Arktisen alueen lämpeneminen ennennäkemätöntä 2000 vuoteen

Uusien tutkimusten mukaan Huippuvuorilla nykyiset kesälämpötilat ovat ennennäkemättömiä viimeisen 1800 vuoden aikana ja maailman pohjoisimman järven eliöstö on herännyt yli 2000 vuoden talvihorroksesta. Yhdessä aiempien tutkimustuloksien kanssa nämä viittaavat siihen, että arktisen alueen ilmasto näyttää poistuneen luonnollisen vaihtelun rajoista.

Arktisella alueella odotetaan ilmaston lämpenemisen olevan voimakkaampaa kuin matalammilla leveysasteilla. Arktisen merijään laajuudessa on ollut pienenevä suuntaus jo vuosikymmenien ajan ja tänä vuonna se väheni taas ennätyspieneksi. Arktisella alueella tapahtuu myös muilla mittareilla mitattuna. Lumipeitteen laajuudessa ja ilman lämpötilassa on selvästi havaittavissa nopeampaa lämpenemistä kuin muilla maapallon vastaavankokoisilla alueilla. Onko arktisen alueen lämpeneminen jo ylittänyt luonnollisen vaihtelun rajat?

Tähän kysymykseen vastaaminen ei ole helppoa. Luonnollisen vaihtelun määrää arvioitaessa on katsottava, kuinka suurta vaihtelua menneisyydessä on tapahtunut. Arktiselta alueelta ei löydy kuin harvoja suoria lämpötilan mittauksia, jotka ulottuvat 1900-lukua pidemmälle historiaan. Tutkijoiden katseet suuntautuvatkin epäsuorista lämpötilan indikaattoreista tehtyihin lämpötilarekonstruktioihin, joiden avulla päästään pidemmälle historiaan.

Yksi perinteisimmistä ja ehkä tunnetuin lämpötilarekonstruktiomenetelmä perustuu puiden vuosirenkaiden leveyden ja lämpötilan yhteyteen. Arktisella alueella ei kuitenkaan kasva paljoa puita, joten se menetelmä ei ole kovin käyttökelpoinen tässä tapauksessa. Lisäksi alueen puuvartisilla pensailla on hyvin ohuet vuosirenkaat, eikä uutta kasvurengasta välttämättä edes synny joka vuosi. Arktisen alueen tapauksessa parhaat menneen ajan lämpötilarekonstruktiot saadaan jäätiköiltä, järvistä ja merestä. Myös pienempään kasvillisuuteen perustuvia lämpötilarekonstruktioita kehitellään.

Jäätiköiltä otetuista jääkairanäytteistä saadaan eroteltua tietoja vuotuisella tasolla ja jopa eri vuodenaikojen tasolla. Näihin kuitenkin liittyy omat ongelmansa. Grönlannin jäätikön laelta otetut näytteet eivät kuvaa merenpinnan tason lämpötilaa kovin hyvin. Matalammalla sijaitsevilla jäätiköillä taas pinnan sulaminen ja jäätikön sisään imeytyvä sulavesi häiritsevät jatkuvan lämpötilarekonstruktion muodostamista. Merenpohjan sedimenteistä taas saadaan jatkuvia rekonstruktioita, mutta niissä ei päästä kovin tarkkaan ajalliseen erottelukykyyn, koska sedimentit kerrostuvat hitaasti. Arktiselta alueelta löytyy järviä, joissa sedimenttikertymä on nopeaa. Järvien sedimenttinäytteistä saattaakin olla mahdollista saada vastaus kysymykseemme.

Kahdessa uudessa tutkimuksessa on selvitetty menneen ajan lämpötiloja arktisella alueella järvien sedimenttinäytteiden perusteella. Perren ja muut raportoivat Pohjois-Grönlannissa sijaitsevan maailman pohjoisimman järven biologisen toiminnan heräämisestä tuhansien vuosien tauon jälkeen. D’Andrea ja muut esittävät 1800 vuotta menneisyyteen ulottuvan lämpötilarekonstruktion Huippuvuorilta.

Maailman pohjoisin järvi kukkii

Maailman pohjoisin järvi sijaitsee Pohjois-Grönlannin pohjoisimmalla rannikolla ja on epäviralliselta nimeltään Kaffeklubben Sø. Se on pieni järvi (pinta-ala on noin 48 hehtaaria ja maksimisyvyys on 14,5 metriä). Järvi pysyy jääpeitteisenä ympäri vuoden lukuun ottamatta ohutta rannan ja jääpeitteen väliin kesällä sulavaa kaistaletta. Vuotuinen ilman keskilämpötila järvellä on noin -18 celsiusastetta ja nykyään kesäisin päästään juuri ja juuri pakkasrajan yläpuolelle (30 kilometrin päässä tehdyissä mittauksissa heinäkuun keskilämpötila 1980-1999 oli 1,6 astetta plussan puolella).

Perren ja muut ovat ottaneet järvestä sedimenttinäytteen. Näytteen perusteella järvi on ollut lähes täysin eloton yli 2000 vuoden ajan. Järvessä on tuona aikana esiintynyt vain hiukan sinileviä (jotka yleisesti käytetystä nimestään huolimatta eivät ole leviä vaan bakteereita – niitä kutsutaan myös sinibakteereiksi tai syanobakteereiksi). Viime vuosisadan alussa levät kuitenkin ilmestyivät järveen uudelleen. Nykyään levät esiintyvät järvessä yhtä monimuotoisina tai vielä monimuotoisempina kuin 2400 vuotta sitten, jolloin ne katosivat järvestä.

Sedimenttinäytteestä mitatut typen isotoopit viittaavat siihen, että järven ”henkiinherääminen” ei johdu ilmakehän kautta kulkeutuneen typen lannoitusvaikutuksesta. Tutkimuksessa tehdäänkin johtopäätös, että järvi on ollut umpijäässä yli 2000 vuotta ja ilmaston lämpeneminen on noin 1920-luvulta lähtien sulattanut järveä niin, että fotosynteesiä käyttävät levät voivat kukkia lyhyen kesän aikana.

Tämä tulos sopii yhteen aiempien tutkimustulosten kanssa. Lämpötila nousi arktisella alueella vuosien 1920 ja 1940 välillä huomattavasti. Samaan aikaan Grönlanninmerellä havaittiin merijään vähenevän huomattavasti ja koko arktisella alueella nykypäivään asti jatkunut merijään laajuuden pieneneminen käynnistyi oltuaan sitä ennen hyvin vakaa 1300 vuoden ajan. Näiden tapahtumien ansiosta Pohjois-Grönlannissa on ollut enemmän lämpöä, mikä näyttää herättäneen jopa maailman pohjoisimman järven kukkimaan yli 2000 vuoden talvihorroksen jälkeen.

Huippuvuorilla on nykyään huippulämmintä

D’Andrea ja muut ovat tehneet lämpötilarekonstruktion Huippuvuorten länsiosassa sijaitsevan järven pohjasedimenteistä. Rekonstruktio ulottuu 1800 vuotta menneisyyteen ja on ajalliselta erottelukyvyltään tarkempi kuin aiemmat tutkimukset. Tutkimuksessa on muitakin uraauurtavia piirteitä. Tutkimuksessa pystyttiin ajoittamaan tulivuorien purkauksista aiheutuneet kerrokset ensimmäistä kertaa Huippuvuorilta. Aiemmat yritykset ovat epäonnistuneet, koska tulivuorien purkauksista peräisin olevaa materiaalia on ollut liian vähän järvien pohjasedimenteissä ja siksi niiden yhdistäminen tunnettuihin purkauksiin on ollut vaikeaa.

Tutkimuksessa muodostettiin lämpötilarekonstruktio levien tuottamiin orgaanisiin aineisiin perustuen. Kesälämpötiloja kuvaavassa rekonstruktiossa lämpötilat vaihtelevat paljon. Rekonstruktion lämpimin jakso osuu viimeisen sadan vuoden ajalle. Tämä on sopusoinnussa aiemmassa tutkimuksessa tehdyn merilämpötilojen rekonstruktion kanssa, mikä viittaa läheisten merialueiden lämpenemisen ja Huippuvuorten lämpenemisen olevan yhteydessä toisiinsa.

Hiukan odottamaton tulos on rekonstruktiossa näkyvä lämpeneminen 1700- ja 1800-luvuilla, sillä tämä ajanjakso osuu pieneksi jääkaudeksi kutsuttuun, yleisesti kylmään aikakauteen. Huippuvuorilta tiedetään jäätiköiden kasvaneen tuohon aikaan, mikä näyttäisi olevan ristiriidassa tämän uuden rekonstruktion tuloksien kanssa. D’Andrea ja muut ehdottavat, että talviaikaisten sateiden lisääntyminen on saattanut aiheuttaa jäätiköiden kasvun.

Muut viimeaikaiset tutkimustulokset alueelta tukevat tätä hypoteesia. Huippuvuorten länsi- ja keskiosasta otettujen jääkairanäytteiden perusteella talvet olivat tuolloin kylmiä. Yhdessä tänä vuonna ilmestyneessä tutkimuksessa esitellään todisteita, joiden perusteella ympäröivien merialueiden lämpeneminen vähenevä merijää voimistuttaisi haihtumista, mikä saattaisi johtaa suurempiin sademääriin ja jäätiköiden kasvuun Huippuvuorilla. Viime vuonna julkistetussa Huippuvuorten läntisen puolen meren lämpötilan rekonstruktiossa näkyy myös 1700-luvulla alkava lämpeneminen, mikä tukee tämän uuden rekonstruktion tuloksia. Tilanne on joka tapauksessa monimutkainen ja asiassa tarvitaan lisää tutkimuksia.

Niin sanotun keskiajan lämpökauden (noin vuosien 950 ja 1250 välillä) aikainen tilanne on tässä rekonstruktiossa myös mielenkiintoinen. Oikeastaan minkäänlaista erityisen lämmintä jaksoa ei näy ja ajanjakso vaikuttaa olevan oikeastaan kylmin koko tutkimuksen kattamana aikana. Vuosien 1010 ja 1060 välillä esiintyy suhteellisen lämmin jakso, mutta sekin jää noin 2,5 astetta kylmemmäksi kuin nykylämpötila.

Arktisen alueen ilmasto näyttää poistuneen luonnollisen vaihtelun rajoista

Nämä kaksi uutta tutkimusta yhdessä viimevuotisen meren lämpötilan rekonstruktion kanssa tuovat siis lisää todisteita siitä, että arktisen alueen olosuhteet ovat ennennäkemättömiä ainakin viimeisen 2000 vuoden aikana ja seurausta viimeisen sadan vuoden aikana tapahtuneesta ilmaston lämpenemisestä. Vastaus kysymykseemme näyttää siis olevan, että arktisen alueen lämpeneminen on ylittänyt luonnollisen vaihtelun rajat ainakin viimeisten tuhansien vuosien aikaskaalassa tarkasteltuna.

Arktisen alueen odotetaan lämpenevän vielä huomattavasti enemmän. Jotta voisimme selvittää, minkälaiset olosuhteet alueella vallitsevat silloin, me tarvitsemme tietoja menneiltä ajoilta, jolloin merijäätä on ollut vähemmän.

Yksi tällainen ajanjakso voisi olla holoseenin lämpömaksimi, joka esiintyi useita tuhansia vuosia sitten. Maksimin tarkka aika vaihtelee hyvin paljon eri paikoilla, mutta lämpömaksimi liittyy noin 9000-10000 vuotta sitten korkeilla leveysasteilla tapahtuneeseen Auringon insolaation maksimiin. Tämä ajanjakso on mielenkiintoinen, koska tuolloin arktisen merijään laajuus oli ilmeisesti hyvin pieni. Meillä ei kuitenkaan ole tarpeeksi tarkkoja rekonstruktioita tuolta ajalta, jotta voisimme varmistaa asian.

Toinen mahdollinen vertailukohta menneisyydessä on edellistä jäätiköitymistä (ns. jääkautta) edeltänyt lämmin, nykyistä holoseenia vastannut jäätiköitymisten välinen lämmin jakso (ns. interglasiaali), joka tapahtui noin 130-115 tuhatta vuotta sitten. Tuoltakaan ajalta ei ole riittävän tarkkoja tietoja, mutta se näyttää olleen lämmin jakso, jolloin merijäätä oli vähän.

Nykyaika näyttää siis ilmaston kannalta ennennäkemättömältä geologisessa mielessä lyhyen ajan tarkastelussa. Tarvitsemme kuitenkin lisää tietoja aiemmista lämpimistä ajanjaksoista, jotka voisivat kertoa meille millainen tulevaisuuden arktinen alue on.

Lähteet:

Artikkeli seuraa Spielhagenin Geology-lehdessä julkaistua kirjoitusta, jossa käsitellään uutisen aiheena olleita kahta tutkimusta.

Robert F. Spielhagen, Hotspots in the Arctic: Natural archives as an early warning system for global warming, Geology, v. 40 no. 11 p. 1055-1056, doi: 10.1130/focus112012.1. [koko artikkeli]

Bianca B. Perren, Alexander P. Wolfe, Colin A. Cooke, Kurt H. Kjær, David Mazzucchi and Eric J. Steig, Twentieth-century warming revives the world’s northernmost lake, Geology, v. 40 no. 11 p. 1003-1006, doi: 10.1130/G33621.1. [tiivistelmä, koko artikkeli]

William J. D’Andrea, David A. Vaillencourt, Nicholas L. Balascio, Al Werner, Steven R. Roof, Michael Retelle and Raymond S. Bradley, Mild Little Ice Age and unprecedented recent warmth in an 1800 year lake sediment record from Svalbard, Geology, v. 40 no. 11 p. 1007-1010, doi: 10.1130/G33365.1. [tiivistelmä]

Yksi vastaus to “Arktisen alueen lämpeneminen ennennäkemätöntä 2000 vuoteen”

  1. Ari Jokimäki Says:

    CO2-raportissa uutisoitiin joku aika sitten Huippuvuorten tutkimuksesta:

    http://www.co2-raportti.fi/?heading=Huippuvuorilla-l%C3%A4mpimint%C3%A4-1800-vuoteen&page=ilmastouutisia&news_id=3547


Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: