15 Muuttuvan ilmaston ennakointi metsän uudistamisessa (Mauri Timonen)

Transkriptio

1

2 15 Muuttuvan ilmaston ennakointi metsän uudistamisessa (Mauri Timonen) Korholan ( 1994) mukaa n ihmisen vaikutus luontoon tunnistetaan parhaiten vain silloin, kun luonnon oma va ihtelurytmiikka tunnetaan riittävän hyvin. Tulevia tapahtumia arvioi taessa on tiedettävä mahdoll isimman pa lj on menneisyydestä, ja ilman pitkäaikaisia hava intoja tutkijoilta puuttuu aikaperspektii vi, mikä seikka voi johtaa heidät helposti harhaan. Lapin metsät holoseeni-i1mastossa Jään vä istyessä noi n vuotta sitten tapahtui yhtäkkinen ja pysyvä käänne : lämpötila nousi lähes 10 astetta ja lämpötilan vuotuinen vaihtelu pieneni murtoosaan (kuva 15. 1). Tätä lämmintä ja edelleen meneillään olevaa j ääkausien vä listä ilmastojaksoa kutsutaan holoseeniks i. Koivu tu li pioneeripuulajina Suomeen samoihin aikoihin. Atl anttisen kauden alussa vuotta sitten mänty levisi nopeasti Lappiin ja selvästi nykyistä levinne isyysaluettaan pohjoisemmaks i. ilmasto lämpeni edelleen hitaasti kauteen vuotta sitten, jolloin mäntymetsät oli vat Lapissa laajimmillaan, jopa 80 km nykyistä pohj oisempana. Sen jälkeen olosuhteet ovat vähi tellen vii lenneet ai na nykyhetki in saakka. Kuusi aloitti leviämi sensä idästä Suomeen noin vuotta sittenja saavutti nykyisen levinneisyysrajansa vuotta sitten. Nelisentuhatta vuotta sitten alkaneessaja parituhatta vuotta kestäneessä viilenevässä va iheessa, j oka myös muuttui kosteammaksi noin vuotta sitten, mäntymetsänraja perääntyi nopeasti. Ankarimmillaan ilmasto lienee ollut jaksolla 300 e KJ~ 100 j Kr, jolloin metsän raja on mahdolli sesti ollut nykyistäkin alempana ja etelämpänä. Olosuhteet parani vat vähitellen saavuttaakseen hu ippunsa kesk iajan lämpökaudell a ( j Kr). Tämän jälkeen seurasi taas vii leämpi pi eni jääkausi, jota kesti 1500-luvun puolivä li stä 1900-luvun alkuun. Il masto ei sill oin kaan o ll ut j atkuvasti epäsuotui sa. Nykyisen metsänrajan vanhimmat männyt syntyivät luvun puo li vä lissä va llinneella lyhyellä suotuisa ll a ilmastojaksolla (kuva 15.2). Myös I 850-l uvulla tapahtui uud istumista, mutta vasta I 920-luvull a alkanut vuosikymmenien pituinen lämmin jakso sai aikaan uusien puusukupolvien ryntäyksen vuosisatoja puuttomina oll ei lle alueille. Epävarmuus tu levasta ilmastosta vaikeuttaa päätöksentekoa Luonnonolo iltaa n vo imakkaasti vaihtelevassa ympäri stössä o lisi tärkeää tuntea ilmaston tuleva kehitys päätöksenteon tueksi. Useat kylmät kesät I 960-luvulla aiheutti vat metsä nvi ljelyssä takaiskuja. N iihin vaikutt iva t muokkausmenetelmien kehi ttymättömyysja vi ljelymateriaalin liian eteläi nen alkuperä. Epäonn istumiset olivat osittain seurausta suotuisan ilmastoj aksol1 aiheuttamista liian o ptimistisista mi eli kuvista. Arktisten alueiden ilmastoa käsittelevän ACIA-raportin mukaan ilmastonmuutoksen odotetaan kiihlyvänja aiheuttavan suuria fyys isiä, ekologisia, sosiaalisia ja taloudellisia muutoksia. Skandinavian a lueella vuoden keskilämpötilan ennustetaan kohoavan kolmella asteellaja talvilämpötilo- 189

3 a) Lämpötilan muutos, 'C Tuhansia vuosia sitten, B.P b) Lämpötilan muutos, 'C +1,0 Keskia~n lämpö usi +0,5-0,5 20. vuo~sadan t kes~lämpölil Vuosisatoja sitten c) Lämpötilan muutos, 'C +1,0 +0,5 Sodank~ä '*' -1, Vuosikymmeniä sitten 1940 Atlanttinen kausi.. II Pieni jääkausi Pieni jäåkausi N~ , Kuva 15.1 Euroopan ja Pohjois-Amerikan lämpölilavaihleluisla viimeisien ja ja 100 vuoden aikana. a) Nykyisen holoseenikauden lämpömaksimi sattui atlanttiselle kaudelle noin 6000 vuolla sillen, jolloin oli 1-2 asteita lämpimämpää kuin nykyisin. b) Viimeinen vuosi/uhat alkoi keskiajan lämpökaudeksi kufsutullajaksol/a. Silloin elettiin puolisen astella nykyistä /ämpimämmissä olosuhteissa. Kylmintä olipienenjääkauden aikana /600-lu vun lopulla. c) Lämpötilan nousua luvun alkupuoliskolla pidetään "Ioipumisena" pienestä jääkaudesla. Lähteet: a) Bradley ja Eddy (/991), b) Daly (2001) ja c) Jones (/997), Ojansuu ja Hen/lonen (1983) sekä Ilmalieleen lailos. Uudelleen piirsi Mauri Timonen. 190 Kuva 15.2 Metsänrajamäl7l1yn vuosi/listojen leveyksistä /aadillu lustokalenteri kertoo Iytmisesti vaihtelevista kesä- heinäkuun keskilämpötiloista llIvun lämmintä ilmastojaksoa on edeltänyt ainakin JO vastaavaa lämpenemistäja viilenemistä. Jlmaslomlll1utost utkimusta kiinnostaa tämän jaksoittaisen vaihtelun alkuperä. Kasvujen vertailu Sirenin l/udisllllnisvllosiin (1961, 1996) osoitlaa, el/ä Lapil1111etsänrajametsät uudistuvat pääsääntöisesti sliotuisien ilmastojaksojen aikana. jen 3-5 asteella vuoteen 2090 mennessä. Toisaalta tutkijat varoittavat myös ilmaston äkillisestä viilenemisestä. Kasvihuoneilmiön voimistuminen voi laukaista epävakaan suurten va ihteluiden kehitysvaiheen, jossa isotkin ilmastonmuutokset voivat tapahtua jopa vuosikymmenessä. Viimeksi ilmasto viil eni äki ll isesti 8200 vuotta sitten, kun Pohj ois-amerikan Laurentia-jääkauden suuri jääjärvi purkautui Atlanttiin vaikeuttaen Golf-v irran toimintaa. Muutos oli asteen luokkaa ja kesti sadan vuoden verran, Uhkaksi ilmaston viiletessä muodostuu myös jääkauden nopeutuminen, sillä sen alkaminenja loppuminen perustuvat vain muutamien asteiden muutokseen keski lämpötilassa. Suomessa keskilämpöti lan arvellaan kohoavan useilla asteill a. Se merkitsisi paluuta atlanttista kautta muistuttavi in olosuhteisiin. On kuitenkin muistettava, että metsien leviäminen kestää satoja vuosia ja että fossiilisten polttoaineiden käytön loppuessa ilmasto vo i palata normaaliin seuraavaa jääkautta lähestyvään kehityskulkuunsa. Ennusteiden mukaan fossi ilisten polttoaineiden käytön va ikutuksen pitäisi o lla huipussaan jo 2070-luvulla, Kun Lapissa yhden mäntysukupolven ikä vo i helposti olla 300 vuotta, ilmastonmuutoksen vaikutukset saattavat loppujen lopuksi jäädä koskemaan vain yhtä puusukupolvea VUOTTA PUUN KASVUA Vuosi V lileåa lj.mmintä UucllstumlSYuOOet 1:... wtu. 1: 13() (Siren \ """''''' 19nI9U I''' I~ I I 9-IH941 I,*'I'J. lno 19U,,,, 1191 Im-I... ~ I ~HI"' ltl~... JI ln~.171o ~ m6>l1" 10"',01 1,".I~9-I I"IH... 1,,' l1-16J9 ":I.IU' 1»0 1") I~-"" U4'1l<'9 IHHHO UO' I'OI 14".14') ' ~ li'iul J4 "'-14U 14;! I H 4 ]J = intm: "'-1l'H Vuosilustoindeksi 13* 1)'" 1~ 111'

4 Männyn uudistuminen vuosilustoista tulkittuna 192 Tuhannen vuoden lu stokalenteri osoittaa ilmaston vai hdelleen samankaltaisesti vuosisadasta toi seen. Viimeisen sadan vuoden kasvun va ihtelut eivät näytä ainakaan silmämääräisesti poikkeavan aiemmista vuosisadoista (kuva 15.2). Kasvuolosuhteet olivat ankarimmillaan l800-luvulla pienen jääkauden loppuvaiheissa. Joinakin vuosina männyn kasvu rinnankorkeudelta mitattuna on voinut yksittäistapauksissa pysähtyä kokonaan. Tämä on voitu päätellä esimerkiksi luvun, erityisesti vuoden 1837, puuttuvien vuosirenkaiden perusteella. Heikot kasvuvuodet näkyvät lähes kaikissa Lapin männyissä poikkeavan kapeina vuosirenkaina. N ii stä merkittävimmät ovat: 1574, 1601,1620, 1680, 1696, 1709, 1734, 1769, 1806, 1837, 1900, 1903, , 1929, 1940, 1963ja Ilmastonvaihteluihin sisältyy rytmiikkaa, joka on yhteydessä uudistumiseen: mitä lämpimämpää on ollut kesä- heinäkuussa, sitä paremmin puu on kasvanut. Vertailtaessa jakson jkr uudistumisvuosia vastaaviin vuosilustoindekseihin uudistuminen näyttää tapahtuneen ainoastaan suotuisien kasvujaksojen aikana. Metsänraja li enee peräytynyt viimeisten 500 vuoden aikana keskimääräistä nopeammin useita satoja vuosia kestäneen ja vasta 1900-luvun alussa loppuneen pienen jääkauden vuoksi. Mainittavampaa uudistumista tuona aikana tapahtui ainoastaan 1700-luvun puolivälin lämpiminä vuosina, mitä osoittavat noin 250-vuotisten mäntyjen esiintyminen metsänraja-alueella kaikkialla Fennoskandiassa. Viime vuosisata jakautuu kasvunvaihtelun perusteella kolmeen jaksoon: heikkokasvui seen alkuun ( ), hyväkasvuiseen keskivaiheeseen ( ) ja normaalikasvui seen loppujaksoon ( ). Jakso oli poikkeuksellisen suotuisa. Päätelmää tukevat havainnot nuorista vuotlaista metsiköistä, jotka nykyisin muodostavat maantieteellisesti pohjoisimman ja tuntureilla ylimmän metsänrajan. Vi eläk in ylemmäs ovat ki vunneet 1970-luvu ll a syntyneet puuyksilöt. Metsänrajamänty on kasvanut varsin keskimääräi sesti viime vuosikymmenet aina I 990-luvun puoliväliin saakka. Notkahduksen aiheutti kuitenkin luku, jolloin kasvu jäi noin puoleen normaalista. Viimeisellä I O-vuotisjaksolla on ollut keskimääräistä lämpimämpää, mikä näkyy myös noin 20 % keskimääräistä parempana kasvuna. Tuhatvuotinen aikaperspektii vi osoittaa, että metsät uudistuvat suotu isien ilmastojaksoj en aikana. Jos ilmasto lämpenee tulevaisuudessa, uudistumista suosivienjaksojen määrä kasvaa. Lapin viimeaikaiset ilmastomuutokset Sodankylän ilmastoti edot soveltuvat hyvin myös Lapin ilmaston vaihte luiden kuvaamiseen. Vuoden keskilämpötila (kuva 15.3a) on viimeisen 15 vuoden aikana ollut puolisen astetta 104-vuotisen tarkastelujakson ( ) keskiarvoa (- 0,7 C) korkeampi. Kaikkien viimeisten 16 vuoden keskilämpötilat vuotta 1998 lukuun ottamatta ovat olleet keskimääräistä korkeampia. Vuodet 1989 ja 2000 kuuluvat viiden lämpimimmän vuoden joukkoon tarkastelujaksolla Nykyinen lämpötilatrendi muistuttaa luvulla alkanutta yl i 15-vuotista lämpenevää jaksoa. Sydäntalven eli joulu- maaliskuun keski- 3 a) 2 1 o e) 1000 Sodankylä Joulu-maaliskuu keskilämpötila lämpötila (kuva 15.3b) on 1990-luvulla aikana pysyte ll yt I 04-vuotisen tarkastelujakson keski arvon tuntumassa tai sen yläpuolella. Sydäntalvet lämpenivätjopa parilla asteella 1990-luvun a lkupuole lla. Lämpenemisen syynä ol i Pohjois-Atlantin säävaihteluihin liittyvän NAO-ilmiön (NAO = North Atlantic Oscillations) poikkeukselli sen voimakas vaihe. NAO vaihtelee jaksoittaisesti aiheuttaen äärivaiheissaan poikkeukselli sia säitä Euroopassaja Pohjois-Afrikassa. NAO:n huippuvaiheessa ovat läntiset ja lounaiset virtaukset vallitsevia,jolloin Golf-virrasta peräi sin oleva lämpö ja kosteus tekevät talvista lauhkeitaja satei sia. Kesällä lisääntynyt tuulisuus, pilvisyys ja sateisuus viilentävät ilmastoa verrattuna idän- ja kaakon suuntai sten tuulien mantereisempaan ja lämpimämpään säähän. NAO:n huippuvai he ei kuitenkaanjäänyt pysyväksi, sillä luvu ll a on palattu keskiarvon tuntumaan. Kesälämpötilat ovat olleet lähes vuosi vuodelta lämpimämpiä viimeisen 10 vuoden aikana. Pohtila (1980) on Sodankylän ilmastotietojen perusteella laskenut, että runsasta kukkimista edeltävän vuoden kynnysa rvon (9 10 d.d.) ja sitä seuraavan kunnollisen tuleentumisen kynnysarvon (845 d.d.) yhteinen esiintymistodennäköisyys on vain 0,06. Tulos merkitsisi sitä, että Sodankylässä olisi noin kuusi kertaa 11,8'C , 1 /\-;<;;/.4IA~~\=A:~~Wr:::r.:t\fIa<J~\:>Afr~-:/::t.-p,t\A:;:;d'f~ Tehoisa lämpösumma 800 d.d vuotiskeskiarvo - jakson keskiarvot - vuotuiset keskiarvot Kuvan kesk.ilämpotilatiedol perustuvat Ilmatileen laitokselta saatuihin kuukau sikeskiarvoihin. Vuosien ämpösumma perustuu Olansuu-Henttosen Ilmastomalliin. Jaksolla käytettiin Ilmaheteen laitokselta saatua lämpösumrna-aineistoa. Kuva 15.3 Sodankylässä 15 viimeisen vuoden keskilämpötila on puolisen astetta korkeampi kuin /04 vuoden/orkasle/ujakson (/90/- 2004) keskiarvo. Vuosisadan/ämpimimmäl sydänla/vel OOIl/Umaaliskuu} koettiin 1990-luvulla. Nyt kesälämpötilat ovat lähteneet nousuun. Peräkkäisten lämpimien vuosien perusteella voidaan olettaa, ellä männyllä on ollut keskimääräistä parempia siemenvuosia viimeisten vllosien aikana. 193

5 vuosisadassa kynnys arvot ylittäv iä vuosiyhdiste lmiä. Kohtuullinen siemensato saataisiin sen mukaan vain noinjoka 16. vuosi. Uudistumista tapahtuu kuitenkin emo useammin, koska j onkin verran siementä va lmi stuu joka vuosi metsänrajaa myöten. Alkaneella vuosituhannell a on kui tenkin riittä nyt lä mpöä: vuosien lämpösummat (932, 894 ja 1003 d.d.) ylittävät esitetyn kriteerin. Se merkitsee ainakin lämmön osalta sitä, että Sodanky lässä on ollu t edellytyksiä kohtuullisiin siemensatoihin. Sodankylän lämpösumman keski arvo j aksolla oli 800 d.d. (kuva 15.3c). Jos kesänaikainen ilmasto lämpenisi Sodankylässä asteell a, merkitsisi se 125 d.d.:n nousua lämpösummassa. Nelj än asteen lämpötil an nousu merkitsisi j o 500 d.d.: n lisää lämpösummassa. Loppupäätelmänä voidaan todeta, että Lapin ilmasto on Sodanky län havaintoj en mukaan ollut suotuisa viime isen 15 vuoden aj an ja että trendi on lievästi lämpenevä. Kylmät vuodet puuttuvat lähes tyystin, ja lämpimät vuodet tavoittelevat tarkastelujakson ennätyksiä. Uudistumisen edellytykset ovat selvästi parantuneet. Viime vuosien lämpötilat ovat kuitenkin pysyneet tarkastelujakson normaali vaihtelun raj oissa. Uudistamismenetelmien sopeuttaminen ilmastonmuutokseen Maapallon ilmasto muuttuu jatkuvasti. Pohjois-Suomessa se on merkinnyt metsänraj an sii rtymi stä sekä puuston peittävyyden j a kasvun vaihteluita lämpimien j a viileiden ilmastovaiheiden tahdissa. Muutokseen on sisältynyt myös trendimäisiä va ihteluita, j otka liittyvätjääkausien aika istenja niiden vä li sten ilmastoj en kehitykseen. Sodankylän ilmastotiedot vahvistavat sen, että suuri1maston vaihtelut ovat ainakin toistaiseksi pysyneet Lapi ssa normaaleissa puitte issa metsätalouden kannalta. Jos ilmasto lämpenee jatkossa merkittävästi, palataan atlanttisen kauden olosuhteisiin tai siirrytään nykyiseen keskieurooppalaiseen ilmastoon. Seurauksena on arvioi tu olevan mm. nykyisten puulajisuhteiden muuttuminen lehtipuuvaltaisemmiksi. Muutos merkitsisi myös sekä polaarisen että alp iinisen metsänraj an s iirtymistä pohj oisemmaksi ja ylemmäksi tuntureiden rinteillä. Ilmasto on to imintaperiaatteeltaan kaoottinen. Siksi ilmastonmuutostutkimuksessa on varauduttava kaikkiin mahdolli si in ti la nteisiin j a va ihtoehtoihin. Se on itse asiassa satojen mi ljoonien vuosien ai kana muotoutuneen maapa ll on ilmastohistoriankiijoituksen perusopetuksia. On laadittava vaihtoehtoisia ilmastoskenaari oita, jotka soveltuvat hyv in myös metsien uudistamiseen liittyvien kysymysten selvi ttämi seen. Mutta samana ika isesti on myös kehitettävä reaalia ikaista ilmastonmuutoksen seurantaa, jotta vo ita isiin tunni staa vallitseva tilanne ja jopa ennako ida tul evaa kehitystä. Silloin osataan myös laatia tilanteeseen parhaiten soveltuva skenaano. Korholan näkemysten ja hi storiankilj oituksen opetusten yhteisenä sanomana on toimiminen luonnon asettamien vaihtelurajojen puitteissa. Vaikka edellä kerrotuilta suurilta vaikeuksilta vältyttäisiinkin, sisä l tyy ilmastonmuutoksiin aina myös pienempiä ennakoimattomi a tek ij öitä, jotka voidaan hallita, kunhan tunnetaan luonnon omat toimintaedellytyksetja pysytään niiden rajoissa. Kbj{/lIislI/llI{/ ACIA Ovel'viewreport /mpaclsofa Warming Arclic: Arctic Climale lmpacl Assessmenl (Conelus iono'). index. c/m? di rs l/b =%2 FA ei A %2 f<overview Eronen, M. /98/. IImasto/7 vaihtelut ja pohjoisimmat mänlymelsäl. Lapin IUlkil11l1sseuran vuosiki/ja XXII: Kellomäki, S. /996. IImastonmlfU{oksen vaikutukset Pohjois-Suomen metsiin. Julkaisussa: I-Iökkä, H, Salminen, Hja Varmola, M. (toim.). Pohjoisten metsien kasvu - ennen, nyt ja tulevaisuudessa. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 589: 16-3 J Korhola, A Pysyvää on vain muutos. Yliopisto 20/94: Mielikäinen, K., Nöjd, P., Pesonen, E. ja Timonen, M. /998. Puun muisti. Kasvun vaihtelu päivästä vuosituhanteen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja s. Pohtila, E Climatiejluctuations andforestlj' in Lapland. Holaretie Eeology 3: Siren, G SkogsgränstaJ/en som indikator jör klimatjlllktuationerna i l10rra Fennoskandien linder hislorisk tid. Metsäntutkimuslaitoksen julkaisuja 54(2). 66 O'. Timonen, M Lapin metsien kasvun vaihtelu viimeisten 500 vuoden aikana. Julkaisussa: Hökkä, H, Salminen, H ja Varmola, M. (loil11.). Pohjoisten metsien kasvu - ennen, nyt ja tulevaisuudessa. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 589: Timonen, M. 200/. Ilmaston muutokset kaulla aikojen - onko menneisyys Lapin metsien tulevaisuuden peili? Varmola, M. ja Tapaninen, S. (toim.). Pohjoisten metsien hoito - 30 vuolla tutkimuspäiviä Rovaniemellä. Metsänlutkimuslaitoksen tiedonantoja 803: Tynys, T Vätsärin erämaan metsien kehitys. Metsähallituksen luonnonsuojelujulkaisuja. SOIja A No s