Onko ilmasto johonkin muuttumassa? On varmasti mutta luonnostaan

Seppo Pentti

Moni lukija pohtii, onko maailmassa kaikki mallillaan, kun joka tuutista tuppaa erilaista ilmaston muuttumisesta kertovaa uutista. Jokainen käänne säätilassa tai maailman tapahtumissa myös yritetään tavalla tai toisella linkittää muuttuvaan ilmastoon ja erityisesti siihen, että ihminen olisi jotenkin erityisesti muuttanut ilmastoa. Päätin itsekin osallistua keskusteluun, mutta kääntämällä katsetta siihen suuntaan, mitä ihminen aiheuttaa ja mikä on annettua.

Nykyinen keskustelu ilmastosta on mielestäni kovin tarkoitushakuista ja sillä tehdään politiikkaa. Ilmaston kanssa sillä on hyvin vähän tekemistä, syökö nauta Suomessa nurmea ja tuottaa maitoa. Lopulta nauta päätyy teurastamoon ja se syödään lihana. Harva meistä on halukas syömään nurmea, mikä Suomessa menestyy pitkänpäivän kasvina ja normaalisti kasvaa kevään kosteudella pitkälle juhannukseen. Käytännössä kaikki naudan syömä nurmi palaa kierron jälkeen takaisin peltoon, jos ihmisenkin ulosteet ja siitä kertyvät ravinteet levitetään pellolle.

Ilmasto maapallon on muuttunut vuosituhansien aikana jatkuvasti tietyissä sykleissä. Pohjolassa olemme tottuneet vuodenaikavaihteluihin, jotka seuraavat toisiaan säännöllisesti. Vuodenaikavaihtelut antavat myös osaltaan riippumatonta historiatietoa ilmaston muuttumisesta vuosisatojen aikana.

Reilu 10000 vuotta sitten jääkaudella tässä on ollut kilometri jäätä päällä. Toisaalta lämpimänä aikana puuraja pohjoisessa on ollut monta kilometriä pohjoisempana ja tuntureiden puuton lakialue paljon pienempi. Aikoinaan muutoksista vastasi aurinko ja sen aktiivisuus eikä tilanne ole niistä päivistä erityisemmin muuttunut. Ihmisen aikaansaama muutos ilmastossa on edelleen minimaalinen tai olematon.

Pidetään luonnosta huolta

Toisin kuin usein kuvitellaan, ilmasto ei ole stabiili, ei ole koskaan ollut, eikä tule koskaan olemaan, vaikka ihmiskunta lakkaisi olemasta. Se, että nykyisen hypetyksen varjolla pyritään ehkä suojelemaan luonto ja samalla ihmisiä, on hyvä asia. Sen pitäisi olla itsestäänselvyys ilman mitään uhkakuviakin. Samoin pyrkimys saasteiden vähentämiseen tulisi olla itsestään selvää.

Ihmisen toiminnalla on vaikutusta. Ihminen on kaatanut puita ja saanut aikaan eroosiota. Monessa paikassa ihminen on myös toimillaan pilannut maata kasvukelvottomaksi tai ainakin tehnyt kasvamisesta hankalampaa. Ihminen on pilannut ja polttanut, levittänyt luontoon sinne kuulumattomia kemikaaleja sodassa ja rauhan aikana valtavat määrät. Mineraaleja kaivetaan ja maan alta pumpataan öljyä ja poltetaan kivihiiltä. Poltto tuo aina mukanaan pienhiukkasia, joita toki voidaan vähentää suodattamalla palokaasua. Se on selvä, että ympäristön pilaamista pitäisi vähentää ja kasvava väestömäärä maapallolla aiheuttaa yhä enemmän ympäristön pilaantumiseen liittyviä ongelmia. Maan alta otettava kivihiili ja öljy ovat kuitenkin joskus olleet osa elollista. Nyt hiili on ollut niissä sitoutuneena pitkäaikaisvarastossa.

Energiaa kotimaasta

Suomessa pitää joka tapauksessa tuottaa energiaa, jotta selviämme arkisista askareista. Sähköä pitää olla saatavilla ympäri vuoden ja jossain pitää valkea palaa, jotta lämpöä riittää kaikille. Suomessa on kahta poltettavaa materiaalia, joista saadaan energiaa; puuta ja turvetta. Jotta puuta ja turvetta saadaan kerättyä ja käyttöön, edellytetään koneiden käyttöä ja fossiilisia polttoaineita. Jos joku sitä murehtii, puun ja turpeen käyttö ei kuitenkaan tuota ylimääräistä muutosta ilmastoon, kun kaikki puun ja turpeen osaset ovat lähtöisin maasta ja ilmasta.

Puun käyttöön on suhtauduttu kriittisesti. On puhuttu negatiivisesta metsätaseesta, vaikka Suomessa yhä paremmin hoidettavasta metsässä saadaan yhä enemmän kuutioita kasvamaan. Jos metsä pääsee riukuuntumaan, kuutiokasvu on hidasta ja arvokkaampaa puutavaraa tulee vähän. Harvennettaessa metsää, otetaan huonoimmat yksilöt pois, jolloin parhaimmille yksilöille saadaan tilaa ja valoa. Harvennettavista yksilöistä saadaan kuitupuuta ja poltettavaa puuta. Poltettaessa puusta vapautuu hiilidioksidia, joka palaa ilman mukana kasvien käyttöön, niiden ravinnoksi. Aikoinaan on laskettu, että maapallon hiilidioksidipitoisuus on ollut kymmenkertainen nykyiseen ja esimerkiksi kasvihuoneissa pitoisuutta nostetaan tarkoituksella

Uudishakattavasta metsästä saadaan sahapuuta, jossa hiilidioksidi on sitoutunut niin kauaksi aikaa, kunnes puu taas palaa tai mädäntyy. Metsän hiilikierto Suomessa jatkuu, koska metsä uudistuu puurajan alapuolella joko luontaisesti siemenpuista tai monesti uudet taimet istuttamalla. Uudishakkuun yksi hyvä puoli on mahdollisuus saada perimältään uusi taimiaines metsään. Se yleensä kasvaa nopeammin kuin alkuperäinen luonnonvalinnalla uudistunut metsä.

Turve on poliittisella päätöksellä todettu hitaasti uudistuvaksi ja etenkin uusien turvesoiden otto tuotantokäyttöön on hankaloitunut. Turvesuo kuitenkin kasvaa ylöspäin riippuen olosuhteista noin millin vuodessa ja Suomen turvemäärä lisääntyy nopeammin, mitä turvetta nostetaan. Taseessa olisi siis pelivaraa lisätä nostoa. Poltettavan, kuivikkeena käytettävän ja kasvuturpeen elinkaari on lyhyt. Ne palaavat hiilidioksidina takaisin kasvien käyttöön.

Aurinko ratkaisee

Ilmasto on muuttunut ja tulee muuttumaan sykleissä. Ihmisen osuus ilmaston lämpenemisessä on ollut mitätön ja sen osuus ollee vastaisuudessakin mitätön. Paikallisesti lämpötila toki on korkeampi esimerkiksi taajamissa, kun rakenteet hohkaavat lämpöä.

Kasvihuonekaasuista ja lähinnä hiilidioksidista on tehty melkoinen ongelma ja jostain syystä perusasiat ovat monelta unohtuneet tai niitä ei haluta muistaa. Hiili kiertää luonnossa, kasvit ottavat ilmasta hiilidioksidia ja yhteyttävät siitä veden kanssa sokeria ja vapauttavat ilmaan happea.

Kaiken maassa tapahtuvan ilmastollisen muutoksen perusta on kuitenkin aurinko ja sen säteilyn syklisyys. Tuulet ja merivirrat ovat auringon aikaansaamaa liikettä, joka myös kuljettaa lämpöä tasaten lämpötiloja. Meillä ratkaisevia ovat Atlantin merivirrat, jotka tuovat lämpöä pohjolaan.

Lustia-projekti- luonnollista muuttumista ilmastossa

Aiemmin Metla ja nykyisin Luke tekee tärkeää perustutkimusta. Yksi tärkeä osa on lustotutkimus, jolla voidaan selvitetään olosuhteita ennen kuin ihminen alkoi itse tehdä havaintoja ympäristöstään. Lustotutkimus on lahjomatonta, koska puu ei osaa valehdella. Risto Jalkasen työryhmässä oli mukana myös Mauri Timonen, joka on osaltaan koostanut Lustia-projektin raporttia.

Osa a). Sinipunainen alue: pohjoisen pallonpuoliskon maalämpötila viimeisten 7500 vuoden aikana. Muokattu julkaisuista Dansgaard ym. (1969) ja Schönwiese (1995). Valkoinen viiva kuvaa metsänrajamännyn 50 vuoden FFT-tasoitettua vuosilustoindeksiä.

Osa b). Sinivihreä pinta kuvaa metsänrajamännyn vuotuista vaihtelua. Punainen viiva kuvaa vuosilustoindeksin 11 vuoden FFT-tasoitusta. Oranssi viiva (11-v FFT-tasoitus) ja violetti katkoviiva (50-v FFT-tasoitus) ovat vuosilustoindeksien syklisyyteen perustuvia arvioita (ekstrapolaatioita) tuleviksi sykleiksi. Ne voidaan rinnastaa Pohjois-Suomen tulevan ilmaston luontaisen vaihtelun suurpiirteisiksi ennusteiksi. Koska vuosilustojen syklisyys aiheutuu aurinkoperäisestä ns. Gleissberg-syklisyydestä, ovat tulokset yleistettävissä myös globaalitasolla. Kuva Lustia.

Holoseeni-ilmasto (sinipuna) on vaihdellut satojen ja tuhansien vuosien aikaskaalassa parin asteen haarukassa (Dansgaard 1969, Schönwiese 1995). Lämpimintä oli noin 7000–6000 vuotta sitten, jolloin myös männyn metsänraja oli ylimmillään. Tämän päätrendin lisäksi lustot osoittavat lyhytaikaisempaa, vuosikymmenten ja vuosien välistä ilmaston vaihtelua. Metsänrajamännyn vuosilustoista Karasjoen lämpötilamallilla laskettu heinäkuun keskilämpötilan poikkeama (valkoinen viiva, 30 vuoden tasoitus) on esimerkki vuosikymmenten välisestä ilmaston vaihtelusta, joka on määrältään asteen luokkaa. Tasoituksessa näkyy myös aktiivisten tulivuorijaksojen vaikutus voimakkaina alaspäin suuntautuneina piikkeinä. Siniset nuolet viittaavat ajanjaksoihin, jotka voidaan liittää tunnettuihin purkauksiin. Voimakkain Lapin männystä löytyvä viilenemispiikki yhdistetään Santorinin tulivuoren pitkäkestoiseen purkautumiseen 1600-luvulla eaa. Myös muut purkaukset näkyvät pienempinä piikkeinä lustosarjassa. www.lustia.fi

Lustotutkimus pohjoisessa kertoo lämpötilaolosuhteista paremmin kuin etelässä. Pohjoisessa ja etenkin Pohjois-Suomessa lämpötila on kasvulle yleensä kriittinen tekijä. Samanlaisia lustotutkimuksia on tehty ympäri maailmaa. Suomessa on toiseksi vanhinta aineistoa maailmassa.

Lustia-projektin mukaan puuta voi luonnehtia historiankirjaksi, josta sen elinvaiheet, vallinnut ilmasto ja monet ympäristön tapahtumat ovat tietyin edellytyksin ’luettavissa’ vuoden tarkkuudella tuhansien vuosien ajalta, joskus jopa tarkemminkin. Puun muisti perustuu neljään tekijään:

- Vuodesta toiseen vaihtelevat sääolot rekisteröityvät puun solukkoihin erilevyisinä vuosirenkaina eli lustoina.

- Poikkeuksellisten vuosien aiheuttamat normaalia kapeammat tai leveämmät lustot ovat tunnistettavissa sormenjälkien tapaan useimmista saman ilmastoalueen puista.

- Vuosilustot reagoivat herkästi kasvuympäristössä tapahtuneisiin muutoksiin.

- Puuaineksen on mahdollisuus säilyä lahoamattomana tuhansia vuosia.

Timosen mukaan vuosilustotiedon tulkinta ei ole helppoa, sillä puun kasvu on monimutkaisten kasvuprosessien ja lukuisten ympäristötekijöiden vaikutusten tulosta. Tutkijoilla on vain harvoin mahdollisuus seurata tätä prosessia reaaliaikaisesti. Yleensä tutkimus käynnistyy vasta jälkikäteen, jolloin tärkeimmän tietolähteen muodostavat lustonäytteet. Tulosten laatu riippuu siitä, kuinka hyvin tutkittavaa tapahtumaa kuvaava kasvutekijä (signaali) saadaan erotetuksi muista kasvun vaikuttavista tekijöistä (kohina). Pahimmassa tapauksessa signaali voi kadota kokonaan kohinaan, esimerkiksi silloin, kun signaali peittyy metsikössä sattuneiden hyönteistuhoihin tai metsäpaloon.

Vertaamalla vuosilustoista mitattuja ominaisuuksia (leveys, kevät- ja kesäpuun osuus, tiheys, solurakenteet ym.) ilmastomittauksiin on selvitettävissä, mitkä tekijät säätelevät puun kasvua. Toisaalta lustoista voidaan selvittää vain kasvukauden aikaisia olosuhteita. Talven kylmyys tai lämpimyys ei niissä suoraan näy. Kerätyt aineistot antavat ymmärtää, jotta ilmasto Suomessa on vaihdellut merkittävästi vuosituhansien aikaan. Toisaalta aineisto ei tue näkemystä, että ilmasto olisi lämpiämässä normaalista kierrosta poikkeavasti.

Metsäraja ollut korkeammalla

Vanhaa mutta toimivaa arkirealismia ilmastokeskusteluun tuodaan, kun taustatietona on tuhansien vuosien takainen, ainutlaatuinen aineisto. Metsärajan laskeutuminen kertoo, että Lapissa on ollut joskus lämpimämpää.

Mauri Timosen mukaan (Metlan raportteja, Puun muistikirja -lapin mänty ja ilmastonmuutos, 2000) Yksittäinen puu voi tallettaa tietoa muistiinsa vain elinkaarensa aikana. Koska puut elävät Suomessa yleensä muutamia satoja vuosia ja vanhimmatkin korkeintaan 1100-vuotiaiksi, voidaan niiden vuosilustotiedoilla päästä enintään vuosituhannen verran taaksepäin historiassa. Onneksi päästään pidemmällekin. Muistin pidentäminen tuhansiin vuosiin edellyttää kuolleen puuaineksen (rakennuspuut, kelot, kannot ja subfossiilipuut) lustotietojen liittämistä elävistä puista saatuun aineistoon. Osittain samaan aikaan kasvaneet puut yhdistetään toisiinsa ristiinajoittamalla eli ilmaston puiden kasvuun jättämiä ’sormenjälkiä’, ilmastosignaaleja, tahdistamalla.

Puunäytteiden dendrokronologisen ajoittamisen (ristiinajoittamisen) perusideana on paikallistaa eri näytteistä saman kalenterivuoden lustot. Tieto siitä, että männyn kasvun minimitekijänä Lapissa on lämpötila ja että kesät eivät ole ”veljeksiä” keskenään, tarjoaa mahdollisuuden viivakoodimaisen kuvion laatimiseen poikkeuksellisten ja naapureistaan selvästi erottuvien kasvuvuosien perusteella. Tähän ns. Skeleton Plot-menetelmään tarvitaan vain suurennuslasi, kynä ja millimetripaperia (ei siis edellytä lustonmittausta). Yksinkertaisimmassa ajoittamisessa tällä tavalla laadittua viivakoodia verrataan toisen näytteen tai aiemmin laadittuun vertailusarjan vastaavaan viivakoodiin, jolloin oikea ajoitus löytyy (vrt. kuva). Jos lustonleveydet on mitattu, ajoitus käy helpoimmin korrelaatiotarkasteluilla. www.lustia.fi (ristiinajoitusesimerkki: http://www.ltrr.arizona.edu/skeletonplot/introcrossdate.htm).

Näillä männyn metsänrajan yläpuolisilla kukkuloilla, jotka sijaitsevat Inarin Iijärven pohjoispuolisella Selkäjärvien alueella, kasvaa nykyään vain harvakseltaan yksittäisiä mäntyjä, nekin 1930-luvun lämpimän ilmastojakson peruja. Mutta jos mennään ajassa tuhansia vuosia taaksepäin, tämänkin lammen rantatöyräillä kasvoi tuuhea mäntymetsä! Sen osoittavat sadat lammen rantamudasta löytyneet jopa tukkipuukokoiset männyn megafossiilit (pikku kuva). Runkoja löytyy vain lammen pohjois- ja länsireunan rantamudasta, jonne länsi- ja pohjoismyrskyt ovat niitä syksyisin kaataneet. Vastarannan puut kaatuivat rinteeseen, jossa ne lahosivat muutamassa sadassa vuodessa. Miksi mänty viihtyi aikoinaan niin hyvin näillä seuduilla? Syynä oli 7000–4000 vuotta sitten vallinnut nykyistä useita asteita lämpimämpi ilmasto. © Mauri Timonen 2012. Lustia.

Timosen mukaan vanhimmat Lapin järvistä löydetyt mäntyjäänteet (mäntysubfossiilit) kasvoivat yli 7500 vuotta sitten vallinneessa ilmastossa. Ne edustavat samalla ensimmäisiä viime jääkauden jälkeen syntyneitä puusukupolvia. Joidenkin järvien rantakerrostumista voi löytyä lähes kaikkien holoseeninaikaisten mäntysukupolvien jäänteet. Metsänrajamännyn kasvu heijastaa niin selkeästi kesänaikaisia (kesä-heinäkuun) keskilämpötiloja, että voidaan laatia puulustoihin perustuvia keskilämpötilamalleja. Niiden avulla päästään tutkimaan myös sellaisten ajanjaksojen ilmastonvaihteluita, joista ei ole käytettävissä mittaustietoja.

Ihmisen osuus mitätön?

Hiili kiertää jatkuvasti maapallon eri hiilivarastojen välillä. Ilmakehässä hiiltä on hiilidioksidina sekä mantereisilla alueilla lähinnä kasvibiomassassa ja maaperän ylimmässä osassa eli niin sanotussa maannoksessa.

Merellisten alueiden hiilen kierto on hieman erityyppistä verrattuna hiilen kiertoon mantereisilla alueilla. Siellä hiili on pääasiallisesti orgaanisessa muodossa, kun taas hiili kiertää meriveden ja ilmakehän välillä pääosin epäorgaanisina yhdisteinä, sillä hiili esiintyy merivedessä pääasiassa karbonaatti-ioneina. Meriveden pintaosassa ja veden peittämillä mannerjalusta -alueilla hiiltä on sitoutunut orgaaniseen kasviplanktoniin ja leviin kuten rakkoleviin. Meren pintaosista hiili kiertää ilmakehästä alempaan merivesimassaan ja siellä muodostuviin sedimentteihin. Koska maapallon pinta-alasta valtaosa on meren peitossa, hiilen kierto meren pinnan ja muiden hiilivarastojen välillä on tärkeä tapahtuma myös ilmaston kannalta.

Lisätietoja lustotutkimuksesta www.lustia.fi