15 Muuttuvan ilmaston ennakointi metsän uudistamisessa (Mauri Timonen) Korholan ( 1994 mukaan ihmi en aikutus luontoon tunni tetaan parhaiten vain silloin, kun luonnon oma vai htelurytmiikka tunnetaan riittä än hyv in. Tulevia tapahtumia arvio itaes a on tiedettävä mahdolli si mman paljon mcnnei yydestä, ja ilman pitkäaikaisia hava intoja tutkijoilta puuttuu aikaperspektiivi mikä seikka voi johtaa heidät helposti harhaan. Lapin metsät holoseeni-ilmastossa Jään väi tyessä noin 10 000 vuotta sitten tapahtui yhtäkkinen ja py yvä käänne: lämpötila nou i lähe. 10 a tetta ja lämpötilan vuotu inen va ihtelu pieneni murtoosaan (kuva 15.1 ). Tätä lämm intä ja edelleen menei llään olevaajääkausien välistä ilmastojaksoa kutsutaan holoseeniksi. Koivu tuli pioneeripuulajina Suomeen samoihin aikoihin. Atlan ttisen kauden alussa 8 000-7 500 vuotta sitten mänty levisi nopeasti Lappi in ja eivä ti nykyistä levinneisyy aluettaan pohjoisem maksi. Ilmasto lämpeni edelleen hitaasti kauteen 6 000-5 000 vuotta itt n, jolloi n mäntymetsät olivat Lapissa laajimmillaan, jopa 80 km nykyistä pohjoi empana. Sen jälkeen olo uhteet ovat vä hitel len vii lenneet ai11a nykyhetkiin saakka. uu i aloitti leviämi sensä idä tä Suomeen noin 5 000 vuotta sitten ja saavutti nykyisen lev inneisyysrajansa 3 000-2 500 vuotta itten. Nelisentuhatta vuotta sitten alkaneessa ja parituhatta vuotta ke tänee ä viilenevässä vaiheessa joka myös muuttui kosteammaksi noin 2 500 vuotta itten mäntymetsänraja perääntyi nopea ti. Ankarimmi l laan ilmasto lienee llutjak olla 300 ekr- 100 jkr jolloin met änraja on mahdollisesti ollut nykyi täkin alempana ja etelämpänä. Olosuhteet paranivat vähitel len saavuttaakseen huippunsa ke kiajan lämpökaudella (900-1 400 j K.r). Tämän jälkeen seuras i taas viileämpi pieni jääkausi, jota kesti 1500-luvun puolivälistä 1900-luvun alkuun. Ilmas to ei silloinkaan ollut jatkuvasti epäsuotuisa. Nykyisen metsänrajan vanhimmat männyt syntyivät 1750- luvun puolivälis ä va llinneella lyhyellä suotuisalla ilma tojaksolla (kuva 15.2). Myös J 850-luvulla tapahtui uudistumista mutta va ta 1920-luvulla alkanut vuosikymmenien pituinen lämmin jakso sai aikaan uusien puu ukupolvien ryntäyksen vuo i atoja puuttomina ollei lle aluei lle. Epävarmuus tulevasta ilmastosta vaikeuttaa päätöksentelwa LuonnonaJoiltaan vo imakkaasti vaihtelevas a ympäristös ä oli i tärkeää tuntea ilma ton tu leva kehitys päätöksenteon tueksi. Useat kylmät ke ät 1960- luvulla aiheuttivat met änviljely sä takaiskuja. iihin vaikuttivat mu kkau menetelmien kehittymättömyysja vi ljelymateriaalin liian eteläinen alkuperä. Epäonnistumiset olivat osittain eurau ta uotuisan ilmastojakson aiheu tta mista liian optimistisista mi el iku vi ta. Arktisten alueiden ilmastoa käsittelevän ACIA-raportin mukaa n ilmastonmuutoksen odotetaan kiihtyvän ja aiheuttavan suuria fyysisiä, eko logisia, sosiaalisia ja taloudellisia muutok ia. Skand inavian alueella vuoden keskilämpötilan ennustetaan kohoavan kolmella asteella ja talvilämpötilo- 189
a) Lämpötilan muutos, c -2-4 Pieni jääkausi 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Tuhansia vuosia sitten, B.P. b) Lämpötilan muutos, c +1,0 Keskia an lällljö~si +0,5 Pieni jääkausi 1560-1830 -0,5 20. vuosisadan / keskilampötila 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 2 000 Vuosisatoja sitten c) Lämpötilan muutos, 'C +1,0 +0,5-0,5-1,0 1900 1920 1940 Vuosikymmeniä sitten 1960 1980 2000 Ku va 15.1 Euroopan ja Pohjois-Amerikan lämpötilavaihteluista viimeisten 18 000 ja 1 100 ja 100 vuoden aikana. a) Nykyisen holoseenikauden lämpömaksimi sallui atlanlliselle kaudelle noin 6 000 vuolla sillen, j olloin oli 1-2 astella lämpimämpää kuin nykyisin. b) Viimeinen vuosituhat alkoi keskiajan lämpökaudeksi kutsutulla jaksolla. Silloin elelliin puolisen astella nykyistä lämpimämmissä olosuhteissa. Kylmintä oli pienenjääkauden aikana 1600-/uvun lopulla. c) Lämpötilan nousua 1900- lu vun alkupuoliskolla pidetään "toipumisena " pienestäjääkaudesta. Lähteet: a) Bradley ja Eddy (1991), b) Dafy (2 001) ja c) Jones {199 7), Ojansuu ja Henllonen {1983) sekä Ilmatieteen laitos. Uudelleen piirsi Mauri Timonen. 190 Ku va 15.2 Metsänrajamännyn vuosilustojenleveyksistä Iaadiiiu lustokalenleri kertoo 1y tmisesti vaihtelevista kesä- heinäkuun keski lämpötiloista. 1900-luvun lämmintä ilmastojaksoa on edeltänyt ainakin 10 vastaavaa lämpenemistä j a viilenemistä. Ilmastonmuutostutkimusta kiinnostaa tämän jaksoiltaisen vaihtelun alkuperä. Kasvuj en vertailu Sirenin uudistumi vuosiin (/961, /996) osoittaa, että Lapin metsänrajametsät uudistuvat pääsääntöisesti suotuisien ilmastojaksojen aikana. jen 3-5 asteella vuoteen 2090 mennessä. Toisaalta tutkijat varoittavat myös ilmaston äkillisestä viilenemisestä. Kasvihuoneilmiön voimistuminen voi laukaista epävakaan suurten vaihteluiden kehitysvaiheen, jossa isotkin ilmastonmuutokset voivat tapahtua jopa vuosikymmenessä. Viimeksi ilma to vii Jeni äkilli esti 8 200 vuotta sitten, kun Pohjois-Amerikan Laurentia-jääkauden suuri jääjärvi purkautui Atlanttiin vaikeuttaen Golf-virran toimintaa. Muutos oli asteen luokkaa ja kesti sadan vuoden verran. Uhkaksi ilmaston viiletessä muodostuu myös jääkauden nopeutuminen, si llä sen alkaminenja loppuminen perustuvat vain muutamien asteiden muutokseen keskilämpötilassa. Suomessa keskilämpötilan arvellaan kohoavan useilla asteilla. Se merkitsisi paluuta atlanttista kautta muistuttaviin olosuhteisiin. On kuitenkin mui tettava, että metsien leviäminen kestää satoja vuosia ja että fossii listen polttoaineiden käytön loppuessa ilmasto voi palata normaaliin seuraavaa jääkautta lähestyvään kehityskulkuunsa. Ennusteiden mukaan fossii listen polttoaineiden käytön vaikutuksen pitäisi olla huipussaan jo 2070-luvulla. Kun Lapissa yhden mäntysukupolven ikä voi helposti olla 300 vuotta, ilmastonmuutoksen vaikutukset saattavat loppujen lopuksi jäädä koskemaan vain yhtä puusuku polvea. 191 1000 VUOTTA PUUN KASVUA VtrLEÅÅ LÄMMINTA Uudislumisvuodet 130M996 (Sm!n 2000,...,... 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1200 50 JOO 150 Vuosilustoindeksi lt'l. I97.S _,,,..,". _,,.u.ata7 --19)6-lt.J& - 1920 1 9!) ~ l tl9 1 19 1 ~ IW I UO ~ ll- 1 860 ~ 1 776 1 710 ~ 1 16 1 '66 - T.U-17Jt - ti'o) Jl07 ~ '" "94 ~ 660 1664 ~ 1 6t9 "" ' --.Ja 16Jt ~ 1 &2 1 1 6!6...-uiO-Jlll - u&! U~ ~ U.U U"' ~ I H J '-'"0 - l!ol llot ~ 14 1'9-l.,l ~ --t71 14 1 1 ~ 1lJ6 llll ~ l lof.ll l O
Männyn uudistuminen vuosilustoista tulkittuna 192 Tuhannen vuoden lustokalenteri osoittaa i 1 maston vai hdelleen samank ai ta isesti vuosisadasta toiseen. Viimeisen sadan vuoden kasvun vaihtelut eivät näytä ainakaan silmämääräisesti poikkeavan aiemmista vuosisadoista (kuva 15.2). Kasvuolosuhteet olivat ankarimmillaan 1800-luvu lla pienen jääkauden loppuvaiheissa. Joinakin vuosi na männyn kasvu rinnankorkeudelta mitattuna on voinut yksittäistapauksissa pysähtyä kokonaan. Tämä on voitu päätellä esimerkiksi 1830- luvun, erityisesti vuoden 1837, puuttuvien vuosirenkaiden perusteella. Heikot kasvuvuodet näkyvät lähes kaik issa Lapin männyissä poikkeavan kapeina vuosirenkaina. Niistä merkittävimmät ovat: 1574, 1601,1620, 1680, 1696,1709,1734, 1769, 1806, 1837, 1900, 1903, 1910-1911, 1929, 1940, 1963ja 1987. Ilmastonvaihteluibin sisältyy rytmiikkaa, joka on yhteydessä uudistumiseen: mitä lämpimämpää on ollut kesä- heinäkuussa, sitä paremmin puu on kasvanut. Vertailtaessa jakson 1181-1960 jkr uudistumisvuosia vastaaviin vuosilustoindekseihin uudistuminen näyttää tapahtuneen ainoastaan suotuisien kasvuj aksojen aikana. Metsänraja lienee peräytynyt vi imeisten 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 vuosisatajakautuu kasvunvaihtelun perusteella kolmeen jaksoon: heikkokasvuiseen alkuun ( 1900-1914 ), hyväkasvuiseen keskivaiheeseen ( 19 15-1960) ja normaa likasvuiseen loppuj aksoon (1961-2000). Jakso 19 15-1960 oli poikkeukselli sen suotuisa. Pääteitnää tukevat havainnot nuorista 35-75-vuotiaista metsiköistä, jotka nykyisin muodostavat maantieteellisesti pohjoisimman ja tuntureilla ylimmän metsänrajan. Vieläkin ylemmäs ovat kivunneet 1970- luvull a syntyneet puuyksilöt Metsänrajamänty on kasvanut varsin keskimääräisesti vi ime vuosikymmenet aina 1990-luvun puoliväliin saakka. Notkahduksen aiheutti kuitenkin 1960- luku, jolloin kasvu jäi noin puoleen normaalista. Viimeisellä 1 0-vuotisjaksolla on ollut keskimääräistä lämpimämpää, mikä näkyy myös noin 20 % keskimääräistä parempana kasvuna. Tuhatvuotinenaikaperspektiivi osoittaa, että metsät uudistuvat suotuisien ilmastojaksojen aikana. Jos ilmasto lämpenee tulevaisuudessa, uudistumista suos ivien jaksojen määrä kasvaa. Lapin viimeaikaiset ilmastomuutokset Sodankylän ilmastotiedot soveltuvat hyvin myös Lapin ilmaston vaihteluiden ku vaam iseen. Vuoden keskilämpötila (kuva 15.3a) on viimeisen 15 vuoden aikana ollut puolisen astetta 1 04-vuotisen tarkastelujakson ( 190 1-2004) 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 1901-2004. Nykyinen lämpötilatrendi muistuttaa 1920- luvulla alkanutta yli 15-vuotista lämpenevääjaksoa. Sydäntalven eli joulu- maaliskuun keski- 3 2 1 0-1 -2-3 -4-8 -10-12 14-16 -18 1100 1 000 a) Sodankylä 1901-2004 lämpötila (kuva 15.3b) on 1990-luvulla aikana pysytellyt 1 04-vuotisen tarkastelujakson keskiarvon tuntumassa tai sen yläpuolella. Sydäntalvet lämpenivät jopa pari lla aste lla 1990-luvun alkupuolell a. Lämpenemi en syynä oli Pohjois-Atlantin säävaihteluihin li ittyvän NAO- ilmiön (NAO = Natth Atlantic Oscillations) poikkeukselli en voimakas vaihe. NAO vaihte lee jaksoittai e ti aiheuttaen äärivai heissaan poikkeuksellisia säitä Euroopassa ja Pohjois-Afi ikassa. NAO:n huippuvaiheessa ovat läntiset ja lounaiset virtaukset vallitsevia, jolloin Golf-virrasta peräisin oleva lämpö ja ko teus tekevät talvista lauhkeitaja sateisia. Kesällä )jsääntynyt tuu lisuus, pilvisyys ja sateisuus vii lentävät ilmastoa verrattuna idän- ja kaakonsuuntaisien tuulien mantereisempaan ja lämpimämpään säähän. NAO:n huippuvaihe ei kuitenkaanjäänyt pysyväksi, sillä 2000- luvu lla on palattu keskiarvon tuntumaan. Kesälämpötilat ovat olleet lähes vuosi vuodelta lämpimämpiä viimeisen 1 0 vuoden aikana. Pohtila (1980) on Sodankylän ilmastotietojen perusteella laskenut, että runsasta kukkimista edeltävän vuoden kynnysarvon (9 1 0 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 900 800 ; '-A-~~~4rn~bf~~~~~~~~~~ft~+t~~~ 700.,&...,J4.L..M 600 500 400 1900 1910 1920 1960 1970 1980 1990 2000-5-vuotiskeskiarvo -jakson 1901-2004 keskiarvot - vuotuiset keskiarvot Kuvan keskllämpöillalledot perustuvat llmatileen laltokseha saatuihin kuukauslkeskiarvolhin. Vuosien 1901-f9581ämpösumma perustou Oiansuu-Henttosen llmästomalllin. Jaksolla 1959 2004 käytettiin limatieteen laitokselta saatua lämpösumma-alnelstoa. Kuva /5.3 Sodankylässä 15 viimeisen vuoden keskilämpötila on puolisen astella korkeampi kuin 104 vuoden tarkastelujakson (1901-2004) keskiarvo. Vuosi adan lämpimimmät sydäntalvet (joulumaaliskuu) koelliin 1990-luvul/a. Nyt kesälämpötilat ovat lähteneet nousuun. Peräkkäisten lämpimien vuosien perusteella voidaan oleiloa että männyllä on ollut keskimääräistä parempia siemenvuosia viimeisten vuosien aikana. 193
vuosisadassa kynnysarvot ylittäviä vuosiyhdistelmiä. Kohtuullinen siemensato saataisiin sen mukaan vain noinjoka 16. vuosi. Uudistumista tapahtuu kuitenkin em. useammin, koska jonkin verran siementä valmistuujoka vuosi metsänrajaa myöten. Alkaneella vuosituhannella on kuitenkin riittänyt lämpöä: vuosien 2000-2002 lämpösummat (932, 894 ja 1003 d.d.) ylittävät esitetyn kriteerin. Se merkitsee ainakin lämmön osalta sitä, että Sodankylässä on ollut edellytyksiä kohtuullisiin siemensatoihin. Sodankylän lämpösumman keskiarvo jaksolla 1901-2004 oli 800 d.d. (kuva 15.3c). Jos kesänaikainen ilmasto lämpenisi Sodankylässä asteella, merkitsisi se 125 d.d. :n nousua lämpösummassa. Neljän asteen lämpötilan nousu merkitsisi jo 500 d.d.:n lisää lämpösummassa. Loppupäätelmänä voidaan todeta, että Lapin ilmasto on Sodankylän havaintojen mukaan ollut suotuisa viimeisen 15 vuoden ajan ja että trendi on lievästi lämpenevä. Kylmät vuodet puuttuvat lähes tyystin, ja lämpimät vuodet tavoittelevat tarkastelujakson 1901-2004 ennätyksiä. Uudistumisen edellytykset ovat selvästi parantuneet. Viime vuosien lämpötilat ovat kuitenkin pysyneet tarkastelujakson 1901-2004 normaalivaihtelun rajoissa. U udistamismenetelmien sopeuttaminen ilmastonmuutokseen Maapallon ilmasto muuttuu jatkuvasti. Pohjois-Suomessa se on merkinnyt metsänrajan siirtymistä sekä puuston peittävyyden ja kasvun vaihteluita lämpimien ja viileiden ilmastovaiheiden tahdissa. Muutokseen on sisältynyt myös trendimäisiä vaihteluita, jotka liittyvätjääkausien aikaisten ja niiden välisten ilmastojen kehitykseen. Sodankylän ilmastotiedot vahvistavat sen, että suurilmaston vaihtelut ovat ainakin toistaiseksi pysyneet Lapissa normaaleissa puitteissa metsätalouden kannalta. Jos ilmasto lämpenee jatkossa merkittävästi, palataan atlanttisen kauden olosuhteisiin tai siirrytään nykyiseen keskieurooppalaiseen ilmastoon. Seurauksena on arvioitu olevan mm. nykyisten puulajisuhteiden muuttuminen lehtipuuvaltaisemmiksi. Muutos merkitsisi myös sekä palaarisen että alpiinisen metsänrajan siirtymistä pohjoisemmaksija ylemmäksi tuntureiden rinteillä. Ilmasto on toimintaperiaatteeltaan kaoottinen. Siksi ilmastonmuutostutkimuksessa on varauduttava kaikkiin mahdollisiin tilanteisiin ja vaihtoehtoihin. Se on itse asiassa satojen miljoonien vuosien aikana muotoutuneen maapallon ilmastohistoriankirjoituksen perusopetuksia. On laadittava vaihtoehtoisia ilmastoskenaarioita, jotka soveltuvat hyvin myös metsien uudistamiseen liittyvien kysymysten selvittämiseen. Mutta samanaikaisesti on myös kehitettävä reaaliaikaista ilmastonmuutoksen seurantaa,jotta voitaisiin tunnistaa vallitseva tilanne ja jopa ennakoida tulevaa kehitystä. Silloin osataan myös laatia tilanteeseen parhaiten soveltuva skenaario. Korholan näkemysten ja historiankirjoituksen opetusten yhteisenä sanomana on toimiminen luonnon asettamien vaihtelurajojen puitteissa. Vaikka edellä kenetuilta suurilta vaikeuksilta vältyttäisiinkin, sisältyy ilmastonmuutoksiin aina myös pienempiä ennakoimattomia tekijöitä, jotka voidaan hallita, kunhan tunnetaan luonnon omat toimintaedellytykset ja pysytään niiden rajoissa. Kirjallisuutta ACIA Overview report. 2004. Impacts oja Warming Arcric: Arctic Ctimate lmpact Assessment (Conclusfons). http://amap. nolworkdocsl index.cfm? dirsub=%2fa CIA %2 F overview Eronen, M 1981. Ilmaston vaihtelut ja pohjoisimmat mäntymetsät. Lapin tutkimusseuran vuosikilja XXII: 4-15. Kellomäki, S. 1996. Ilmastonmuutoksen vaikutukset Pohjois-Suomen metsiin. Julkaisussa: Hökkä, H.. Salminen, H.ja Varmola, M. (toim.}. Pohjoisten metsien kasvu - ennen, nyl ja tulevaisuudessa. Met äntutkimuslaitoksentiedonanloja 589: 16-31. Korhola, A. 1994. Pysyvää on vain muutos. Yliopisto 20/94: 20-21. Mielikäinen. K.. Nöjd, P., Pesonen, E.ja Timonen. M. 1998. Puun muisti. Ka vun vaihtelu päivästä vuosituhanteen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonamoja 748. 54 s. Pohtila, E. /980. Climatic jluctuations and forestry in Lapland. Ho/arctic Ecology 3: 91-98. Siren, G. 1961. Skogsgränstallen som indikator för klimatjluktuationerna i norra Fennoskandien under historisk tid. Metsäntutkimuslaitoksen julkaisuja 54(2). 66 s. Timonen, M. 1996. Lapin me/ ien kasvun vaihtelu viimeisten 500 vuoden aikana. Julkaisussa: Hökkä, H., Salminen, H. ja VarmoJa, M. (toim.). Pohjoislen metsien kasvu - ennen, nyt ja tulevaisuudessa. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 589: 32-41. Timonen, M. 2001. Ilmaston muutok et kaulla aikojen - onko menneisyys Lapin metsien tulevaisuuden peili? Varmola, M. ja Tapaninen, S. (toim.). Pohjoisten metsien hoito - 30 vuotta tutkimuspäiviä Rovaniemellä. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 803: 9-29. Tynys, T. 1998. Vätsärin erämaan met ien kehitys. Metsäha/lituk en luonnonsuojelujulkaisuja. SarjaA No 8. 38 s. 194 195