Ilmastonmuutos fysiikan opetuksessa

Ilmastonmuutos vaikuttaa ihmisten toimintaan ja luonnonympäristöihin jo nyt. Elämme parhaillaan monenlaisten toisiinsa kytkeytyvien kriisien aikaa. Ilmaston kuumeneminen on niistä yksi keskeisin, sillä se voimistaa monia muita kriisejä. Kaikilla oppiaineilla on annettavaa ilmastokriisin ymmärtämisessä ja ratkaisemisessa. Tällä sivulla käsitellään ilmastonmuutosta fysiikan opetuksen näkökulmasta.

Fysiikan osaaminen on keskeistä ilmastonmuutos -ilmiön syvällisessä ymmärtämisessä ja ilmastoystävällisen maailman rakentamisessa. Tärkeitä osa-alueita ovat mm. lämpö- ja sähköoppi. Lisäksi ilmastoon ja sen muuttumiseen liittyvää tietoa esitetään paljon lukujen ja yksiköiden kautta. Fysiikka oppiaineena on avainasemassa näiden opettamisessa. Fysiikan opettajalla onkin tärkeä rooli ilmastokasvattajana.

---

Ilmastonmuutos on kasvihuoneilmiön voimistumista

Kasvihuoneilmiö on ilmakehän alimpien osien lämpenemistä hiilidioksidin ja muiden kasvihuonekaasujen (mm. vesihöyry ja metaani) takia. Luonnollinen kasvihuoneilmiö mahdollistaa elämän planeetallamme. Se syntyy, kun kasvihuonekaasut päästävät auringon tulosäteilyn maanpintaan, mutta hidastavat poissäteilyä infrapuna-alueella. Tämän vuoksi ilmakehän lämpötila lähellä maanpintaa pysyy noin 33 °C korkeampana kuin ilman kasvihuonekaasujen vaikutusta, jolloin se olisi noin -18 °C.

Tällä hetkellä ihmiskunta lämmittää maapalloa nopeasti päästämällä ilmakehään lisää kasvihuonekaasuja. Ilmastonmuutoksella, eli kasvihuoneilmiön voimistumisella tarkoitetaan sitä, että kasvihuonekaasujen lisääntyessä myös niiden ilmakehää lämmittävä vaikutus voimistuu. Hiilidioksidin, metaanin ja dityppioksidin määrät ilmakehässä ovat kasvaneet viimeisten parin vuosisadan aikana ratkaisevasti. Sitä ennen pitoisuudet säilyivät lähes muuttumattomina tuhansia vuosia.

---

Kasvihuonekaasut kykenevät absorboimaan lämpösäteilyä itseensä

Ilmakehän valtakaasut typpi ja happi eivät aiheuta kasvihuoneilmiötä. Tärkeimmät ilmakehässä luonnostaan esiintyvät kasvihuonekaasut ovat vesihöyry (H2O), hiilidioksidi (CO2), metaani (CH4), dityppioksidi (N2O) ja otsoni (O3). Ilmakehän alimmissa kerroksissa voimakkain kasvihuonekaasu on vesihöyry. Se aiheuttaa luonnollisen kasvihuoneilmiön aiheuttamasta maapallon lämmityksestä yli puolet. Hyvänä kakkosena seuraa hiilidioksidi.

Ihmiset ovat tuottaneet ilmakehään suuren lisämäärän siellä luonnollisestikin esiintyviä kaasuja, sekä kokonaan uusia, siellä luonnostaan esiintymättömiä kasvihuonekaasuja, kuten halogenoituja hiilivetyjä.

Kasvihuonekaasuilla molekyylin rakenne on sellainen, että ne kykenevät imemään lämpösäteilyä tietyillä aallonpituuksilla. Kasvihuonekaasumolekyyli pystyy muuttamaan saamansa energian uudelleen säteilyksi, jolloin osa säteilyn energiasta palaa takaisin maan pintaa lämmittämään ja osa karkaa avaruuteen.

Kasvihuonekaasujen voimakkuutta kuvaava GWP-indeksi (Global Warming Potential) kertoo kuinka paljon voimakkaampi lämmittävä vaikutus tarkasteltavalla kaasulla on verrattuna hiilidioksidiin. GWP-indeksin arvoon vaikuttaa kaasun elinikä ilmakehässä, infrapunasäteilyn absorption vahvuus sekä tarkat absorption aallonpituudet. GWP-indeksi ilmoitetaan tietylle aikajänteelle. Esimerksiksi 20 vuoden aikajänteellä typpidioksidin GWP-indeksi on 298, metaanin 72 ja hiilitetrafluoridin 4950. Merkittävimmät kasvihuonekaasut voimakkuusjärjestyksessä GWP-indeksillä ovat typpidioksidi, metaani ja hiilidioksidi. Näiden lisäksi fluoripohjaiset yhdisteet (esimerkiksi CF4 hiilitetrafluoridi) ovat voimakkaita kasvihuonekaasuja, mutta niiden määrät ilmakehässä ovat vähäisiä. (IPCC AR4, s. 212)

---

Maapallon termodynaaminen tasapaino ja mustan kappaleen säteily

Kasvihuoneilmiötä voidaan tarkastella mustan kappaleen säteilyn mallilla. Termi kuvaa ideaalista kappaletta, joka absorboi kaiken siihen kohdistuvan säteilyn, eikä siis heijasta sitä lainkaan. Esimerkiksi Aurinkoa ja muita tähtiä voidaan mallintaa varsin hyvällä tarkkuudella mustina kappaleina. Mallinnuksen avulla voidaan laskea mm. niiden termodynaamista tasapainoa vastaava lämpötila.

Auringon säteilyintensiteetti yläilmakehässä vaihtelee etäisyydestä riippuen välillä 1413 W/m2 – 1321 W/m2. Auringon energian lämmittävä vaikutus ja maapallon poissäteilemä energia muodostavat tasapainon, joka määrittää maapallon pintalämpötilan. Maapallon absorboima energiamäärä riippuu albedosta, joka kuvaa heijastuneen säteilyn määrää. Jos albedo on nolla, niin kappale absorboi kaiken tulevan säteilyn (ideaali musta kappale). Jos se heijastaa kaiken tulevan säteilyn, kappaleen albedo on yksi.

Jos ei oteta huomioon ilmakehän vaikutusta, ja ajatellaan maapallon olevan musta kappale, jonka albedo on 0,306, saadaan Stefan-Boltzmanin laista maapallon pintalämpötilaksi -18,8 °C. Jos ajateltaisiin maapallon absorboivan kaiken tulevan säteilyn, niin pintalämpötila olisi 5,3 °C. Maapallon todellinen pintalämpötila on kuitenkin huomattavasti korkeampi, 14 °C. Kasvihuoneilmiö siis nostaa maan pintalämpötilaa merkittävästi.

Ilmakehän absorboima säteily riippuu säteilyn aallonpituudesta. Auringon säteilyspektri painottuu infrapunan, näkyvän valon ja UV-säteilyn aallonpituuksiin, joista ilmakehä absorboi tehokkaasti infrapuna-aallonpituuksia. Lämmenneen maan lämpösäteilyn aallonpituus on infrapuna-alueella, jolloin ilmakehä absorboi myös maan pinnan säteilyn. Ilmakehän lämpötila määräytyy tasapainosta, joka vallitsee Auringon säteilystä absorboituneen lämmön, maan pinnan säteilemän lämmön ja ilmakehän poissäteilemän lämmön välillä. Energian siirtyminen maan ja ilmakehän välillä perustuu olomuodonmuutosprosesseihin ja tavanomaiseen kappaleiden lämpenemiseen Q = cm(delta)t.

---

Ihminen muuttaa ilmastoa

Ihminen muuttaa ilmastoa monin tavoin.

• Ilmaston lämmittäminen: Nykyisen ilmastonmuutoksen syyt ovat pääosin ihmisen ilmakehään päästämien kasvihuonekaasujen suuressa määrässä ja niiden ilmastoa lämmittävässä vaikutuksessa. Nykyinen elämäntapamme perustuu hyvin voimakkaasti fossiilisten polttoaineiden kulutukselle. Ilmastopäästöjä syntyykin lähes kaikesta ihmistoiminnasta: asumisesta, liikkumisesta, ruoasta, kulutustavaroiden valmistamisesta ja käytöstä sekä teollisuuden prosesseista ja energiankäytöstä näiden kaikkien taustalla.
• Ilmaston viilentäminen: Ihmistoiminta aiheuttaa ilmastoa lämmittävien kasvihuonekaasupäästöjen lisäksi myös muita saasteita, kuten pienhiukkaspäästöjä. Ne voivat viilentää ilmastoa.
• Ilmastonmuutoksen hidastaminen: Ihminen voi toiminnallaan vaikuttaa aiheuttamiensa päästöjen määrään: tuotetaanko käytetty sähkö fossiilisella vai uusiutuvalla energialla, perustuuko maantieliikenne maaöljyn käyttöön vai kenties biokaasuun tai sähköenergiaan ja minkälaista ja millä tavoin tuotettua ruokaa syömme.

---

Säteilypakote kuvaa energiaepätasapainoa ilmastojärjestelmässä

Ihmiskunta aiheuttaa ilmaston lämpenemistä päästäessään ilmakehään kasvihuonekaasuja. Toisaalta ihmisten tuottamat pienhiukkaset myös jäähdyttävät maapalloa. Näiden vastakkaisten ilmiöiden vaikutuksia voidaan havainnollisesti vertailla säteilypakotteen käsitteen avulla arvioimalla eri tekijöiden aiheuttaman säteilypakotteen suuruutta. Säteilypakotetta mitataan tehona pinta-alaa kohden, eli säteilytehon määrää neliömetriä kohden (W/m2).

Säteilypakote kuvaa saapuvan ja poistuvan säteilyn välistä eroa. Auringolla on aina maata lämmittävä positiivinen pakotevaikutus. Maan ilmakehä ja pinta absorboivat eli imevät itseensä osan säteilystä, ja osa heijastuu takaisin avaruuteen. Auringon säteilystä n. 30 % heijastuu takaisin ja 70 % jää lämmittämään planeettaamme. Maapallon absorboimaan energiamäärään vaikuttavat sitä heikentävästi pilvisyys, jäätiköiden heijastavuus (albedo) sekä pienhiukkaset, jotka heijastavat auringon säteilyä pois. Säteilypakotteeseen vaikuttavat myös muutokset maanpinnan heijastavuudessa, vulkaanisissa päästöissä, maan kiertoradassa ja kasvihuonekaasujen pitoisuuksissa. Absorboidun ja heijastuneen säteilyenergian välinen tasapaino määrittää keskimääräisen lämpötilan maan pinnalla.

Ihmisen toiminta aiheuttaa säteilypakotteeseen muutoksia, eli energiaepätasapainoa ilmastojärjestelmässä. Kasvihuonekaasujen määrän lisääntyminen vähentää maapallolta avaruuteen poistuvan lämpösäteilyn määrää, mistä aiheutuu lämmittävä eli positiivinen säteilypakote. Pienhiukkaset taas vähentävät auringonsäteilyn lämmittävää vaikutusta ja aiheuttavat siksi osittain maapallolla jäähdyttävää eli negatiivista säteilypakotetta.

Pienhiukkasilla tarkoitetaan halkaisijaltaan 100 mikrometristä 100 nanometriin olevia hiukkasia, joita syntyy ihmisen tuottamana liikenteestä ja hiilen poltosta sekä jonkin verran myös luonnostaan. Pääosin ilmakehän pienhiukkasilla on ilmastoa viilentävä vaikutus. Niiden elinikä ei kuitenkaan ole kovin pitkä. Lisäksi niiden määrä tulee todennäköisesti pienenemään tulevaisuudessa, joten myös niiden merkitys ilmaston viilentäjänä tulee vielä vähenemään. Pienhiukkasilla on seuraavanlaisia viilentäviä (V) ja lämmittäviä (L) vaikutuksia ilmakehän lämpötilaan:

• ne sirottavat auringon valoa, jolloin pienempi osa siitä absorboituu maahan (V)
• ne edistävät pilvien syntyä ja näin pienentävät säteilypakotetta (V)
• ne absorboivat säteilyä lämmittäen niitä ilmakerroksia, joissa pienhiukkasia esiintyy (L)

Auringon lämpösäteilyn imeytymistä maapallolle vahvistavat vesihöyryn ja kasvihuonekaasujen määrän lisääntyminen ilmakehässä, sekä maankäytön muutoksesta aiheutuvat muutokset maan pinnan heijastavuudessa eli albedossa. Albedo pienenee esimerkiksi jäätikön sulaessa ja hakkuuaukean tai pellon metsittyessä. Jäätiköiden albedo on suuri eli ne heijastavat suurimman osan niihin osuvasta säteilystä pois. Jäätikön sulaessa paljastuu kuivaa maata, jonka albedo on pienempi ja näin säteilyn imeytyy maahan enemmän. Metsien albedo taas on pienempi kuin avointen maiden, eli tämä tuo metsille ilmastoa lämmittävän vaikutuksen. Albedo pienentää erityisesti boreaalisten metsien hiilinielun vaikutusta.

---

Ilmastonmuutoksen fysikaaliset seuraukset

Ilmaston lämpeneminen vaikuttaa ensisijaisesti fyysiseen ympäristöön maapallolla. Näillä muutoksilla on kuitenkin valtavasti erilaisia vaikutuksia elämälle. Ilmastonmuutos muuttaa ekosysteemejä, eliölajien esiintymistä, ihmisten terveyttä, ruoantuotantoa ja kaikenlaista muutakin ihmisten toimintaa. Seuraavassa käsitellään ilmastonmuutoksen fysikaalisia seurauksia. Ilmastonmuutoksen vaikutuksista luonnolle ja ihmistoiminnalle voit lukea Open ilmasto-oppaan eri oppiaineiden sivuilta.

---

Lämpötilat, sademäärät ja ilmakehän kaasukoostumus muuttuvat

Ilmastonmuutos vaikuttaa ennen kaikkea maapallon lämpötiloihin ja sademääriin. Maapallolla on vettä merien, järvien ja jokien lisäksi pohjavetenä, ilmakehässä vesihöyrynä, sekä sitoutuneena kasvillisuuteen ja jäätiköihin. Vesi on jatkuvassa liikkeessä näiden paikkojen välillä ja ilmastonmuutoksen myötä veden kiertokulku nopeutuu, sillä ilman lämpeneminen lisää haihduntaa koko maapallon mittakaavassa. Seuraavassa kerrotaan lyhyesti muutosten merkittävimmistä seurauksista: veden kiertokulun muutoksesta, hirmumyrskyjen voimistumisesta, lumen ja jään määrän vähenemisestä ja valtamerten pinnan noususta.

• Ilmaston lämmetessä lämpöenergiaa varastoituu ilmastojärjestelmän eri osiin, pääosin valtameriin. Esimerkiksi vuodesta 1961 vuoteen 2003 lämpöenergian kokonaismäärän arvioitu lisääntyminen oli 15,9 x 1022 joulea, mistä määrästä noin 90 % eli 14,2 x 1022 joulea on päätynyt meriin. Kuvaaja ilmastojärjestelmään varastoituneen lämpöenergian määrän lisääntymisestä löytyy täältä: https://www.ilmasto-opas.fi/artikkelit/jaatikot-ja-valtameret
• Keskimäärin sademäärät lisääntyvät ja lämmenneeseen ilmakehään voi sitoutua vesihöyryä nykyistä enemmän. Sademäärät vaihtelevat alueittain eri puolilla maapalloa. Pääsääntöisesti sateiden odotetaan muuttuvan nykyistä vaihtelevammiksi ja odotettavissa on myös äärevöitymistä: kovia satunnaisia rankkasateita saattaa siis esiintyä tulevaisuudessa nykyistä useammin sielläkin, missä keskimääräinen sademäärä ei lisäänny. Vastaavasti myös kuivuuskaudet pitenevät.
• Hirmumyrskyt voimistuvat. Hirmumyrskyjen ensisijainen energianlähde on lämmin merivesi. Koska merivedet lämpenevät ilmastonmuutoksen vaikutuksesta, tällä on arvioitu olevan vaikutusta myös hirmumyrskyjen esiintymistiheyteen ja voimakkuuteen. Meriveden lämpötila ei ole ainut trooppisen myrskyn voimakkuutta ennustava tekijä, mutta lämpötilojen kasvaessa myrskyillä on entistä pidemmän ajan mahdollisuus muuntua hirmumyrskyksi vuorovaikutuksessa ilmakehässä vallitsevien meteorologisten tekijöiden kanssa. Tällä hetkellä ilmastotutkimuksessa mallisimulaatioiden perusteella arvioidaan, että kaikkein voimakkaimmat trooppiset myrskyt tulevaisuudessa voimistuvat, mutta ei ole varmuutta siitä, millä aikataululla ja millä alueilla näin voi käydä. Voi myös olla, että myrskyjen muuttuessa ankarammiksi niiden määrä vähenee.
• Jään ja lumen määrä vähenee maapallolla. Ilmaston lämpeneminen lyhentää lumipeitteistä aikaa pohjoisilla alueilla ja vuoristoissa. Jäätiköiden käyttäytymisen ennustaminen on haastavampaa, mutta ainakin merijään odotetaan vähenevän.
• Merenpinta nousee. Pinnalla kelluvan merijään sulaminen ei Arkhimedeen lain perusteella itsessään aiheuta merenpinnan nousua. Merijään sulaminen kuitenkin kiihdyttää ilmaston lämpenemistä ja siksi pitemmän päälle epäsuorasti nostaa myös meren pintaa. Tällä hetkellä näyttää ilmeiseltä, että Pohjoinen jäämeri on tulevaisuudessa kesällä kokonaan sula. Myös eteläisellä jäämerellä jään ennustetaan vähenevän lähimmän sadan vuoden aikana, mutta selvästi hitaammin kuin pohjoisilla merillä. Valtamerten pinta nousee ilmaston muuttumisen seurauksena kahdesta syystä: Jäätiköiden sulamisen vuoksi sulan veden määrä kasvaa ja toisaalta myös veden tilavuus kasvaa meriveden lämpölaajenemisen myötä. Nousuvauhti on tällä hetkellä noin 3 millimetriä vuodessa. Nousuvauhtiin vaikuttaa muun muassa lämmön siirtymisnopeus syvempiin vesikerroksiin virtausten mukana. Merenpinnan korkeuden tulevia muutoksia on paljon vaikeampi ennustaa kuin koko maapallon keskilämpötilan kehitystä, mutta eri arvioista ja päästöskenaarioista riippuen merenpinnan ennustetaan nousevaan tämän vuosisadan loppuun mennessä metristä useisiin metreihin. Merenpinnan nousu on epätasaista eri puolilla maailmaa. Nousuvauhtiin vaikuttavat muun muassa merivirtaukset, veden suolapitoisuus ja vaihteleva lämpötila sekä maankuoren muodot ja muodonmuutokset. Myös jäätiköiden sulamisvedet jakautuvat epätasaisesti maailman merille. Lämpölaajenemisen vaikutukset ovat suurimmat lämpimimmillä merialueilla. Suuren jäämassan painovoimavaikutus vetää merivettä puoleensa. Kun massa sulaa pois, vetovoima heikkenee ja merivesi pakenee pois sulavan jäämassan ympäriltä. Siksi Grönlannin mannerjäätiköstä vapautuva sulamisvesi ei mallitulosten mukaan juurikaan nosta merenpintaa esimerkiksi Itämeren lähialueilla, mutta toisaalta Etelämantereen jäätikön mahdollinen sulaminen tuntuisi täälläkin.

---

Palautekytkennät voimistavat seurausten vaikutuksia

Ilmastojärjestelmän osat ilmakehä, vesikehä, lumen ja jään kehä, kivikehä sekä elonkehä ovat jatkuvassa vuorovaikutuksessa  toistensa kanssa. Yhden tekijän, esimerkiksi kasvihuonekaasujen määrän muuttaessa lämpötiloja, tapahtuu järjestelmässä samalla muitakin muutoksia. Usein nämä muutokset joko vahvistavat tai heikentävät alkuperäisen tapahtuman vaikutuksia, jolloin puhutaan ilmastojärjestelmän palauteilmiöistä tai -kytkennöistä.

Ilmastojärjestelmän monimutkaisuus asettaa haasteita ilmaston tulevien muutosten ennustamiselle: palautekytkennät tekevät ilmastonmuutoksen kehityksen epälineaariseksi ja vaikeaksi ennustaa. Palauteilmiöt määräävät pitkälti sen, miten paljon lämpenemistä alun perin aiheuttavat tekijät (säteilypakote) muuttavat maapallon lämpötilaa.

Jokainen neliömetriä kohti laskettu pakotewatti nostaisi maapallon lämpötilaa arviolta 0,5-1°C. Lämpötilan nousu maapallolla seuraa säteilypakotteen voimistumista useamman vuosikymmenen ja -sadankin viiveellä. Lämpötilan välitöntä muuttumista hidastavat valtameret, jotka toimivat ilmastojärjestelmässä valtavana lämpöpuskurina.

Seuraavassa on hyvin kuvattu tiiviisti neljän erilaisen palautekytkennän mekanismit:

• Vesihöyry voimistaa lämpenemistä. Lämmennyt ilmakehä kykenee pitämään sisällään entistä enemmän vesihöyryä. Vesihöyry on tehokas kasvihuonekaasu. Sen määrän lisääntyminen vähentää lämpösäteilyn karkaamista avaruuteen. Vaikka ihmisen aiheuttamien vesihöyryn ”päästöjen” suora vaikutus on vähäinen, pyrkii vesihöyryyn liittyvä palautekytkentä voimistamaan lämpenemistä, joka on saanut alkunsa hiilidioksidin määrän lisääntymisestä. Vesihöyryn palautevaikutuksen on arvioitu olevan jopa kaksinkertainen muihin tekijöihin verrattuna.
• Lumi- ja jääpeite vaikuttavat auringon säteilyn heijastumiseen. Kun jokin tekijä lämmittää maapalloa, lumi ja jää sulavat ja niiden peittämä pinta-ala maapallolla pienenee. Sula maa tai merenpinta heijastaa paljon vähemmän auringon säteilyä kuin lumen tai jään peittämä. Tällöin auringon säteilyä absorboituu enemmän maan tai meren pintaan, ja näin ilmaston lämpeneminen voimistuu. Tämä palautemekanismi ei ole koko maapallon mitassa yhtä merkittävä kuin vesihöyryn määrään liittyvä, mutta kylmillä ilmastovyöhykkeillä se on paikallisesti varsin tärkeä.
• Pilvisyys muuttuu. Pilvisyyden muutoksiin liittyvä palauteilmiö on monimutkaisempi ja siitä on saatu ilmastomallinnusten avulla ristiriitaisia tuloksia. Kaiken kaikkiaan pilvet viilentävät maapallon ilmastoa, koska pilvettömällä planeetalla auringon säteily pääsisi lähes esteettä maanpinnalle lämmittämään. Näyttää siltä, että ilmaston lämmetessä pilvisyyden jakauma maapallolla muuttuu ja useimmissa malleissa pilviin liittyvä palauteilmiö on ilmastonmuutosta vahvistava, mutta eri mallien tulokset poikkeavat toisistaan varsin paljon.
• Hiilinielujen heikkeneminen voimistaa lämpenemistä. Kun ilmakehään pääsee lisää hiilidioksidia, hiilen luonnollinen kiertokulku jakaa tämän lisän ilmakehän, kasvipeitteen ja merien kesken. Koko maapallon mitassa näyttää siltä, että tulevina aikoina hiiltä varastoituu sekä meriin että kasvipeitteeseen tähänastista vähemmän. Tällöin entistä suurempi osa hiilidioksidin päästöistä jäisi ilmakehään maapalloa lämmittämään. Hiilen varastointikyvyn väheneminen, eli hiilinielujen heikkeneminen toimii siten kasvihuoneilmiötä vahvistavana palauteilmiönä.

Yleensä palautemekanismit toimivat myös toisin päin: ilmaston jostain syystä kylmetessä vesihöyryn määrän väheneminen ilmakehässä viilentää ilmastoa lisää. Samoin lumi- ja jääpinta-ala kasvaa, mikä voimistaa kylmenemistä.

---

Ilmastonmuutos ja energiajärjestelmämme

Energiaa tarvitaan lähes kaikkeen ihmisen toimintaan: lämmitykseen, liikkumiseen, valaistukseen, sekä tavaroiden valmistukseen ja -käyttöön. Energiatekniikka on tekniikan ala, johon luetaan kuuluvaksi kaikki yhteiskunnassa käytettävät energiantuotannon, -siirron ja -käytön laitteet, koneet ja järjestelmät. Energiaintensiivisen teollisen yhteiskuntamme perusta on laajamittainen primäärienergian hyödyntäminen.

Ennen teollista aikaa puiden poltto, vesirattaat ja tuulimyllyt olivat keskeisiä ihmiskunnan energialähteitä. Kivihiilen hyödyntäminen energiantuotannossa, höyrykoneen keksiminen ja niiden kautta syntynyt teollinen vallankumous avasi täysin uudenlaisia mahdollisuuksia erilaisten tuotteiden valmistamiseen nopeammin ja halvemmalla ja mahdollisti samalla nykyisen materiaalisen elintasomme.

Energiajärjestelmämme ja ihmiskunnan kasvava energiatarve ovat kuitenkin myös ilmastonmuutoksen keskeisiä moottoreita. Huomionarvoista päästöintensiivisyyden lisäksi on fossiilisen energiankulutuksen heikko hyötysuhde, jolloin energiantarpeen tyydyttämiseksi tarvitaan merkittävästi enemmän primäärienergiaa.

Fysiikan opetuksessa energiajärjestelmän tarkastelu tuo konkretiaa monien fysiikan peruskäsitteiden opetukseen: Mitä on energia ja sen erilaiset ilmenemismuodot? Miten niitä hyödynnetään erilaisissa tavoissa tuottaa energiaa ihmisen käyttöön? Mitä ovat energian säilymislait ja miten ne liittyvät energian varastointiin? Mitä on teho ja miten sitä voi käyttää erilaisten energiantuotantomuotojen vertailuun?

---

Energiajärjestelmämme perustuu vielä fossiilisten polttoaineiden polttamiseen

Energiajärjestelmämme perustuu vielä fossiilisten polttoaineiden palamisen tuottamaan lämpöenergiaan. Fossiilisten polttoaineiden käyttöönotto ja teollinen energiantuotanto ovat länsimaissa mahdollistaneet teollisen tuotannon laajentumisen ja nykyisen materiaalisen elintasomme. Markkinoille tuotetaan tavaroita ja palveluita yhä enemmän, yhä tehokkaammin ja yhä halvemmalla, ja niitä myös kuljetetaan maapallon ympäri. Samalla elämäntapamme on kuitenkin aiheuttanut ilmastonmuutoksen kaltaisia maailmanlaajuisia ongelmia.

Teollisen vallankumouksen myötä maailman energian käyttö yli kymmenkertaistui 1900-luvulla 911 miljoonasta öljyekvivalenttitonnista 9 645 miljoonaan tonniin, kun väestön määrä samaan aikaan lisääntyi 1 miljardista 6 miljardiin. Tärkeimmät uusiutumattomat energialähteet ovat kivihiili, öljy ja maakaasu. Ydinvoiman osuus on maapallon laajuisesti niihin verrattuna pieni. Uusiutuvien energialähteiden tuotekehitystä tehdään kuitenkin jatkuvasti eri puolilla maailmaa ja tuulen, auringon, maalämmön ja veden energian hyödyntämisessä on otettu viime aikoina suuria harppauksia.

Fossiiliset polttoaineet ovat syntyneet luonnon prosesseissa, kun miljoonia vuosia sitten elänyt plankton ja muu eloperäinen aines alkoi hajota hapettomissa oloissa esimerkiksi veden alla. Vuosituhansien kuluessa ainesta kerrostui paksuiksi patjoiksi ja sekoittui mutaan ja muuhun mineraaliainekseen. Kerrosten hautautuessa painavien sedimenttikerrosten alle, alkoi eloperäinen aines muuttua kovassa paineessa kemiallisesti toiseen muotoon.

Fossiiliset polttoaineet koostuvat erilaisten hiilivetyjen seoksista. Seosten laatu saa aikaan aineiden erilaiset ominaisuudet, kuten sulamislämpötilan ja hiilen määrän. Koska fossiiliset polttoaineet ovat alun perin eloperäistä ainetta, on niissä kaikissa suhteellisen paljon hiiltä. Kuten muidenkin eloperäisten yhdisteiden palaessa (hapettuessa), myös fossiilisia polttoaineita poltettaessa niiden molekyyleissä olevat atomit, etenkin hiili- ja vetyatomit irtoavat toisistaan ennen yhtymistä ilmasta tulevan hapen kanssa hiilidioksidi- ja vesimolekyyleiksi. Aineen palaessa vapautuu kemiallista energiaa, jonka voi havaita lämpönä, ja yleensä myös valona. Energiantuotantojärjestelmämme perustuu vielä nykyään pitkälti tähän mekanismiin.

---

Fossiilienergian kasvu on päättymässä

Fossiilienergian käytön huipun saavuttamisesta on puhuttu jo pitkään. Vuonna 2024 Maailman energiajärjestö IEA:n julkaiseman raportin mukaan kauan ennustettu fossiilienergian huipun saavuttaminen olisi vihdoin tapahtumassa vuoden 2030 tienoilla. Uusituvan energian jo nähty ja vielä luvassa olevan nousun nopeus on ainutlaatuinen energiajärjestelmän muutos.

IEA:n raportissa muutokselle annetaan kolme syytä:

• Tekninen kehitys parantaa energiatehokkuutta. Tämän kehityksen jatkumisessa on oleellista, millaisia energiatehokkuuden vaatimuksia asetetaan erilaisille laitteille tai vaikkapa rakennuksille. IEA:n arvioin mukaan vaatimukset ovat kiristymässä edelleen ja sen perusteella voidaan olettaa myönteisen kehityksen jatkuvan.
• Maailmantalous muodostuu yhä enemmän palveluista. Ne kuluttavat energiaa vähemmän kuin teollisuustuotanto. Esimerkiksi Kiinassa teräksen ja alumiinin kysynnän kasvu on kehittynyt tähän saakka talouskasvun tahdissa. Tämä suhde on jo heikentynyt maan kulutusrakenteen muuttuessa.
• Yhä suurempi merkitys on sillä, että energiasta kulutetaan yhä suurempi osuus sähkönä. Se tarkoittaa energiatehokkuuden parantumista. Polttomoottorien käyttämästä energiasta valtaosa kuluu hukkalämpöön. Myös öljylämmityksen hyötysuhde on heikko verrattuna esimerkiksi sähköä käyttävään ilmalämpöpumppuun.

Uusiutuvan energian eli vesi-, tuuli- ja aurinkovoiman tuotannossa ei synny lainkaan hukkalämpöä. Kun uusiutuvan energian osuus kaikesta sähköntuotannosta kasvaa, sähkön tekemiseen tarvittavan kokonaisenergian määrä pienenee. Hiilellä, kaasulla tai öljyllä toimivat voimalat käyttävät energiaa tehottomasti ja tuottavat suuria määriä hukkalämpöä, raportti selittää.

---

Kestävää ja uusiutuvaa energiantuotantoa

Uusiutumattomat energianlähteet tulevat jossakin vaiheessa loppumaan, ja niistä koituvat haitat rasittavat ympäristöä. Jotta energiantuotanto olisi kestävää, sen on perustuttava uusiutuviin energianlähteisiin. Useimmissa uusiutuvan energian muodoissa hyödynnetään oikeastaan Auringon Maahan säteilemää energiaa.  Jotta vettä voitaisiin hyödyntää vesivoimaksi, on veden täytynyt haihtua meristä auringon säteilyenergian vaikutuksesta ja kulkeutua tuulten mukana maalle. Myös tuulet saavat energiansa auringosta samoin kuten puun, pahvijätteen tai vaikka biodieselin poltossa vapautetaan auringosta peräisin olevaa, kasvien yhteyttämällä sitomaa energiaa. Ainoat uusiutuvan energian muodot, joissa energia ei ole peräisin auringosta, ovat vuorovesivoima ja geoterminen energia.

Vesivoima on uusiutuvista energianlähteistä merkittävin Suomen sähköntuotannossa. Vielä 1960-luvulla se vastasi 90 %:sta maamme sähköntuotannosta, mutta sähkönkulutuksen kasvun myötä sen osuus on viime vuosina vaihdellut 15-25 %:n välillä. Vesivoimalan toimintaperiaate on hyvin yksinkertainen: virtaava vesi pyörittää turbiinia, joka puolestaan pyörittää sähkögeneraattoria.

Vesivoima on toimintavarma energianlähde ja sillä tuotettu energia on uusiutuvaa, saasteetonta ja kotimaista. Vesivoiman haittapuolena on se, että sitä hyödyntääkseen on rakennettava vesiekosysteemejä pilaavia patoja ja säännöstelyaltaita. Ongelmana on myös saatavuuden vaihtelu. Sateiden määrä vaikuttaa saatavuuteen ja jokien virtaama on pienimmällään talvella, kun sähkön tarve on suurimmillaan. Suomessa ne joet, joita voidaan hyödyntää vesivoiman tuotannossa, on suurelta osin jo padottu. Näin ollen vesivoiman osuutta kokonaisenergiantuotannossa ei voida Suomessa juurikaan lisätä.

Tuulivoima on tuulen liike-energian muuntamista sähköksi, yleensä tuuliturbiinien pyörivien lapojen välityksellä. Tuulivoiman määrä Suomessa on lisääntynyt nopeasti. Suomen tuulivoimalat tuottivat vuonna 2023 sähköä 14,4 TWh, mikä vastasi noin 18 prosenttia Suomen sähkönkulutuksesta. Vuonna 2016 tuulivoimalla katettiin vasta vajaa 4 prosenttia Suomen sähkönkulutuksesta. Potentiaalia on paljon, sillä Suomen rannikot, merialueet ja tunturit sopivat hyvin tuulivoiman tuotantoon. Kehittyneen tuulivoimateknologian ansiosta myös sisämaa-alueet ovat otollisia tuulivoimaloiden sijaintipaikkoja. Uusia voimaloita pystytetään edelleen jatkuvasti.

Voimalat ovat yksinkertaisia, toimintavarmoja ja melko edullisia. Kuntataloudelle tuulivoimarakentamisella on monia positiivisia vaikutuksia, sillä se tuo tuloja kunnalle ja kuntalaisille. Tuulivoimalakomponenttien valmistus, voimaloiden rakentaminen sekä niiden käyttö ja kunnossapito tuovat työpaikkoja. Tuulivoiman rakentaminen kasvattaa myös kotimaassa tuotetun energian osuutta ja vähentää tuontiriippuvuutta.

Tuulivoima on sään mukaan vaihtelevaa, mutta tuotanto pystytään kuitenkin ennustamaan sähkömarkkinoiden vaatimalla tavalla. Tuulivoiman ympäristövaikutukset liittyvät ääneen, maiseman muutoksiin, lapojen aiheuttamaan välkkeeseen ja mahdollisiin haittoihin luonnon eliöstölle, kuten linnuille ja kaloille. Tuulivoimalat voivat aiheuttaa häiriöitä tutkayhteyksiin ja radio- ja TV-verkkoihin. Sähköverkon toimintaan tuulivoimalla on vaikutusta, koska tuulivoiman tuotanto vaihtelee voimakkaasti sääolosuhteiden mukaan. Tämän vuoksi tarvitaan säätövoimaa, jolla voidaan tasata tuulivoiman tuotantovaihteluita. Lisätietoa haittavaikutuksista ja niiden välttämisestä löytyy Motivan sivuilta.

Aurinkoenergia on auringon säteilemän energian hyödyntämistä sähkö- tai lämpöenergiana. Yleensä termillä tarkoitetaan erityisesti suoraa säteilyenergian hyödyntämistä aurinkosähköpaneelien tai aurinkolämpökeräimien avulla. Epäsuoria aurinkoenergia muotoja ovat muiden muassa vesivoima, tuulivoima, aaltovoima ja bioenergia. Koko maapallon energiantuotannossa aurinkoenergia on nopeimmin kasvava uusiutuvan energian muoto. Suomessakin aurinkoenergiassa on vielä paljon hyödyntämättömiä mahdollisuuksia. Erityisen kannattavia aurinkoenergiaratkaisut ovat alueilla, joille sähköverkko ei ulotu. Jo nyt on yleistä, että aurinkoenergian keräysjärjestelmiä liitetään rakennusten muiden energianlähteiden rinnalle.

Maalämpö on hyvin toimiva energianlähde pientalojen koko lämmitystarpeeseen. Sitä saadaan keräämällä auringon säteilyenergiaa maan pinnalta. Energia kerätään maan pintaosiin tai porakaivoon asennetun keruuputkiston avulla ja se siirretään lämmitys- tai käyttöveteen lämpöpumpun avulla. Lämpöpumppu on käänteinen lämpövoimakone; se siis siirtää sähköenergiaa käyttäen lämpöä matalamman lämpötilan keruuputkistosta talon lämmitys- ja käyttöveteen, jossa lämpötila on korkeampi. Putkiston lämpöaine jäähtyy ja luovuttaa lämpönsä käyttövedelle, jolloin se johdetaan uudestaan lämmönkeruuputkistoon. Maalämpö on ympäristöystävällinen energiantuotantotapa. Ongelmana voi olla sitä varten tarvittava suurehko alkuinvestointi.

Lämpöpumput, eli ilmalämpöpumput ja maalämpöpumput kasvattavat jatkuvasti suosiotaan. Niillä saavutetaan merkittäviä taloudellisia säästöjä sekä ympäristöhyötyjä monenlaisissa kiinteistöissä. Lämpöpumpuilla aikaansaatu energiansäästö vaikuttaa kansallisella tasolla sähkönkulutuksen hiilidioksidipäästöjen ja terveydelle haitallisten pienhiukkaspäästöjen vähenemiseen. Lämpöpumpputyypistä riippuen lämpöenergiaa otetaan ulkoilmasta, talon ilmanvaihtoputkiston poistoilmasta, vedestä, maasta tai kalliosta. Talon ulkopuolelta otettava lämpö on pääosin auringosta peräisin olevaa energiaa lukuun ottamatta kallioperän lämpöä, joka on suurimmalta osin maapallon ytimestä johtuvaa lämpöä. Toimintaperiaate on samantapainen kuin jääkaapilla, joka ottaa lämpöä jääkaapin sisältä ja siirtää sen huoneilmaan.

Bioenergiassa auringon energia on sidottu ensin yhteyttämisen avulla kasvimassaan ja tuotettu kasvusto käytetään energialähteenä. Bioenergian lähteitä ovat metsäbiomassat (mm. puupolttoaineet ja hakkuutähteet), peltobiomassat (mm. ruokohelpi, ohra ja nurmimassat), paperi- ja puunjalostusteollisuuden jätteet (mm. hake ja jäteliemet), elintarviketuotannon jätteet (mm. teurasjäte ja lanta), sekä asumisessa jätteeksi päätyneet biohajoavat tuotteet (mm. paperi ja elintarvikkeet). Bioenergia luokitellaan hiilidioksidineutraaliksi eli sen ei lasketa lisäävän hiilidioksidipäästöjä. Tämä perustuu siihen, että biomassojen poltossa vapautuva hiili sitoutuu takaisin kasvavaan biomassaan pitkällä aikavälillä. Bioenergian tuotanto luo työpaikkoja Suomeen ja parantaa maamme energiaomavaraisuutta.

Suomessa biomassan osuus energian kokonaiskulutuksesta on teollisuusmaiden korkein, ja puun merkitys on keskeinen. Vuonna 2022 uusiutuvan energian osuus Suomen energian kokonaiskulutuksesta oli yhteensä 42 prosenttia, puupolttoaineiden osuuden ollessa 29 prosenttia kokonaiskulutuksesta. Puupolttoaineiden osuus Suomen uusiutuvan energian käytöstä oli noin kaksi kolmasosaa. Suurin puuenergian käyttäjä on metsäteollisuus, joka hyödyntää energiantuotannossaan metsähaketta ja prosesseissaan syntyviä puupohjaisia sivutuotteita ja jäteliemiä, kuten mustalipeää. 

Ongelmia syntyy, jos puulla aletaan korvata fossiilisia polttoaineita laajassa mittakaavassa, mikä merkitsisi lisää hakkuita ja sen myötä metsien hiilivarastojen pienenemistä. Lisäksi ruokapulasta kärsivissä maissa pellot, joilla tuotetaan energianlähteeksi käytettäviä kasveja, ovat poissa ravinnontuotannosta. Suomessa nurmipeltojen biomassan ja lannan hyödyntäminen myös biokaasureaktoreiden raaka-aineena voisi tuoda monia ilmasto-, energiaomavaraisuus- ja ravinnekierrätyshyötyjä.

Ydinvoima on poikkeus vähäpäästöisten energiantuotantomuotojen paletissa. Sen tuotanto perustuu uraaniin joka on luonnossa esiintyvä alkuaine, eikä siis uusiutuva energiantuotantomuoto. Ydinvoimassa energiantuotanto perustuu uraanin atomiytimien sidosenergian vapautumiseen fissioreaktiossa. Osa polttoaineen atomien massasta muuttuu reaktiossa energiaksi, joten ydinpolttoaineen energiasisältö on tavanomaisiin polttoaineisiin verrattuna suuri. Kansainvälisen ilmastopaneeli IPCC:n mukaan ydinvoima on erittäin vähäpäästöinen ja vakiintunut sähköntuotannon muoto. Sen osuus globaalista sähköntuotannosta on ollut laskussa johtuen useista sen taloudellisuutta heikentävistä epävarmuustekijöistä (mm. ratkaisemattomat ydinjätteen käsittelyyn liittyvät ongelmat ja ydinaseiden leviämiseen liittyvät riskit). Vuoden 2012 jälkeen tuotannon määrä on kuitenkin alkanut jälleen kasvaa. IPCC:n vuonna 2018 julkaisemassa nk. 1,5 asteen erikoisraportissa ydinvoima nostettiin merkittävään asemaan uusiutuvien energiantuotantomuotojen rinnalle, jotta maailman energiantuotantojärjestelmä voidaan saada vähäpäästöiseksi riittävän nopeasti.

---

Ilmastonmuokkaukseen liittyy monenlaisia riskejä

Ihmistoiminnan aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen jatkuva kasvu on saanut ilmastotutkijat pohtimaan erilaisia teknisiä ratkaisuja, joilla ilmastonmuutoksen vaikutuksia voitaisiin lieventää. Yksinkertaistettuna ilmastonmuokkauksen (engl. climate engineering, geoengineering) idea perustuu maapallon säteilytaseen eli säteilytasapainon muuttamiseen siten, että eri menetelmillä joko heijastettaisiin (H) auringon säteilyä takaisin avaruuteen tai voimistettaisiin (V) maapallon avaruuteen lähettämää lämpösäteilyä sitomalla ilmakehästä hiilidioksidia. Pohdittuja vaihtoehtoisia tapoja viilentää ilmastoa ovat esimerkiksi seuraavat:

• suurten tulivuorenpurkausten vaikutusten jäljittely lähettämällä yläilmakehään pienhiukkasia (H)
• maanpinnan tai pilvien heijastuskyvyn lisääminen (pilvien valkaisu) (H)
• avaruuteen sijoitettavat peilit (H)
• hiilidioksidin sitominen lisäämällä leväntuotantoa merien lannoittamisen avulla (V)
• eloperäisen aineksen muuntaminen kivihiiltä jäljitteleväksi biohiileksi ja sen varastoiminen maaperään (V)
• rakentamalla ns. keinopuita, jotka sitovat hiiltä ilmasta erilaisten kemiallisten ja teollisten prosessien avulla (V)
• muokkaamalla cirrus- eli untuvapilvien koostumusta (V)

Monet tutkimukset viittaavat siihen, että ilmastoon voitaisiin vaikuttaa merkittävästi, mikäli ilmastonmuokkaukseen liittyvät tekniset ongelmat saataisiin ratkaistua. Jos ilmastoa ryhdyttäisiin muokkaamaan suuressa mittakaavassa, voitaisiin maapallon keskilämpötilan nousu ja napajäätiköiden sulaminen ehkä estää ainakin jossain määrin ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia sademäärän muutoksiin voitaisiin vähentää ehkäisten sitä kautta kuivuutta ja nälänhätää joillakin alueilla.

Siitä huolimatta ilmastonmuokkauksen tutkijat ovat lähes yksimielisiä siitä, että ilmastonmuokkaus ei tarjoa vaihtoehtoa kiireellisille kasvihuonekaasujen päästövähennyksille. Ilmastonmuokkauksella mahdollisesti voitaisiin ainoastaan auttaa ehkäisemään katastrofaalista ilmastonmuutosta samalla, kun päästöjä vähennetään. Auringon säteilyn heijastumisen lisääminen yhdistettynä jatkuvasti kasvaviin kasvihuonekaasupäästöihin johtaisi todennäköisesti entistäkin arvaamattomampaan ilmastoon. Ilmastojärjestelmän laajamittainen tarkoituksellinen peukalointi sisältää myös monia suuria ja hankalasti ennustettavia riskejä, joiden vuoksi esimerkiksi IPCC kyllä käsittelee aihetta raporteissaan, mutta ei ainakaan toistaiseksi suosittele ilmastonmuokkausta tapana hidastaa ilmaston muuttumista.

Ilmastonmuokkaukseen liittyviä riskejä ovat mm. seuraavat:

• Vaikka ilmaston toiminta tunnettaisiin nykyistä huomattavasti paremmin, jotkin alueet saattaisivat kärsiä ilmastonmuutoksesta maapallon heijastuskyvyn muokkauksen takia entistäkin pahemmin
• sulfaattihiukkasten levittäminen stratosfääriin voimistaisi otsonikatoa, minkä seurauksena maan pinnalle pääsisi entistä enemmän auringon haitallista ultraviolettisäteilyä
• sademäärät voivat muuttua joillakin alueilla odottamatta ja voimakkaasti, esimerkiksi Amazonin sademetsän sademäärät saattaisivat laskea merkittävästi ja myös monsuunikierto saattaisi heikentyä Aasiassa, mikä uhkaisi miljardien ihmisten ruoan ja veden saantia
• jos ilmastonmuokkaus jouduttaisiin jostain syystä äkillisesti keskeyttämään ja maapallon lämpötila nousisi sen vuoksi nopeasti entiselle tasolleen, olisi tällainen äkkinäinen ilmastonmuutos olisi todennäköisesti kohtalokas monille ekosysteemeille ja asettaisi suuria haasteita ihmiskunnan sopeutumiselle.

---

Fysiikan opettaja ilmastokasvattajana

Luonnon tieteiden näkökulmasta ilmastonmuutos on kasvihuoneilmiön voimistumista. Se syntyy kun hiiltä varastoituu ilmakehään tavanomaista enemmän, eli säteilypakote kasvaa ihmisen toiminnan seurauksena. Eri tieteenalat kuitenkin hahmottavat ilmastonmuutosta erilaisista näkökulmista. Esimerkiksi yhteiskuntatieteiden näkökulmasta ilmastonmuutoksen taustalla on teollinen vallankumous, kulutusyhteiskunnan synty, energiapolitiikan muutokset, sekä markkinoiden epäonnistuminen, kun ilmakehän käytölle ei ole ymmärretty asettaa hintaa. Toisin sanoen syyt ovat yhteiskuntajärjestelmiemme rakenteissa. Vaikka tieteenalojen erilaiset näkökulmat saattavat vaikuttaa jopa hieman ristiriitaisilta, ei näin tietenkään käytännössä ole, vaan erilaiset näkökulmat vain täydentävät toisiaan.

Moniulotteisuudessaan ja laajuudessaan ilmastonmuutos on ongelma, jonka moni asiasta tietoinenkin mieluusti heittäisi mielestään – ja tekeekin niin menestyksekkäästi. Ihmismieli on taitava suojelemaan itseään epämiellyttäviltä asioilta, vaikka siitä pitkällä tähtäimellä olisikin vain haittaa. Alkukantaiset aivomme eivät ole tottuneita pitkäkestoisten ja globaalien haasteiden ratkomiseen. Ihmismieli on pullollaan ajatusvinoumia ja muita ansoja, jotka pitäisi pystyä kiertämään, jotta pääsemme alkuun ongelmien ratkomisessa.

Koulussa kasvatuksen välineenä pyritään perinteisesti käyttämään tiedon lisäämistä. Se ei kuitenkaan yksin riitä, sillä valistuksesta tuntuvat hyötyvän eniten ne, jotka ovat valmiiksi samoilla linjoilla asian kanssa ja ne, joilla ei vielä ole asian suhteen vakiintuneita toimintatapoja.

Suomen akatemian rahoittamassa ClimComp -hankkeessa tutkittiin Ilmastonmuutoksen hillinnän ja sopeutumisen kompetenssien oppimista koulutusjärjestelmässä. Hankkeen yhtenä pääviestinä oli, että nuoret elävät ilmastonmuutoksen maailmassa halusivat tai eivät. Siksi he tulevat tarvitsemaan monipuolista ilmasto-osaamista, johon kuuluu niin tietoja, taitoja, arvoja kuin asenteitakin. Tutkimushankkeen suositusten mukaan myös luonnontieteiden opetuksessa ja oppimisessa tulisi käsitellä ilmastotietojen ja –taitojen lisäksi myös arvoja ja asenteita nykyistä monipuolisemmin.  

Seuraavat tehtävät tukevat ilmasto-opetusta monenlaisista fysiikan opetukseen soveltuvista näkökulmista.

---

Tehtäviä opetukseen

HUOMIO! Alle on koottu joitakin fysiikan opetukseen soveltuvia tehtäviä. Lisää erinomaisia ilmastonmuutoksen ja energiantuotannon käsittelyyn soveltuvia tehtäviä löydät Toivoa ja toimintaa -hankkeessa julkaistusta Kestävä kehitys fysiikan opetuksessa -tehtäväpaketista!

---

Lähteitä ja kuvagalleria

Huom! Lähdelista on koottu pääosin Open ilmasto-oppaan toteutusvaiheessa vuonna 2016 ja moni linkeistä ei enää toimi. Siksi linkkilistan linkit on muutettu epäaktiivisiksi. Jos jokin lähteistä kiinnostaa sinua erityisesti, voit tarkistaa copy-paste -toiminnolla toimiiko linkki vielä!