Mitä vuosilustot kertovat ilmastosta?

Mauri Timonen: Mitä vuosilustot kertovat ilmastosta? Mitä vuosilustot kertovat ilmastosta? Puut kasvattavat joka vuosi uuden kartion muotoisen vaipan vanhan rungon ympärille. Kartion poikkileikkausta kutsutaan vuosirenkaaksi ja vuosirenkaan leveyttä vuosilustoksi (Kuva 1). Lapin metsänrajamännyn kasvu riippuu voimakkaasti kesä- ja heinäkuun lämpöolosuhteista. Kylmänä kesänä vuosilusto jää normaalia kapeammaksi ja lämpimänä kesänä se kasvaa normaalia leveämmäksi. Tätä ilmastosta aiheutuvaa ns. kasvun minitekijäominaisuutta voidaan käyttää hyväksi muinaisen ilmaston kesänaikaisten lämpötilojen mallittamisessa. Ilmaisu voimakas riippuvuus merkitsee vuosilustoindeksin ja Sodankylän kuukausilämpötilojen välillä 0.8 suuruista korrelaatiota 20 vuoden liukuvassa aikaikkunoissa laskettuna (kuva 2). Riippuvuus ei ole kuitenkaan aina ollut yhtä kiinteä: esimerkiksi 1910-1920-luvun vaihteessa sekä 1940- ja 1970-luvuilla korrelaatiot olivat jopa negatiivisia seitsemän vuoden aikaikkunoissa tarkasteltuna. Vuosilustoista voidaan mitata leveyden lisäksi monia muitakin ilmaston vaihteluita kuvaavia tunnuksia kuten solurakenteiden ominaisuuksia ja puuaineksen tiheyttä. Puuaineksen maksimitiheys korreloi leveyttäkin voimakkaammin elo ja syyskuun lämpötilojen kanssa. Puuaineksen tiheys korreloi edellisen lisäksi tilastollisesti merkittävästi myös sekä kevät- että syyskauden lämpimyyden kanssa. Näin ollen puulustoista on luettavissa puolivuotiskauden (huhtikuun alku lokakuun loppu) ilmastotiedot. Eikä tässä kaikki: vuosilustoihin tallettuu myös tietoa talvikauden olosuhteista. Edeltävän talven ankaruus ja sen myötä syntynyt routakerroksen paksuus vaikuttavat nimittäin metsänrajamännyn kasvukauden pituuteen ja sen myötä lustojen paksuuskasvuun. Mekanismi toimii seuraavasti. Puun kasvukausi voi käynnistyä vasta silloin, kun maan lämpötila ylittää +5 astetta. Jos talvella kehittyneen roudan poistuminen maasta viivästyy esimerkiksi vähäsateisen ja viileän kevään vuoksi, on seurauksena kasvukauden alun viivästyminen. Koska männyn kasvu alkamishetkestä riippumatta loppuu suunnilleen aina samaan aikaan, heinäkuun puolessa välissä, merkitsee viivästynyt kasvukauden alku normaalia kapeamman luston muodostumista. Tietenkin, jos kesä- ja heinäkuu ovat normaalia lämpimämmät, ero kompensoituu. Puulustot ovat yksi ilmastoa likimääräisesti kuvaava proksitiedon laji. Jos käytettävissä on muitakin prokseja, päästään niitä keskenään yhdistelemällä lähemmäksi todellisuutta. 1

Kuva 1. Puun kasvun liittyviä käsitteitä. 2

lämpötila Sodankylä: heinäkuun lämpötilan vaikutus metsänrajamännyn kasvuun 1.0 RBAR 20 v RBAR 7 v 0.5 0.0-0.5 18 T7, Sodankylä 16 14 12 10 150 Indeksi, metsänraja 125 100 75 50 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Kuva 2. Metsänrajamännyn vuosilustoihin tallentunut ilmastosignaali näkyy vuosilustoindeksin ja heinäkuun keskilämpötilan samansuuntaisina vaihteluina sekä minimien ja maksimien sattumisena samoille vuosille. Ylimmän kuvan murtoviiva osoittaa sarjojen välillä vallitsevan jopa 0.7 0.8 suuruisen korrelaation, mitä on pidettävä hyvänä vastaavuutena luonnonmittareista (prokseista) puhuttaessa. Vastaavuus on kuitenkin pudonnut 0.3:n tasolle 1980-luvulla. Syynä on kesien samanlaisuudesta aiheutuva lämpötilavaihtelun pienentyminen, jolloin muiden säätekijöiden vaikutus alkaa näkyä kasvussa. 3

Helama, S. & Timonen, M. 2004. Meteorologisia aikasarjoja puiden vuosilustoista. Ilmastokatsaus. Joulukuu 2004. s.5-6. Ilmatieteen laitos. METEOROLOGISIA AIKASARJOJA PUIDEN VUOSILUSTOISTA Klimatologisissa tutkimuksissa käytettävät ilmastoaineistot voidaan jakaa karkeasti kahteen eri kategoriaan: (1) varsinaiset suorat meteorologiset havaintosarjat, ja, (2) ilmaston vaihteluita indikoivat proksi-lähteet. Modernit meteorologiset havaintosarjat kattavat usein viimeiset sata vuotta, meillä Suomessa maksimissaan vajaat kaksisataa vuotta (Tuomenvirta 2004). Proksi-dataa käyttäen voidaan meteorologisia mittasarjoja pidentää huomattavasti ajassa taaksepäin, lisäksi niiden avulla on mahdollista parantaa ilmastosarjojen alueellista kattavuutta. Proksiaineistot ovat tyypillisimmillään luonnontieteisiin perustuvia rekordeja, esim. puiden vuosilustoja, mannerjäätiköitten kairauksista saatavia mittasarjoja, vuoristojäätiköitten tai kasvillisuusvyöhykkeitten liikkeisiin perustuvia tietoja, meri- tai järvisedimenttien lustoja tai sedimenteistä laskettavia mikrofossiiliprofiileja. Puiden vuosilustot ovat paljon käytetty ilmastoproksi kansainvälisessä tieteenalan kirjallisuudessa. Tämä johtunee yksinkertaisesti useista eduista moniin muihin luonnontieteellisiin ilmaston vaihtelua indikoiviin lähteisiin verrattuna. Niiden kerääminen ja mittaaminen ei vaadi erityisen kalliita laitteistoja, lisäksi puiden vuosilustot muodostavat vuodentarkkoja aikasarjoja mikä mahdollistaa niiden kalibroimisen suoraan meteorologisiin havaintosarjoihin nähden. Puiden vuosilustojen antaman informaation vuodentarkkuus takaa myös sen, että mahdollisesti niiden perusteella johdetut ilmastorekonstruktiot antavat yhtä tarkkaa tietoa menneistä ilmastovaihteluista. Tieteenala, joka tutkii puiden vuosilustoja niissä havaittavan vuosi-vuodelta tapahtuvan vaihtelun perusteella, on nimeltään dendrokronologia. Useimmiten puiden vuosilustoista mitataan niiden paksuus (leveys), joka kuvastaa puun rungon vuotuisen paksuuskasvun määrää. Suomen puulajeista on tutkittu eniten männyn (Pinus sylvestris L.) vuosilustoja. Vanhimmista männyistä on Pohjois-Suomessa mitattu jopa 700-800 vuosilustoa; näin vanhat yksilöt ovat kuitenkin erittäin harvinaisia. Kukin yhdestä puusta mitattu vuosilustosarja koostuu puun iän mukaisesta määrästä perättäisiä lustonleveyttä kuvaavia mittaustuloksia. Tämä tarkoittaa, että yksittäisistä puista mitatut puulustosarjat ovat meillä yleensä noin 100-300 vuotta pitkiä. Tätä huomattavasti pitempiä vuosilustokronologioita voidaan kuitenkin rakentaa käyttämällä subfossiilisten puitten vuosilustoja. Subfossiilisista puunrungoista peräisin olevia puulustosarjoja voidaan ajoittaa ja liittää yhdeksi samaksi puulustokronologiaksi nk. dendrokronologiseen ristiinajoitukseen perustuen. Muihin puulajeihimme verrattuna juuri männyn säilyvyys on paras esim. järvisedimenttien tai soiden hapettomiin olosuhteisiin hautautuneena. Tämän lisäksi voidaan vanhaa puulustomateriaalia saada vanhojen rakennusten puurakenteista. Tässä kirjoituksessa tullaan paneutumaan nimenomaan männyn vuosilustojen mahdollisuuksiin suomalaisessa ilmastotutkimuksessa. Tuloksia esitellään erikseen Pohjois- ja Etelä-Suomen osalta. Lisäksi tullaan esittelemään joitain jo julkaistuja puiden vuosilustoihin perustuvien ilmastotutkimusten tuloksia. 4

Puiden vuosilustojen ja ilmaston välinen suhde Puiden vuosilustoihin pohjautuvalla tutkimuksella on Suomessa varsin pitkät perinteet, eritoten metsätieteissä, ja jo aivan varhaisimmista tutkimuksista lähtien oli keskeisenä osana tarkastelua selvittää eri ilmastotekijöitten vaikutus puunkasvuun. Varsinkin Mikolan (1950) tutkimus oli maatamme ajatellen erittäin kattava, ja loi tukevan pohjan ymmärryksellemme Suomen pääpuulajien ilmastoriippuvasta kasvunvaihtelusta, nimenomaan vuosilustoihin perustuen. Tämän jälkeen mm. Henttonen (1984) tarkasteli ilmastotekijöitten vaikutusta Etelä-Suomen havupuiden kasvuun, ja Lindholm (1996) tutki pohjoisen metsänraja-alueen männyn kasvun riippuvuutta ilmastosta. Kaikki kolme viimeksi mainittua tutkimusta perustuivat alueellisesti kattaviin puulustoverkostoihin joiden avulla ilmaston vaikutuksen merkitystä voitiin erittäin tarkasti arvioida. Yleisesti puiden vuotuiseen kasvunvaihteluun vaikuttaa yhtäaikaisesti monia eri ilmastotekijöitä. Vaikka yleensä juuri kasvukauden aikaisilla olosuhteilla on suurin merkitys puiden kasvuun, saattaa myös edellisen talven aikaisten ilmasto-olojen merkitys näkyä seuraavan kesän vuosilustossa. Mitä ankarampi on kasvualueen ilmasto, sitä pienempi yleensä on kasvuun vaikuttavien ilmastotekijöitten lukumäärä, mutta sitä merkittävämpi on näiden yksittäisvaikutus. Toisaalta, mitä lauhkeampi kasvualueen ilmasto on, sitä lukuisampien tekijöiden voidaan havaita vaikuttavan vuosilustojen kasvuun, ja sitä vähäisempi yksittäisten tekijöiden merkitys on. Edellä kuvatut lainalaisuudet näkyvät puun kasvussa myös meillä Suomessa. Pohjoisella metsänraja-alueella männyn vuosilustoilla on erittäin voimakas positiivinen korrelaatio heinäkuun keskilämpötilojen kanssa (Kuva 1). Etelää kohti lämpimien kesien merkitys kasvulle heikkenee ja varsinkin kasvukauden sademäärien merkitys kasvaa yhä merkittävämpänä positiivisena tekijänä (Kuva 2). Tämän lisäksi voidaan usein havaita talven aikaisen NAO-indeksin ja puiden vuosilustojen tilastollisesti merkittävä korrelaatio, niin etelässä kuin pohjoisessakin (Kuva 3). Meteorologia aikasarjoja puiden vuosilustoista Alueilla, joilla puiden vuosilustojen ja jonkin ilmastotekijän välinen riippuvuus on tarpeeksi vahva tarkasteluajankohdasta riippumatta, voidaan kyseisen ilmastotekijän vuosi vuodelta tapahtunutta vaihtelua rekonstruoida eli ennallistaa. Tämän tapahtuessa puiden vuosilustojen avulla voidaan rekonstruktiota jatkaa ajassa taaksepäin riippuen vuosilustokronologian pituudesta. Suomessa on puiden vuosilustojen avulla rekonstruoitu heinäkuun keskilämpötiloja Lapin alueelle (Lindholm 1996; Helama ym. 2002) sekä touko-kesäkuun sademäärien vaihteluita Kaakkois-Suomen alueelle (Helama & Lindholm 2003). Puulustokronologia muunnetaan ilmaston vaihtelua kuvaavaksi rekonstruktioksi yksinkertaisimmillaan esimerkiksi lineaarisen regression avulla. Tällöin johdetaan nk. siirtofunktio, jonka avulla saadaan kustakin vuotuisesta lustonleveydestä laskettua sitä vastaava ennallistettu sademäärää kuvaava lukema. Koska vuosilustokronologiat ovat voimakkaasti autokorreloituneita, kuuluu siirtofunktioon itse rekonstruoitavan vuoden puulustomuuttujan lisäksi myöskin edellisen tai tulevan vuoden vastaava muuttaja. Täten saattaa siirtofunktiossa olla 5

ilmastovaihtelua selittävinä tekijöinä yleensä yhdestä kolmeen, joskus useampiakin muuttujia. Vuosilustojen leveyksiin perustuvat rekonstruktiot selittävät usein noin 30-50 % meteorologisissa sarjoissa havaitusta ilmaston kokonaisvaihtelusta. Rekonstruktion tarkkuutta on aina mahdollista parantaa keräämällä ja ristiinajoittamalla lisää vanhoista puista mitattuja lustosarjoja kronologiaan. Myös kronologian pidentäminen on samalla tavoin mahdollista. Tällä hetkellä on pohjoiselta metsänraja-alueelta kerätty vuosilustokronologia yli 7.5 tuhatta vuotta pitkä katkeamaton vuodentarkka ilmastotallenne (Eronen ym. 2002; Helama ym. 2002; Helama ym. 2004). Etelä-Suomen pisimmät vuosilustokronologiat ovat nekin kirjoitushetkellä yli tuhat vuotta pitkiä. Näille alueille johdetut kesälämpötila- ja sademäärärekonstruktiot ovat vastaavasti yhtä pitkiä. Kirjallisuus Eronen, M., Zetterberg, P., Briffa, K. R., Lindholm, M., Meriläinen, J. & Timonen, M. 2002: The supra-long Scots pine tree-ring record for Finnish Lapland: Part 1, chronology construction and initial references. The Holocene 12: 673-680. Helama, S., Lindholm, M., Timonen, M., Meriläinen, J. & Eronen, M. 2002: The supra-long Scots pine tree-ring record for Finnish Lapland: Part 2, interannual to centennial variability in summer temperatures for 7500 years. The Holocene 12: 681-687. Henttonen, H. 1984: The dependence of annual ring indices on some climatic factors. Acta Forestalia Fennica 186: 1-38. Lindholm, M. 1996: Reconstruction of past climate from ring-width chronologies of Scots pine (Pinus sylvestris L.) at the northern forest limit in Fennoscandia. Ph.D. dissertation, University of Joensuu, Publications in Sciences 40: 1-169. Mikola, P. 1950: Puiden kasvun vaihteluista ja niiden merkityksestä kasvututkimuksessa. Summary: On the varitions in tree growth and their significance to growth studies. Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 38: 1-131. Tuomenvirta, H. 2004: Reliable estimation of climatic variations in Finland. Finnish Meteorological Institute Contributions 43: 1-79. Helama, S. & Lindholm, M. 2003: Droughts and rainfall in south-eastern Finland since AD 874, inferred from Scots pine ring-widths. Boreal Environmental Research 8: 171-183. Helama, S., Lindholm, M., Timonen, M. & Eronen, M. 2004: Dendrochronologically dated changes in the limit of pine in northernmost Finland during the past 7.5 millennia. Boreas 33: 250-259. 6

Helama, S., Eronen, M ja Timonen, M. 2005. Dendrokronologinen ristiiinajoitus - absoluuttinen ajoitusmenetelmä. Geologi-lehti nro 3. s. 61-65. Suomen geologinen seura. DENDROKRONOLOGINEN RIS- TIINAJOITUS ABSOLUUTTINEN AJOITUSMENETELMÄ Samuli Helama, Matti Eronen, Mauri Timonen Eri vuodenaikoina vallitsevien olosuhteitten selkeä poikkeavuus toisistaan aiheuttaa puiden kasvussa vuodenkiertoon sidotun rytmin. Tämä näkyy puun rungon poikkileikkauksessa, esimerkiksi kannossa, vuosirenkaina eli vuosilustoina. Kukin vuosilustoista koostuu vaaleasta varhaispuusta sekä tummasta myöhäispuusta (kuva 1). Dendrokronologia on tieteenala joka tutkii puiden vuosilustoja niissä havaittavan vuosi-vuodelta havaitun vaihtelun perusteella. Useimmiten puiden vuosilustoista mitataan niiden paksuus (leveys), joka kuvastaa puun vuotuisen kasvun määrää. Suomen puulajeista on tutkittu eniten männyn (Pinus sylvestris L.) vuosilustoja. Vanhimmista männyistä on Pohjois-Suomessa mitattu jopa 700-800 vuosilustoa. Näin vanhat yksilöt ovat kuitenkin harvinaisuuksia. Kukin yhdestä puusta mitatuista vuosilustosarjoista koostuu puun iän mukaisesta määrästä perättäisiä lustonleveyttä kuvaavia mittaustuloksia. Tämä tarkoittaa, että yksittäisistä puista mitatut puulustosarjat ovat meillä yleensä noin 100-300 vuotta pitkiä. Tätä huomattavasti pitempiä vuosilustokronologioita voidaan kuitenkin rakentaa käyttämällä subfossiilisten tai vanhoista rakennuksista saatavien puiden vuosilustoja. Puun vuosittainen kasvu, ja täten myös vuosilustojen leveys, riippuu useista puun sisäisistä ja ulkoisista tekijöistä. Näistä huomattavimpia ovat puun oma biologinen ikä, viereisten puitten vaikutus sekä ilmasto. Kun saman puulajin edustajat reagoivat vuotuisiin ilmaston vaihteluihin samalla tavalla on sangen ymmärrettävää, että samankaltaisen ilmaston vaikutuksen alla kasvaneiden puuyksilöitten vuotuiset kasvunvaihtelut muistuttavat huomattavasti toisiaan. Ilmasto onkin (samankaltaisessa ympäristössä kasvaneitten saman puulajin edustajien) kasvun yhteisvaihtelua ohjaavista tekijöistä merkittävin. Kasvun yhteisvaihtelu ja sen perusteella tehtävä lustosarjojen ristiinajoitus (Douglass 1941; Fritts 1976) ovat dendrokronologian peruslähtökohtia joihin kaikki tieteenalan sovellutukset käytännössä nojautuvat: sen perusteella on mahdollista yhdistää useiden samana ajanjaksona eläneitten puiden vuotuinen kasvunvaihtelu toisiinsa. Yksinkertaisimmillaan tämä tapahtuu visuaalisen tarkastelun avulla jolloin kahta vuosilustosarjaa sekä niissä havaittavaa vuosittaista vaihtelua verrataan toisiinsa. Mikäli puut kasvoivat samojen kalenterivuosien aikana on niiden kasvunvaihtelu näiden vuosien aikana oletettavasti huomattavan samankaltainen. Useimmiten kaikkein helpoimmin toisiinsa yhdistettäviä piirteitä kahden vuosilustosarjan välillä ovat äärimmäisen kapeat tai leveät yksittäiset lustot sekä niiden rykelmät. Visuaalisen tarkastelun lisäksi 7

kasvunvaihtelun yhdenmukaisuutta sekä sen voimakkuutta voidaan tarkastella useilla erilaisilla tilastomatemaattisilla menetelmillä, joista yksinkertaisin ja eräs yleisimmin käytetty on Pearsonin korrelaatiokerroin (Holmes 1983). Kuva 2 esittää eräitten männyn vuosilustosarjojen kasvun yhteisvaihtelun voimakkuutta graafisesti. Esitettyjen vuosilustosarjojen välinen keskimääräinen korrelaatiokerroin on 0.74. Ottaen huomioon keskimääräisen lustosarjan pituuden esimerkissä, 257 vuotta, on tilastollinen todennäköisyys jolla kyseinen korrelaatio saattaisi sattumalta ilmetä, häviävän pieni. Ristiinajoituksen suoritus Dendrokronologinen ristiinajoitus suoritetaan yleensä puiden vuosilustojen leveyksien avulla. Prosessi alkaa siten ristiinajoitettavan näytteen puulustosarjan lustonleveyksien mittaamisella. Mikäli tutkimusalueelta on jo olemassa valmiiksi rakennettu ja ristiinajoittamalla koottu saman puulajin vuosilustokronologia, voidaan näytteestä mitattua lustonleveyssarjaa verrata suoraan tähän referenssisarjaan. Samasta puunrungosta säteittäisesti eri suuntiin mitatut lustonleveyssarjat korreloivat kuitenkin yleensä keskenään paremmin kuin eri puuyksilöistä mitatut sarjat. Tämän vuoksi saavutetaan ristiinajoituksessa paras tulos mittaamalla ensin yhdestä puuyksilöstä useita lustonleveyssarjoja, ristiinajoittamalla ne keskenään, ja vasta sen jälkeen vertaamalla sädekohtaisista näytteistä laskettua keskiarvosarjaa referenssisarjaan. Mikäli sitä vastoin työskennellään alueella jolta ei ole olemassa tarkoitukseen soveltuvia valmiita vuosilustokronologioita, tulee sellaisen rakentaminen aloittaa ensin kahden ensiksi mitatun näytteen vuosilustosarjaa toisiinsa vertaamalla, sitten vertaamalla kolmannen näytteen lustosarjaa kahden ensinmitatun keskiarvosarjaan ja näin yhä soveltuvasti edeten. Jos kyseinen lustonäyte on peräisin elävästä puusta, sen viimeisen (lähinnä puun kuorta sijaitsevan) luston muodostumisvuosi on tarkalleen tiedossa. Tällöin on ristiinajoituksen tehtävä lähinnä (1) varmistaa ettei mittaaja tehnyt mittausvirheitä esim. jättänyt jotain lustoa huomaamatta tai tulkinnut jotain puun poikkeavaa solurakennetta epähuomiossa ylimääräiseksi lustoksi. Jos lustonäyte on peräisin puusta jonka ajoitus on tuntematon (esim. subfossiilinen puu tai rakennuspuu), on ristiinajoituksen tehtävänä edellisen lisäksi myös (2) näytteen varsinainen ajoitus, eli näytepuun elinkaaren sitominen kalenterivuosiin. Molemmat näistä ristiinajoituksen tehtävistä (1 & 2) ovat sinällään yhtä tärkeitä eikä niitä voida erottaa toisistaan tavoiteltaessa onnistunutta ristiinajoitusta. Kun kronologiaa varten kerättyjen näytteiden ristiinajoitus on saatu päätökseen ja niistä rakennettu kronologia on valmiina, voidaan kyseinen kronologia ristiinajoittaa jonkin läheisen samaa puulajia edustavan kronologian kanssa, joka puolestaan saattaa olla ristiinajoitettu jonkin vielä kauemmaksi sijoittuvan kronologian kanssa. Näin muodostuva puulustokronologioitten verkosto on ristiinajoituksen viimeinen askel ja viimeistään takaa sen että kronologiat ovat absoluuttisen vuodentarkasti kalenterivuosiin sidottuja. Vaikka dendrokronologisen ristiinajoituksen pääperiaatteet ovatkin sinällään 8

yksinkertaisia, on ristiinajoitus aina aikaavievä prosessi joka vaatii suorittajaltaan äärimmäistä huolellisuutta ja herkeämätöntä tarkkuutta ja keskittymistä. Niinpä esimerkiksi yksittäisen näytteen ajoittaminen alueelta jolta ei ole olemassa valmista referenssisarjaa, voi kaikkiaan vaatia aikaa vähintään useita päiviä. Ristiinajoitus geologian työvälineenä Täysin uuden vuosilustokronologian rakentaminen lustojen mittaamisen ja ristiinajoituksen avulla aloitetaan luontevimmin elävistä puista saaduista puulustosarjoista. Tämä johtuu siitä, että niiden kuorta lähimmän luston muodostumisvuosi on tutkijan tiedossa ja lustosarja saadaan näin heti sidottua tarkasti kalenterivuosiin. Elävistä puista peräisin oleva lustomateriaali on luonteeltaan biologista ja sen käyttö monissa erikaltaisissa ekologisissa ja metsätieteellisissä tutkimussovelluksissa onkin varsin yleistä. Kuitenkin, mikäli kronologiaa halutaan pidentää ajassa taaksepäin, voidaan käyttää hyväksi puulustomateriaalia kuolleista puista. Tällaista materiaalia voidaan saada esim. järvien pohjasedimenttien tai soiden hapettomissa oloissa säilyneistä subfossiilisista puunrungoista (kuva 3). Näin on mahdollista rakentaa ajallisesti aina niin pitkiä vuosilustokronologioita riippuen siitä kuinka vanhoja puunrunkoja on mahdollista löytää. Pohjois-Lapin alueelta on viime vuosien aikana onnistuttu rakentamaan yhtämittainen kronologia yltäen viimeisen 7600 vuoden ylitse (Eronen ym. 2002) ja edustaen täten suurta osaa Holoseenin aikakaudesta. Tällainen lustomateriaali on luonteelta geologista johtuen sen alkuperäistä kuin myös sen edustamasta geologisesta aikajänteestä. Pitkien alueellisten puulustokronologioitten rakentaminen hyödyntää sekä itse ajoituksellisia, paleobotanisia kuin myös paleoklimatologisiakin tarkoitusperiä. Kyseisen Lapin pitkän vuosilustokronologian avulla onkin kyetty vuodentarkasti rekonstruoimaan alueen lämpötilavaihteluita (Helama ym. 2002) sekä metsänrajan liikkeitä (esim. Helama ym. 2004) kyseisen aikajänteen puitteissa. Tämän lisäksi vuosilustokronologioissa voidaan käyttää hyväksi lustomateriaalia vanhoista puutaloista ja rakenteista. Tällainen lustomateriaali on luonteeltaan puolestaan historiallista. Puiden vuosilustojen lisäksi on eritoten paleoklimatologisissa sekä paleolimnologisissa tutkimuksissa käytetty lustoja myös monista muista eri geologisista lähteistä. Esimerkkeinä voidaan mainita eritoten järvisedimenttien lustotutkimukset (Ojala 2001, Ojala & Saarinen 2002b) sekä jäätiköistä mitatut lustosarjat. Useimmiten näitä lustosarjoja ei kuitenkaan ole ristiinajoitettu mikä johtaa siihen, etteivät näiden tutkimusten antamat lustoiät ole absoluuttisen vuodentarkkoja. Ojala & Saarinen (2002a) mukaan laskennallinen aikavirhe ilman ristiinajoitusta oli noin yksi vuosi sataa vuotta kohden heidän järvisedimentteihin pohjautuvassa lustomittauksessaan. Ristiinajoitus ja radiohiilimenetelmä Dendrokronologinen ristiinajoitus ja radiohiilimenetelmällä suoritettu ajoitus sotketaan silloin tällöin täysin erheellisesti toisiinsa. Tämä johtunee osaksi 9

siitä, että subfossiilisena esiintyvää puumateriaalia voidaan ajoittaa molemmilla menetelmillä, ja itse asiassa melko usein sama tieteellinen tutkimus saattaakin sisältää ajoitustuloksia joista osa on saatu toisella, osa toisella näistä menetelmistä. On kuitenkin erittäin tärkeää erottaa dendrokronologian avulla ja radiohiilimenetelmällä saadut ajoitustulokset toisistaan sekä ymmärtää menetelmien erot. Siinä missä ristiinajoitus perustuu vuosilustoissa havaittavaan vaihteluun, perustuu radiohiilimenetelmä eloperäisen materiaalin isotooppisen hiilen puoliintumisajan perusteella laskettavaan ikään. Radiohiiliajoituksen avulla saadut iät poikkeavat kuitenkin varsinaisista kalenterivuosista johtuen radiohiilen muodostumisnopeuden vaihteluista eri aikoina. Tämä tarkoittaa, että radiohiiliajoitus sisältää virherajat, ja mitä vanhempia näytteitä ajoitetaan sitä suurempia virherajat yleensä käytännössä ovat. Ristiinajoituksen ja radiohiiliajoituksen avulla saatujen ikien ero on, että ristiinajoituksen perusteella johdetut ajoitustulokset ovat absoluuttisia vuodentarkkoja ikiä, radiohiiliajoitukset eivät. Tämän vuoksi ovat dendrokronologian avulla saadut ajoitustulokset absoluuttisiin kalenterivuosiin perustuvia ikiä (ekr., jkr. / BC, AD), kun taas radiohiilimenetelmällä saadut iät tulisikin kalenterivuosien sijaan esittää nk. radiohiilivuosina (BP, before present) tai kalibroituina radiohiilivuosina (cal. BP). Muita dendrokronologisen ristiinajoituksen etuja radiohiilimenetelmään nähden on sen yksinkertaisuus sekä siitä johtuva edullisuus mikä käytännossä saattaa mahdollistaa suurten näyte-erien ajoittamisen (esim. Eronen ym. 2002). Toisaalta dendrokronologinen ristiinajoitus vaatii onnistuakseen aina valmiin referenssisarjan johon ajoitettavaa saman puulajin näytepuuta voidaan verrata. Dendrokronologisesti ajoitettava näyte ei myöskään voi olla mikä tahansa puunkappale vaan sen tulee sisältää tarpeellinen määrä mitattavissa olevia vuosilustoja. Käytännössä tämä tarkoittaa, että näyte saattaa olla dendrokronologisesti ajoittumaton johtuen joko sen riittämättömästä vuosilustojen lukumäärästä tai olemassaolevan referenssisarjan ajallisesta pituudesta (lyhyydestä). Lisää dendrokronologiasta ovat suomeksi kirjoittaneet mm. Mikola (1950), Heikkinen (1984), Mielikäinen ym. (1998) ja Eronen (2002), ruotsiksi mm. Siren (1961). Englanniksi kattavin yleistajuinen teos lienee yhä Fritts (1976). Summary in English Dendrochronological cross-dating dating method with absolute accuracy: This paper reviews the process of tree-ring based cross-dating. The method is exemplified here visually using Scots pine (Pinus sylvestris L.) ring-widths from northern Finland. In dendrochronological cross-dating, variations in tree-rings are first examined and then synchronized among all available samples from a given region. Co-variation among tree-ring series ensures the dating of each ring to an accuracy of one calendar year. Dendrochronologically dated wood samples, and their tree-ring variations, can be used in earth sciences for purposes of palaeoclimatology and palaeobotany (e.g. Eronen et al. 2002; Helama et al. 2002, 10

2004). Kirjallisuus Douglass, A. E. 1941. Crossdating in dendrochronology. Journal of Forestry 39, 825-831. Eronen, M. 2002. Puulustot: tuhansien vuosien takaisten luonnonolojen tietopankki. Academia Scientiarum Fennica. Vuosikirja Year Book 2002, 145-152. Eronen, M., Zetterberg, P., Briffa, K. R., Lindholm, M., Meriläinen, J. & Timonen, M. 2002. The supra-long Scots pine tree-ring record for Finnish Lapland: Part 1, chronology construction and initial references. The Holocene 12, 673-680. Fritts, H.C. 1976. Tree Rings and Climate. Academic Press. London. 567 s. Heikkinen, O. 1984. Dendrokronologian menetelmiä ja sovellutuksia. Terra 96, 1-22. Helama, S., Lindholm, M., Timonen, M. & Eronen, M. 2004. Dendrochronologically dated changes in the limit of pine in northernmost Finland during the past 7.5 millennia. Boreas 33, 250-259. Helama, S., Lindholm, M., Timonen, M., Meriläinen, J., & Eronen, M. 2002. The supra-long Scots pine tree-ring record for Finnish Lapland: Part 2, interannual to centennial variability in summer temperatures for 7500 years. The Holocene 12, 681-687. Holmes, R. L. 1983. Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement. Tree-Ring Bulletin 43, 69-75. Mielikäinen, K., Nöjd, P., Pesonen, E. & Timonen, M. 1998. Puun muisti - Kasvun vaihtelu päivästä vuosituhanteen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 703, 1-71. Mikola P. 1950. Puiden kasvun vaihteluista ja niiden merkityksestä kasvututkimuksessa. Summary in English: On the varitions in tree growth and their significnce to growth studies. Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 38(5), 1-131. Ojala, A. E. K. 2001. Varved lake sediments in southern and central Finland: long varve chronologies as a basis for Holocene palaeoenvironmental reconstructions. Geological Survey of Finland, Espoo. 41 s. Ojala, A. E. K. & Saarinen, T. 2002a. Palaeosecular variation of the Earth's magnetic field during the last 10 000 years based on the annually laminated sediment of Lake Nautajärvi, central Finland. The Holocene 12, 391-400. Ojala, A. E. K. & Saarinen, T. 2002b. Digitaalinen kuva-analyysi sedimentologisena tutkimusmenetelmänä - esimerkkejä lustosedimenteistä. Geologi 54, 35-39. Sirén, G. 1961. Skogsgränstallen som indicator för klimatfluktuationerna i norra fennoskandien under historisk tid. Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 54(2), 1-66. 11