Australian ilmastonmuutos, osa 2

HUOM! Tämän artikkelin aiheena oleva tutkimusartikkeli vedettiin pois julkaisusta, koska siinä havaittiin virhe. Yksi tutkimusartikkelissa kuvattu tietojenkäsittelyvaihe oli jäänyt tekemättä. Virheen vaikutusta tutkimuksen tuloksiin ei tiedetä, joten alla olevan artikkelin sisältöön kannattaa suhtautua varauksella.

LISÄYS (11.7.2016): Tutkimus on nyt julkaistu uudelleen korjattuna, eikä virheen havaittu vaikuttaneen tutkimuksen johtopäätöksiin oikeastaan ollenkaan. Joëlle Gergis on myös julkaissut kirjoituksen, jossa hän kertoo asiaan liittyvistä taustoista.

Australaasiasta on tehty uusi lämpötilarekonstruktio viimeisen tuhannen vuoden ajalta. Tätä rekonstruktiota käsittelevässä toisessa osassa käy ilmi, että rekonstruktiossa keskiajan lämpökausi näkyy vain heikosti, pieni jääkausi selvemmin ja viimeaikainen ilmaston lämpeneminen hyvin selvästi. Auringon ja tulivuorien vaikutus näkyy rekonstruktiossa vain heikosti ja paikoitellen. Ilmastojärjestelmän sisäinen vaihtelu on näitä kahta tärkeämmässä asemassa. Ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöjen vaikutus näkyy selvästi viime vuosikymmeninä.

Osassa 1 Jari Kolehmainen esitteli tämän uuden tutkimuksen pääkohdat. Tässä tarkastelemme rekonstruktiota hiukan yksityiskohtaisemmin. Erityisesti keskitymme muutamaan yleisesti kiinnostavaan ilmastolliseen aikakauteen, jotka ovat keskiajan lämpökausi (noin vuosien 900 ja 1250 välillä), pieni jääkausi (noin vuosien 1400 ja 1700 välillä) ja viime vuosikymmenien ilmaston lämpeneminen. Lisäksi tarkastelemme Australaasian lämpötilaan vaikuttavia tekijöitä.

Eteläiseltä pallonpuoliskolta on vielä melko vähän tietoja pohjoisen pallonpuoliskon lämpötilarekonstruktioissa näkyvien keskiajan lämpökauden ja pienen jääkauden ajoituksesta ja voimakkuudesta. Australaasian alueelta löytyy jonkin verran aiempia lämpötilarekonstruktioita. Uudessa-Seelannissa tehdyssä puiden vuosirenkaisiin perustuvassa rekonstruktiossa keskiajan lämpökauden aikana esiintyi kaksi lämmintä piikkiä, joiden lämpötila oli 0,3-0,5 celsiusastetta käytetyn vertailujakson yläpuolella, kun taas nykyaika oli 0,4-0,7 celsiusastetta vertailujakson yläpuolella. Uuden-Seelannin rekonstruktiossa siis keskiajan lämpökauden lämpöpiikit näyttivät olleen jopa verrannollisia nykyisen lämpenemisjakson lämpötiloihin.

Tasmaniassa tehdyssä puiden vuosirenkaisiin perustuvassa rekonstruktiossa taas nykyinen ilmaston lämpeneminen näyttää selvästi poikkeukselliselta viimeisen 3600 vuoden ajalta. Myös Australiassa tehdyissä porausreikien lämpötiloihin perustuvissa lämpötilarekonstruktioissa nykyinen ilmaston lämpeneminen esiintyy poikkeuksellisena.

Osassa 1 esitellyssä uudessa Australaasian lämpötilarekonstruktiossa näkyy lämpimiä jaksoja 1200-, 1300- ja 1900-luvulla. Rekonstruktion lämpimimmät vuosikymmenet löytyvät 1900-luvun loppupuolelta (1990-luku lämpimin ja sitten 1980-luku sekä 1970-luku) ja niiden jälkeen 1240- ja 1330-luvuilta. Kylmimmät vuosikymmenet löytyvät 1830-, 1840-, 1520-, 1650- ja 1900-luvuilta.

Lämpimän piikin jälkeen 1330-luvun jälkeen rekonstruktiossa näkyy viilenemistä, joka päättyy 1520-luvulle keskittyvään viileään jaksoon. Tämän jälkeen esiintyy hiukan lämpimämpää, kunnes vuosien 1650 ja 1680 välillä esiintyy taas viileämpi jakso. Parin hiukan lämpimämmän jakson (jotka keskittyvät 1710- ja 1800-luvuille) jälkeen lämpötila laskee nopeasti vuosien 1810 ja 1860 välillä. Tästä seuraa koko rekonstruktion kylmin jakso vuosien 1830 ja 1859 välillä.

Lämpötila alkaa nousta 1860-luvun jälkeen. Samanaikaisesti ihmisen toiminnasta aiheutuneiden kasvihuonekaasujen pitoisuudet kasvavat ilmakehässä. Lämpötilan nousu keskeytyy hetkeksi 1900-1910 ja 1930-luvulla. Lopulta lämpötila nousee tasaisesti 1950-luvulta eteenpäin.

Merkittävät ilmastotapahtumat viimeisen tuhannen vuoden aikana

Keskiajan lämpökausi oli ainakin pohjoisella pallonpuoliskolla esiintynyt lämmin jakso, joka esiintyi noin vuosien 900 ja 1250 välillä. Esiteollisen ajan lämpimin jakso Australaasian rekonstruktiossa esiintyy suunnilleen vuosien 1240 ja 1360 välillä. Tämä on hiukan myöhemmin kuin pohjoisella pallonpuoliskolla keskiajan lämpökaudeksi nimetty jakso. Rekonstruktiossa vuosien 1238 ja 1267 välisen ajan keskilämpötila on 0,09 (±0.19) celsiusastetta vertailujakson 1961-1990 alapuolella. Tämä on hyvin verrannollinen vastaavaan arvioon pohjoiselta pallonpuoliskolta (noin 0,1-0,2 celsiusastetta alle 1961-1990 vertailujakson). Yleisesti ottaen keskiajan lämpökausi näkyy rekonstruktiossa hyvin heikosti. Tutkimusartikkelissa mainitaankin keskiajan lämpökauden signaalin puuttuvan rekonstruktiosta.

Pienen jääkauden katsotaan yleensä ajoittuneen vuosien 1400 ja 1700 väliin, mutta joidenkin lähteiden mukaan se on saattanut kestää jopa vuoteen 1850 asti. Australaasian rekonstruktiossa tälle aikavälille osuva viilenemisjakso ajoittuu noin vuosien 1500 ja 1840 välille. Näyttää siis siltä, että pieni jääkausi näkyi myös Australaasiassa.

Ilmaston 1900-luvulla alkanut lämpeneminen näyttäytyy rekonstruktiossa poikkeuksellisena lämpenemisjaksona. Rekonstruktion lämpimin vuosikymmen, 30 vuoden jakso ja 50 vuoden jakso esiintyvät vuoden 1950 jälkeen. Lisäksi rekonstruktion ulkopuolinen vuosikymmen 2000-2009 oli alueella sääasemien lämpötilan mittaussarjoissa kaikkein lämpimin vuosikymmen. Rekonstruktion pisin yhtäjaksoinen lämpenemisjakso tapahtuu myös 1950-luvun jälkeen.

Australaasian lämpötilaan vaikuttavat tekijät

Auringon aktiivisuudessa on ollut viisi merkittävää vähäisen aktiivisuuden, aktiivisuusminimin, jaksoa: Oort (1040–1080), Wolf (1280–1350), Spörer (1460–1550), Maunder (1645–1715) ja Dalton (1790–1820). Kaikkiin näihin jaksoihin liittyy lämpötilarekonstruktiossa viileämpi jakso (tosin Wolfin ja Spörerin minimien aikana esiintyy myös melko lämpimiä jaksoja). Monet rekonstruktion viileimmistä jaksoista 1830-lukua lukuun ottamatta osuvat samaan aikaan auringon aktiivisuusminimien kanssa. Auringon aktiivisuusminimien aikaisten viileiden jaksojen lämpötilapoikkeama keskiarvosta ei kuitenkaan ole kovin suuri, mikä viittaa siihen, että auringon aktiivisuusmuutoksien rooli Australaasian lämpötilamuutoksissa on sittenkin melko vähäinen.

Oortin ja Wolfin minimien välissä, vuosien 1090 ja 1270 välillä, esiintyy voimakkaan auringon aktiivisuuden jakso, joka ajoittuu keskiajan lämpökaudelle. Australaasian rekonstruktiossa tuolle ajalle osuu lämmin kausi vuosien 1240 ja 1360 välillä, joka ajoittuu osittain samaan aikaan Wolfin aktiivisuusminimin kanssa.

Vaikka monet aurinkominimit sattuvat viileiden jaksojen kohdalle, niin Australaasian lämpötiloissa esiintyy myös paljon jaksoja, jotka eivät täsmää auringon aktiivisuuden vaihteluiden kanssa. Tämä näkyykin rekonstruktion huonossa korrelaatiossa auringon aktiivisuuden kanssa. Auringon aktiivisuuden ja rekonstruktion antaman lämpötilan korrelaatio näyttää olevan tilastollisesti merkitseva vain hetkittäin (200 vuoden liukuvassa korrelaatiossa yli 50 prosenttia rekonstruktion rinnakkaisista jäsenistä korreloi merkitsevästi auringon aktiivisuuden kanssa vain 6 prosentilla rekonstruktion kattamasta ajasta).

Viimeisen tuhannen vuoden aikana esiintyy monia tulivuoren purkauksia, joiden tapahtumisaikana rekonstruktiossa näkyy viileä jakso. Pienen jääkauden aikana esiintyi useita voimakkaita tulivuoren purkauksia samaan aikaan auringon aktiivisuusminimin kanssa, mikä voimisti viilenemistä. Esimerkiksi Tamboran purkaus tapahtui vuonna 1815 samaan aikaan Daltonin minimin kanssa. Monia voimakkaita tulivuorenpurkauksia seuraavat pienellä viivellä viileät jaksot, mutta välittömästi tulivuorenpurkauksia seuraavia viileitä jaksoja ei esiinny. Näyttää myös siltä, että tulivuorten vaikutus on Australaasiassa hiukan vähäisempi kuin pohjoisen pallonpuoliskon alueellisissa lämpötilarekonstruktioissa näkyvä vaikutus.

Lämpötilarekonstruktiota verrattiin myös ilmakehän ja merien kiertoliikkeisiin. El Niñon ja La Niñan vaihteluita kuvaavan ENSO-oskillaation 1600-luvulta alkaen rekonstruoitu indeksi korreloi negatiivisesti lämpötilarekonstruktion kanssa.

Yleisesti ottaen näyttää siltä, että Australaasiassa menneiden aikojen lämpötilan vaihteluissa tulivuoria ja auringon aktiivisuutta tärkeämpi tekijä on ollut ilmakehän ja merien kiertoliikkeet, jotka yleensäkin ovat tärkeitä alueellisissa lämpötiloissa. Ulkoiset pakotteet, kuten auringon aktiivisuus ja tulivuoret, näkyvät yleensä paremmin pallonpuoliskojen tai koko maapallon skaalassa.

Poikkeuksena tästä on viimeaikainen ilmaston lämpeneminen, jonka aiheuttaja nykytiedon perusteella on ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöt, joka on ulkoinen pakote. Tämä ilmaston lämpeneminen näkyy Australaasian rekonstruktiossa selvästi, kuten jo edellä esitettiin. Australaasian rekonstruktiota verrattiin myös ilmastomallin simulaatioihin, jonka perusteella rekonstruktiossa näkyvä viimeaikainen lämpeneminen johtuisi kasvihuonekaasujen lisääntymisestä ilmakehässä. Mallisimulaatioissa viimeaikainen lämpeneminen on jokseenkin ainoa merkittävä jakso rekonstruktiossa, jossa ulkoinen pakote saa aikaan tilastollisesti merkitsevän signaalin mallisimulaatioissa. Mallisimulaatioiden perusteella viimeaikaista lämpenemistä ei voi selittää pelkästään luonnollisilla tekijöillä, vaan lämpenemisen selittämiseksi tarvitaan ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöistä aiheutuva ilmastopakote.

Lähde: Joëlle Gergis, Raphael Neukom, Steven J. Phipps, Ailie J. E. Gallant, David J. Karoly, and PAGES Aus2K Project Members, Evidence of unusual late 20th century warming from an Australasian temperature reconstruction spanning the last millennium, Journal of Climate 2012, doi: http://dx.doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00649.1. [tiivistelmä, koko artikkeli]