Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

Transkriptio

1 Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

2 2

3 Etelä Mauri Timonen 2012 Näkymä Inarin Iijärven pohjoispuolisilta Selkäjärviltä. Vielä niitä honkia humisee vai humiseeko? Näillä männyn metsänrajan yläpuolisilla kukkuloilla, jotka sijaitsevat Inarin Iijärven pohjoispuolisella Selkäjärvien alueella, kasvaa nykyään vain harvakseltaan yksittäisiä mäntyjä, nekin 1930-luvun lämpimän ilmastojakson peruja. Mutta jos mennään ajassa tuhansia vuosia taaksepäin, tämänkin lammen rantatöyräillä kasvoi tuuhea mäntymetsä! Sen osoittavat sadat lammen rantamudasta löytyneet jopa tukkipuukokoiset männyn megafossiilit (pikku kuva). Runkoja löytyy vain lammen pohjois- ja länsireunan rantamudasta, jonne länsi- ja pohjoismyrskyt ovat niitä syksyisin kaataneet. Vastarannan puut kaatuivat rinteeseen, jossa ne lahosivat muutamassa sadassa vuodessa. Miksi mänty viihtyi aikoinaan niin hyvin näillä seuduilla? Syynä oli vuotta sitten vallinnut nykyistä useita asteita lämpimämpi ilmasto. 3

4 ILMASTON LÄMPÖTILAVAIHTELUT ERI AIKASKAALOISSA Pohjoisen pallonpuoliskon lämpötilavaihteluista viimeisten , , , 1000 ja 100 vuoden aikana. a) Ainakin kahdeksan jääkautta on esiintynyt viimeisten vuoden aikana. b) Viime jääkautta edeltävän Eemin ja nykyisen holoseenin lämpötilakehitykset muistuttavat toisiaan. Jääkautiset lämpötilat ovat 4-5 astetta alempia. c) Nykyisen holoseenikauden lämpöhuippu sattui Atlanttiselle kaudelle vuotta sitten, jolloin pohjoisella pallonpuoliskolla oli kesällä 2-6 ja talvella 3-9 astetta nykyistä lämpimämpää. Selkäjärvien mäntymegafossiilit ajoittuvat enimmäkseen tälle jaksolle. d) Viimeinen vuosituhat alkoi keskiajan lämpökaudeksi kutsutulla jaksolla ( ). Silloinen noin puolen asteen lämpötilan nousu vastaa nykyistä nousua. Kylmintä, useita asteita pitkän ajan keskiarvon alapuolella, oli pienen jääkauden kahden kylmimmän jakson ( ja ) aikana. Pikkujääkausia on esiintynyt ainakin 9 kertaa holoseenin akana. e) Lämpötilan nousua 1900-luvun alkupuoliskolla pidetään toipumisena pienestä jääkaudesta. Vuosituhannen vaihteessa tapahtunut lämpötilan nousu aiheutui NAO-ilmiön vahvistumisesta. Lämpeneminen taittui Suomessa vuoden 2005 aikana (vihreä, sininen). Muualla pohjoisella pallonpuoliskolla lämpeneminen näyttäisi jatkuvan. Kuvien alkuperä: Bradley & Eddy 1991 (a-c), Daly 2001 (d) ja Climate Research Unit (CRU) sekä Ilmatieteen laitos (e). 4 Kuvat uudelleen piirsi Mauri Timonen

5 Alle vuoden lämpökaudet (interglasiaalit) ovat jääkausien välisiä lämpöpiikkejä. Nykyinen pikku jääkauden jälkeinen lämpeneminen ilmeisesti tulee ja menee. Ihmisen vaikutusta tähän kokonaisuuteen nähden on vaikeaa arvioida. Onko ihmisen toiminnasta aiheutuneeksi arvioitu, CO 2 -lisääntymiseen liitetty lämpenemispiikkikään, punanenä edes mahdollinen, sekin on tullut yhä kriittisemmäksi käyneen tarkastelun kohteeksi. 5

6 POHJOISEN PALLONPUOLISKON ILMASTO VERRATTUNA SUOMALAISEEN ILMASTOON Maapallon alailmakehän keskilämpötilan nousun vajaalla asteella 1900-luvulla on selitetty aiheutuneen ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvusta (AGW-hypoteesi). Kilpailevan teorian mukaan lämpenemisessä on kyse luontaisesta vaihtelusta ja palautumisesta viileämmästä pienestä jääkaudesta. Luontaiseen vaihteluun liittyy myös ilmaston syklisyys, joka selittää varsin tehokkaasti osan ilmaston vaihteluista. Tämä puoli on jäänyt ilmastonmuutostutkimuksessa vähälle huomiolle. Syklisyysanalyysit (Wavelet- ja spektrianalyysit) ovat paljastaneet lustosarjoista esimerkiksi vuoden jakson, jota pidetään auringon aktiivisuuteen liittyvänä ilmiönä (ns. Gleissbergsykli). Sama sykli näkyy myös monissa lämpötilasarjoissa (myös oheisessa kuvassa). Kuvien alkuperä: Climate Research Unit (CRU) sekä Ilmatieteen laitos. Graafit: Mauri Timonen 6

7 POHJOIS-SUOMI: VUODEN, SYDÄNTALVEN, KEVÄÄN, ALKUKESÄN JA SYKSYN LÄMPÖTILAT Pohjois-Suomi: alue Oulusta pohjoiseen. Ilmastoasemat: Oulu, Kajaani ja Sodankylä Pohjois-Suomen maksimilämpötilat ovat pysyneet normaalin äärivaihtelun rajoissa 110- vuotisella vertailujaksolla. Vuotuiset, sydäntalviset (joulukuu-maaliskuu) ja alkukesän (kesäkuu-heinäkuu) minimilämpötilat olivat 1990-luvulla ja kuluvan vuosituhannen ensimmäisellä vuosikymmenellä samankaltaisesti korkeita kuin 1930-luvulla. Kevään (huhtikuutoukokuu) ja syksyn (syyskuu-lokakuu) minimilämpötilojen viime aikaiselle nousulle ei löydy vastinetta vertailujaksolta. Lämpötilat kuukausittain (vuoteen 2009 saakka): 7

8 ETELÄ-SUOMI: VUODEN, SYDÄNTALVEN, KEVÄÄN, ALKU- KESÄN JA SYKSYN LÄMPÖTILAT Etelä-Suomi: alue Kuopion korkeudelta etelään Ilmastoasemat: Helsinki (Kaisaniemi), Turku, Lappeenranta, Jyväskylä ja Kuopio Vuotuiset, sydäntalviset (joulukuu-maaliskuu) ja keväiset (huhtikuu-toukokuu) minimilämpötilat olivat 1990-luvulla ja kuluvan vuosituhannen ensimmäisellä vuosikymmenellä tavanomaista korkeammat. Alkukesän (kesäkuu-heinäkuu) ja syksyn (syyskuu-lokakuu) lämpötiloissa ei ole tapahtunut merkittäviä muutoksia 110-vuotiseen keskiarvoon verrattuna. Erilaista Pohjois- Suomeen verrattuna on myös vaatimattomampi 1930-luvun lämpeneminen. Lämpötilat kuukausittain (vuoteen 2009 saakka): 8

9 9

10 Kaaviokuva puun kasvusta, jonka perustekijöitä ovat pituuskasvu, paksuuskasvu ja tilavuuskasvu. Oman kokonaisuutensa muodostaa vuosiluston sisällä tapahtuva kasvukauden aikainen solututkimus, joka on lisännyt kasvutapahtumaa ja sen myötä myös ilmastonmuutosta koskevaa ymmärtämystämme. Mauri Timonen Puun muisti luonnon ja ilmaston historiankirjana Puuta voi luonnehtia historiankirjaksi, josta sen elinvaiheet, vallinnut ilmasto ja monet ympäristön tapahtumat ovat tietyin edellytyksin luettavissa vuoden tarkkuudella tuhansien vuosien ajalta, joskus jopa tarkemminkin. Puun muisti perustuu neljään tekijään: 1) vuodesta toiseen vaihtelevat sääolot rekisteröityvät puun solukkoihin erilevyisinä vuosirenkaina eli lustoina; 2) poikkeuksellisten vuosien aiheuttamat normaalia kapeammat tai leveämmät lustot ovat tunnistettavissa sormenjälkien tapaan useimmista saman ilmastoalueen puista; 3) vuosilustot reagoivat herkästi myös kasvuympäristössä tapahtuneisiin muutoksiin ja 4) puuaines voi säilyä lahoamattomana tuhansia vuosia. Puun kasvua säätelevät tekijät Vuosilustotiedon tulkinta ei ole helppoa, sillä puun kasvu on monimutkaisten kasvuprosessien ja lukuisten ympäristötekijöiden vaikutusten tulosta. Tutkijoilla on vain harvoin mahdollisuus seurata tätä prosessia reaaliaikaisesti. Yleensä tutkimus käynnistyy vasta jälkikäteen, jolloin tärkeimmän tietolähteen muodostavat lustonäytteet. Tulosten laatu riippuu siitä, kuinka hyvin tutkittavaa tapahtumaa kuvaava kasvukomponentti (signaali) saadaan erotetuksi muista kasvun vaikuttavista tekijöistä (kohina). Pahimmassa tapauksessa signaali voi kadota kokonaan kohinaan, esimerkiksi silloin, kun signaali peittyy metsikössä sattuneiden hyönteistuhojen, metsäpalojen, tulvien tai ihmisen toiminnan aiheuttamiin kasvureaktioihin. Vertaamalla vuosilustoista mitattuja ominaisuuksia (leveys, kevät- ja kesäpuun osuus, tiheys, solurakenteet ym.) ilmastomittauksiin, on selvitettävissä, mitkä tekijät säätelevät puun kasvua. Puiden herkkyys lämpöön ja kosteuteen riippuu useista tekijöistä, mm. puulajista, kasvupaikasta ja maantieteellisestä sijainnista. Puun kasvu-kausi käynnistyy vasta +5 o C:n kynnyslämpötilan ylityttyä. Siihen vaikuttavat mm. keväällä lämpö (alku), kesällä lämpö ja kosteus, syksyllä valo (loppu) sekä talvella kylmyys ja lumi. Männyn kasvu Pohjois-Suomessa riippuu miltei yksinomaan lämmöstä. Etelä- Suomessa lämmön ohella vaikuttaa myös kosteus. Jos lämpöä on riittävästi, mutta vedestä on ajoittaista puutetta, se näkyy joillakin puulajeilla, kuten Douglas-kuusella, kapeina vuosirenkaina vähäsateisina vuosina. Kuivan kauden keskelle sattuneet sadepäivät saavat aikaan ns. valeluston, mikä näkyy suurempina soluina. Ilmastoa likimääräisesti kuvaavista tekijöistä enemmän täällä. 10

11 Vuosilustot muodostuvat kevät- ja kesäpuusta (vaalea ja tumma osa). Lusto päättyy kesäpuun teräväreunaiseen kohtaan. Kesäpuun muodostuminen on toisinaan heikkoa. Se merkitsee viileää keskikesää. 11

12 Kasvu alkaa Kasvu loppuu Kasvukausi alkaa, kun vuorokauden keskilämpötila ylittää viisi astetta. Kevätpuu (vaalea solukko) kehittyy Lapissa toukokuun alusta juhannukseen. Kesäpuuta muodostuu suunnilleen heinäkuun puoliväliin saakka. 12

13 - Puun muisti - Lähes 600 ilmastoherkkää puulajia - Maailman pisimmät lustokalenterit - Miten lustoja tutkitaan? - ITRDB Lustotutkimuksen neljä puuyksilön syntypisteen koordinaattiin lukittua ulottuvuutta. Metlan lustotutkimuksessa laaditaan vuosilustokalentereita mm. lustoleveyksistä ja tiheyksistä, pituuskasvuista ja lustoihin tallentuneista hiili-isotooppisuhteista. Niiden avulla selvitetään erityisesti ilmastoon ja ilmastonmuutokseen liittyviä kysymyksiä. Lustotutkimus on kansainvälistä ja monitieteistä, sillä yli 180 puulajia eri puolilla maailmaa reagoi ilmastossa tapahtuviin muutoksiin. 13

14 14

15 Puunäytteiden dendrokronologisen ajoittamisen (ristiinajoittamisen) perusideana on paikallistaa eri näytteistä saman kalenteri-vuoden lustot. Tieto siitä, että männyn kasvun minimitekijänä Lapissa on lämpötila ja että kesät eivät ole veljeksiä keskenään, tarjoaa mahdollisuuden viivakoodimaisen kuvion laatimiseen poikkeuksellisten ja naapureistaan selvästi erottuvien kasvuvuosien perusteella. Tähän ns. Skeleton Plot-menetelmään tarvitaan vain suurennuslasi, kynä ja millimetripaperia (ei siis edellytä lustonmittausta). Yksinkertaisimmassa ajoittamisessa tällä tavalla laadittua viivakoodia verrataan toisen näytteen tai aiemmin laadittuun vertailusarjan vastaavaan viivakoodiin, jolloin oikea ajoitus löytyy (vrt. kuva). Jos lustonleveydet on mitattu, ajoitus käy helpoimmin korrelaatiotarkasteluilla (ristiinajoitusesimerkki ). 15

16 Ilmastohistoriaa vuosituhansien ajalta Kotimainen metsänrajamäntymme on ihanteellinen puulaji pitkän ajan kasvun vaihtelun tutkimiseen, sillä sen säilyvyys on pihkan, tervaisuuden ja muiden kemiallisten ominaisuuksien ansiosta omaa luokkaansa. Mänty kestää pystypuuna tai maakelona lahoamatta satoja vuosia. Kylmissä, vähähappisissa järvissä ja soissa osittain mutaan hautautuneet rungot säilyvät mittauskelpoisina jopa tuhansia vuosia. Tutkimusaineistoksi soveltuvat vanhojen rakennusten hirret, pysty- ja maakelot, kantojuurakot sekä järvistä ja soista löytyvät männyn megafossiilit (subfossiilit). Nämä jopa satoja metrejä nykyisen mäntymetsänrajan yläpuolelta tai jopa 100 km sen pohjoispuolelta tunturijärvien pohjamudista löytyvät puujäänteet antavat arvokasta ilmastotietoa lämpimämmästä menneisyydestä. Syventävän johdatuksen teemaan antaa elokuussa 2010 tehty tutkimusmatka männyn puurajalle Pöyrisjärvelle: Muinainen petäjä on lustotutkijan aarrearkku (Metsälehti makasiinin artikkeli): ja diasarja: &l=a1bc6f2667 Pöyrisjärven tutkimusmatkalla tutkittiin lukuisia männyn metsänrajan yläpuolisia pikku järviä. Kuvassa eräästä mutapohjaisesta lammesta löytynyt tukkipuukokoisen männyn megafossiili. 16

17 Mauri Timonen Mauri Timonen A lake close to Kalmankaltio Mauri Timonen Tuhansia vuosia vanhan puun pinta näyttää sahauksen jälkeen kullankeltaiselta. Mutta jo minuutissa väri vaihtuu kuparinruskeaksi. Enontekiön Kalmankaltio

18 Lustotutkijan arkipäivää! Eugene A. Vaganov 18

19 Kuva kiekot on kerätty yli 30 metsänrajaseudun järvestä (kartta). Tästä kiekkokasasta rakennetaan vuosilustokalenteri! Mauri Timonen Vuonna 1994 valmistuneen Metlan ensimmäisen vuodentarkan pitkän mäntylustokalenterin pituus on 1911 vuotta. Siihen tarvittiin yli 400 näytekiekkoa 33 järvestä. Lisämateriaalina käytettiin satakunta Muotkanruoktun ja Saariselän Riekkovaaran keloa. Sarjasta enemmän kirjassa Puun Muisti. 19

20 Pitkien vuosilustosarjojen historia Metlassa Vuonna 1994 aloitetussa Kasvun vaihtelun tutkimushankkeessa professori Kari Mielikäisen johdolla työ, jossa koottiin elävien puiden, kelojen, vanhojen rakennushirsien, kantojuurakoiden ja muinaispuiden (subfossiilien) lustoista 1911 vuoden pituinen lustokalenteri (Mielikäinen & al. 1998). Sarjan käytettävyyttä tutkimus-, opetus- ja esittelytarkoituksiin parannettiin yhdistämällä siihen metsänrajaseudun kasvukauden ilmastoa kuvaava kesäheinäkuun keskilämpötilakäyrä ja Sirénin (1961) uudistumisvuodet vuoteen 1998 saakka päivitettynä. Sarja muodostaa edelleenkin Metlan lustotutkimuksen keskeisen työvälineen, jolla ratkotaan mm. ilmastokysymyksiä. Viite: Mielikäinen, K., Nöjd, P., Pesonen, E. & Timonen, M Puun muisti. Kasvun vaihtelu päivästä vuosituhanteen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja s. Metlan 1911-vuotisen lustokalenterin tutkimusaineiston jakautuminen eri ajankohtiin (taustakuva). Jokaiseen vaakasuuntaiseen laatikkoon on tulostettu yhden puun lustoleveyden kuvaaja. Kasvun ns. piikkivuodet näkyvät himmeämpinä pystyviivoina. Vasemmalla olevassa pystygraafissa näkyy vuosilustoindeksiin perustuva viileiden (sininen) ja lämpimien (vihreä) välinen vuottelu. 20

21 Näyte KOM6749 (keltainen viiva eaa.) vaihtelee samassa rytmissä vertailusarjan kanssa: korrelaatiot 50 vuoden segmenteissä ovat välillä (kahta ensimmäistä segmenttiä lukuun ottamatta). Luultavasti Atacazo-tulivuoren purkautumiseen liittyvä heikkokasvuinen vuosi 330 eaa. näkyy voimakkaana piikkinä alaspäin. 21

22 Lapin metsänrajamännyn vuosilustoindeksien vaihtelu 7641 vuoden ajalta Lapin metsänrajamännyn vuosilustoindeksin vuosikymmenten välinen vaihtelu on pysynyt hyvin samanlaisena vuosituhansien saatossa. Pitkät siniset piikit kuvaavat viileämmästä ilmastosta aiheutuneita kasvun notkahduksia. Niihin saattaa kytkeytyä yksi tai useampia tulivuorenpurkauksia, jotka ovat pimentäneet taivaan yhdeksi tai useammaksi vuodeksi. Huomattakoon, että kuvaan on sisällytetty vain vuosikymmenten välinen vaihtelu; ilmaston pitkäaikaiset viilenemiset ja lämpenemiset eivät näy tässä esityksessä. 22

23 23

24 Käsivarren Pättikän lammen pohjamudasta paljastunut Kirvespuu (näyte PAT4973) sijaitsee nykyisen metsänrajan tuntumassa. Kuvassa näkyvä rungon tyvipätkä on osa pitemmästä noin 15 metrisestä aihkimännystä, jonka myrsky kaatoi lammen pohjamutaan noin 2800 vuotta sitten. Luultavasti peuranmetsästäjillä oli osuutensa puun kaatumiseen. Kirveen jäljet sijoittuvat rungon alaosaan. 24

25 Suomen karttaa muistuttava Suomipuu (näyte VAL4973) on Vallijärvestä löydetyistä rungon osista erikoisin. Sen vuosilustot ajoittuvat aikaan eaa. Jos kiekko käännetään peilikuvakseen, voi sen profiilin kuvitella esittävän eläinhahmoa (karhu). Karu Vallijärvi sijaitsee Käsivarren Ropijärven lähellä noin 420 metrin korkeudella merenpinnasta. Matalan Järven ranta-alueet muodostuvat pääasiassa puuttomasta kivirakasta. Länsirantaa jatkuu täällä 25

26 1122 A Kantojuurakko Muotkanruoktun Kuntsavaara 1999 B R96A23 Peltovuoman Pitkäjärvi 1999 Mauri Timonen C Kelo, 1000 v Muotkanruoktu 1999 D Vallijärvi 1999 E VAL0473 Suomi-puu, Vallijärvi 1999 Megafossiilinäytteitä voi joskus pitää luonnon taideteoksina. 26

27 27

28 Ilmastotutkimuksen kulku Oheisessa esityksessä on kuvattu yksityiskohtaisesti vuosilustoihin perustuvan ilmastomallin laadinnan vaiheet. Prosessi voi näyttää monimutkaiselta, mutta kyse on kuitenkin aika tavallisesta tämän päivän tilastotieteellisestä tutkimuksesta, jossa pyritään minimoimaan erilaisten tunnettujen virhelähteiden vaikutus tuloksiin. Yleisesti voidaan todeta, että puun eliniän puitteissa tapahtuvan vuosien ja vuosikymmenten välisen ilmastonvaihtelun selvittäminen on melko helppoa. Puun elinikää pidempien, satojen ja tuhansien vuosien aikajänteillä tapahtuvan vaihtelun analysointi sen sijaan on edellistä selvästi vaikeampaa. Syinä ovat puun kasvun monimuotoisuus ja ilmaston vaihteluiden monet kasvot : trendimäisyys, syklisyys, yhtäkkiset muutokset toimintatilasta toiseen ja satunnaisuus (kaoottisuus). Näiden ilmiöiden tunnistamien eri aikoina kasvaneiden puiden vuosilustoista vaatii sekä datoilta että menetelmiltä luotettavuutta ja tutkijalta vankkaa käytännön ammattitaitoa ja tilastollisten menetelmien hallintaa. Tulosten tulkinnassa on huomioitava ilmaston paikallisuus, mikä saattaa estää tulosten yleistämisen hankinta-aineistonsa ulkopuolelle. Posteri: 28

29 Ilmastomallien taistelu. Ns. lätkämailan mukaan ilmasto on lämmennyt viimeisten sadan vuoden aikana dramaattisesti. Vaihtoehtoisen ilmastokäsityksen mukaan kyse on enemmänkin bumerangista tai paistinpannusta, jonka reunat muodostuvat keskiajan lämpökaudesta, nykyisestä lämpenemisestä sekä pikku jääkaudesta. Lisää teemaan liittyvää grafiikkaa täällä. 29

30 Esimerkki kotoisesta lätkämailasta. Omakotitalon takapihalla kasvaneen männyn lustoleveyskäyrässä näkyy lätkämaila. Tässä tapauksessa syynä ei kuitenkaan ole ilmastonmuutos, vaan rakentaminen männyn läheisyyteen vuonna 1988 ja puun joutuminen takapihan nurmikon komistukseksi. Puu sai uudessa tilanteessa kasvutilaa ja lannoitetta, jolloin kasvu kolminkertaistui muutamassa vuodessa 0.6 mm:stä kaatohetken 1.8 mm:iin! Asiasta enemmän: 30

31 Yläkuvassa Jamalin kohutusta vuosilustoaineistosta alueellista tasoitusta soveltavalla RCS-menetelmällä ja alakuvassa perinteisellä puukohtaisella mallituksella laskettu indeksisarja. RCS-mallituksen tulos on sama kuin Briffan laskema lätkämaila (sininen ja punainen käyrä). RCS-malli on kuitenkin harhainen, sillä subfossiilipuiden (vuodet ) ja elävien puiden ( ) lustoaineistot poikkeavat niin rajusti toisistaan, että molemmille osa-aineistoille on laskettava oma RCS-tasoituksensa. Näin meneteltiin Lapin pitkän lustosarjan (Helama ym. 2002) RCS-tasoituksessa, jossa subfossiililustojen kasvut laskettiin mallista Subfossil (RCSre) e t ja elävien puiden lustot mallista Modern (RCSra) e t Tällöin lustojen ikärakenteesta, erilaisesta kasvupaikasta yms. tekijöistä aiheutuvat virheet saatiin, jos ei kokonaan eliminoiduksi, niin ainakin minimoiduksi. Yksityiskohtaisempaa pohdiskelua aiheesta linkissä 31

32 Norjan Karasjoella mitattu heinäkuun keskilämpö verrattuna Inarin Muotkanruoktun mäntyjen vuosilustoindekseistä arvioituun lämpötilaan (alempi kuva). Ylemmän kuvan leveä murtoviiva kuvaa mitatun ja arvioidun lämpötilan välistä korrelaatiota 22 vuoden liukuvissa aikaikkunoissa (Rbar 22 v). Ohuet viivat kuvaavat 95 %:n luottamusvälejä. Korrelaatio on vaihdellut arvon 0.60 molemmin puolin. 32

33 Lapin metsänrajamännyn kasvuihin perustuvassa RCS- ilmastomallituksessa (Helama ym. 2009) näkyy keskiajan lämpökausi, pikku jääkausi ja 20. vuosisadan lämpeneminen. Lämpötilat on tasoitettu vuosikymmenten (violetti, vaaleansininen) ja vuosisatojen (musta, punainen) pituisten jaksojen havainnollistamiseksi. Ilmastovaiheet erotettiin neljän lämpimimmän ja viileimmän 50-vuotisjakson, kolmen lämpimimmän ja viileimmän 100-vuotisjakson sekä lämpimimmän ja viileimmän 250-vuotisjakson perusteella. Pystyviivat kuvaavat keskiarvon keskivirhettä luvulla tapahtuneessa kasvunlisäyksessä ja sen jälkeisessä kasvun heikentymisestä ei ole kyse lätkämailasta. Viite: Helama, S., Timonen, M., Holopainen, J., Ogurtsov, M. G., Mielikäinen, K., Eronen, M., Lindholm, M. and Meriläinen, J Summer temperature variations in Lapland during the Medieval Warm Period and the Little Ice Age relative to natural instability of thermohaline circulation on multi-decadal and multi-centennial scales. J. Quaternary Sci., Vol. 24 pp ISSN

34 Ilmaston kehitys viimeisten 1500 vuoden aikana Ruotsin Torniojärvellä. Keskiajan lämpökaudella (MWP) oli selvästi lämpimämpää kuin nykyisin. Viite: 34

35 Tässä kuvassa vertaillaan ilmastonvaihteluiden ja ihmisen hyvinvoinnin välistä yhteyttä. Lämpimät, viileät, kuivat ja kosteat sekä niiden yhdistelmät ovat vaihdelleet. On ilmeistä, että ihmisen hyvinvointiin on ratkaisevasti vaikuttanut vallitseva ilmasto: vauraus ja hyvinvointi ovat liityksissä suotuisiin sekä kurjuus ja kuolema epäsuotuisiin olosuhteisiin. 35

36 Mauri Timonen Holoseeni-ilmasto (sinipuna) on vaihdellut satojen ja tuhansien vuosien aikaskaalassa parin asteen haarukassa (Dansgaard 1969, Schönwiese 1995). Lämpimintä oli noin vuotta sitten, jolloin myös männyn metsänraja oli ylimmillään. Tämän päätrendin lisäksi lustot osoittavat lyhytaikaisempaa, vuosikymmenten ja vuosien välistä ilmaston vaihtelua. Metsänrajamännyn vuosilustoista Karasjoen lämpötilamallilla laskettu heinäkuun keskilämpötilan poikkeama (valkoinen viiva, 30 vuoden tasoitus) on esimerkki vuosikymmenten välisestä ilmaston vaihtelusta, joka on määrältään asteen luokkaa. Tasoituksessa näkyy myös aktiivisten tulivuorijaksojen vaikutus voimakkaina alaspäin suuntautuneina piikkeinä. Siniset nuolet viittaavat ajanjaksoihin, jotka voidaan liittää tunnettuihin purkauksiin. Voimakkain Lapin männystä löytyvä viilenemispiikki yhdistetään Santorinin tulivuoren pitkäkestoiseen purkautumiseen 1600-luvulla eaa. jättiräjähdykseen ( Myös muut purkaukset näkyvät pienempinä piikkeinä lustosarjassa, esimerkiksi Mt. Pelée 2440 eaa.(?) Rabaul (?) 536 jaa. (?) ja Huaynaputina 1600 jaa. ( Katso myös Eelis Pulkkisen lehtiartikkeli ilmastokausista ja juttu ilmaston viilenemisistä tulivuoripurkausten seurauksena: 36

37 MUINAISET MÄNTYMETSÄNRAJAT Kultti, S., Mikkola, K., Virtanen, T., Timonen, M. & Eronen, M Past changes in the Scots pine forest line and climate in Finnish Lapland: a study based on megafossils, lake sediments, and GIS-based vegetation and climate data. The Holocene 16(3): Kari Mikkola Mänty saavutti laajimman levinneisyytensä vuotta sitten, jolloin heinäkuussa oli vähintään 2.6 o C nykyistä lämpimämpää ja mäntymetsiä 13000km 2 nykyistä enemmän. Noin 3000 vuotta sitten ilmasto oli viilennyt 0.8 o C:lla ja metsät vähentyneet 2500 km 2 :llä. Keskiajan lämpökaudella oli edelliseen verrattuna selvästi viileämpää, mutta siltikin 0.6 o C nykyistä lämpimämpää ja mänty-metsiä oli 7200 km 2 nykyistä enemmän. Pikku jääkauden alettua noin 700 vuotta sitten, havainnot nykyisen metsänrajan yläpuolisista subfossiileista, ja kannoistakin, puuttuvat. Kävikö niin, että ilmaston viileneminen tyrehdytti uudistumisen kokonaan moneksi sadaksi vuodeksi? Mäntymetsät alkoivat vallata takaisin menetettyjä kasvualueitaan merkittävämmässä määrin vasta viime vuosisadan ilmaston lämpenemisen myötä. Jos lämpötila nousee pysyvästi 0.7 o C:lla, lisääntyy mäntymetsien pinta-ala kenties muutamassa sadassa vuodessa tuhansilla km 2 :llä. 37

38 Vuonna 330 eaa. tapahtui jotain erityistä: puun kasvu käytännöllisesti katsoen pysähtyi. Ilmaston tiedetään olleen noina vuosisatoina sateisen ja viileän, jonka vuoksi männyn metsänraja ilmeisesti perääntyi. Sama kasvuromahdus näkyy yhtä dramaattisena kaikissa tuolta ajalta löydetyissä harvoissa männyn megafossiilissa. Kasvun palautuminen normaalitilaan kesti jopa 10 vuotta. Sama romahdus näkyy muuallakin Euroopassa. Oliko kyseessä suuri tulivuorenpurkaus? Luultavasti, mutta tunnistusta vaikeuttaa tulivuorten purkausajankohdan epätarkkuus. Tulivuoritilastojen mukaan Ecuadorin Atacazossa oli järeä purkaus noihin aikoihin (320 BC ± 16 v). Vaihtoehtoisesti voi kyse olla myös purkauksesta 365 eaa.: net/index.php/polar/article /view/15866, s. 5). 38

39 Platon kuvaa Atlantis-tarinassaan valtavaa tulivuorenpurkausta ja sitä seurannutta tsunamia. Kertomuksen taustalla lienee Thera, nykyinen Santorini, jossa geologien tutkimusten perusteella tapahtui jättimäinen tulivuoren purkaus noin 3600 vuotta sitten. Se koetteli koko Maapalloa tuhoten jopa Kiinan Xia-dynastian. Tuolloin Pohjois-Amerikan keskilämpötila laski useiksi vuosiksi viidellä asteella. Purkaus tuhosi Akrotirin, kaupungin, jonka arvellaan olleen Platon tarinan Atlantis. Pohjois-Amerikan vihnemännyn, Irlannin ja Keski-Euroopan tammen sekä Ruotsin ja Suomen männyn lustot kertovat, että vuonna 1628 eaa. tapahtui merkittävä ilmastokatastrofi koko pohjoisella pallonpuoliskolla. Kun vuosilustoja epätarkempi radiohiilitutkimuskin vahvistaa, että purkaus tapahtui välillä 1627 ja 1600 eaa., voidaan todeta, että Santorinin tulivuori purkautui luultavasti vuonna 1629 eaa. Lisäpohdintaa artikkelissa x.php/polar/article/view/

40 Saariselän mänty alkoi keloutua 1866 elettyään elämänsä pikkujääkauden aikana. Vaikeimmat ajat alkoivat, kun Perussa sijaitseva Huaynaputina-tulivuori purkautui rajusti vuonna Kesä 1601 oli poikkeuksellisen kylmä koko Euroopassa. Taivaalla riitti sen jälkeen tuhkaa pimentämään auringon, sillä männyn elinaikana tapahtui yli 100 suurta purkausta. Ei ihme, että pikku jääkauden aikana oli kylmää. Lapin männyn lustoissa näkyvät erityisen heikkoina kasvuvuosina eli ns. piikkivuosina muun muassa vuodet 1601, 1680, 1696, 1806, 1815 ja

41 Huaynaputina pimensi tuhkalla Lapin taivaan niin, että seuraavan kesän vuosilustot jäivät männyllä vain noin puoleen normaalista leveydestään. Lisää artikkelissa 41

42 42

43 NAO-ilmiöllä on merkittävä vaikutus Suomen ilmastoon. Oheisessa NAO-hahmoksi puetussa esityksessä kuvataan sen keskeiset vaikutukset. NAO-hahmon tulkinta F1 (lakki, nenä): Golf-virta; F2 (suu/hampaat): Keskitalven (DJFM) Nao-indeksit; F3 (oikea käsi): vahva korrelaatio sydäntalven lämpötilan ja Nao-indeksin välillä; F4 (vasen käsi): vahva kesänaikaisen lämpötilan, Naoindeksin ja lustoleveyden välillä; F5 (vatsa): ilmaston vaikutus metsänrajamännyn kasvuun; F6 (oikea jalka): Nao-indeksin yhteys kosteuteen; F7 (vasen jalka): NAO-indeksin yhteys lämpötilaan. 43

44 Ilmastodatan lähde: CRU Lapin ilmaston tasaisuutta selittää eteläisen pallonpuoliskon El Niňon pohjoiseksi serkuksi luonnehdittu NAO-ilmiö (North Atlantic Oscillation). Se vaihtelee jaksoittaisesti aiheuttaen äärivaiheissaan poikkeuksellisia säitä Euroopassa ja Pohjois-Afrikassa. NAOn huippuvaihe, korkea indeksi, ilmenee Suomessa erityisesti sydäntalvella lämminhenkisinä mutta välistä myös myrskyisinä länsi- ja lounaistuulina. Kesällä se synnyttää kosteanviileän ilmaston. Merivesien kiertojärjestelmään (Thermohaline Circulation system) kuuluva Golf-virta tuo lämmintä vettä Pohjois-Eurooppaan, mikä lämmittää paikallista ilmastoa. NAOn ollessa aktiivinen Skandinavia saa lounaistuulten mukana Golfvirran kosteutta ja lämpöä. NAO oli poikkeuksellisen aktiivinen 1990-luvulla (kuva). Sen seurauksena talvikuukausien lämpötila nousi männyn metsänrajaseuduilla jopa parilla asteella ja lunta satoi ennen näkemättömän paljon, esimerkiksi Käsivarressa jopa kolminkertaisesti ja muualla Lapissa kaksinkertaisesti normaaliin nähden. Ilmiö on laantunut 2000-luvulla. 44

45 a) b) DJF-TFMA JFM-TFMA FMA-TFMA MAM-TMAM AMJ-TMJJ MJJ-TMJJ JJA-TJJA JAS-TJAS ASO-TSON SON-TOND OND-TOND NDJ-TJFM Suurin korrelaatio Kuva a. NAO-indeksi on hyvä Pohjois-Atlantin ilmaston vaihteluiden mittari. Se kuvaa Islannissa ja Azoreilla vallitsevien ilmanpaineiden välistä suhdetta. Korkea NAO-indeksi merkitsee Islannin seuduilla matalapainetta, mikä ilmenee Suomessa läntisinä ja lounaisina tuulina. Pieni NAO-indeksi kääntää tuulet vastakkaiseen suuntaan. Kevättalven (helmi-huhtikuu) keskilämpötila männyn metsänrajalla seuraa noin kuukauden viiveellä tammi-maaliskuun NAO-indeksiä. Niiden välinen korrelaatio 0.70 kertoo voimakkaasta yhteydestä. Koko 1990-luvun vallinnut korkea NAO-indeksi teki vuosikymmenestä poikkeuksellisen lämpimän ja lumisen. Kuva b. NAOn ja ilmaston väliset yhteydet tulevat parhaiten esiin kolmen kuukauden jaksokeskiarvoista. Parhaaseen korrelaatioon päästään tammi-maaliskuun NAO-indeksiä ja helmi-huhtikuun keskilämpötilaa vertaamalla (DJF-TFMA r=0.70). Kesänaikainen touko-heinäkuun NAO-indeksi (MJJ) korreloi vastaavan jakson keskilämpötilan (TMJJ) kanssa 0.61 voimakkuudella. Kirjainsymbolit: D=December, J=January jne. T=lämpötila. 45

46 a) b) Kuva a. Kesä-heinäkuun keskilämpötila on pysytellyt männyn metsänrajalla viimeisten 25 vuoden aikana 1900-luvun keskiarvon tuntumassa, ehkä hiukan sen alapuolellakin. Jotain kuitenkin näyttää tapahtuneen, sillä lämpötilan äärivaihtelu on pienentynyt: huippuhelteet ja kylmänpiikit puuttuvat. Vallitsevan käsityksen mukaan NAOn ei pitäisi vaikuttaa kesäkauden sääoloihin tai puun kasvuun Suomessa. Tieto ei näytä kuitenkaan pitävän paikkaansa männyn metsänrajalla, sillä kesäkauden keskilämpötila ja myös männyn kasvun vaihtelu seuraavat tilastollisesti merkitsevästi kesänaikaisen NAOn poljentoa. NAO-indeksinkin vaihteluväli on viime vuosikymmeninä pienentynyt, mikä saattaa selittää sekä keskilämpötilassa että vuosilustoindeksissä tapahtuneen vaihtelun pienentymisen. Kuva b. Kesäkauden eli kesä-elokuun NAO-indeksi ja vastaavan ajanjakson keskilämpötila korreloivat 0.50:n tasolla. Vuosilustoindeksi yltää tällä asetelmalla korkeimpaan korrelaatioonsa NAOn kanssa, 0.40:een. Vastaavasti vuosilustoindeksin maksimikorrelaatiot keskilämpötilan kanssa ovat heinäkuu (0.51), heinä-elokuu (0.50) ja heinä-syyskuu (0.47). Lisätietoa: (Mauri Timonen: Ilmastotutkimuksen superpuu. Sivut 5-7) (Mauri Timonen: Uudet tuulet puhaltavat. Sivut 5-8) (Lapin Kansa/Pekka Mauno: Ilmastonmuutos voi tuoda ongelmia äärialueiden metsille) 46

47 47

48 Männyn kasvun vaihtelua eri pituisin aikajäntein Metsänrajamännyn yli 7600-vuotisesta lustokalenterista laskettua vuosilustoindeksin vaihtelua eri pituisilla aikajänteillä. Rauhallisemmat ilmastojaksot merkitty katkoviivoilla. 48

49 Kuten edellä, mutta indeksit on muutettu heinäkuun lämpötiloiksi (50 vuoden FFTtasoitus, syklin pituus keskimäärin 87 v). 49

50 Cliff Harris ja Randy Mann ovat löytäneet vähintään 75 ilmaston viilentymistä ja lämpenemistä viimeisten 4500 vuoden aikana. Tässä valossa myös ilmaston nykyiset lämpötilaheilahtelut kuuluvat samaan sarjaan, ollen siten osa ilmaston luontaista vaihtelua. Lämpötilojen vaihteluihin liittyy myös syklisyys, joka näkyy esimerkiksi metsänrajamännystä tehdyissä analyyseissä. Tämän ilmaston perusominaisuudeksi luokiteltavan tekijän unohtuminen ilmastomalleista on johtanut virhetulkintoihin sen suhteen, mikä on luontaista ja mikä ihmisen aiheuttamaa ilmastonmuutosta. 50

51 a) Spektrianalyysi Hale AMO Gleissberg b) Heinäkuun keskilämpötila metsänrajalla c) Aallokeanalyysi Kuvassa b on Lapin 7644-vuotisesta vuosilustoindeksistä Karasjoki Muotkanruoktu-mallilla (dia 31) johdettu heinäkuun keski-lämpötila. Siitä tehty aallokeanalyysi (wavelet analysis) paljastaa eri aikoina vallinneet vaihtelevan pituiset sykliset (jaksolliset) lämpö-tilavaihtelut. Syklisyys rajoittuu pisteviivalaatikon rajoittamalle vuoden alueelle (kuva c). Punaiset pinnat, jotka kuvaavat tilastollisesti merkitsevimmät syklit, osoittavat ilmaston pysyneen pääpiirteissään samanlaisena viimeisten 7500 vuoden ajan, joskin vuosituhansien välillä on melkoisesti vaihtelua. On ilmeistä, että samat syklit vaikuttavat jatkossakin vähintäänkin paikallisena ilmiönä. Tavanomainen spektrianalyysi (a) kertoo syklien keskimääräisten pituuden tarkasteltavana ajanjaksona. Lapin ilmastohistoriaa ovat jaksottaneet ainakin aurinkoperäiset Hale-sykli ( ~22 v) ja Gleissberg-sykli ( v). Myös merivesien lämpötilavaihteluun liittyvän AMO-syklin (~60 v) arvellaan olevan aurinkoperäistä. Syklit vaikuttavat esimerkiksi 50-vuotisessa aikaskaalassa tarkasteltuna jopa ±0.4 asteen verran, ja lyhyemmillä tasoitusjaksoilla sitäkin enemmän, Lapin kesänaikaiseen keskilämpötilaan (seuraava dia). 51

52 Heinäkuun vuosituhantinen keskilämpötila männyn metsänrajalla perustuu Karasjoella mitatun heinäkuun lämpötilan ja Muotkanruoktun männyn vuosilustoindeksin väliseen riippuvuuteen. FFT-tasoitetussa 30 vuoden lämpötilakäyrässä näkyy sekä pohjoisen ilmaston epävakaus että tietynlainen systemaattisuus. 52

53 Edellistä päättelyä tukee tutkija Kari Mikkolan (Metla) Karesuvannon lämpötiloista laatima esitys, joka osoittaa kesäkausien lämpimien ja viileiden jaksojen noin vuotisen vaihtelun. Lämpimät jaksot (punaisimmat alueet) sattuvat vuosille ja eteenpäin. Viileät jaksot osuvat vuosien 1950 ja 1995 väliin sekä ennen vuotta Sama asia Wavelet-kuvana diassa 53. Edelliseen kuvaan viitaten, näyttäisi siltä, että myös nykyilmastossa näkyy vuosituhansien mittainen aikainen syklinen vaihtelu. Taustalla lienee Auringon aktiivisuuteen liittyväksi oletettu vuotinen Gleissberg-jakso. Auringon toimintaan liittyvä Gleissberg-rytmitys tarkoittaa sitä, että olemme siirtymässä seuraavaan viileämpään ilmastojaksoon. Samaan havaintoon on päätynyt myös Auringon aktiivisuuden vaihteluita tutkinut Pulkovan observatiorin johtaja Khabibullo Abdussamatov. Puulustoista tehtyjen syklisyysanalyysien perusteella voidaan päätellä: Jos Auringon aktiivisuusvaihtelut kaikkine kerrannaisvaikutuksineen huomioitaisiin ilmastomalleissa, selittäisi ilmaston luontainen vaihtelu valtaosan (ellei kokonaankin) pohjoisella pallonpuoliskolla havaitun vajaan asteen lämpenemisen (tai oikeammin: syklisen lämpötilavaihtelun). 53

54 Heinäkuun lämpötila Karesuvannossa (ylempi kuva) ja siitä tehty Waveletanalyysi (alempi kuva). Analyysi viittaa vuoden syklisyyteen (punaoranssi vyöhyke). Lämpötilamittausten lyhyt aikajänne ( 130 v) ei anna mahdollisuutta testata syklin merkitsevyyttä tilastollisesti (vinoviivoitettu alue: ei tilastollista merkitsevyyttä 99 %:n tasolla). 54

55 Inarin Kyynelniemen 403-vuotiaan männyn vuosilustoindeksistä johdettu heinäkuun keskilämpötila. Mallina käytettiin Karasjoen ilmastomittausten heinäkuun keskilämpötilan (T7) ja Muotkanruoktun vuosilustoindeksin välistä riippuvuussuhdetta. Lämpötilan syklinen vaihtelu on hyvin samankaltaista kuin Karesuvannon lämpötilaesityksessä (dia 53). Sama näkyy myös Wavelet-kuvassa (dia 54). 55

56 Inarin Kyynelniemen 403- vuotiaan männyn vuosilustoindeksistä johdetun heinäkuun keskilämpötilan wavelet-esitys. Keskeisenä ja osittain tilastollisesti merkitsevänä näkyy vuoden syklisyys (punainen vyöhyke). 56

57 57

58 Pohjoisen pallonuoliskon ilmaston lämpeneminen vielä julkistamattoman IPCC-raportin (AR5) mukaan esitetään ehkä yllä esitetyn kuvan mukaisesti. Ilmastomallien epäonnistuessa selittämään ilmaston tulevaa kehitystä on turvauduttu kymmenvuotisjaksoissa tapahtuviin keskiarvotarkasteluihin. Voihan sitä toki niinkin tehdä. Mutta pitkiin aikaperspektiiveihin tottunut tutkija kritisoi sitä, miksi lämpötilakäyrä on pantu poikki pikku jääkauden ilmastollisesti rankasta vaiheesta. Miksei tarkasteltaisi saman tien paljon pidempiä aikajaksoja, jolloin saataisiin todenmukaisempi kuva nykyilmaston tilasta? 58

59 Mauri Timonen Skaalauksen jälkeen alailmakehän vuotuisen keskilämpötilan ja hiilidioksidipitoisuuden käyrät kulkevat kuta kuinkin samassa rytmissä. Tähän yhtäläisyyteen perustuvat nykyiset hiilidioksidipohjaiset ilmastomallit. Mutta onko riippuvuussuhde todellinen vai onko kyse jostain muusta? 59

60 Impact C3Headlines-sivustolle on koottu koko joukko yllä esitetyn graafin kaltaisia esityksiä, joissa globaalin keskilämpötilan ja ilmakehän kasvavan CO2-pitoisuuden käyrät kulkevat samansuuntaisesti vain muutaman kymmenen vuoden verran 1900-luvun loppupuoliskolla. Ilmaston jo vuosia jatkunut viilentyminen kasvattaa käyrien eroa ja perustelee vuosilustotutkimuksissakin paljastunutta ilmaston syklistä toimintamallia, mikä näkyy tässä tapauksessa noin 60 vuoden pituisena jaksona. Käyrien sattumanvarainen kohtaaminen ( Impact ) osoittaa, että ilmastomalleja ei voi rakentaa pelkästään hiilidioksidin varaan. Mitä käy hiilidioksidin ja lämpötilan riippuvuussuhteelle, kun aikaperspektiivi laajennetaan tuhansiin vuosiin? 60

61 Rooman lämpökausi Keskiajan lämpökausi Santorinin purkaus Santorinin purkaus Pieni jääkausi Mauri Timonen Nykyisen mäntymetsänrajan pohjoispuolelta löytyneiden muinaismäntyjäänteiden sijainnin perusteella on voitu päätellä Lapin kesälämpötilan (heinäkuu) olleen vuotta sitten 2,6 0,55 o C nykyistä lämpimämmän (Kultti ym. 2006). Tulos on varsin yhdenmukainen Lilleørenin (2012) tutkijaryhmän pohjoisnorjalaista holoseenia koskevan ilmastokäsityksen kanssa. Esper ym. (2012) mukaan ilmasto on viilennyt noin 0.3 o C vuosituhannessa viimeisten 2000 vuoden aikana, mikä vahvistaa edellisiä tuloksia. Alailmakehän hiilidioksidipitoisuuden vaihteluväli oli aina 1900-luvun alkuun saakka noin 80 ppm ( ppm) ajanjaksolla, jolloin vuoden keskilämpötila on vaihdellut kolmen asteen haarukassa. Hiilidioksidipitoisuuden noustua 120 ppm:llä viimeisen satavuotiskauden aikana on vastaava lämpötilanousu ollut vain noin 0,8 o C. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden ja alailmakehän keskilämpötilan kehitys näyttävät kulkeneen varsin erilaisia polkuja. Mikä selittäisi hiilidioksidin ja vuotuisen lämpötilan samansuuntaisen kehityksen viimeisten vuoden aikana? Kuvan trendikorjatut lämpötilakäyrät tarjoavat selityksen, joka liittyy ilmaston kaoottisuuteen vaihteluun. Holoseeniajalta tunnetaan kaksi voimakasta lämpötilan alenemista noin 8200 ja noin 3600 vuotta sitten. Kuvasta hahmottuu kolmaskin dramaattinen viileneminen, jonka kylmin vaihe osui 1800-luvulle. Ehkä jopa merkittäväkin osa senaikaisesta viilenemisestä aiheutui aktiivisesta tulivuoritoiminnasta. Viimeisten 150 vuoden ilmaston lämpenemistä noin 0,8 asteella voidaan täten pitää toipumisena 1800-luvun ilmastonotkahduksesta. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousulla ( ppm) ei näyttäisi olleen havaittavaa vaikutusta lämpötilan kehitykseen. 61

62 Rooman lämpökausi Keskiajan lämpökausi Santorinin purkaus Santorinin purkaus Pieni jääkausi Mauri Timonen Kuten edellä, mutta vuoden keskilämpötila on korvattu talven kylmimmän kuukauden tammikuun lämpötilalla. Mainitut kolme dramaattista viilenemistä näkyvät vielä korostetummin. Pienen jääkauden aikana tapahtunut ilmaston viilentyminen oli holoseeninkin aikaskaalassa tarkasteltuna todella raju. Jos aika-akselin katkaistaan vuoden 1850 kohdalta sekä ilmakehän hiilidioksidipitoisuus- ja lämpötilakäyrät skaalataan samaan esityskokoon, päädytään seuraavaan diaan. 62

63 Onko ilmasto sittenkin viilenemässä? Totta ainakin toinen puoli: ilmasto on pohjoisella pallonpuoliskolla yleisesti viilenemässä siksi, että Maan akselikulman muutos kääntää pohjoista pallonpuoliskoa entistä epäedullisempaan asemaan Auringon suhteen. Tämä sama aleneva trendi näkyi myös edellisissä kuvissa. Grönlannin jäistä laadittu lämpötilakäyrä antaa holoseeni-ilmaston vaihteluille mittasuhteet. Samalla kun ilmasto on viilennyt noin 0,3 o C/vuosituhannessa, se on myös vaihdellut jopa kolmen asteen haarukassa. Pieni jääkausi näyttää olleen holoseenihistoriassakin poikkeuksellisen pitkään kestäneen kylmän aikaa. Nyt on palattu normaali-ilmastoon, mutta mitä tapahtuu jatkossa? 63

64 Mauri Timonen: kaukoputki, Kuu, Saturnus, Jupiter + 4 kuuta, revontulet ja Aurinko John Laborde : komeetta West

65 Auringonpilkkujen määrän vaihtelu noin 11- vuotisessa syklissä (vaihteluväli 9-13 v) aiheutuu Auringon energiantuotannon vaihteluista. Ilmastonmuutostutkimuksen keskeinen ja kiistelty kysymys on, mikä on Auringon energiatuotannon vaihteluiden vaikutus Maan ilmastoon. Asiaa lähestytään nykyisin sekä avaruusilmastossa havaittuja yhteyksiä (mm. kosminen säteily, Auringon aktiivisuus) että Maapallon ilmastodynamiikkaan liittyviä Auringon aktiivisuuden kerrannaisvaikutuksia tutkimalla (esim. merivesien lämpötilavaihtelu AMO). Metsänrajamännystämme saatava tuhansien vuosien ilmastotieto omalta osaltaan auttaa ratkomaan Auringon aktiivisuuden ja Maan ilmaston välisiä yhteyksiä. Erityisen mielenkiintoinen on puulustoissa ilmenevä syklisyys, jonka yhteys erityisesti Auringon toimintaan liitettyyn vuotiseen Gleissbergsykliin (keskimäärin 87 v) on mielenkiintoinen. Auringon toiminnasta tiedetään edelleen valitettavan vähän. Ilmastotutkijoiden tulisi siksi olla pidättyväisiä kannanotoissaan sen suhteen, mikä on luontaista ja mikä ihmisen toiminnasta aiheutuvaa ilmastonvaihtelua ja ilmastonmuutosta. Mitä pidemmälle tutkimus on edennyt, sitä enemmän on alettu ymmärtää, että Maapallon ilmasto sittenkin taitaa olla Auringon lapsi. Mauri Timonen: 65

66 Auringon aktiivisuuden ja kosmisen säteilyn yhteispelillä näyttää olevan selkeä yhteys maapallon lämpötilaan. Lähde. 66

67 Auringon aktiivisuuden vaihtelut korreloivat tuhatvuotisessa aikaskaalassa voimakkaimmin vuoden viiveellä metsänrajamännyn kasvusta johdetun kesä-heinäkuun keskilämpötilan kanssa. Koska Aurinko on toiminut poikkeuksellisen aktiivisesti yli 60 vuoden ajan, alkaen 1940-luvulla ja päättyen vasta 2000-luvun alussa, on viiveen perusteella odotettavissa, että merivesiin varastoinut lisälämpö pääsee siirtymään ilmakehään vasta lähivuosikymmenien aikana. Tämä tulisi ottaa huomioon ilmastomalleissa. Lisätietoa: Helama S., Macias Fauria M., Mielikäinen K., Timonen M., Eronen M Sub-Milankovitch Solar Forcing of Past Climates: Mid and Late Holocene Perspectives.Geological Society of America Bulletin. Link to the GSW Website for downloads. 67

68 Sykleihin perustuvat harmoniset ilmastomallit ovat toimineet parhaiten. Lue täältä. 68

69 Lapin metsänrajamännyn lämpötilaherkässä vuosilustoindeksissä näkyy 1500-luvun puolenvälin jälkeen viiden samankaltaisen jakson rytmi. Aiemmat lämpimän vaiheen maksimit sijoittuivat ja 1800-lukujen puoliväliin ja 1940-luvulle. Kylmää oli vastaavasti vuosisatojen taitteissa 1700-, ja 1900-luvuilla. Viimeisin kylmä jakso taittui 1970-luvulla. Jos harmonia jatkuu samankaltaisena jatkossakin, voidaan kokeilla ilmaston tulevankin kehityksen ennustamista. 69

70 Ennuste voisi näyttää esimerkiksi oranssiviivan mukaiselta kehitykseltä. Huomattakoon kuitenkin, että ennuste sisältää vain vuosien ja vuosikymmenten väliset ilmastonvaihtelut eikä siinä ole ihmisen mahdollista vaikutusta mukana. On myös pidettävä mielessä, että tulevan ilmaston kehityksen ennustaminen on ennalta päätettyihin laskutoimituksiin perustuvaa pohdiskelua, mikä ei täytä tieteen tunnusmerkkejä. Siksi ilmastoennusteitakin tulisi pitää pelkkinä tutkijoiden sormiharjoitteina. 70

71 Pulkovan observatorion johtaja ja avaruustutkija Khabibullo Abdussamatov huomasi auringonpilkkujen vaihtelevan 200- vuotisissa jaksoissa (Abdussamatov 2007). Hänen tutkimustensa mukaan viimeinen täysi jakso päättyi pikku jääkauden lopussa noin vuonna Sen jälkeen alkoi uusi jakso, jota eletään paraikaa. Ilmaston viileneminen on hänen mukaansa viivästynyt meriin kertyneen poikkeuksellisen suuren lämpövarannon vuoksi, mutta trendi on selvä: viileämpään suuntaan mennään lähivuosikymmenet. Vuonna 2000 alkanut voimakkaampi viileneminen jatkuu ennusteen mukaan aina luvuille. Viitteet: Hutton, A.N Here Comes the Sun. Climate Change. The Reservoir, Canadian Society of Petroleum Geologists monthly magazine. Abdussamatov, K. I Optimal Prediction of the Peak of the Next 11-year Cycle and of the Peaks of Several Succeeding Cycles on the Basis of Long-Term Variations in the Solar Radius or Solar Constant. Kinematika i Fisika Nebesnykh, Tel 23, no

72 Lapin metsänrajamännyn vuotuinen ja vuosikymmenten välinen kasvun vaihtelu Büntgen ym. (2011) mukaan (sinipunapinta). Ilmastomalleista saatuja lämpötilaennusteita vuoteen 2100 saakka (A) (Jylhä ym. 2009). Ilmaston luontaiseen noin 90-vuotiseen sykliseen vaihteluun (Gleissberg-sykli) perustuva metsänrajamännyn vuosilustoindeksistä laskettu lämpötilaprojektio (B) (Timonen 2008). Ennuste aurinkoperäiseen noin 200-vuotiseen De Vries -sykliin perustuen (C) (Abdussamatov 2007). A-käyrän kaltaisesta nopeasta kehityksestä ei ole havaintoja holoseeninaikaisessa kotimaisessa ilmastohistoriassamme. B-käyrän kehityskulku sen sijaan on ollut toistuvaa metsänrajamännyn kasvuista tutkitussa yli 7600-vuotisessa aikaskaalassa. C-käyrä liittyy Abdussamatovin mukaan pikku jääkausien syntyyn, joka näyttäisi myös olevan toistuva ilmiö. 72

73 Tutustu: 1. Jääkauden jälkeiset ilmastomuutokset 2. Ilmastonmuutokset ja niiden syyt puulustojen ja muiden proksitietojen pohjalta Eugene A. Vaganov 73

74 Professori Matti Eronen perusti 1990-luvun puolivälissä ADVANCE-10K-projektin yhteyteen suomalaisen tutkimusryhmän, jonka tehtävänä oli viimeistellä yli vuotinen Lapin metsänrajamännyn vuosilustokalenteri. Työn valmistuttua huomattiin kertyneen runsaasti sellaista materiaalia, joka kiinnosti alan tutkijoita laajemmaltikin. Kysynnän lisääntyessä päätimme perustaa 1990-luvun lopussa nettisivuston helpottamaan tiedonvaihtoa ja omaa työtämme. Lustia.fi-sivusto on muotoutunut useiden välivaiheiden kautta. Nykyisen nimensä se peri Metlan Lustia-hankkeelta. Sivusto on nykyään toki paljon muutakin kuin datanvälitysfoorumi, sillä siitä on kehittynyt suomalaisesta lustotutkimuksesta kansantajuisesti kertova kokonaisuus periaatteella jokaiselle jotakin. Lustia.fi-sivustoa tullaan vastaisuudessakin kehittämään. Työpöydällä on mm. lustotutkimukseen (dendrokronologiaan) suuntautuneen asiantuntijajärjestelmän kehittäminen. Lämpimästi tervetuloa vierailemaan sivustolla sekä myös Facebook-sivustoilla Lustia Finland ja Dendro Link. Sukella tämän sivuston syvyyksiin ja tule tutuksi suomalaisen lustotutkimuksen salojen kanssa! 74