Ilmastonmuutos. Nyt. Gaia Jarin blogi AGW Observer Uusi ilmasto CO2-raportti(Alkuperäinen teksti: John Cook – Skeptical Science)
“Data ilmastonmuutoksesta on epäluotettavaa eikä siihen voi luottaa.”
Ilmastonmuutokselle on monta riippumatonta todistetta Arktiksen ja Antarktiksen kiihtyvästä jäähävikistä kasvi- ja eläinlajien napoja kohti tapahtuvaan muuttoon.
(Alkuperäinen teksti: John Cook – Skeptical Science)
”Vuonna 2007 pohjoisen pallonpuoliskon jääpeite oli ennätyksellisen pieni ja Koillisväylä avautui. Tässä vaiheessa meille kerrottiin sulamisen tapahtuvan odotettua nopeammin. Mitä teille ei kerrottu on se, että mittaussarja, jossa ennätys havaittiin, ulottuu vain 1970-luvun loppupuolelle menneisyyteen. Tiedämme, että Koillisväylä on ollut avoin ennenkin.” (Matt Rogers)
Arktinen merijää on vähentynyt viimeisen 30 vuoden aikana. Vähenemisen vauhti kiihtyy ja itse asiassa ylittää useimpien mallien ennustukset.
Ihminen vaikuttaa monella tavalla maapallolla tapahtuviin asioihin. Uudessa katselmusartikkelissa Will Steffen luo katsauksen ihmisen erilaisiin tapoihin vaikuttaa maapalloon. Annamme tässä lyhyen koosteen Steffenin artikkelista.
Maapallon eri järjestelmien toiminta muuttuu jatkuvasti eri aikaskaaloissa – miljoonien vuosien aikana tai sekunneissa. Tässä tarkastellaan tilannetta viimeisen 200 vuoden aikana. Tämän ajanjakson aikana ihmisen toiminta on voimistunut huomattavasti ja ihmiskunnasta onkin tullut eräs päätekijöistä maapallon järjestelmien toiminnassa.
Kun maapalloa ajatellaan järjestelmänä, oleellisia asioita ovat energian kulku maapallon eri järjestelmien välillä ja fyysiset, kemialliset ja biologiset prosessit, joiden ansiosta maapallolla on elämää. Maapallon tärkein energian lähde on Aurinko. Energian kulun kannalta tärkeitä ovat myös järjestelmän sisäiset pakotteet ja palautekytkennät. Ekosysteemit eivät ole pelkästään passiivisia energian käyttäjiä, vaan ne myös vaikuttavat maapallon järjestelmiin erityisesti palautekytkentänä. Esimerkkinä maapallon järjestelmien toiminnasta Steffen tarjoaa Antarktiksen Vostokin jääkairanäytteen, jossa ulkoisen energialähteen (Auringon) vaihtelut näkyvät pitkinä sykleinä ja maapallon sisäisten prosessien toiminta näkyy ilmasto-olosuhteiden ja ilmakehän koostumuksen muutosten samankaltaisuutena.
Monet tekijät vaikuttavat maapallon järjestelmiin. Usein on vaikeaa eritellä eri tekijöiden vaikutusta eri järjestelmiin. Monet ns. ”luonnolliset tekijät” vaikuttavat maapallon järjestelmiin hyvin hitaasti pitkällä aikavälillä. Tällaisia tekijöitä ovat mm. mannerlaattojen liikkuminen, maa-aineksen reagointi ilmakehän kanssa, tulivuorien aktiivisuus ja muutokset maapallolle saapuvan energian määrässä (johon vaikuttaa mm. maapallon ratamuutokset). Näiden tekijöiden muutokset eivät ole merkittäviä lyhyen aikavälin tarkastelussa, kuten tässä artikkelissa (jossa siis tarkastellaan asioita 200 vuoden aikaskaalassa).
Ihmisen vaikutus näkyy maanpinnalla. Kuva: Esko Pettay.
Ihmiskunnan suorat vaikutustavat
Ennen teollista aikakautta ihminen vaikutti maapallon järjestelmiin pääasiassa kalastamalla, maata raivaamalla ja maanviljelyllä. Sen jälkeen ihmiskunta on kehittänyt uusia keinoja vaikuttaa maapallon järjestelmiin. Monet näistä keinoista liittyvät erityisesti fossiilisen energian tuotantoon.
Maapallon väkiluvun kasvaessa viimeisen 200 vuoden aikana on myös ruoantuotannon pitänyt kasvaa. Ruoantuotantoa kasvatettiin 1900-luvun puoliväliin saakka pääasiassa viljelypinta-alaa lisäämällä, mutta sen jälkeen suurin tuotannonlisäys on saatu aikaan käyttämällä lannoitteita ja torjunta-aineita jo olemassaolevaan viljelysalaan.
Ihmiskunta hyödyntää metsiä monella tavalla; rakennustarvikkeeksi, paperin raaka-aineeksi ja polttoaineeksi. Teollisuusmaissa harrastetaan enemmän kahta ensimmäistä tapaa, kun taas kehitysmaissa puut pääasiassa poltetaan. Puuntuotanto on kasvanut viime vuosisadan aikana, muttei niin paljon kuin esim. viljantuotanto.
Ihmiskunnan kalankäyttö on noussut huomattavasti 1900-luvun puolivälin 20 miljoonasta tonnista 120 miljoonaan tonniin vuonna 2000. Viimeisen kymmenen vuoden aikana kalantuotannon lisäys on kasvanut kalanviljelyn kautta. Villien kalakantojen kalastuksen tuotto on vähentynyt hiukan.
Energiantuotanto on noussut erääksi merkittävimmistä ihmiskunnan suorista vaikutustavoista johtuen pääasiassa fossiilisten polttoaineiden tuottaman hiilidioksidin vaikutuksesta ilmastoon. Energiantuotanto on kaksinkertaistunut viimeisen 50 vuoden aikana ja suuri osa siitä on tapahtunut fossiilisilla polttoaineilla. Liikenne käyttää neljäsosan maailman energiantuotannosta ja puolet maailman öljyntuotannosta. Liikenteen myös odotetaan kasvavan voimakkaasti.
Teollisuus käyttää energian lisäksi paljon materiaalia valmistaessaan tuotteita ihmiskunnalle. Materiaaleista mainittakoon metallit, kemikaalit ja rakennusaineet. Suurin osa ilmansaasteista tulee teollisuudesta, kuten myös vesiä saastuttavat aineet ja monet muut myrkyt. Maapallon järjestelmien kannalta tärkeää on raskasmetallien ja joidenkin muiden myrkyllisten aineiden kerääntyminen luonnon ravintoketjuissa ja sitä kautta niiden vaikutus biologisiin prosesseihin.
Ihmiskunnan epäsuorat vaikutustavat
Yllämainitut suorat vaikutustavat ovat selvästi yhdistettävissä eri maapallon järjestelmien toimintaan, mutta suorien vaikutustapojen taustalla on yleensä muita tekijöitä, jotka varsinaisesti määräävät vaikutuksen suuruuden. Epäsuoria tapoja, joilla ihmiskunta vaikuttaa maapallon järjestelmiin, ovat ihmisten määrä, varakkuuden määrä ja teknologian taso.
Ihmisten määrä on tunnetusti voimakas tekijä maapallon eri prosesseissa. Suurempi määrä ihmisiä tarvitsee suuremman määrän resursseja. Maailman väkilukua merkittävämpi tekijä on kuitenkin kehittyneiden maiden kansalaisten kyky käyttää suuret määrät materiaaleja ja energiaa toiminnassaan. Kehittyneen maan keskiverto kansalainen käyttää melkein mitä tahansa hyödykettä kaksi kertaa enemmän kuin kehitysmaan keskiverto kansalainen ja monia hyödykkeitä jopa kymmenen kertaa enemmän.
Ihmiskunnan vaikutus järjestelmän näkökulmasta
Ihmisen maankäyttö on ollut selvästi huomattavin tekijä maanpinnan muutoksissa viimeisen 200 vuoden aikana. Tässä maanviljely on ollut tärkein toimija muuttaessaan luonnontilassa olevaa maisemaa (mm. metsiä) viljelyalaksi. Nykyisen käsityksen mukaan noin puolet jäästä vapaasta maanpinnasta on ihmisen voimakkaasti muokkaamaa. Suurin osa jäljelle jäävästäkin enemmän tai vähemmän luonnontilaisesta maa-alasta on ihmisen joillain tavalla hallinnoimaa. Viime vuosikymmeninä merkittävä asia tässä yhteydessä on ollut trooppisten metsien voimakas väheneminen. Toisaalta Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa on tapahtunut jonkin verran myös viljelyalan uudelleenmetsittymistä, muttei tarpeeksi kumoamaan trooppisten metsien hävikin.
Merissä tapahtuneet merkittävät muutokset viimeisen 200 vuoden aikana ovat ihmisen vaikutukset merien biologiseen ja kemialliseen toimintaan. Kalastus poistaa paljon biomassaa merien ekosysteemien huipulta. Tällä on luonnollisesti voimakas vaikutus koko ekosysteemeihin. Tämänhetkisten arvioiden mukaan maailman kalakannoista noin puolia hyödynnetään täysmääräisesti ja noin viidesosaa ylikalastetaan. Noin kymmenesosa kalakannoista on kulutettu melkein loppuun tai toipumassa sellaisesta tilasta. Ihmiskunnan toimien johdosta lisääntyvä ilmakehän hiilidioksidipitoisuus lisää myös merien hiilidioksidipitoisuutta, koska enemmän hiilidioksidia liukenee ilmakehästä veteen hiilihapoksi. Tämä aiheuttaa merien muuttumisen entistä happamammiksi. Ihmisen vaikutus meriin näkyy erityisesti rannikkoalueilla.
Kasvihuonekaasujen vaikutuksesta ilmakehän toimintaan puhutaan paljon, mutta ihminen vaikuttaa ilmakehään myös monella muulla tavalla. Ihminen vaikuttaa ilmakehässä olevien erilaisten aerosolien (rikkihiukkaset, savuhiukkaset ja mineraalipöly) määrään voimakkaasti. Ihmiskunnan rikkipäästöt ovat tosin olleet laskussa jo monta vuosikymmentä vaikka esim. Aasiassa rikkipäästöt ovatkin kasvaneet. Ihmisen toiminnasta vapautuu myös typpimonoksidia, joka osaltaan aiheuttaa kaupunkien ympärille savusumun. Lisäksi se vaikuttaa ilmakehän otsonipitoisuuteen niin, että se parin muun ihmiskunnan tuotteen kanssa nostaa troposfäärin otsonipitoisuutta. Troposfäärissä otsoni on terveydelle haitallinen ja voimakas kasvihuonekaasu. Ihminen on tunnetusti vaikuttanut myös stratosfäärin otsonipitoisuuteen päästämällä CFC-yhdisteitä ilmakehään. CFC-yhdisteet vähentävät stratosfäärin otsonipitoisuutta (eli ihmisen toiminta on vähentänyt stratosfäärin otsonia, mutta lisännyt troposfäärin otsonia). Tähän ongelmaan ihmiskunta on jo reagoinut ja asia lienee korjaantumassa. Lisäksi on vielä muistettava ihmiskunnan päästämät kasvihuonekaasut, jotka aiheuttavat maapallolle lämmitysvaikutuksen.
Ihmisen toiminta ei muuten vaikuta huomattavasti jään erilaisiin esiintymismuotoihin (merijää, lumi, jäätiköt, routa), mutta ihmisen aiheuttama muutos kasvihuoneilmiössä on vähentämässä voimakkaasti maapallolla esiintyvää jäätä. Erityisen selvästi tämä ilmiö on näkynyt artisten alueiden merijään määrässä ja lumipeitteessä.
Ihminen vaikuttaa myös moniin muihin asioihin. Ihminen puuttuu monin tavoin veden kiertokulkuun maapallon eri järjestelmien välillä. Hiilen kiertokulkuunkin ihminen vaikuttaa erityisesti ottamalla hiilidioksidia maapallon fossiilivarannoista ja päästämällä sitä ilmakehään. Lisäksi ihminen vaikuttaa typen, fosforin ja rikin kiertokulkuun. Ihmisen vaikuttaa myös luonnon monimuotoisuuteen. Ilmastonmuutoksen myötä ihminen vaikuttaa myös planeettamme ilmastoon.
Antroposeeni – uusi maailmankausi?
Viimeisen 200 vuoden aikana ihmisen vaikutus maapalloon on kasvanut huomattavasti. Onkin ehdotettu, että on alkanut uusi geologinen maailmankausi nimeltään Antroposeeni. Tätä ei ole vielä virallisesti hyväksytty geologien piirissä, mutta termiä on käytetty jo melko laajasti. Steffen esittelee Antroposeenin alkamista kuvien avulla. Hän antaa joukon kuvaajia siitä, miten eri asiat ovat muuttuneet viimeisen 200 vuoden aikana. Esittelyssä ovat mm. ihmisen toimintaa kuvaavat väkiluku, bruttokansantuote, vedenkulutus, McDonalds-ravintoloiden määrä sekä moottoriajoneuvojen määrä ja maapallon järjestelmien toimintaa kuvaavat ilmakehän hiilidioksidipitoisuus, pohjoisen pallonpuoliskon pintalämpötila, kalakantojen kehitys sekä luonnon monimuotoisuus. Kaikissa näkyy selvä nousu viimeisen 200 vuoden aikana ja lähes kaikissa se on voimakkasti kiihtyvä 1900-luvun puolivälin jälkeen.
Ihminen on nyt ottanut vallan maapallon järjestelmien toiminnan muokkaajana. Tämä tilanne näyttää jatkuvan myös lähitulevaisuudessa ja todennäköisesti voimistuvana.
Kiitos kommenteista Jarille.
Lähde: Steffen, Will, Observed trends in Earth System behavior, Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change, Published Online: 21 May 2010. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Kuivatettu turvesuo ja siinä kasvava mäntymetsä vaihtavat kasvihuonekaasuja ilmakehän kanssa. Uudessa suomalaisessa tutkimuksessa mitattiin tilannetta keväällä sulamisen aikaan ja havaittiin, että hiilidioksidin vaihto maaperän ja ilmakehän välillä on suurempaa kuin metaanin ja ilokaasun. Lisäksi turvesuon mäntymetsä toimi hiilidioksidinieluna ja suon maaperä toimi vähäisenä metaaninieluna sekä ilokaasulähteenä.
Kuivatetun turvesuon aluskasvillisuus, kuten kuvan tupasvilla ja suopursu, saattaa toimia hiilidioksidin lähteenä, kun taas taustalla olevat männyt saattavat toimia hiilidioksidin nieluna.
Suomessa ja muualla Fennoskandiassa on harrastettu turvesoiden kuivattamista jo kauan. Kun turvesuo kuivatetaan, pohjavesi laskee. Tämän seurauksena suon puut lähtevät kasvamaan voimakkaammin, mikä vuorostaan vaikuttaa suon ja ilmakehän väliseen kasvihuonekaasujen vaihtoon. Turpeen ilmastointiolojen muuttuminen edesauttaa turveaineksen hajoamista, jonka lopputuotteena on hiilidioksidia ja metaania. Hajoamisesta vapautuu myös ravinteita, mikä saattaa johtaa typpipohjaisen ilokaasun päästöjen lisääntymiseen. Turvesuot päästävät ilokaasua erityisesti, jos niitä on ensin käytetty maanviljelyyn ja sitten metsitetty.
Suomen metsistä 25 % on kuivatetuilla turvesoilla, joten näiden alueiden kasvihuonekaasuihin liittyvien prosessien selvittäminen on tärkeää. Asiaa on tutkittu jonkun verran, mutta järjestelmällisiä mittauskampanjoita on ollut melko vähän. Pihlatie ja kumppanit mittasivat Etelä-Suomessa sijaitsevan Kalevansuon kasvihuonekaasuja kahden kuukauden aikana huhti-kesäkuussa vuonna 2007. Tutkimusryhmässä oli mukana sekä suomalaisia että saksalaisia tutkijoita.
Kalevansuo ojitettiin metsäkäyttöä varten vuonna 1971 ja lannoitettiin vuonna 1973. Alue on noin 60 hehtaarin laajuinen. Tällä hetkellä alueella on valtalajina 15-18 metriä korkeat männyt. Alueella kasvaa myös matalampana koivua ja kuusta.
Mittaukset suoritettiin edustavalta paikalta valitulla yhden hehtaarin alueella. Mittauksia tehtiin sekä metsän latvuston yläpuolelta että alapuolelta (neljän metrin korkeudelta). Lisäksi maanpinnalta tehtiin mittauksia käyttäen erityisiä mittauskammioita. Kasvihuonekaasujen pitoisuuksia mitattiin myös maaperästä. Maaperästä mitattiin myös lämpötilaa ja vesipitoisuutta. Mittausjakson aikana maaperä jäätyi ja suli useita kertoja.
Mittauksissa havaittiin, että alue oli kokonaisuudessaan hiilidioksidinielu ja nielun suuruus kasvoi kesää kohti mentäessä. Ainoina poikkeuksina olivat sadepäivät, jolloin metsä muuttui nielusta hiilidioksidin päästäjäksi – tosin hyvin vähäisessä määrin. Vastaava sadepäivien vaikutus on havaittu muissakin tutkimuksissa. Kokonaisuutena hiilidioksidimäärät seurasivat ilman ja maaperän lämpötiloja. Maaperä ja pintakasvillisuus osoittautuivat kuitenkin nielun sijasta hiilidioksidin päästäjiksi, mutta määrät olivat sen verran pienet, että kokonaisuutena alue oli silti nielu. Tässäkin tapauksessa päästetyn hiilidioksidin määrä oli sidoksissa lämpötilaan. Maanpinnalta ja metsän latvakerroksen alta mitatut hiilidioksidimäärät olivat samanlaisia. Koska maanpinnalla ja latvusten alla mitattiin hiukan hiilidioksidipäästöjä ja alue kuitenkin kokonaisuutena on hiilidioksidinielu, on hiilidioksidinielun oltava metsän puissa.
Turvemetsä osoittautui myös heikoksi metaanin nieluksi, joka myös kasvoi kesää kohti mentäessä. Maaperän sulaminen ja jäätyminen ei vaikuttanut metaaninieluun. Metaanimääriä saneli pääasiassa maaperän vesipitoisuus.
Ilokaasu oli ainoa mitatuista kasvihuonekaasuista, jota alue kokonaisuutena päästi pieniä määriä. Päästöjen määrä oli korkeimmillaan kylmimpänä ajanjaksona sekä lämpötilojen noustessa voimakkaasti. On mahdollista, että ilokaasupäästöjen voimakkaimmat piikit liittyvät maaperän sulamiseen ja jäätymiseen. Tätä on havaittu myös aiemmin sekä laboratoriossa että kenttätutkimuksissa. Maaperässä ilokaasun ja metaanin pitoisuudet olivat samanalaiset kuin ilmassakin. Syvemmälle mentäessä metaanipitoisuus hiukan laski ja ilokaasupitoisuus nousi.
Kiitos kommenteista Suville ja Tuomakselle.
Lähde: Pihlatie, M. K., R. Kiese, N. Brüggemann, K. Butterbach-Bahl, A.-J. Kieloaho, T. Laurila, A. Lohila, I. Mammarella, K. Minkkinen, T. Penttilä, J. Schönborn, and T. Vesala, Greenhouse gas fluxes in a drained peatland forest during spring frost-thaw event, Biogeosciences, 7, 1715-1727, 2010. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Lisätietoja:
Suometsätalouden ympäristövaikutukset (kurssimateriaali, jossa mm. kuvia Kalevansuosta ja mittalaitteista)
(Alkuperäinen teksti: John Cook – Skeptical Science)
”Vuonna 2003 professori McKitrick lyöttäytyi yhteen Kanadalaisen insinöörin, Steve McIntyren, kanssa yrittäen toistaa lätkämailakäyrän ja he osoittivat sen olevan tilastollista soopaa. He paljastivat kuinka käyrä oli tehty ”näytteenoton virheistä, aiheettomista lähdedatan katkaisuista ja yleistyksistä, vanhentuneesta datasta, vääristä pääkomponenttilaskuista ja muista vakavista virheistä”, siten merkittävästi vaikuttaen lämpötilaindeksiin.” (John McLaughlin)
Vuonna 1998 ilmestyneen lätkämailapaperin jälkeen on tehty monia proksitutkimuksia, joissa on analysoitu monia eri lähteitä mukaan lukien korallit, tippukivipylväät, puiden vuosirenkaat, porausreiät ja jääkairanäytteet. Ne kaikki vahvistavat alkeperäisen lätkämailatutkimuksen johtopäätöksen: 1900-luku oli lämpimin viimeiseen 1000 vuoteen ja että lämpeneminen oli voimakkainta 1920-luvun jälkeen.
(Alkuperäinen teksti: John Cook – Skeptical Science)
”Ross McKitrick, taloustieteen professori Guelphin yliopistossa, ja Patrick Michaels, ympäristötutkimuksen professori Virginian yliopistossa, tekivät tutkimuksen, jossa tehdään johtopäätös, että puolet vuosien 1980 ja 2002 välisestä ilmaston lämpenemisestä johtuu kaupunkilämpösaarekeilmiöstä.” (McKitrick & Michaels)
Vaikka kaupunkialueet ovat eittämättä lämpimämpiä kuin ympäröivä maaseutu, tällä ei ole ollut juuri ollenkaan vaikutusta lämpenemistrendeihin.
Uuden tutkimuksen mukaan arktisilla alueilla oli melko kylmää 1800-luvun alkupuolella. Tämä tukee aiempia havaintoja ja oletuksia. Tutkimuksessa löytyi lisäksi kuitenkin joitakin alueita, missä oli yllättävän lämmintä ja vähän merijäätä joinakin vuosina.
Kaksi säähavainnoijaa ja arktisten alueiden tutkijaa – vasemmalla William Scoresby Junior ja oikealla HMS Isabellaa komentanut Sir John Ross.
Auringon aktiivisuus oli alhaisella tasolla 1800-luvun alkupuolella. Tätä jaksoa Auringon aktiivisuudessa kutsutaan Daltonin minimiksi. Tuohon aikaan sattui myös melko paljon tulivuorenpurkauksia, joista yksi oli kuuluisa Tamboran purkaus vuonna 1815. Myös näiden tulivuorenpurkausten vaikutus ilmastoon oli viilentävä. Niinpä oletetaan globaalin ilmaston olleen melko viileä tuohon aikaan.
Järjestelmälliset globaalit lämpötilamittaukset ulottuvat vain 1800-luvun puoliväliin menneisyydessä. Tätä ennenkin on olemassa jonkin verran mittauksia, muttei riittävästi globaalin analyysin tekemiseen. Vielä vanhemmat ilmastonmuutokset on tulkittava prokseista ja ilman mittalaitteita tehdyistä historiallisista havainnoista. Näiden asioiden johdosta emme tiedä tarkasti, kuinka viileä 1800-luvun alkupuolen maapallo oli. Emme myöskään tunne monien alueiden tilannetta siihen aikaan.
On kuitenkin olemassa paljon havaintoja ja mittauksia, joita ei toistaiseksi ole otettu ilmastotutkimuksessa kovinkaan laajalti huomioon. Historiallisten laivamatkojen säähavaintoja ja mittauksia on paljon tallessa laivojen lokikirjoissa. Niitä on viime aikoina siirretty sähköiseen muotoon. Lokikirjojen säähavainnot ovat siis tulossa helpommin tutkijoiden ulottuville.
Brohan ja kumppanit ovat tarkastelleet arktisille alueille 1800-luvun alkupuolella suuntautuneita laivaretkiä. Joukossa on valaanpyyntiretkiä ja tutkimusmatkoja. Brohan ja kumppanit ovat tutkineet näiden laivaretkien säähavaintoja ja mittauksia, joiden pohjalta he ovat selvitelleet 1800-luvun alkupuolen ilmastollisia olosuhteita arktisilla alueilla.
William Scoresby Junior oli valaanpyyntialuksen kapteeni, joka jatkoi ja kehitti edelleen isänsä perinteitä sääolosuhteiden mittaamisessa ja kirjaamisessa muistiin. Hän seilasi Framinsalmessa merijään reunan tuntumassa vuosien 1810-1818 kesinä ja lisäksi vuonna 1822 Grönlannin itärannikolla. Valaat löytyivät helpoiten jään reunan tuntumasta, joten valaanpyyntialukset suuntasivat pyyntimatkansa mahdollisimman pohjoiseen. Scoresbyn mittausmenetelmät eivät ole tiedossa, joten niiden vertaaminen nykymittauksiin on vaikeaa. Scoresbyn mittauksista voi joka tapauksessa määritellä eri vuosien väliset erot. Scoresbyn ehkä merkittävin havainto oli vuosien 1816 ja 1817 poikkeuksellisen lämpimät kesät Grönlanninmerellä. Scoresby raportoikin jäiden hävinneen Grönlanninmereltä kokonaan kyseisten vuosien aikana.
Pohjoiselle alueelle kohdistui myös monia tutkimusmatkoja. Brohan ja kumppanit käsittelevät niistä viittä, joiden lokikirjat on jo luettu sähköiseen muotoon. HMS Dorothea matkasi mahdollisimman pohjoiseen vuoden 1818 kesällä, mutta matka pysähtyi jäihin jo Framinsalmessa. HMS Isabella matkasi samaan aikaan HMS Dorothean kanssa. HMS Isabellan reitti kulki Baffininlahden kautta, mutta se kääntyi pian takaisin. HMS Isabellan ja HMS Dorothean yhteisen tutkimusmatkan tarkoitus oli löytää pohjoinen reitti Tyynelle valtamerelle, missä siis epäonnistuttiin. HMS Hecla jatkoi tätä yritystä vuosina 1819-1820. HMS Heclan epäonnistuttua tavoitteessaan seuraava retki tehtiin HMS Furylla ja HMS Heclalla vuosina 1821-1823, mutta vastaan tuli pysyvä jääpeite. Samat alukset tekivät uuden retken vuosina 1824-1825. Tällä retkellä HMS Fury vaurioitui törmätessään jäihin, joten retkikunnan oli palattava takaisin yhdellä laivalla. Näiltä retkiltä on tallella mittauksia meren lämpötilasta, ilmanpaineesta, ilmanlämpötilasta, ilmankosteudesta ja tuulen nopeudesta sekä suunnasta.
Brohan ja kumppanit vertailivat näiden tutkimusretkien mittauksia nykypäivän tilanteeseen. Vuonna 1818 Pohjois-Atlantilla oli hiukan lämpimämpää kuin vuosien 1979-2004 keskiarvo, mutta siitä pohjoisempana oli kylmempää kuin vuosien 1979-2004 keskiarvo. Framinsalmessa oli samana kesänä kylmempää kuin vuosien 1979-2004 keskiarvo ja merijäätä oli enemmän kuin nykyään. Vuonna 1819 Labradorinmerellä oli suunnilleen saman verran merijäätä kuin nykyään, mutta 1818-1819 talvi oli hyvin kylmä. Vuosien 1821-1823 kesät olivat kylmiä Kanadan koillisrannikolla ja meri jäätyi viikkoja aikaisemmin kuin se tekee nykyään, mutta talvet olivat melko tavallisia lämpötilaltaan. Toisaalta Scoresby havaitsi melko lämpimän sään vallitsevan vuonna 1822 Grönlanninmerellä. Vuosien 1824-1825 kesät jatkuivat kylminä Kanadan koillisrannikolla ja taas talvisin vallitsi normaalit lämpötilat.
Vuosien 1810-1825 merellinen ilmasto oli siis yleisesti ottaen kylmien kesien aikaa ja merijäätä oli paljon. Vaihtelua olosuhteissa oli kuitenkin paljon. Erityisesti Grönlanninmerellä oli yllättävänkin lämpimiä jaksoja.
Lähde: Brohan, P., C. Ward, G. Willetts, C. Wilkinson, R. Allan, and D. Wheeler, Arctic marine climate of the early nineteenth century, Clim. Past, 6, 315-324, 2010, doi:10.5194/cp-6-315-2010. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Lisätietoa (englanninkielellä):
Digitised Logbook observations (viiden mainitun tutkimusretken säähavaintoja).
Scoresby, William, Jr. (1789-1857) (hiukan asiaa ja maalauksia Scoresbyn retkistä).
An Account of the Arctic Regions with a History and Description of the Northern Whale-fishery – William Scoresby Junior, 1820 (Scoresbyn kirja aiheesta vapaasti luettavissa)
William Edward Parry (HMS Heclan kapteeni 1818-1819, HMS Furyn kapteeni 1821-1823 ja uudelleen HMS Heclan kapteeni 1824-1825).
Uusi tutkimus paljastaa, että Norjassa sijaitseva Hardangerjøkulen-jäätikkö saattaa kadota lähes kokonaan vuoteen 2100 mennessä. Jäätikkö on menettänyt 1900-luvun aikana jo noin viidenneksen jäästään (jään tilavuudesta) ja nyt näyttää siltä, että se saattaa menettää melkein kaikki loputkin kuluvan vuosisadan aikana.
Hardangerjøkulen-jäätikkö. Kuva on peräisin Wikipediasta.
Muusta Skandinaviasta ja maailmanlaajuisesta tilanteesta poiketen Norjan merelliset jäätiköt kasvoivat 1900-luvun loppupuolella. Tämä johtui joistakin sateisista talvista vuoden 1990 paikkeilla. Vuoden 2000 jälkeen kaikki Norjan jäätiköt ovat jälleen pienentyneet. Norjan merellisten jäätiköiden vuosivaihteluiden suuruuden määrää pääasiassa talven aikana tapahtuneet massan muutokset. Merelliset jäätiköt ovat erityisen riippuvaisia talviaikaisista sateista. Siksi merellisten jäätiköiden tulevaisuuden määrää lämpötilan lisäksi talviaikaisen sateisuuden muuttuminen ilmastonmuutoksen myötä.
Hardangerjøkulen-jäätikkö sijaitsee Etelä-Norjassa (Bergen on jäätikköä lähinnä oleva tunnettu kaupunki), jossa kaikki suuret jäätiköt sijaitsevat melko lähellä merta. Hardangerjøkulen ei ole oikeastaan merellinen eikä mantereinen jäätikkö, vaan sijaitsee niiden välissä 150 km päässä rannikosta ja 1020-1865 metrin korkeudella merenpinnasta. Jäätikkö kattaa tällä hetkellä noin 73 neliökilometrin pinta-alan. Hardangerjøkulen kasvoi merkittävästi pienen jääkauden aikaan 1700-luvun puolivälin paikkeilla. Sen jälkeen Hardangerjøkulen on pienentynyt huomattavasti.
Jäätikkötutkijat Giesen ja Oerlemans ovat selvitelleet Hardangerjøkulenin menneitä ja tulevia muutoksia. Hardangerjøkulenin massatasapainoa on mitattu vuodesta 1963 lähtien. Jäätikön vieressä on ollut automaattinen sääasema vuodesta 2000 lähtien (ja toinenkin vuodesta 2005 lähtien). Sääaseman mittauksista on mahdollista määritellä jäätikön pinnan energiatasapaino. Hardangerjøkulen-jäätikön pituusmittauksia on tehty vuodesta 1917 lähtien, mutta vuosittain vasta vuoden 1982 jälkeen. Giesen ja Oerlemans käyttivät pituusmittauksien apuna karttoja ja jäätikön edustan moreenin ajoitusmittauksia ja rekonstruktoivat Hardangerjøkulenin pituusvaihtelut 1900-luvulle. He mittasivat myös Hardangerjøkulenin paksuutta tarkoitukseen sopivan tutkan avulla. Tulevia muutoksia he arvioivat ilmastomallin avulla.
Ensimmäiseksi Giesen ja Oerlemans varmensivat mallinsa toiminnan vertaamalla sen antamia arvoja olemassoleviin mittauksiin. Jäätikön pinnan energiatasapainon vuosittaisen vaihtelun mittaukset täsmäsivät hyvin mallin antamiin tuloksiin. Heidän mallinsa kuvasi melko hyvin myös erilaisia jäätikön massatasapainoon vaikuttavia asioita kuten sulamista ja lumen kertymistä. Näissä saattoi kuitenkin olla yksittäisinä vuosina suuria eroja, mutta pitemmän ajan kehityksen malli kuvasi hyvin. Jäätikön massatasapainoa malli kuvasi myös hyvin. Mallin lopullinen varmentaminen tehtiin simuloimalla jäätikön muutoksia sadan vuoden ajan (1905-2005) ja vertaamalla mallin antamaa jäätikön fyysisen koon kehittymistä havaittuun tilanteeseen. Tässä testissä malli pärjäsi yleisesti ottaen hyvin, vaikka joitakin erojakin havaittuun tilanteeseen oli esim. jäätikön paksuuden muutoksissa.
Näin varmennetulla mallilla Giesen ja Oerlemans sitten tutkivat Hardangerjøkulenin tulevia muutoksia. He simuloivat jäätikköä erilaisilla lämpenemisarvioilla vuoteen 2100 asti. Simuloinnin yleinen tulos oli se, että melkein koko jäätikkö näyttää katoavan vuoteen 2100 mennessä. Jos lämpenemistä on vain 2 °C, vuonna 2100 jäätiköstä on jäljellä enää hiukan yli 2 kuutiokilometriä (nykyään jäätä on 12 kuutiokilometriä). 3 °C:n lämpenemisellä (joka tutkijoiden mukaan on todennäköisin skenaario) jäätiköstä on vuonna 2100 jäljellä vain noin puoli kuutiokilometriä ja 4 °C:n lämpenemisellä jäätikkö katoaa kokonaan jo ennen vuotta 2100. Sateisuuden määrän lisääminen ei muuta lopputulosta merkittävästi. Näyttää siis siltä, että Hardangerjøkulen-jäätikkö tulee katoamaan kokonaan seuraavan sadan vuoden kuluessa.
Kiitos kommenteista Timolle ja Kaitsulle.
Lähde: Giesen, R. H. and Oerlemans, J.: Response of the ice cap Hardangerjøkulen in southern Norway to the 20th and 21st century climates, The Cryosphere, 4, 191-213, doi:10.5194/tc-4-191-2010, 2010. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Uudessa tutkimuksessa on saatu todisteita siitä, että monet liskolajit ovat kuolemassa sukupuuttoon todennäköisesti ilmastonmuutoksen takia. Tutkimus on julkaistu Science-lehdessä ja tutkijaryhmässä oli mukana suomalainen biologian tutkija Tuula Oksanen Jyväskylän yliopistosta.
Ilmastonmuutoksen edetessä liskojen tulevaisuus ei näytä hyvältä, mutta suomalaisella vaskitsalla saattaa olla asiat paremmin kuin monilla muilla maailman liskolajeista. Kuva: Ari Jokimäki.
Ilmastonmuutoksen on ennustettu aiheuttavan eliölajien sukupuuttoja, mutta havaintotodisteet siitä ovat vielä vähäiset. Sukupuuttoja on myös vaikea yhdistää varmasti ilmastonmuutoksesta johtuvaksi. Esimerkkinä tästä on hiljattain uutisoimamme kultakonnan tapaus. Kultakonnan luultiin alunperin kuolleen sukupuuttoon loissieneen ilmastonmuutoksen vauhdittamana, mutta kyseisen alueen ilmastonvaihtelut olivatkin pysyneet luonnollisen vaihtelun rajoissa, joten todisteita ilmastonmuutoksen osuudesta ei siten ollut.
Uudessa tutkimuksessa oli tarkastelun alla 48 meksikolaisen liskolajin populaatioiden kehitys 200 paikalta vuodesta 1975 nykypäivään. Vaikka tutkimuksessa keskityttiin meksikolaisiin liskolajeihin, siinä tarkastellaan myös maailmanlaajuista tilannetta. Tätä varten Tuula Oksasen tutkimusryhmä keräsi tietoja Suomen ja Ruotsin sisiliskopopulaatioista. Lisäksi tutkimuksessa kehitettiin tehtyihin havaintoihin perustuva malli, jonka avulla liskolajien sukupuuttoriskiä on mahdollista ennustaa.
Liskot ovat vaihtolämpöisiä, eli ympäristön lämpötila vaikuttaa niiden omaan lämpötilaan. Siksi liskot joutuvat lämmittelemään aamulla auringonpaisteessa, mutta joutuvat myöhemmin päivällä hakeutumaan varjoon liiallisen kuumuuden takia. Ilmastonmuutos on aiheuttanut sen, että liskot joutuvat päivittäin viettämään enemmän aikaa varjossa jäähdyttelemässä. Niillä on siis vähemmän aikaa käytettävissä ravinnon etsimiseen. Tämä on erityisen vaarallinen tilanne lämpiminä keväinä, jolloin liskot lisääntyvät ja tarvitsevat siksi enemmän ravintoa.
Vuoden 1975 jälkeen 12 % meksikolaisista paikallisista populaatioista (ei siis koko laji, vaan yhdella alueella sijaitseva populaatio) oli kuollut sukupuuttoon. Tutkimuksessa arvioitiin myös, että 4 % koko maailman populaatioista on kuollut sukupuuttoon vuoden 1975 jälkeen. Nämä arviot tarkastettiin havainnoilla myös neljältä muulta mantereelta. Havainnot täsmäsivät arvion kanssa. Tämän perusteella tutkimuksessa pääteltiin, että liskot ovat jo ylittäneet kynnyksen kohti ilmastonmuutoksen aiheuttamia sukupuuttoja.
Linkki ilmastonmuutokseen saatiin myös toista kautta. Meksikon havaintoja verrattiin paikallisiin lämpötilamittauksiin ja niistä löytyi korrelaatio. Meksimilämpötilojen kasvaminen vastasi paikallisten populaatioiden sukupuuttoja. Varjossa vietettävien tuntien määrä oli merkitsevästi suurempi alueilla, joissa paikallisia sukupuuttoja tapahtui.
Tutkimuksessa arvioitiin myös tulevaisuuden sukupuuttoriskejä. Vuoteen 2080 mennessä maailman paikallisista liskopopulaatioista 39 % näyttäisi kuolevan sukupuuttoon. Suomessa riski on kuitenkin vähäinen (Suomen luonto -lehdessä juuri kirjoitettiin uusista Suomeen tulossa olevista liskolajeista ilmastonmuutoksen edetessä), mutta Etelä-Euroopan sisiliskopopulaatioista on jo nyt kuollut sukupuuttoon kolmasosa. Jos hiilidioksidipäästöt laskevat lähivuosikymmeninä, maailman populaatioiden sukupuuttoriski vähenee vuoteen 2080 mennessä. Vuoden 2050 tilanteeseen se ei kuitenkaan juuri vaikuttaisi, koska hiilidioksidipitoisuuden muutokset vaikuttavat viiveellä pintalämpötilaan.
Kiitos kommenteista Jarille.
Lähteet:
Sinervo, Barry, Fausto Méndez-de-la-Cruz, Donald B. Miles, Benoit Heulin, Elizabeth Bastiaans, Maricela Villagrán-Santa Cruz, Rafael Lara-Resendiz, Norberto Martínez-Méndez, Martha Lucía Calderón-Espinosa, Rubi Nelsi Meza-Lázaro, Héctor Gadsden, Luciano Javier Avila, Mariana Morando, Ignacio J. De la Riva, Pedro Victoriano Sepulveda, Carlos Frederico Duarte Rocha, Nora Ibargüengoytía, César Aguilar Puntriano, Manuel Massot, Virginie Lepetz, Tuula A. Oksanen, David G. Chapple, Aaron M. Bauer, William R. Branch, Jean Clobert, Jack W. Sites, Jr, 2010, Erosion of Lizard Diversity by Climate Change and Altered Thermal Niches, Science 14 May 2010: Vol. 328. no. 5980, pp. 894 – 899, DOI: 10.1126/science.1184695. [tiivistelmä]
Jyväskylän yliopisto: ”Jyväskyläläisbiologi Sciencessä: Ilmastonmuutos uhkaa ajaa liskot sukupuuttoon”
Skeptical Science: ”Species extinctions happening before our eyes”
Plioseenikauden lämpimällä jaksolla vallitsi pysyvä El Niño. Uudessa tutkimuksessa havaitaan, että El Niñon tilan ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden muutokset ovat todennäköisesti johtaneet kyseistä lämmintä jaksoa seuranneeseen toistuvien jääkausien vaivaamaan ilmastoon, joka on jatkunut nykypäiviin saakka.
El Niño-Southern oscillation (ENSO) -indeksi vuodesta 1950 alkaen. Kuvaajan data on peräisin NOAA:n Earth System Research Laboratorysta.
Varhaisella ja keskiplioseenikaudella n. 3-5 miljoonaa vuotta sitten maapallon ilmasto oli pitkän aikaa lämpimämpi kuin nykyään lämpötilan ollessa noin 3 °C lämpimämpi kuin nykyinen globaali keskiarvo. Plioseenikauden lämpimän jakson tutkiminen on nykyään tärkeää, koska se tarjoaa meille yhden mahdollisen näkymän tulevaisuuden ilmastosta nykyisen ilmastonmuutoksen edetessä. Vertailua nykypäivään helpottaa myös se, että tuohon aikaan meret ja mantereet olivat hyvin samanlaiset kuin nykyään.
Plioseenikauden lämpimän jakson aikana ilmakehän hiilidioksidipitoisuus oli luultavasti alle 500 ppmv (tilavuuden miljoonasosaa). Meren pinta oli noin 15-25 metriä korkeammalla kuin nykyään. Pohjoisella pallonpuoliskolla ei ollut oikeastaan ollenkaan jäätiköitä. Tosin joillakin Grönlannin vuorenhuipuilla oli silloin tällöin jäälakit.
Pohjoisen pallonpuoliskon jäätiköityminen alkoi noin 2,75 miljoonaa vuotta sitten. Tämän jälkeen alkoivat pohjoisen pallonpuoliskon jääkausisyklit, joissa pohjoinen pallonpuolisko vaipui jääkauteen aluksi 40 000 vuoden välein ja sitten noin miljoona vuotta sitten sykli muuttui noin 100 000 vuodeksi.
Vizcaíno ja kumppanit ovat tutkineet syitä miksi pohjoisen pallonpuoliskon jääkausia ei ollut ennen kuin 2,75 miljoonaa vuotta sitten. Aiemmissa tutkimuksissa on ehdotettu muutamia mahdollisia syitä tälle. On ehdotettu korkeaa hiilidioksidipitoisuutta, maapallon ratamuutoksia, alentunutta vuodenaikavaihtelua ja Panaman kannaksen nouseminen sulkemaan yhteys Atlantin ja Tyynen valtameren välillä. Viimeisin ehdotus syyksi on pysyvä El Niño -tila. Vizcaíno ja kumppanit keskittyvät tutkimuksessaan erityisesti tähän viimeiseen ehdotukseen.
Pysyvän El Niñon hiipumisen on ehdotettu olevan yksi tekijä pohjoisen pallonpuoliskon jäätiköitymisen alkamiseen, koska jäätiköitymisen alkamisen ajalta on todisteita El Niñon hiipumisesta ja koska nykyinen El Niño vaikuttaa Pohjois-Amerikan lämpötiloihin, josta jäätiköityminen alkoi. El Niñon hiipumisen on oletettu johtuneen merivirtojen muutoksista, jotka ovat saattaneet johtua virtausreittien muutoksista Indonesian alueella.
Aiemmissa tutkimuksissa on ollut vaikeuksia mallintaa pysyvää plioseenikauden El Niñoa, vaikka pysyvä El Niño pystytäänkin tuottamaan malleilla. Aiemmissa tutkimuksissa on käytetty havaintoja nykyisestä El Niñosta mallien ohjenuorana, mutta Vizcaíno ja kumppanit käyttävät samaan tarkoitukseen mallien tuloksia simuloidusta pysyvästä El Niñosta. Heidän mielestään nykyisen El Niñon käyttö ohjenuorana silloisille olosuhteille on ongelmallista tilanteiden erilaisuuden takia. Näin he saavat mallinnettua pysyvän El Niñon, joka vastaa plioseenikauden lämpimän jakson proksitietoja melko hyvin. Mallinnettu tilanne tuottaa lämpenemistä pohjoisen pallonpuoliskon alueille, joissa jäätiköitymistä tapahtuu.
Vizcaíno ja kumppanit arvioivat muita ehdotettuja syitä jäätiköitymisen alkamiselle 2,75 miljoonaa vuotta sitten. Heidän tulostensa perusteella ei näytä siltä, että Panaman kannaksen nousulla tai vuodenaikavaihtelujen muutoksilla olisi paljoakaan tekemistä jäätiköitymisen alkamisen kanssa. Sen sijaan he havaitsevat, että jäätiköitymisen alkamisen ajoitus näyttää johtuvan maapallon ratamuutoksista, jotka vaikuttavat Auringon säteilyn määrään ja sen jakaumaan maapallolla. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden aleneminen 380 ppmv:stä 280 ppmv:een vaikuttaisi heidän mukaansa myös jäätiköitymiseen. Skandinaviassa hiilidioksidin vaikutus olisi suurempi kuin pysyvän El Niñon, mutta Pohjois-Amerikassa pysyvän El Niñon vaikutus olisi paljon voimakkaampi. Grönlannin kohdalla näillä kahdella olisi samansuuruinen vaikutus. He näkevät proksiaineistossa merkkejä siitä, että pysyvän El Niñon vaikutus olisi saattanut olla nopeampi kuin hiilidioksidin.
Tämän tutkimuksen perusteella näyttää siis siltä, että pohjoisen pallonpuoliskon jäätiköityminen alkoi noin 2,75 miljoonaa vuotta sitten maapallon ratamuutosten ohjaamina. Tällöin pysyvä El Niño alkoi hiipua ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuus laski, jotka molemmat vaikuttivat osaltaan jäätiköitymisen etenemiseen. Näiden kahden tarkat roolit ovat kuitenkin vielä hiukan epäselviä.
Kiitos kommenteista Jarille.
Lähde: Vizcaíno, M., S. Rupper, and J. C. H. Chiang (2010), Permanent El Niño and the onset of Northern Hemisphere glaciations: Mechanism and comparison with other hypotheses, Paleoceanography, 25, PA2205, doi:10.1029/2009PA001733. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Ilmastotieto 