1. No category

1
Mauri Timonen 2.10.2015
Holoseeni-ilmaston viilenemis- ja lämpenemistrendit
Onko ilmasto lämpenemässä? Vai sittenkin viilenemässä? Vai olisiko mahdollista, että kyse onkin
vain normaalista ilmaston syklisestä vaihtelusta?
Onko totta, että jätimme vastikään taaksemme
holoseenin kylmimmän vuosituhannen? Voisiko
jo vuosikymmenissä viiletä niin, ettei lumi ehdi
sulaa pohjoisessa kesällä, jolloin jäätiköityminen
pääsee alkuun? Edellä esitettyihin ja joihinkin
muihin kysymyksiin etsitään vastauksia tarkastelemalla holoseenin noin 11500-vuotista ilmastohistoriaa.
Ilmaston vaihtelut holoseenin aikana
Vastaus otsikossa esitettyyn kysymykseen riippuu
tarkastelun aikajänteestä. Rajaan tarkastelun
Pohjois-Skandinaviaan, josta on saatavilla vähintään 6000 vuoden ajalta sekä norjalaiseen että
kotimaiseen tutkimukseen perustuvaa ilmastotietoa. Vaikka kyseessä on rajattu alue, tutkimuksen
tulokset ovat varsin yhdenmukaiset muiden pohjoista pallonpuoliskoa koskevien tutkimusten
kanssa.
Pohjois-Norjan ja Pohjois-Suomen ilmastotutkimukset kertovat varsin yhtä pitävästi alailmakehän kesäkauden lämpötiloista (vihreä käyrä ja
punaiset pallukat). Niiden kuten myös vuotuisen
keskilämpötilakäyrän mukaan ilmasto on viilennyt
viimeisten 7000 vuoden aikana 0,3−0,35 oC vuosituhatta kohti. Viilenemistrendi aiheutuu Maan
akselikulman hitaasta muutoksesta, mikä kääntää
pohjoista pallonpuoliskoa (ja Skandinaviaa) hitaasti mutta varmasti poispäin Auringosta. Pitkässä juoksussa ilmasto siis viilenee, mikä samanlaisena jatkuessaan johtaa seuraavaan jääkauteen.
Pohjois-Skandinavian vuotuinen keskilämpötila
on vaihdellut holoseenin aikana vajaan kolmen
asteen haarukassa, kun muutoksia tarkastellaan
satojen vuosien tasoitettuina vaihteluina (Kuva 1,
sininen käyrä). Viimeistä tuhatvuotisjaksoa leimaavat keskiajan lämpökausi, jolloin vallitsi nykyistä (oranssi viiva) puolisen astetta lämpimämpi
jakso sekä pieni jääkausi, jolloin oli vajaan asteen
verran viileämpää. Viimeinen vuosituhat oli 9000vuotisen tarkastelujakson kylmin.
Lilleørenin ym. (2012) tutkimuksen tulokset viittaavat pienen jääkauden kuuluneen holoseenin
jopa kolmen rajuimman ilmastollisen notkahduksen joukkoon. Ensimmäinen tapahtui noin 8200
vuotta sitten, jolloin suuri Ojibway-jääjärvi purkautui Hudsoninlahteen (yhteys Atlanttiin) aiheuttaen monisatavuotisen ilmastoa viilentävän
katkoksen Golf-virran toimintaan. Toinen voimakas ilmastollinen katastrofi tapahtui 1650—1600
eaa., jolloin Santorinin tulivuoren jättipurkaus
tuhosi silloisen Välimeren kulttuurin ja täytti Euroopan taivaan tuhkapilveen niin, että Lapin
männynkin kasvu puolittui.
Kuva 1. Ilmakehän CO2 ja pohjoisnorjalainen lämpötilakehitys ovat kulkeneet ristikkäisiin suuntiin viimeistä parinsadan vuoden jaksoa lukuun ottamatta. Vuosituhantinen viilenemistrendi (punainen katkoviiva) on selvä, mutta mikä on viimeisen parisataavuotiskauden lämpötilakäyrän ja CO2-käyrän samansuuntaisen kulun tulkinta? CO2-data: Mauna Loa,Havaiji; Law Dome Ice Core; Taylor Dome Ice Core. Holocene
Temperature Histories of Northern and Southern Norway
2
Hiilidioksidi lämpenemisen selittäjänä?
Globaalin keskilämpötilan ja alailmakehän CO2pitoisuuden käyrien samansuuntaisuutta viimeisten 100─150 vuoden aikana on pidetty todisteena
niiden keskinäisestä riippuvuussuhteesta (esimerkit 1, 2, 3). Kuvasta 1 saadaan vastaava esitys,
kun x-akseli rajataan vuosille 1800−2000 ja molempien muuttujien y-akselit skaalataan minimien
ja maksimien mukaan (Kuva 2). Tällöin uuden
käyrän alkupiste kohdistuu lämpötilanotkahduksen minimikohtaan (Kuvan 2 indeksikuva). Kuvien
asetelmissa ovat mielenkiintoisesti vastakkain
holoseeni-ilmaston luontainen lämpötilavaihtelu
ja AGW-teorian esittämä CO2-peräinen ilmaston
lämpeneminen.
lämpötilavaihteluita. Hänen hybridimalleissaan
on mukana sekä CO2 että kuusi aurinkoperäistä
sykliä (9─983 v). Auringon aktiivisuus ja muut
avaruustekijät selittävät hänen malleissaan 50−60
% 1900-luvun alusta tapahtuneesta lämpenemisestä.
Lämpötilan tarkastelu 9000-vuotisessa aikaikkunassa auttaa hahmottamaan luontaisen lämpötilavaihtelun ominaispiirteitä. Ilmasto on vaihdellut
holoseenin aikana 2—3 asteen haarukassa. Ilmasto on lämmennyt vuoden 1880 jälkeen noin 0,8
o
C:lla, mitä voi pitää tavanomaisena holoseeniilmaston muutoksena, varsinkin kun huomioidaan
poikkeuksellisesta tilanteesta (pieni jääkausi)
toipuminen. Ilmakehän CO2-pitoisuuden nousulle
0,03:sta 0,04 %:iin on tässä asetelmassa vaikeaa
löytää sijaa merkittävää roolia.
Vuosilustojen spektri- ja Wavelet-analyyseissä
ilmenevät 70−100-vuotiset jaksoittaiset vaihtelut
korreloivat aurinkoperäisen Gleissberg-syklin
kanssa. Tämä riippuvuussuhde antaa mahdollisuuden arvioida tulevan ilmaston kehitystä. Aiemmat lämpimän vaiheen maksimit sijoittuivat
1700- ja 1800-lukujen puoliväliin ja 1940-luvulle.
Viileämpää oli vastaavasti vuosisatojen taitteissa
1700-, 1800- ja 1900-luvuilla. Viimeisin kylmä
jakso taittui 1970-luvulla. Seuraava lämpöhuippu
näyttäisi tämän syklin perusteella ajoittuvan väliin 2010−2025 ja viilein vaihe väliin 2050−2065.
Lämpöhuippu tosin saattoi taittua jo 2005, mikä
sekin sopii esitetyn jaksollisuuden, ja toisaalta
myös nykyisen ”lämpenemispaussin” puitteisiin.
Syklinen ilmasto
Holoseeni-ilmastoa koskevissa tutkimuksissa on
analysoitu tuhansien vuosien pituisia puulusto-,
siitepöly-, järvisedimentti-, jäätikkö-, tippukivi- ja
muita proksisarjoja. Tulosten tärkeimpiin kuuluvana antina on havainto, jonka mukaan ilmastoa
kontrolloi monitaajuinen aurinkoperäinen syklisyys, jolla kerrannaisvaikutuksineen näyttää olevan suurempi merkitys kuin tähän saakka on ymmärretty.
Scafettan (2014) mukaan AGW-perusteisten ilmastoennusteiden puutteina ovat lämpötilakehityksen yliarviointi ja kyvyttömyys kuvata syklisiä
Ollaanko uuden lämpökauden kynnyksellä?
Pientä jääkautta vastaavia toipumisia ilmastonotkahduksista on tapahtunut ennenkin, mm. minolaisella, Rooman ja keskiajan lämpökaudella (Kuva
1). Lämpökausien toistuminen herättää ajatuksen, oltaisiinko jälleen uuden, noin vuosituhannen välein toistuvan monisatavuotisen lämpökauden kynnyksellä?
Myös syklien voimakkuudella (amplitudilla) näyttäisi olevan yhteyttä ilmastonmuutoksiin. Keskiajan lämpökaudella (välillä 800−1400) vuosilustoindeksin vaihtelu oli jaksoa 1000−1200 lukuun
ottamatta keskimääräistä pienempää, mikä viittaa vakaampaan ja lämpimämpään ilmastoon.
Pienen jääkauden aikana (1550−1850) ja vielä
viime vuosisadallakin vuosilustoindeksin vaihtelu
oli voimakkaampaa, mikä voidaan tulkita epävakaamman ilmaston tunnusmerkiksi.
Kuva 2. Ilmakehän CO2-pitoisuuden ja pohjoisnorjalaisen keskilämpötilan kehitys ovat olleet samansuuntaisia jaksolla 1800−2000. Onko kyse todellisesta riippuvuudesta vaiko aika- ja kuvaskaalauksiin liittyvästä esityskikkailusta?
Sitä voi arvioida tämän esityksen perusteella.
3
Trouet'n ym. (2009) tutkimuksessa Persistent
Positive North Atlantic Oscillation Mode Dominated the Medieval Climate Anomaly esitetyn
kuvan 2 mukaan keskiajan lämpökausi oli vahvasti
NAO-positiivinen ja pieni jääkausi puolestaan
NAO-negatiivinen. Sen mukaisesti keskiajan lämpökaudella länsituulten mukana kulkeutuva Golfvirran lämmittämä ilmamassa paikoin lämmitti,
mutta paikoin myös kuivasi Eurooppaa ja PohjoisAfrikkaa. Vaikutukset näkyivät myös Atlantin toisella puolella.
Trouet’n tulokset tukevat metsänrajamännyn
lustoindeksin vaihteluista tehtyä ilmastotulkintaa
(1 ,2). Positiivinen NAO-indeksi tarkoittaa Suomen ilmastossa vallitsevia Golf-virran lämmittämiä kosteita lounaisia ilmavirtauksia, jotka tekevät talvista kosteanlämpimiä ja kesistä kosteanviileitä. Negatiivisen NAOn aikana itätuulten mukana virtaa Suomeen kesäisin mantereista lämpöä
(”intiaanikesät”) ja talvisin itäisten ja pohjoisten
ilmavirtausten aiheuttamia ankaria pakkasia.
Lustoindeksin syklisistä vaihteluista voidaan tehdä vielä yksi mahdollinen tulkinta. Lapin metsänrajamännyn vuosilustoindeksin vuosikymmenten
tai vuosisatojen välisessä vaihtelussa näkyy 1500luvun puolenvälin jälkeen viiden samankaltaisen
jakson rytmi. Lisäksi voidaan hahmottaa useampia suurten vaihteluiden jaksoja (Kuva 3). Niitä
edustavat 1000-luvun taitteen syklit (minimit
~970, 1050 ja 1130) ja vastaavasti 2000-luvun
syklit (minimit ~1720, 1800 ja 1900). Molempia
jaksoryhmiä seuraa lustoindeksien tasaantuminen ja minimien nousu lähelle keskiarvoviivaa
(100). Tämän analogian perusteella voimme olla
jo nyt keskiajan lämpökauden kaltaisissa olosuhteissa. Saattaa olla myös niinkin, että olemme
saavuttamassa kenties jo lähivuosina tai lähivuosikymmeninä 200−300-vuotisen lämpökauden
ensimmäinen huipun. Nykyinen ns. ”lämpenemispaussi” voi olla osa kyseistä huippuvaihetta.
Yhteenveto
Vaihtelevan pituisten ja riittävän pitkien aikaperspektiivien soveltaminen on ilmastotulkintojen
välttämätön perusedellytys. Liian lyhyisiin aikajänteisiin perustuvat päätelmät johtavat helposti
harhaan, mikä on yleinen ongelma ilmastotutkimuksessa.
Holoseenin ilmastohistorian perusteella on pääteltävissä, että pienestä jääkaudesta toipuminen
jo yksinäänkin riittää selittämään viimeisten 150
vuoden aikana ilmastossa tapahtuneen vajaan
asteen lämpenemisen. Nykyilmasto näyttäisi sen
mukaisesti edustavan varsin keskimääräisiä olosuhteita
hitaasti
viilenevässä
holoseeniilmastossa.
Tulevaan ilmastokehitykseen liittyy sekä lämmittäviä että viilentäviä tekijöitä. Ilmaston syklinen
luonne näkyy vuosikymmenien ja vuosisatojen
välisissä vaihteluissa. Kulloinenkin tilanne määräytyy merkittävissä määrin vaihtelevan pituisten
syklien yhteisvaikutusten summana. Mutta siinä
ei vielä kaikki, sillä ilmaston on perusluonteeltaan
kaoottinen. Se on näkynyt mm. Auringon poikkeuksellisina aktiivisuusvaihteluina. Voimakkaasti
aktiivisen Auringon vuosien 1940 ja 2000 välisenä
aikana lämmittämät merivedet saattavat näkyä
viiveellisenä lämpönä lähivuosikymmeninä. Toisaalta nykyinen Auringon aktiivisuuden hiipumisesta aiheutuva suoran säteilyn väheneminen
vaikuttaa toiseen suuntaan.
CO2-perusteisille ilmastomalleille tärkeää ilmastoherkkyyttä on jouduttu toistuvasti rukkaamaan
alaspäin paremman ennustettavuuden saavuttamiseksi. Siitäkin huolimatta ns. ”viralliset” ilmastomallit eivät — ainakaan toistaiseksi — pysty
vastaamaan monimutkaisen ja kaoottisen ilmastodynamiikan muutoksiin. Ilmakehän lisääntyvän
CO2:n todellinen vaikutus ilmaston keskilämpötilan selvinneekin vasta seuraavien vuosikymmenien aikana.
Analyysini loppupäätelmä on varsin ristiriitainen:
ilmasto voi viiletä tai lämmetä luontaisistakin
syistä asteen verran suuntaan tai toiseen. Viitaten
kuvan 3 tulkintaani, sellainen ”kutina” kuitenkin
on, että olemme monisatavuotisen lämpökauden
kynnyksellä tai jopa sen hyvässä alussa!
Kuva 3. Lämpökaudet ovat toistuneet holoseeni-ilmastossa noin tuhannen vuoden välein. Lustotutkimusten syklisyysanalyyseissä havaittavan rytmiikan mukaan voimme olla useampisatavuotisen lämpökauden kynnyksellä tai jopa sen
sisällä. Kuvassa näkyy vuosilustoindeksin vuosikymmenten välistä vaihtelua. Indeksiluku 100: keskimääräinen kasvun
taso; 90: kasvu 10 % keskitason alapuolella ja 110: kasvu 10 % sen yläpuolella. Ks. Myös Mielikäinen ym. 2012, s. 44.