 eteenpäin siirryttiin käyttämään pienempää mallinnusruudukkoa. Malliajoja tehtiin ainakin Norjassa ja Itävallassa. Ruudutuksista löytyy lisätietoja täältä.

Ruudutukset tehtiin kaikille päästökomponenteille ja omaa käsialaani on Suomen raskasmetallipäästöjen viralliset arviot 90-luvulta ja tuon työn tuloksena sitten myöhemmin tehtiin lukuisa joukko julkaisuja eri julkaisusarjoihin. Yksi näistä kansainvälisestikin merkittävimpiä ja eniten viittauksia saaneista julkaisuista julkaistiin Science of the total environment -julkaisusarjassa yhdessä Arun Mukherjeen kanssa. Viitetieto löytyy täältä.

Alla aikaismmin julkaisemani artikkeli ilmapäästöarvioihin liittyvistä epävarmuuksista.

Ilmapäästöarviot pielessä
Olen tehnyt työkseni yli kymmenen vuoden ajan ilmaan kohdistuvien päästöen arviointeja. Huom. painotus sanalla arviointi. Näitä arvioita sitten käytetään virallisina päästöinventaarituloksina maakohtaisissa vertailuissa. Miksi tuon tämän asian esille? Siksi, että hysteerikoille tulee tehdä selväksi, että minun kanssani ei kannata lähteä väittelemään asiasta, jonka tiedän todeksi, koska olen itse ollut kehittämässä päästöinventaarilaskentaa Suomessa. Tiedän siis aika tarkkaan, mistä tässä asiassa on kysymys. Mikäli jollain taholla on jotain asiassa epäselvää niin pyydän tuomaan faktatietoja esille, jotta asioista voidaan keskustella niillä argumenteilla, jotka asiaan kuuluvat. Asiaan kuulumattomat höpö-puheisiin en viitsi edes ottaa kantaa. Tällä asialla viittaan suurusluokista ja faktatiedoista piittaamattomia toimittajia ja ylipäänsä kaikkia, jotka nyt sitten ilmastouskossaan alkavat asioista saarnaamaan ja yleensä asiasta, joka on heille tuotu esille vaikka itse ei ole viitsitty selvittää pitääköhän väitteet ihan paikkansa. Tämä on vakava asia, koska tässä humpuukitouhussa tuntuvat olevan varsin monet sellaiset henkilöt, joilla luulisi olevan kriittinen suhtautumistapa asioihin. Yleensä kriittisyys ja asioista selville ottaminen kuuluvat yhteen ja sehän mielletään hyvään tieteelliseen toimintametodiin ihan luonnostaan. Näin ainakin luulisi.

Mitä epävarmuustekijöitä päästöarviohin liittyy?

1 Aktiviteettidata
Ensinnäkin inventaarien tekemiseen tarvitaan ns. aktiviteettidataa (A), jotta ylipäänsä niistä voidaan laskea päästötietoja. Aktiviteettidata on yksinkertaisesti lukumääriä, tuotantomääriä, energian kulutustietoja tai mitä tahansa ihmisen toiminnan määrällistä tietoa halutun päästösektorin aktiviteeteista. Kansallisesti meillä on laadukasta dataa käyttetävissä ja tämän suhteen ei ole mitään ongelmaa. Ongelma esiintyykin EU-laajuisissa tarkasteluissa, joissa on tarvetta vertailla eri maihden päästölaskentatuloksia keskenään. Tiedän kyllä, että arviot perustuvat aktiviteettitietojen osalta eri maiden virallisiin tilastotietoihin jne. Ongelma tässä onkin juuri se, että eri maissa on vain yksinkertaisesti erilaiset laatukriteerit tuottaa tämän kaltaista tietoa.

2 Päästökertoimet
Toisena päästöinventaarilaskennan peruskomponenttina tarvitaan tietoja näiden aktiviteettien tai toiminteiden päästökertoimista (k). Päästökertoimien määritykset voivat perustua laajoihin mittauksiin tai muulla tavoin todettuihin kerrointietoihin, kuten lähdekirjallisuudesta saataviin ominaispäästötietoihin. Päästökertoimien ja aktiviteettitietojen keruuseen ja määrittämiseen liittyy yllättävän paljon epävarmuustekijöitä. Tämä epävarmuuskomponentti on se asia, johon viittaan ja en voi yksinkertaisesti pitää kovinkaan luotettavana tiettyjä päästölaskentaan liittyviä oletuksia, joita tehdään väkisinkin eri tutkimuslaitoksissa.

3 Laskentametodit ja -menetelmät
Kolmantena komponenttina tässä kokonaisuudessa ovat laskentaan liityvät epävarmuustekijät. Näitä esiintyy yleensä yhtä monta, kuin on päästöinventaarien tekijöitäkin. Eri maissa on erilainen tapa kerätä ja tuottaa aktiviteettidataa. Näin on myös päästökertoimien suhteen. Eri maissa voi olla käytössä erilaiset päästökertoimet tai muulla tavoin tietyllä tavalla maakohtaisia yleisesti niissä olosuhteissa hyväksyttäviä kertoimia.
UN-ECE organisoi 90-luvulla yhtenäisiä ohjeistuksia inventaarilaskentaan liittyen. Samoin EEA (Euroopan ympäristökeskus). Näiden suhteen olen ollut itsekin luomassa joidenkin päästökomponenttien laskentasuosituksia ja tältä osin siis tiedän tähän liittyvät vahvuudet ja heikkoudet.
Yhdysvalloissa vastaavanlainen organisaatio on US EPA, joka tekee vastaavaa työtä, kuin EEA.
Päästölaskenna ylätason laskentakaava on edellä olevin merkinnöin

P (päästöt) = A (aktiviteetti) x k (päästökerroin )

Edellä esitetty kaava on yksinkertaistettu esitys, jonka mukaan laskentaa tehdään. Epävarmuustekijät tai sanotaanko epävarmuus eri osioiden suhteen tulevat sitten kokonaispäästölaskentaan mukaan molemmista kaavan komponenteista (A+k).
Mitä tästä asiasta nyt sitten pitää huomioida ja mihin kannattaa kiinnittää huomiota? Ensinnäkin näiden edellä esitettyjen komponenttien vaikutus on hyvin maakohtainen ja näin ollen epävarmuus, joka näihin inventaareihin liittyy voi olla tiettyjen komponenttien suhteen hyvinkin suuri. Voidaan sanoa, että vaihteluväli on joidenkin komponenttien suhteen niin suuri, että pelkästään tekemällä johtopäätöksiä tai poliittiikkapäätöksiä laskennan suhteen, niin ollaan jo lähtökohtaisesti metsässä. IPCC-malleista puhumattakaan.
Itse asiassa ollaan niin paljon metsässä, että en ainakaan itse lähtisi tekemään maakohtaisen inventaarilaskennan pohjalta kovinkaan suuria tai kauaskantoisia päätöksiä.
Miten tilanne olisi korjattavissa tai miten voisimme parantaa päästölaskennan laatua maakohtaisesti?
Pitäisi olla täysin riippumaton organisaatio, joka tekisi annettujen aktiviteettitietojen pohjalta riippumattoman arvion eri maiden päästöistä. Nyt vastuu on laskijalla ja sitä kautta myös mahdollisuus tuottaa tarkoituksellisesti sellaisia inventaareja, jotka saadaan tietyillä laskentaparametrivalinnoilla näyttämään paremmilta tai huonommilta aivan sen mukaan mikä on kulloisenkin politiikkatoiminnan kannalta edullisinta.

IPCC toimijana käyttää malleissaan näitä valtioiden tuottamia ”virallisia” päästötietoja. Nyt sitten näiden epävarmuustietojen vallitessa teemme EU:n ja Suomen osalta sitoumuksia ja sellaisia päätöksiä, joiden
a) Vaikuttavuudesta ei ole varmuuta.
b) IPCC ei ole organisaationa vastuussa tekemistään vääristä mallilaskelmista (kts. epävarmuustekstini yllä).
c) Mallit ja IPCC:n toiminta on niin vakiintunut, että organisaationa se ei kykene enää korjaamaan tai myöntämään tekemiään virheitä.
d) Järkevään keskusteluun tai yrityksiä siihen suuntaan ei ole enää mahdollista käydä, koska ”totuus”, joka perustuu vääriin tai suurta epävarmuutta sisältäviin mallitarkasteluihin on viety sellaiselle politiikkatasolle, että eivät tältäkään pohjalta lähde enää korjaamaan tekemiään arvioita tai suoranaisia virheellisyyksiä johtopäätöksissään.