Ilmasto ja ihmisen kehitys

Transkriptio

1 Katsaus Raino Heino Ilmasto ja ihmisen kehitys aapallolla on esiintynyt menneinä aikoina erittäin suuria ilmaston vaihteluita, jotka ovat johtuneet eri tekijöistä. Olemassaolonsa aikana maapallo on enimmäkseen ollut nykyistä selvästi lämpimämpi ja kylmät jääpeitteiset ajanjaksot ovat olleet lyhyempiä. Viimeistä vuosimiljoonaa ovat kuitenkin hallinneet kylmät jääkaudet, joiden välissä on ollut lämpimämpiä jaksoja. Viime vuosituhansina maapallon keskilämpötila on puolestaan vaihdellut parin asteen rajoissa. Uuden ajan alkua hallitsi pikku jääkaudeksi ristitty viileämpi ajanjakso, ja sitä seurasi 1800-luvun puolivälistä alkanut lämpeneminen, joka jatkuu edelleen. Viime vuosikymmeninä ihmisen ja luonnon välisessä vuorovaikutuksessa on siirrytty vaiheesta, jossa suojautuminen luonnonvoimia vastaan oli keskeisin kysymys, vaiheeseen, jossa ympäristön luonnetta muutetaan siihen tarkoituksellisesti pyrkimättä. Maapallon lämpötilan odotetaan tulevina vuosikymmeninä nousevan selvästi nykyisestä ns. kasvihuoneilmiön voimistumisen seurauksena. Kuvittele, että jollakin toisella planeetalla elävä olento on etäältä ottanut planeetta Maasta yhden kuvan vuodessa. Kuvasarja käsittää Maan yli miljoonan vuoden historiasta viimeiset vajaat 600 miljoonaa vuotta eli sen ajan, jonka Maan ilmakehän koostumus on ollut sopiva monimuotoisemman elämän syntymiselle. Kuvittele edelleen, että tuo olento on koonnut kaikki lähes 600 miljoonaa kuvaansa pitkäksi elokuvaksi ja esittää nyt elokuvansa sinulle. Filmin ajonopeus on 18 kuvaa sekunnissa eli sama, jolla kotikatsomoissakin yleensä katsellaan vanhoja kaitafilmejä. Joka sekunti siis välähtää valkokankaalla ohi 18 Maan vuotta ja minuutissa siis vuotta. Jos filmiprojektori saa käydä keskeytymättä vuorokaudet läpeensä, niin koko elokuvan esittäminen vie aikaa tasan yhden vuoden. M Duodecim 2007;123:

2 Elokuva maailman historiasta Elokuvan alussa Maa-planeetan mantereet ovat laajalti jäätiköiden peitossa samaan tapaan kuin Etelämanner tai Grönlanti nykyään. Tammikuun kuluessa Maan lämpötila kuitenkin nousee, jäät sulavat, ja jonkin ajan kuluttua tavataan jäätä mahdollisesti vain aivan korkeimmilta vuorenhuipuilta. Enimmäkseen lämmintä ajanjaksoa kestääkin sitten aina kesään saakka, ja voit todeta Maan muuttuvan vähitellen yhä rehevämmäksi ja elävämmäksi. Keskellä kesää kuitenkin Maan eteläinen puolisko alkaa jäätyä. Tätä jääkautta kestää filmissä parin viikon ajan, ja sitten jäät katoavat. Kesän kuluessa tapahtuu suuria muutoksia Maan pinnalla. Mantereet ja navat siirtyvät ja vuorijonoja syntyy poimuttumalla. Loppukesän ja koko syksyn ajan maapallon lämpöolot ovat taas erityisen suotuisat, ja niiden myötä kehittyy erittäin rehevä kasvillisuus ja runsas eläimistö. Pääasiassa näiltä ajoilta ovat peräisin meille nykyään niin tärkeät fossiiliset polttoaineet maakaasu ja öljy, entisten aikojen yhteyttämistulokset. Jättiläismäiset hirmuliskot hallitsevat filmiä suurimman osan syksyä. Joulukuun alkupuolella tapahtuu suuria luonnonmullistuksia, ja niiden myötä hirmuliskot katoavat maapallolta. Joulukuun kuluessa Maan ilmaston ollessa edelleen suotuisa voimme nähdä nykyisten nisäkäslajien alkumuotojen vähitellen kehittyvän. Alat kenties tuntea olosi jo vaivautuneeksi, sillä vuosi on jo loppumaisillaan eikä vielä ole näkynyt jälkeäkään mistään ihmistä muistuttavasta olennosta. Sen sijaan taas kerran Maan navat alkavat jäätyä ja mannerjäätiköt työntyä eteenpäin peittäen nykyisiä maa-alueita. Vasta kun filmi on melkein lopussa, tarkemmin sanottuna päivällisaikaan vuoden viimeisenä päivänä, näkyy vilauksia ihmistä muistuttavista olennoista. Jäätiköt hallitsevat kuitenkin kuvaa. Iltapäivän kuluessa työntyvät mannerjäätiköt useita kertoja etelää kohti (glasiaali) ja vetäytyvät sitten taas takaisin (interglasiaali). Joulukuun 31. päivän illansuussa ihminen ei ole vielä paljonkaan näyttäytynyt. Mutta kymmenkunta minuuttia ennen filmin päättymistä ilmaantuu kuvaan ihminen, joka osaa jo viljellä maata. Viitisen minuuttia ennen filmin loppua ja nykyisen lämpimän interglasiaalikauden ollessa parhaimmillaan syntyy sivilisaatio ja sen myötä kirjoitettu historia. Kun elokuvaa on jäljellä enää vajaat puoli minuuttia, Kolumbus astuu maihin Amerikassa. Näillä hetkillä keksitään ruutikin, ja filmin loppumetreillä ruudin savu pöllähtää näkyviin tavan takaa. Viime sekunneilla vilahtaa silmien ohi kaksi maailmanlaajuista sotaa. Viimeiset 2 3 sekuntia filmistä kiinnostaisivat erityisesti, mutta hidastetustakaan esityksestä ei ehdi saada oikein selvää viimeisimmästä puolesta vuosisadasta. Maailma näyttää kuitenkin muuttuneen silmänräpäyksessä aivan toisenlaiseksi. Ihminen ja hänen aikaansaannoksensa hallitsevat selvästikin maailmankuvaa. Toivokaamme, että tuo kaukainen ystävämme jatkaisi kuvaustaan, vaikka nykyään satelliitit antavat riittävän lintuperspektiivin maapallosta. Viiden sekunnin lisäys (siis 90 Maan vuotta) tuohon näkemäämme elokuvaan kertoisi aikanaan, millaiseksi Maa-planeetta on muuttunut R. Heino

3 Maapallon ilmaston esihistoriaa Maapallon ilmaston varhaisin historia tunnetaan vielä melko huonosti. Erosen (1991) mukaan maapallolla yli 3,5 miljardia vuotta jatkunut elämä todistaa kuitenkin sen, että ilmaston vaihtelut eivät ole tuona pitkänä aikana missään vaiheessa ylittäneet elämän sietokyvyn rajoja. Ns. kambrikausi, jolta vasta on peräisin runsaasti fossiileita sisältäviä kivilajeja, alkoi noin 600 miljoonaa vuotta sitten (vrt. edellä selostettu»filmi»). Koska monien eläinten ja kasvien tiedetään olevan sidoksissa tiettyihin ilmasto-oloihin, on löydettyjen fossiilien avulla voitu selvittää ilmasto-oloja varsinkin myöhempinä geologisina kausina, jolloin eläin- ja kasvikunnan muodot olivat jo nykyisen kaltaisia. Maapallon ilmastossa voidaan katsoa vallinneen kaksi maailmanlaajuista ilmastotyyppiä,»normaali» lämmin ilmastotyyppi, jossa ilmakehän hiilidioksidipitoisuus oli nykyiseen verrattuna moninkertainen, ja viileä, jonka vallitessa on tapahtunut laajoja jäätiköitymisiä. Jälkimmäinen muodostaa ajallisesti vähäisemmän osan maapallon ilmastohistoriasta. Viimeisimmälle vuosimiljoonalle on ollut tyypillistä jääkausien ja niiden välisten lämpimien interglasiaaliaikojen vuorottelu noin vuoden jaksoissa (kuva 1). Pidetään todennäköisenä, että myös aikaisempien kylmien aikojen ilmasto on sisältänyt vastaavia vaihteluita, mutta havainnot eivät pysty tätä täysin todistamaan. Suuria mannerjäätiköitä alkoi ilmestyä pohjoiselle pallonpuoliskolle vuotta sitten. Selviä jääkausia on esiintynyt 7 8 kertaa. Kullekin on ollut tyypillistä lämpimien välijaksojen lyhyys (noin vuotta) ja nopea siirtyminen seuraavaan jääkauteen. Lämpötila ( C) Selvästi lämpimämpää Lämpökaudet Jääkaudet Nykyinen lämpökausi ks. kuva Aika (v) K u va 1. Lämpötilan muutokset maapallolla eri aikoina. Ilmasto ja ihmisen kehitys 2789

4 Viimeisin jääkausi saavutti huippunsa noin vuotta sitten, ja nykyistä lämmintä vaihetta on kestänyt noin vuotta. Se saavutti (toistaiseksi) huippunsa noin vuotta sitten, ja jos ilmastohistoria toistaisi itseään, voisimme odottaa viileämpiä aikoja seuraavina vuosituhansina. Jääkauden jälkeinen aika Nykyisen lämpimän interglasiaaliajan eli holoseenin ilmastonvaihteluiden selvittäminen perustuu edelleen geologisiin todisteisiin sekä kasvi- ja eläinfossiileihin. Tämän jakson tärkeimmät ns. proksitiedot Suomessa liittyvät suo- ja järvikerrostumissa säilyneisiin siitepölyyn ja kasvinosiin. Niiden lisäksi on tutkittu historiallisia sään kuvauksia ja kulttuurin vaiheita. Tällaiset seikat yhteen sovittamalla saadaan varsin tarkkoja arvioita ilmastosta viimeisten noin vuoden ajalta. Selvitysten perusteella on havaittu, että ilmastolliset heilahtelut eivät viimeksi kuluneina vuosituhansinakaan ole olleet pelkästään paikallisia, vaan useissa tapauksissa ne ovat olleet maailmanlaajuisia. Lisäksi löytyy yksittäisiä esimerkkejä poikkeuksellisista tapauksista, joita ei voi pitää nykyisiin ilmasto-olosuhteisiin soveltuvina (IPCC 2007). Viime vuosituhansia luonnehditaan yleensä vaihteleviksi ilmasto-oloiltaan. Noin vuotta sitten saavutettiin jääkauden jälkeisen ajan lämpötilahuippu, jolloin ilmasto oli nykyiseen verrattuna maailmanlaajuisesti muutamia asteita lämpimämpi. Sen jälkeen ilmasto on kehittynyt viileämpään suuntaan. Kosteuden muutoksista ei ole paljonkaan tietoja jääkauden jälkeisiltä ajoilta. Suomessa sademäärien kuitenkin oletetaan olleen riittävä metsäpuiden ja muiden kasvien kasvulle koko ajan. Tätä osoittaa myös laaja soistuminen (Eronen 1991). Ajanlaskumme ensimmäisen vuosituhannen aikainen ilmasto Euroopassa oli hieman viileämpi nykyiseen verrattuna. Keskiajan lopulla, noin vuoden 1000 tienoilla, esiintyi vähäisempi lämpenemishuippu (kuva 2). Tähän ajankohtaan sattuivat viikinkien matkat pohjoisella Atlantilla ja mm. Grönlannin asuttaminen. Kesät olivat niin lämpimiä, että Islannissa ja jopa Grönlannissa voitiin viljellä menestyksellisesti maata. Lämpökautta seurasi pikku jääkautena tunnettu jakso noin vuosien 1550 ja 1800 välisenä aikana. Sen kylmimpien vaiheiden aikana lämpötilat olivat selvästi nykyistä alempia. Tämä muutos aiheutti mm. Alppien ja Skandinavian vuoristojäätiköiden selvää kasvua, pohjoisen Atlantin merijään leviämistä ja viljasatojen epäonnistumisesta johtuvia katovuosia. Esimerkiksi vuosina noin kolmasosa Suomen silloisesta väestöstä menehtyi pohjimmiltaan ilmasto-olojen aiheuttamaan nälkään ja sairauksiin. Vaikka pikku jääkausi vaikutti kaikkialla maapallolla, sen vaikutukset tunnetaan parhaiten Euroopasta. Ilmaston muuttuminen koetteli pahimmin alueita, jotka olivat maanviljelyn äärirajoilla. Viljely hankaloitui tai loppui mm. Grönlannissa ja Islannissa sekä paikoin Skotlannissa, Alppimaissa ja Skandinaviassa. Erityisesti luku oli vaikeaa kylmään sopeutumisen aikakautta R. Heino

5 C 0,5 0,0 0,5 1, Aika (v) K u va 2. Maapallon pintalämpötilan vaihtelu viimeisen vuoden kuluessa (poikkeamina kauden keskiarvosta). Maapallon pintalämpötila viimeisten 140 vuoden aikana on esitetty vuosittain (punaiset pylväät) ja vuosikymmenittäin (musta viiva = tasoitettu vuotuinen käyrä, joka suodattaa noin kymmentä vuotta lyhyemmät vaihtelut). Pohjoisen pallonpuoliskon vuotuisen pintalämpötilan vaihtelu viime vuoden aikana (vuodesta toiseen tapahtuvaa vaihtelua osoittaa sininen käyrä ja 50 vuoden keskiarvoa musta käyrä) on arvioitu käyttäen ns. proksidataa, joka on kalibroitu lämpömittarein suoritettuihin havaintoihin. 95 %:n luottamusväli on osoitettu harmaalla alueella. Mitatut muutokset Kirjoitettu historia ja meteorologisin mittalaittein tehdyt ilmastohavainnot mahdollistavat varsin tarkan ilmastohistorian kuvauksen viime vuosisadoilta. Ilmatieteelliset mittaukset aloitettiin eräillä yksittäisillä paikkakunnilla Euroopassa jo 1600-luvun loppupuolella luvulla havaintoverkosto tihentyi Euroopassa (mm. Tukholman ja Pietarin havainnot 1750-luvulta alkaen) ja 1800-luvulta lähtien muualla maailmassa luvun puolivälistä käynnistyi havaintotoiminta merillä. Meteorologiset mittaukset osoittavat lämpötilan nousseen viime vuosisadalla 1940-luvulle asti, minkä jälkeen lämpeneminen hidastui ja kääntyi laskuun laajoilla alueilla pohjoisella pallonpuoliskolla. Koko maapallon lämpeneminen kiihtyi jälleen 1980-luvulla. Vuosi 1998 oli koko mittausten aikakauden lämpimin, ja esimerkiksi 11 lämpimintä vuotta sijoittuvat viimeisten 12 vuoden aikaan luvun alun lämpeneminen ilmeni luonnossa monin tavoin esimerkiksi jäätiköiden vetäytymisenä vuoristoissa, jäävuorten sulamisena, pohjoisen satamien piden Ilmasto ja ihmisen kehitys 2791

6 Tau lu k ko. Ihmisen toiminnan vaikutukset ilmastoon (Heino 1978). Aiheutettu ilmiö Vaikutus Vaikutuksen laajuus Lämmön vapautuminen Ilmakehän lämpeneminen Lähinnä paikallinen Hiilidioksidipäästöt Kasvihuoneilmiön voimistuminen Globaalinen Muiden kaasujen päästöt Ilmakehän aerosolit Kasvihuoneilmiön voimistuminen ja otsonin väheneminen Auringon säteilyn väheneminen ja pilvisyyden lisääntyminen Globaalinen Alueellinen Maanpinnan muutokset Säteily- ja vesitalouden muutokset Alueellinen tyneinä aukioloaikoina sekä kasvien ja eläinten levinneisyysalueiden laajenemisena pohjoiseen. Vaikka koko pallonpuoliskon osalta muutos oli vain noin yhden asteen suuruinen, lämpeneminen oli varsin rajua nimenomaan pohjoisilla leveysasteilla. Vuosisadan puolivälistä lähtien tapahtunut lämpötilan laskukin oli huomattavin pohjoisilla alueilla. Tähän viilenemiseen ovat liittyneet seurannaisvaikutuksina päinvastaiset tapahtumat kuin lämpenemisvaiheeseen. Sateisuuden muutosten arviointi on vielä varsin epäluotettava. Pohjoisemmilla leveysasteilla sademäärät näyttävät kuitenkin jonkin verran lisääntyneen viime vuosikymmeninä ja eteläisemmillä vastaavasti vähentyneen. Maapallon lumipeite on vähentynyt, kun taas jäätiköiden paksuus on lisääntynyt Etelämantereella ja Grönlannissa (IPCC 2007). Suomen lämpötilat vastaavat paljolti globaalilämpötilan muutoksia (Heino 1994). Kevätlämpötiloissa on ollut havaittavissa jatkuvasti nouseva suuntaus. Sen sijaan muina vuodenaikoina vuosisadan alusta alkanut lämpeneminen kääntyi laskuun 1940-luvulta alkaen. Tämä ilmiö on itse asiassa näkyvissä koko pohjoisen Atlantin vaikutusalueella. Ilmastonmuutoksen uhka Viime vuosina on väläytelty tavan takaa mahdollisuutta, että olemme kenties maapallon ilmastossa tapahtuvan muutoksen alkuvaiheessa. Tällaisten väitteiden tueksi on esitetty poikkeuksellisia sääoloja eri puolilla maailmaa (mm. kuivuus, tulvat, myrskyt, kadot ym.). On syytä erityisesti korostaa, että tällaiset epätavalliset ilmiöt eivät välttämättä merkitse ilmastonmuutosta, vaan ilmastossa on aina tapahtunut ja vastaisuudessakin tapahtuu luonnon omien lainalaisuuksien säätelemiä suuriakin vaihteluita vuodesta toiseen. Ylikansoitetuilla alueilla tai erityisesti elämän ns. nollarajoilla (aavikoiden reuna-alueet, pohjoiset kasvillisuusrajat) tosin jo pienetkin muutokset saattavat aiheuttaa vakavia seurauksia. Teollisen ja teknologisen kehityksen myötä on ihmisen vaikutus ilmastoon kuitenkin nousemassa huolestuttavasti esille. Ihmiskunnalla on käytettävissään keinoja, 2792 R. Heino

7 jotka voivat aiheuttaa suuria ja osin arvaamattomia, maailmanlaajuisia vaikutuksia Maan ilmastoon. Kysymys kytkeytyy olennaisesti energian tuottamiseen ja käyttöön, joiden välityksellä ihminen muuttaa ilman koostumusta. Näistä ylivoimaisesti tärkeimmäksi on todettu hiilidioksidin ja muiden säteilyvaikutuksiltaan samankaltaisten kaasujen lisääntyminen ilmakehässä ja kasvihuoneilmiön voimistuminen. Paikallisesti ihminen on jo muuttanut ilmastoa. Verrattaessa esimerkiksi kaupunkien ja ympäröivän maaseudun ilmasto-oloja voidaan todeta eroja mm. lämpö-, kosteus- ja tuulioloissa. Lisääntyvän kaupungistumisen myötä nämä ilmiöt tulevat entistä yleisemmiksi. Taulukossa on tiivistelmä inhimillisen toiminnan mahdollisuuksista vaikuttaa ilmastoon globaalisesti tai joka tapauksessa hyvin suurilla alueilla. Tuleva ilmastollinen kehitys määräytyy luonnon omista muutoksista ja ihmisen toiminnasta. Jälkimmäisen merkitys näyttää tulevina vuosikymmeninä muuttuvan määrääväksi. Useimmat ihmisen toiminnan vaikutukset osoittavat nimittäin samaan suuntaan: Maa-planeetta lämpenee! Kirjallisuutta Eronen M. Jääkausien jäljillä. Helsinki: Ursa Heino R. Muuttaako ihminen ilmastoa. Tutkimus ja Tekniikka 1978;4 5; Heino R. Climate of Finland during the period of meteorological observations. Finnish Meteorological Institute Contributions 12. Finnish Meteorological Institute IPCC, Climate Change The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Cambridge University Press RAINO HEINO, dosentti, tutkimuspäällikkö raino.heino@fmi.fi Ilmatieteen laitos PL 503, Helsinki 2793