Ilmaston jäljillä

20.10.2012
KANSI (10/2012) | Ei ole laboratoriota, joka riittäisi ilmakehän ja valtamerien, kaasujen ja hiukkasten tai Auringin ja mannerjäiden koekentästä. On vain yksi maapallo.

Ihmiset ovat eläneet ja kuolleet muuttuvissa ilmastoissa. Paikalliset ilmastonvaihtelut ovat tuhonneet yhteisöjä, suuret tulvat ja pitkät kuivuudet kaataneet mahtavia kuningaskuntia. Maailmanlaajuisten ympäristönmuutosten mittakaavoja ja vaikutuksia on vaikea käsittää, vaikka olemmekin globaalin ilmastonmuutoksen keskellä ja osana.

Osataksemme ennakoida käynnissä olevaa  kehitystä on ymmärrettävä ilmastoa ja menneiden aikojen myllerryksiä. Kun satojen muuttujien joukossa yksi osanen liikahtaa, se vaikuttaa suoraan ja välillisesti muihin.

KAUAS JA SYVÄÄN | Luonnossa ei ole lepotilaa, vaan ympäristöt muuttuvat koko ajan. Viimeisin suurieleinen ilmastonmuutos tapahtui yli 10 000 vuotta sitten, kun jääkauden viimeiset jäätiköt vetäytyivät ja sulivat.

— Käsitys jääkaudesta on aiemmin perustunut jäätiköitymisen reunoilla Keski-Euroopassa tehtyihin mittauksiin. Tietomme tarkentuvat ja muuttuvat koko ajan, kertoo ympäristögeologian professori Veli-Pekka Salonen.

Salonen on jääkausitutkija. Hän on kollegoineen löytänyt Lapista ja Huippuvuorilta paikkoja, joissa maaperä on poikkeuksellisen hyvin luettavissa. Helppolukuiset kerrostumat paljastavat uutta tietoa jäätiköitymisestä ja muinaisesta ilmastosta.

—Nykymenetelmin pystymme ajoittamaan kerroksia ja analysoimaan menneitä tapahtumia. Maaperä kertoo meille tarinan.

Geologisten aineistojen avulla pystytään jäljittämään jääkautisia lämpötilanvaihteluita, jäätiköiden vaiheita tai vaikka jokien juoksuja. Maassa säilyneet kertomukset ovat täynnä aukkoja, mutta niiden merkitys nykyiselle ilmastotutkimukselle on suuri. Ilmastomalleja ei voi testata kuin menneisyydessä, ja menneisyydessä toimimaton malli on huono malli.

ELÄVÄMPI JÄÄ | Jääkauden aikaisia jäätiköitä pidettiin aiemmin suhteellisen järkähtämättöminä. Salonen sanoo uusien tutkimusten muuttaneen tätä käsitystä. Paleojäätiköt reagoivat ilmastollisiin muutoksiin luultua nopeammin.

— Geologien  tarkoittamat nopeat muutokset tosin ovat noin tuhannen vuoden vaihteluita. Tällaisella aikajänteellä muun muassa auringon säteilyvaihtelut ehtivät vaikuttaa.

Vaikka tutkimukset koskisivatkin ilmastollisia ja ympäristöllisiä muutoksia, Salosen mielestä geologit ovat joskus turhan kärkkäitä kommentoimaan nykyistä ilmastokeskustelua. Geologiset aineistot kun kertovat nykyistä ilmastonmuutosta huomattavasti verkkaisemmista muutoksista.

— Geologeilla on kuitenkin paljon annettavaa keskusteluun nykyisten manner- ja merijäätiköiden reaktionopeuksista, joihin liittyy ilmastotutkimuksessa suuria kysymyksiä, Salonen sanoo.

Maapallon luonnollinen säteilypakote alkaa olla suhteellisen hyvin tiedeyhteisön tiedossa. Säteilypakotteella tarkoitetaan maahan saapuvan ja pallolta poistuvan säteilyn suhdetta. Positiivinen säteilypakote tarkoittaa ilmaston lämpenemistä ja negatiivinen sen viilenemistä.

— Jos saadaan selville ihmisen aiheuttaman säteilypakotteen suuruus, tietomme aiemmista jäätiköiden reaktioista voidaan kenties suhteuttaa nykyhetkeen ja näin ennustaa jään käyttäytymistä.

Tarkat ennusteet vaativat melkoista dekkarintyötä. Salonen myöntää, että paleojäätiköiden tutkimusta tarvitaan vielä rutkasti lisää, että nämä mallit saataisiin toimimaan varmasti.

POHJAMUDISTA | Geologisia tuloksia tarkemmin ajoitettavia ilmastotietoja voi löytyä vaikka suomalaisten järvien pohjakerrostumista. Paleo­ekologian dosentti Jan Weckström on tutkinut sedimenteistä kaivettujen piilevälajien paljastavaa voimaa.

— Otetaan esimerkiksi sata järveä. Katsotaan, mitä piileviä niissä tällä hetkellä on, ja suhteutetaan tiedot järvien muihin ominaisuuksiin. Kun kairaamme syvemmälle ja selvitämme, mitä piileviä järvessä on aiemmin ollut, voimme lukea aineistosta menneisyyden oloista ja ilmastosta.

Paleoekologisen tutkimuksen tuloksilla testataan ilmastomalleja, aivan kuten jääkausitutkimuksellakin. Sedimentistä viipaloituja näytteitä voidaan menetelmästä ja sedimentin iästä riippuen ajoittaa parhaimmillaan muutaman vuoden ja epätarkimmillaankin sadan vuoden tarkkuudella.

— Pohjasedimentit alkoivat kerrostua heti kun järvet syntyivät. Suomessa tämä tarkoittaa käytännössä jääkauden jälkeistä aikaa, viimeistä ­­­
10 000–12 000 vuotta,  Weckström sanoo.

— Eteläisistä järvistä näkee hyvin tarkasti, milloin maa on kohonnut niin, että ne ovat irronneet merestä. Murtoveden piilevälajit vaihtuvat hetkessä makean veden lajistoksi.

VERTAILUJA | Paleoekologia antaa ilmastotutkimukselle muutakin kuin ilmastomallien testausdataa. Viimeiseen kymmeneentuhanteen vuoteen sijoittuu holoseenin lämpökausi — jakso, jonka alkupuolella auringon säteilyn määrä oli suurimmillaan ja keskilämpötila oli Suomessa pari astetta nykyistä korkeampi.

— Tiedämme, että tuolloin Suomessa oli erilainen kasvillisuus- ja eläinlajisto. Jaloja lehtipuita oli enemmän, ja nykyisin pohjoisimmillaan Baltiassa kasvavaa vesipähkinää kasvoi jopa Vaasan ja Kokkolan välimaastossa.

Jääkautta seuranneen holoseenin alkuvaiheen lämpötilan nousu tapahtui tuhansien vuosien aikana. Planeetan nykyinen keskilämpö on noussut jo noin asteen 1800-luvulta.

— Koska ilmasto lämpenee nyt nopeammin, ja syyt lämmönnousuun ovat erilaisia, ei suoria vertauksia nykytilanteen ja paleoaineiston välillä voi tehdä, Weckström tuumii.

Lajisto kuitenkin muuttuu ilmaston lämmetessä, ja paleotutkimus voi auttaa arvioimaan miten. Mitä nopeampaa lämpötilan muutos on, sitä hankalampaa lajiston on sopeutua siihen ja selviytyä.

— Aineistosta voi löytää kriisejä, aikoja, jolloin lajistoissa tapahtui nopeasti suuria muutoksia. Niiden avulla voimme kenties tutkia ilmastonmuutoksen kriittisiä pisteitä.

MUUTOS, NYT | Ilmastonmuutos ei tarkoita sateisia kesiä, hellepäiviä tai hyytäviä talvia. Ilmastonmuutoksesta voi silti seurata kaikkea tätä.

Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen yliopistonlehtori ja meteorologian dosentti Jouni Räisänen on tottunut vastaamaan, mitä ilmastonmuutoksella oikeastaan tarkoitetaan. Apteekin hyllyltä:

— Nykyisin muutos on lähinnä sitä, että ihminen tekee ilmakehälle asioita, jotka vaikuttavat ilmastoon.

Tämä tarina ei ala jääkaudesta tai edes sen päättymisestä vaan teollistumisesta, 1800-luvulta. Fossiiliset polttoaineet otettiin käyttöön, ja taivas täyttyi hiilidioksidista, mustasta noesta ja muista hiukkasista.

Hiili voimistaa ilmakehässä kasvihuoneilmiötä, mutta sillä on muitakin ympäristövaikutuksia. Mitä enemmän hiilidioksidia syydetään ilmakehään, sitä enemmän sitä sitoutuu myös mereen. Meressä hiilidioksidi muuntuu happamoittavaksi hiilihapoksi. Miljoonien vuosien ajan emäksiseen meriveteen sopeutuneelle merten lajistolle muutos on vaarallinen.

MALLIT | Räisänen on tutkinut ilmastomalleja pian kaksi vuosikymmentä. Raskaita aineistoja rouskuttavat tietokoneet ovat käyneet työssä korvaamattomiksi. Räisäsen mukaan ilmasto­asioissa ei tule kiinnittää liiaksi huomiota yksittäisiin tapahtumiin.

— Ilmastonmuutoksen tärkein mittari on yhä maapallon keskilämpötilan muutos, hän sanoo.

Teollistumisen jälkeen planeetan keskilämpötila on noussut hieman alle asteen verran. Ympäristön kannalta kriittisenä pisteenä on pidetty kahden asteen keskilämpötilan nousua. Räisänen on huolissaan.

— Tavoitteen alla pysyminen on hyvin vaikeaa, eikä tositoimiin ole vielä edes ryhdytty. Hiilidioksidipäästöt pitäisi nopeasti saada laskemaan murto-osaan nykyisestä, mutta ne kasvavat edelleen.

Ilmastonvaihteluun vaikuttavat myös luonnolliset mekanismit, kuten auringon säteilyaktiivisuus, merikiertoliikkeet ja ilmavirtaukset. Joissakin tapauksissa erottelu niiden ja ihmiskunnan vaikutusten välillä on vaikeata.

Melko varmasti voidaan jo sanoa, että ainakin pääosa havaitusta lämpenemisestä on ihmiskunnan syytä. Tulkinta on hankalampaa, kun mennään yksityiskohtiin.

— Täydellistä ilmastomallia ei ole eikä tule. Tiede ei ole täydellistä, Räisänen sanoo.

Olipa ihmisen vaikutus minkä suuruista hyvänsä, ilmasto lämpenee nyt niin kiivaasti, että ongelmaan olisi joka tapauksessa pakko tarttua. Jos raja-arvot ylittyvät nopeasti, ympäristön mullistukset ovat ennakoimattomia. Sen jälkeen on taas paljon vaikeampi ennustaa tulevaa.

POLITIIKKAA | Ilmastonmuutos on myös yhä suurempi poliittinen kysymys. Ilmastotutkimuksen tulokset ovat suoraan yhteydessä vallitsevaan maailmanjärjestykseen. Hiili, höyrykone ja polttomoottori ovat sekä elintason että kasvihuonekaasupäästöjen kasvun takana.

— Jos tutkija sanoo, että fossiilisista polttoaineista pitää luopua vaikka maailman energiasta 80 prosenttia tuotetaan niillä, ei ole ihme, että hankausta syntyy, Räisänen sanoo.

Luonnontieteellistä ilmastotutkimusta onkin syytetty jopa poliittisesti ohjatuksi. Ilmastonmuutoksen torjunta ei ole maailmantaloudellisesti mukava asia. Toisaalta vaikkapa öljyn hinnan nousu saattaa antaa luonnolle pienen hengähdystauon.

— Ei kai kukaan poliitikko halua ajaa asiaa, josta seuraa itkua ja hampaidenkiristystä, Räisänen toteaa.

Pahimmillaan vaakakupeissa keinuvat valtava ympäristökatastrofi tai nykyisen elintason jyrkkä lasku, vaikka tuskin ympäristökatastrofikaan pörsikursseja ainakaan nostaisi.

Äärimmäisten sääilmiöiden on arvioitu nostavan ruuan hintaa entisestään, mikä koituu ongelmaksi erityisesti kehitysmaissa. Räisäsen mukaan ilmastonmuutoksen ja ihmisen vaikutuksen mallintamisen lisäksi pitäisi pystyä tutkimaan, miten tästä umpikujasta päästäisiin ulos. Ja paljonko se maksaisi.

— Päätöksiä on hankala tehdä koko ihmiskunnan tai planeetan etua ajatellen.

Lue lisää aiheesta: Kestävä kehitys