Miksi meillä on talvi? Kirsti Jylhä Ilmatieteen laitos Ilmastotutkimus ja -sovellukset
Esityksen pääaiheet Miksei talvea 12 kk vuodessa? Terminen ja tähtitieteellinen talvi Jääkausista Entä talvi tulevaisuudessa?
Miksei talvea 12 kk vuodessa? Valkea Velho C.W.Lewisin Narnia-kronikan Velho ja leijona -tarinassa http://www.celluloid-dreams.de/content/images/kritiken-filmbilder/narnia/narnia-3.jpg
Ilmakehän kasvihuoneilmiö Maapallolle saapuu keskimäärin n. 340 W/m 2 auringon säteilytehoa 30% heijastuu takaisin avaruuteen, 70% jää lämmittämään maapalloa => maapallo lähettää lämpösäteilyä http://www.adventures.com.sg/5d-gap-twrsa-russian-space-adventure/ http://www.maf.govt.nz/mafnet/rural-nz/sustainable-resource-use/climate/impact-on-industries/greenhouse.jpg
Ilmakehän kasvihuoneilmiö Ilmakehän vesihöyry, hiilidioksidi ja muut kasvihuonekaasut vähentävät maapinnan ja merien lähettämän lämpösäteilyn karkaamista avaruuteen. Ilman luonnollista kasvihuoneilmiötä maanpallon pintalämpötila olisi n. -18 ºC eli n. 33ºC kylmempi maapallolla ei olisi pitkälle kehittynyttä elämää http://www.adventures.com.sg/5d-gap-twrsa-russian-space-adventure/ http://www.maf.govt.nz/mafnet/rural-nz/sustainable-resource-use/climate/impact-on-industries/greenhouse.jpg
Nettosäteily* ei jakaudu tasaisesti maapallolle * Saapuvan ja lähtevän säteilyenergian erotus Lokakuu 2009
Euroopan ilmasto on maapallolla ainutlaatuinen Missään muualla ei yhtä lämmintä näin lähellä pohjoisnapaa. Erityisesti talvisin Länsi- ja Pohjois-Euroopassa lämpötila tavattoman korkea. Köppen-Geiger ilmastovyöhykkeet T hot >10ºC & T cold <0ºC
Euroopan talvien leutous paljolti Pohjois- Atlantin lämpimien merivirtojen ja lauhojen länsituulen ansiota Lämpimän merivirran synnyttää ns. termohaliininen kiertoliike Pohjois- Atlantin värähtely ilmakehässä (NAO) Kuvat: Nevanlinna ed. (2008)
Termiset vuodenajat Suomessa terminen kesä: vuorokauden keskilämpötila pysyy +10 asteen yläpuolella terminen syksy: vuorokauden keskilämpötila pysyy +10 ja 0 asteen välillä terminen talvi: vuorokauden keskilämpötila pysyy 0 asteen alapuolella terminen kevät: vuorokauden keskilämpötila pysyy 0 ja +10 asteen välillä http://www.ilmatieteenlaitos.fi/saa/tilastot_4.html#4
Termisen talven alku keskimäärin 1971-2000 Termisen talven alku v. 2009 10.10. 10.10. 15.10. 20.10. 25.10. 31.10. 5.11. 10.11. 1.12. 25.11. http://www.ilmatieteenlaitos.fi/saa/tilastot_69.html
Lumitilanne marraskuussa 2009 25.11. 5.11. 15.11. Pysyvä lumi keskimäärin 1971-2000 27.10. 6.11. 5.1. 16.11. 26.11.
Alku 10.10. Termisen talven alku- ja loppupäivämäärät keskimäärin 1971-2000 Loppu 10.10. 1.5. 5.5. 15.10. 25.4. 5.11. 20.10. 25.10. 15.4. 20.4. 15.4. 10.11. 30.10. 5.4. 5.4. 10.4. 1.12. 25.11. 1.4. http://www.ilmatieteenlaitos.fi/saa/tilastot_25.html
Tähtitieteellinen talvi termistä talvea lyhyempi Pohjoisella pallonpuoliskolla tähtitieteellinen talvi alkaa talvipäivänseisauksesta noin 21.12. päättyy kevätpäiväntasaukseen noin 20.3. Kevät- ja syyspäivän tasaus Maapallo talvipäivän seisauksen aikaan: pohjoisnapa on poispäin auringosta Kesäpäivän seisaus pohjoisnapa kohti aurinkoa Alkaa päivän ollessa lyhimmillään ja päättyy, kun päivä ja yö yhtä pitkät Kuvat: http://fi.wikipedia.org/wiki/talvip%c3%a4iv%c3%a4nseisaus
Kiertoradallaan auringon ympäri maapallo vastaanottaa eri kuukausina eri tavalla auringon valoa => tähtitieteelliset vuodenajat Maapallon pyörimisakseli on nykyään kallellaan noin 23,5 ratatasoon nähden. Kun pyörimisakseli on voimakkaasti kallellaan, napa-alueet saavat talvella (kesällä) erityisen niukasti (runsaasti) auringonsäteilyä ja kaamoksen (yöttömän yön) alue on laaja Maan pyörimisakselin kaltevuus vaihtelee 22,0 ja 24,6 asteen välillä 41 000 vuoden jaksoissa => vaikutus auringosta tulevan säteilyn jakautumiseen maanpinnalla. Kuvat: http://fi.wikipedia.org/wiki/talvip%c3%a4iv%c3%a4nseisaus
Tähtitieteellinen jääkausivaihteluteoria (Milankovich) Maan rataparametrien vaihtelut noin 41 000 vuoden jakso maapallon pyörimisakselin kallistuskulmassa noin 100 000 vuoden jakso maapallon kiertoradan muodossa: kiertorata on väliin soikeampi, väliin lähes pyöreä. 19 000-20 000 vuoden jakso pyörimisakselin huojunnassa eli prekessiossa Kuvat: Nevanlinna ed. (2008)
19 000-20 000 vuoden jakso pyörimisakselin huojunnassa eli prekessiossa Mm. Auringon ja Kuun vetovoima => Maan pyörimisakseli huojuu => onko maapallo lähimpänä aurinkoa silloin, kun pohjoisessa on kesä ja etelässä talvi (11 000 v. sitten), vai päinvastoin (nykyisin) Kuva: Nevanlinna ed. (2008)
Tähtitieteellinen jääkausivaihteluteoria (Milankovich) Kiertoradan ominaisuuksien ja pyörimisakselin kaltevuuden vaihtelut eivät muuta juuri lainkaan maapallon kokonaisuudessaan saamaa vuotuista säteilymäärää, vaikuttavat merkittävästi säteilyn jakautumiseen eri vuodenajoille ja leveyspiireille Jäätiköiden laajenemiselle suosiollista, että pohjoisen pallonpuoliskon korkeat leveysasteet (>65ºN) saavat kesän aikana vähän säteilyä maapallon akselin kallistuskulma on mahdollisimman pieni maan kiertorata soikeimmillaan ja maapallo on kauimpana auringosta pohj. pallonpuoliskon kesän aikana
Pohjoisilla leveysasteilla kesäaikaan saatu auringonsäteilyn vaihtelut Maapallon jäätiköiden tilavuus 200 000 v sitten Nykyaika Jäätiköiden tilavuus seuraa säteilykäyrää muutaman tuhannen vuoden viiveellä, joka tarvitaan ennen kuin ilmakehä ehtii reagoida muuttuneeseen säteilytilanteeseen.
Jääkaudet vuorottelevat n. 100 000 vuoden jaksoissa Nykyaika 900 000 v. sitten Juha Pekka Lunkka, 2008: Maapallon ilmastohistoria
Eurooppa viime jääkauden kylmimmän vaiheen aikana n. 18 000 v. sitten Maapallon keskilämpötila noin 6 C nykyistä alempi Pohjois-Eurooppa mannerjäätikön alla Ikirouta Ranskan keskiosissa saakka Päiväntasaajan seudulla ei kovinkaan paljon nykyistä viileämpää. Kuva: Nevanlinna ed. (2008)
Entä talvi tulevaisuudessa?
Fossiilisten polttoaineiden käyttö metsien raivaus Ilmakehän kasvihuoneilmiö Hiilidioksidin ja muiden kasvihuonekaasujen pitoisuudet kasvaneet nopeasti Kasvihuoneilmiön voimistuminen Huom. Ilmastojärjestelmässä palautetekijöitä, jotka vahvistavat kasvihuoneilmiön voimistumisen vaikutuksia http://www.adventures.com.sg/5d-gap-twrsa-russian-space-adventure/ http://www.maf.govt.nz/mafnet/rural-nz/sustainable-resource-use/climate/im
Hiilidioksidipitoisuuden kehitys Pallaksella - pitoisuus laskee kasvukauden aikana metsien hiilinielujen vuoksi. Pitoisuuden päiväkeskiarvot Pitoisuustrendi
Talven havaitut keskilämpötilat 1899/1900 2006/2007 ja arvioidut tulevat 30-vuotiskeskiarvot A1B-skenaariossa Helsingissä ja Sodankylässä (Gt C/vuosi) Päästöskenaario 30 20 10 0 2000 2050 2100 5 0-5 5 0-5 -10-10 -15-15 Havainnot 1899-2007 30-vuotiskeskiarvot -20 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 2110 2010-39 2040-69 2070-99 30-vuotiskeskiarvojen skenaariot Etelä- ja Pohjois-Suomessa noin 20 malliin perustuen -20
Talven havaitut keskilämpötilat 1899/1900 2006/2007 ja arvioidut tulevat 30-vuotiskeskiarvot A1B-skenaariossa Helsingissä ja Sodankylässä (Gt C/vuosi) Päästöskenaario 30 20 10 0 2000 2050 2100 5 0-5 5 0-5 -10-10 -15-15 Havainnot 1899-2007 30-vuotiskeskiarvot -20 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 2110 2010-39 2040-69 2070-99 30-vuotiskeskiarvojen skenaariot Etelä- ja Pohjois-Suomessa noin 20 malliin perustuen -20
Talven havaitut keskilämpötilat 1899/1900 2006/2007 ja arvioidut tulevat 30-vuotiskeskiarvot A1B-skenaariossa Helsingissä ja Sodankylässä (Gt C/vuosi) Päästöskenaario 30 20 10 0 2000 2050 2100 5 0-5 -10-15 5 0-5 -10-15 Havainnot 1899-2007 30-vuotiskeskiarvot -20 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 2110 2010-39 2040-69 2070-99 30-vuotiskeskiarvojen skenaariot Etelä- ja Pohjois-Suomessa noin 20 malliin perustuen -20
Keskiarvo v. 1971-2000 Terminen talvi lyhenee voimakkaasti Muutos v. 1971-2000 => v. 2070-2099 -40-50 Muutoksen yksikkö: vrk 180-60 150-100 120 A1B -70 Mustan viivan länsipuolella ei keskimäärin enää termistä talvea 19 ilmastomallin keskiarvo 30 20 10 0 2000 2050 2100 (Gt C/vuosi)Päästöskenaario Lähde: ACCLIM-hanke / IL
Etenkin talvisateet lisääntyvät Samalla talviset vesisateet yleistyvät Pohjois-Suomessa %-muutos suurempi kuin Etelä-Suomessa 1971-2000 => 2070-2099, joulu-helmikuu Yksikkö: % Päästöt 30 20 10 0 2000 2050 2100 A1B
Lumipeitteen muutokset suurimpia Lounais-Suomessa vuoden keskim. vesiarvo vuoden maksimivesiarvo vuotuinen lumipeitepäivien määrä -50% -60% -30% -40% -20% -70% -50% -30% -80% -60% -50% -40% 30 20 10 0 2000 2050 2100 Multi-model mean changes (in %) 1961-1990 => 2071-2100, SRES A2 Ref: Jylhä et al. (2009)
Nollarajan ohituspäivät* yleistyvät meillä joulu-helmikuussa syys-lokakuu joulu-helmikuu maalis-huhtikuu *Tmin < 0ºC, Tmax > 0ºC - + - + - + Muutos (vrk) 7 mallin keskiarvona 2071-2100 mennessä A2-skenaarion toteutuessa Ref: Jylhä et al. (2008) (Gt C/vuosi) 30 20 10 0 Päästöt 2000 2050 2100 A2
Ohuempi routakerros 1971-2000 2040-2069 Maaperän routakerroksen talvikauden aikainen keskimääräinen suurin paksuus (cm) lumettomilla alueilla pakkassumman perusteella Lauhojen ja sateisten talvien aikana maaperä on usein märkä ja sen kantavuus on huono
Miksi meillä on myös / ei ainoastaan talvi? Kasvihuoneilmiö on vielä sopivan voimakas Maapallon pyörimisakselin ja kiertoradan vaihteluiden vaiheet ja siten pohjoisten alueiden saaman auringonsäteilyn määrä kesällä riittävä Ihmiskunnan aiheuttaman kasvihuoneilmiön voimistumisen takia terminen talvi lyhenee huomattavasti jo tämän vuosisadan aikana Atlantin läheisyys leudontaa talviamme
www.fmi.fi/acclim
http://litdb.fmi.fi/apache2-default/snow/index.php/ Lumiwiki pyrkii edistää lumen ja jään tutkijoiden yhteistyötä ja tiedonkulkua Suomessa Lumiwikin aiheet: Lumen ja jään mittaus Lumen ja jään mallinnus Sovelluksia Hankkeita Lumialan seminaareja ja kokouksia Lumitiimin palaverit Lumi-postituslista liittyminen: lumi-on@posti.fmi.fi
KIITOS MIELENKIINNOSTA!
Juha Pekka Lunkka, 2008: Maapallon ilmastohistoria
Lumen vesisisältö pienenee joulu-helmikuu 1961-2000 2071-2100 -70% (Gt C/vuosi) Päästöt 30 20 10 0 2000 2050 2100 A2-80% Asteikko 10%:n välein Kaksi eri ilmastomallijoukkoa => hieman eri tulokset
Talven (joulu-helmikuu) keskilämpötila ja sademäärä laskettuna vuosien 1971-2000 havainnoista http://www.ilmatieteenlaitos.fi/ilmastonmuutos/suomessa_9.html
6 Etenkin talvilämpötilat ja sademäärät tulevat kasvamaan Suomi v. 1971-2000 => v. 2020-2049 Lämpötilan muutos ( C) 5 4 3 2 1 0 Muutoksen paras arvio ja 90%:n todennäköisyysväli siltä väliltä -skenaarion (A1B) toteutuessa 19 ilmastomallin väliset erot Ilmaston luontainen vaihtelu -1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kuukausi (Gt C/vuosi) Päästöskenaario 30 20 10 0 2000 2050 2100 A1B