Auringon uv-säteilyn vähäisyys voi aiheuttaa kylmän talven

Viime syksynä puolalaisten meteorologien kerrottiin ennustaneen meille kylmintä talvea tuhanteen vuoteen. Myöhemmin tieto paljastui osittain väärinkäsitykseksi ja uutisankaksi.

Talven 2011-2012 viralliset vuodenaikaisennusteet, joita voit lukea täältä ja täältä, eivät ennusta meille erityisen kylmää talvea. Iltalehti (11.10.2011) kuitenkin uutisoi meille tulevasta hirmutalvesta. Ovatko viralliset ennusteet siis jättäneet jotakin ottamatta huomioon?

Iltalehden uutinen perustuu Nature Geoscience -lehden nettisivuilla (9.10.2011) julkaistuun tutkimukseen ”Solar forcing of winter climate variability in the Northern Hemisphere”, josta The Daily Mail ja BBC ovat uutisoineet. Asiasta kerrottiin jo 10. lokakuuta myös Ilmastotiedon Twitter- ja Facebook-syötteissä.

Tämän uuden tutkimuksen mukaan auringon uv-säteilyn (ultraviolettisäteilyn) vaihtelu näyttää olevan viisi kertaa voimakkaampaa kuin aiemmin on tiedetty. Tutkijoiden mukaan uv-säteilyn vähäisyys aiheuttaisi kylmiä talvia Pohjois-Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Auringon aktiivisuus vaihtelee noin 11 vuoden jaksoissa. Viimeisimmän kolmen kylmän talven aikana auringon aktiivisuus on ollut alhaisimmassa vaiheessaan, jossa se on edelleenkin, mikä enteilee meille kylmää talvea.

Tutkijoiden mukaan vähäinen uv-säteilyn määrä vaikuttaa siten, että stratosfääri (ilmakehän toiseksi alin kerros noin 10-50 kilometrin korkeudella) kylmenee, mikä taas vaikuttaa tuulten voimakkuuteen. Läntinen ilmavirtaus heikkenee ja kylmää ilmaa pääsee purkautumaan meille pohjoisesta. Stratosfäärin kylmeneminen johtuu siitä, että otsonilla on vähemmän uv-säteilyä absorboitavana.

Tutkimus perustuu auringon aktiivisuudesta kerättyihin Nasan uusiin satelliittitietoihin (vuonna 2003 laukaistu SORCE-satelliitti), jotka yhdistettiin Britannian Ilmatieteen laitoksen ilmastomalleihin. Tutkijoiden mukaan auringon aktiivisuuden vaihtelun ja kylmän sään korrelaatio ei ole tulosten mukaan pelkkää sattumaa. Havaittu uv-säteilyn muutos aiheutti ilmastomalleihin liitettynä maanpinnan tasolla paineen ja lämpötilan muuttumisen NAO-syklin (Pohjois-Atlantin oskillaatio eli värähtely, North Atlantic Oscillation) negatiivista vaihetta vastaaviksi.

Pohjois-Atlantin oskillaation negatiivisen vaiheen seurauksena Islannin yllä on korkeapaine, jolloin napa-alueelle siirtyy lämmintä ilmaa etelästä. Samalla napa-alueen kylmä ilmamassa kulkeutuu Islannin itäpuolitse Skandinaviaan ja muualle Eurooppaan. Tällainen Pohjois-Atlantin oskillaation negatiivinen vaihe ei ole harvinainen ilmiö. Harvoin kuitenkaan sama tapahtuu useampana peräkkäisenä talvena. Pohjois-Atlantin oskillaatio on täysin luontainen ilmiö, joskin ilmastonmuutos saattaa osaltaan vaikuttaa siihen. (Joidenkin vielä alustavien ja kiistanalaisten tutkimustulosten mukaan erityisen kylmien talvien todennäköisyys voi ilmastonmuutoksen edetessä aluksi jopa kasvaa meillä Pohjois-Euroopassa. Keskimäärin talvet Suomessa silti lämpenevät.)

Tutkijat tähdentävätkin, ettei auringon uv-säteily ole ainoa talvien säähän vaikuttava tekijä. Jos havainto uv-säteilyn vaihtelun vaikutuksesta kuitenkin pitää paikkansa (siis jos havainnon taustalla olevat Nasan uudet mittaustulokset uv-säteilyn vaihtelun voimakkuudesta pitävät paikkansa), tämä auttaa kehittämään entistä tarkempia pitkän aikavälin vuodenaikaisennusteita.

BBC:n haastattelemat tutkimusryhmän ulkopuoliset asiantuntijat pitävät näitä uusia tutkimustuloksia merkittävinä, mutta he kuitenkin kaipaavat asiasta vielä lisäselvityksiä. Iltalehden mukaan myös Forecan meteorologi Juha Föhr suhtautuu varauksella auringon näin suureen rooliin.

On myös huomattava, että vaikka Pohjois-Euroopassa ja Yhdysvalloissa olisikin talvella poikkeuksellisen kylmää, Etelä-Euroopassa (Välimeren ympäristössä) ja Kanadassa sekä Grönlannissa näyttäisi olevan samaan aikaan leutoa. Koko pohjoinen pallonpuolisko ei siis ole kylmä, eivätkä meidän kylmät talvemme vaikuta koko maapallon keskilämpötilaan. Esimerkiksi kaksi viimeisintä ”kylmää talvea” olivatkin laajemmin tarkasteltuina erittäin lämpimiä:

”Kahden viime talven aikana esiintyneet kylmät jaksot saivat paljon huomiota, mutta lämpimät jaksot olivat paljon merkittävämpiä. Joillakin pohjoisen pallonpuoliskon alueilla koettiin kylmimpiä jaksoja vuosikymmeniin, mutta viime talvien aikana pohjoisella pallonpuoliskolla esiintyi myös erittäin voimakkaita, joskin ilmeisesti uutisarvoltaan vähäisempiä, lämpimiä jaksoja.”

Tutkijat haluavat myös tähdentää, ettei uv-säteilyn muutoksella ja kylmillä talvillamme ole tämän tutkimuksen mukaan mitään tekemistä ilmastonmuutoksen kanssa. Kun auringon aktiivisuuden minimivaihe on ohitettu, seuraavat talvet tulevat olemaan jälleen lämpimämpiä, mikäli tämä uusi tutkimus osoittautuu oikeaksi.

Auringon kokonaissäteily 1970-luvun lopulta satelliittimittauksissa (ACRIM/SORCE). Kyseessä on päiväarvoista laskettu 365 d tasoitus. Kuvan on koostanut Heikki Nevanlinna seuraavista datalähteistä: http://lasp.colorado.edu/sorce/index.htm ja http://www.acrim.com/.

Itse asiassa auringon säteilyteho on kivunnut jo aika ylös kohti edellisen pilkkumaksimin huipputasoa ennakoiden sitä, että pilkkumaksimiin ei ole enää kuin alle 2 vuotta, ehkä vähemmänkin. Säteilytehon suhteen aurinko on siis palannut venähtäneeltä minimikaudelta lähes entisiin lukemiin. Itse pilkkuluvut jäänevät kuitenkin 1900-luvun keskiarvojen alle.

Auringon uv-säteilyn voimakkuus laskettuna aallonpituudelle 250 nm (mid-UV). Se käyttäytyy varsin samalla tavalla kuin kokonaissäteilykin. Kuvan on koostanut Heikki Nevanlinna seuraavista datalähteistä: http://lasp.colorado.edu/sorce/index.htm ja http://www.acrim.com/.

Myös auringon uv-säteilyn voimakkuus käyttäytyy varsin samalla tavalla kuin kokonaissäteilykin. Kasvua minimistä on ollut jo hyvän matkaa. 

Samalla tavoin kuin auringon aktiivisuus vaihtelee 11 vuoden sykleissä, se vaihtelee myös pitemmällä aikavälillä. Esimerkiksi 1600-luvulla oli ns. Maunderin minimi, jolloin auringon aktiivisuus oli heikkoa, eikä vuosikymmeniin ollut kunnolla auringonpilkkuja. Euroopassa tämä aika tunnetaan pienenä jääkautena.

Joidenkin tutkijoiden mukaan ”keskiajan lämpöjaksoa” seurannut pieni jääkausi kesti Euroopassa kaikkiaan lähes 600 vuotta (1300-luvulta 1900-luvun alkuun). Alankomaiden kanavat jäätyivät, mikä on ikuistettu mm. maalauksiin kanavilla luistelevista ihmisistä. Vuonna 1658 Ruotsin kuningas Kaarle X Kustaa yllätti tanskalaiset marssittamalla sotajoukkonsa jäisten salmien yli Tanskaan. Näiden taisteluiden seurauksena Ruotsi sai Tanskalta Skånen. Suomessa pikku jääkausi oli pahimmillaan vuosina 1695-1696, jolloin talvi kuitenkin oli leuto. Kevät tuli varhain, jäät lähtivät järvistä ja toukotyöt aloitettiin jopa helmikuussa. Maaliskuussa pakastui jälleen, järvet jäätyivät ja kesä oli lyhyt. Kesän jälkeen järvet jäätyivät jälleen elokuun alussa (joissakin tiedoissa 8. elokuuta). Seurasi nälänhätä, ja vuosina 1694-1696 noin kolmasosa suomalaisista kuoli nälkään ja kulkutauteihin.

BBC:n mukaan tutkija Mike Lockwood kuitenkin huomauttaa, ettei kyseessä todellisuudessa ollut minkäänlainen jääkausi, vaan väite on täysin tuulesta temmattu. Kylmien talvien määrä Euroopassa kyllä lisääntyi, mutta kylmiä talvia ei ollut katkeamattomana sarjana perätysten. Lockwoodin mukaan Maunderin minimi voisi selittää kylmien talvien osuuden lisääntymisen, mikäli uv-säteilyn voimakkuus vaihtelee pitemmällä aikavälillä yhtä voimakkaasti kuin 11 vuoden syklin aikana.

Nykyinen ilmaston lämpeneminen ei kuitenkaan selity vain auringon säteilyn muutoksilla:

”Auringon aktiivisuudessa on ollut vain vähän tai ei ollenkaan trendiä 1950-luvun jälkeen. Sen seurauksena Auringon ja ilmaston kaikki korrelaatiot loppuivat 1970-luvulla, kun nykyinen ilmaston lämpenemistrendi alkoi.”

Saksalaiset tutkimustulokset kertovat asiasta lisää:

”Aurinko on jo pitkään ollut vähäisen aktiivisuuden tilassa ja on spekuloitu, että se voisi vaipua Maunderin minimin kaltaiseen tilaan. Maunderin minimi oli Auringon vähäisen aktiivisuuden jakso 1600-luvun loppupuolella. Nykykäsityksen mukaan se yhtenä tekijänä aiheutti erityisesti pohjoiselle pallonpuoliskolle erityisen kylmän ajanjakson, jota kutsutaan pieneksi jääkaudeksi. Feulner ja Rahmstorf tutkivat, miten tulevaisuuden ilmasto kehittyisi, jos Aurinko vaipuisi nyt Maunderin minimin kaltaiseen tilaan. — Heidän tuloksiensa perusteella Auringon heikko aktiivisuus vaikuttaa enintään 0,3°C viilentävästi vuoteen 2100 mennessä. Heidän ajojensa tulokset eri kasvihuonekaasujen päästöskenaarioille Auringon normaaliaktiivisuudella olivat 3,7°C tai 4,5°C lämpenemistä vuoteen 2100 mennessä. Näihin verrattuna Auringon heikko aktiivisuus siis vaikuttaisi heidän mukaansa hyvin vähän (lämpeneminen olisi silloin vähintään 3,4°C tai 4,2°C eri päästöskenaarioille). Kasvihuonekaasujen vaikutus näyttäisi siis olevan lähitulevaisuudessa huomattavasti voimakkaampi kuin Auringon aktiivisuuden muutosten vaikutus.”

Ilmatieteen laitoksen tutkija Heikki Nevanlinna on tehnyt auringon säteilyn vaikutuksista erinomaisen koosteen.

Maailmanlaajuisia diagrammeja tarkasteltaessa ilmaston lämpeneminen näkyy selvästi. Ilmasto on lämmennyt myös niinä aikoina, jolloin auringon aktiivisuus on ollut heikko. Ilmastonmuutos ei ole kuitenkaan edennyt suoraviivaisesti, koska sään vaihtelut jatkuvat myös ilmaston lämmetessä. Viimeaikaiset Suomen kylmät talvet olisivat todennäköisesti olleet vielä hiukan kylmempiä ilman ilmastonmuutosta.