lumi

Ilmaston pitkässä historiassa näyttöä myös yllätyksistä

Ilmaston lämpenemiskehityksen tarkka ennustaminen ei ole yhtä helppoa kuin tietyn kasvihuonekaasun pitoisuuden mittaaminen. Ilmaston pitkä historia tarjoaa näyttöä myös yllättävistä käänteistä ja vakauttavista tekijöistä. Historia ei kuitenkaan tarjoa suoraa näyttöä tulevasta kehityksestä, olosuhteet ovat erilaiset, minkä lisäksi menneiden tapahtumien syy- ja seuraussuhteet eivät ole aina selviä.

Yksi historian mielenkiintoinen jakso on kivihiilikausi, jonka kuluessa fossiiliset hiilivarannot valtaosin syntyivät. Ilmakehästä poistui tällöin kolossaalinen määrä hiiltä samalla kun ilmasto myös jäähtyi tuntuvasti. 

Toisenlaisen ääripään tarjoaa liitukausi, jonka kuluessa CO2-­pitoisuus nousi 3 000 ppm:aan keskilämpötilan ollessa kuutisen astetta nykyistä korkeampi. Loppujen lopuksi luonto asetti kuitenkin rajat sekä lämpenemiselle että jäähtymiselle, maa ei missään vaiheessa kuumentunut eikä viilentynyt elinkelvottomaksi. 

Vaikka molempiin maailmankausiin on voinut sisältyä äkkijyrkkiä ilmastomuutoksia, nämä eivät valitettavasti tarjoa kättä pitempää nyt relevantille lyhyen tähtäimen ennustamiselle. Syynä tähän on geologisten näytteiden heikko resoluutio, joka johtuu maailmankausien pituudesta ja valtavasta ajallisesta etäisyydestä. Hiilikausi kesti 60 miljoonaa vuotta, liitukausi 78 miljoonaa. Edellisen päättymisestä on aikaa 299 miljoonaa vuotta, jälkimmäisen 66 miljoonaa. 

Lukemien pohjalta on helppo ymmärtää, että kuva jää rakeiseksi. Meille jääneessä aineistossa tuhannen vuoden jakso voi näkyä yhden millimetrin paksuisena kerrostumana, mikä tarjoaa nihkeästi tietoa tarinan yksityiskohdista.

Nykyinen päästövauhti omaa luokkaansa

Resoluutio kuitenkin paranee nykyaikaa lähestyttäessä. Tähän ”uudempaan” ilmastohistoriaan on perehtynyt apulaisprofessori Jussi Eronen Helsingin yliopistosta, joka teki väitöstyönsä viimeisen 23 miljoonan vuoden tapahtumista. Eronen on tutkinut myös kaukaisempaa historiaa 65 miljoonan vuoden takaa. 

Esimerkin nopeista muutoksista tarjoaa eoseenikauteen ajoittuva PETM-lämpöpiikki, joka toteutui noin 55 miljoonaa vuotta sitten. Keskilämpötila nousi 5–8 astetta alle 10 000 vuodessa taustasta, joka oli ennestäänkin nykyistä lämpimämpi. Noin 100 000 vuotta kestäneen lämpöhuipun kuluessa CO2-pitoisuus oli yli 2 000 ppm. 

Lämpöpiikin alkuun ajoittuu CO2-pitoisuuden raju nousu, jonka syyksi Eronen arvioi vulkaanisesta toiminnasta johtuneet päästöt sekä lämpiämisestä seurannut metaani­klatraattien purkaantuminen. 

Hämäräksi kuitenkin jää, miksi CO2-pitoisuus romahti kohta noin 500 ppm yhtä nopeasti alaspäin. Jostain syystä ilmakehästä poistui nopeasti valtava määrä hiilidioksidia, minkä jälkeen pitoisuuden kehitys palautui pitkään jatkuneen nousutrendin perustasolle. 

Jussi Eronen teki väitöstyönsä viimeisen 23 miljoonan vuoden tapahtumista.
eronen

Vaikka piikki oli historiallisesti katsoen erittäin raju, vauhti oli Erosen mukaan nykyistä kehitystä huomattavasti verkkaisempaa. 

– CO2-pitoisuuden nousun taustalla ei ollut yksittäinen tulivuorenpurkaus vaan pitkään kestänyt, mannerlaattojen liikkeestä johtunut vulkaaninen toiminta. 

– Tuolloisten päästöjen arvioidaan olleen luokkaa 0,2 Gtn/vuosi nykyisen vauhdin ollessa yli 10 Gtn/v.

Mainittu 0,2 Gtn/vuosi on päästö­jen laskennallinen keskiarvo 50 000 vuoden jaksolta.

Eronen ei usko edessämme nyt häämöttävän lämpötilan suhteellisen nousun ylittävän historiassa aiemminkin nähtyä. Keskeinen ongelma hänen mukaansa onkin nykykehityksen ennätyksellinen nopeus. Vauhdin takia biosfäärillä on erittäin vähän armonaikaa sopeutua muutokseen.  

Hän vertaa tilanteita kerrostalon ylimmästä kerroksesta poistumiseen. 

– Jos toinen asukas tekee tämän rappu kerrallaan, toinen parvekkeelta hyppäämällä, lopputulos on sama mutta seuraukset erilaisia.  

Jäähtymisen juurisyyt arvoitus

Toisenlainen heilahdus ajoittuu eoseeni- ja oligoseenikauden saumakohtaan 33 miljoonaa vuotta sitten, jolloin ilmasto kylmeni nopeasti ja Etelämantereen jäätiköityminen alkoi. Tässäkin tapauksessa lämpötilan ja CO2:n yhteys näkyy selvästi, viilenemisen yhteen ajoittuu pitoisuuden putoaminen ”yhtäkkiä” noin parisataa ppm:ää.

Erosen mukaan kylmenemisen juurisyyt ovat edelleen arvoitus. Mahdollisia nopeita viilentäviä tekijöitä ovat jäätiköitymisestä johtuva albedoilmiön tehostuminen sekä aerosolihiukkasten lisääntyminen. CO2-pitoisuuden putoaminen on tässäkin tapauksessa mysteeri eikä tällä ole helppo selittää äkillistä viilenemistä.  

Toisin kuin kivihiilikaudella biomassaan sitoutunut hiili ei päässyt eoseenikauden lopussa juuri sedimentoitumaan mikrobitoiminnan tehokkuuden takia. Keskeinen poistumisreitti oli nykyiseen tapaan sitoutuminen kiviainekseen, jota paljastuu rapautumisen tai geologisten voimien takia.  

– Tälläkin hetkellä CO2:ta poistaa esimerkiksi Himalajan vuoriston noususta johtuva, hiiltä sitovan mineraalipinta-alan kasvu. 

– Itse kukin voi suhteuttaa geologisen prosessin nopeutta ihmisen tehokkuuteen hiilipäästöjen tuottajana.

Helsus tehostaa poikkitieteellisyyttä

Ilmastotutkimus on Erosen mukaan erittäin poikkitieteellistä toimintaa, jonka ulkopuolelle jää harva tieteenala. Koska asiaan vaikuttaa ihmisenkin toiminta, tutkimuksen piiriin kuuluu myös historian, arkeologian talouden ja politiikan tapaisia aloja. 

Käytännössä tämä johtaa helposti siihen, että samaa asiaa tutkivien eri alojen asiantuntijoiden voi olla vaikea ymmärtää toinen toistensa työtä. 

– Itselle täysin vieraan tieteenalan kieli ja tutkimustulokset ovat alkaneet avautua vasta noin kahden vuoden tutustumisen jälkeen. 

Eronen kertoo Helsingin yliopiston kannustavan nyt moni- ja poikkitieteelliseen toimintaan mm. uudessa HELSUS-tutkimusinstituutissa. Instituutti onkin tullut tarpeeseen. 

– Poikkitieteellisyys on ollut läsnä juhlapuheissa vuosikymmenet, mutta arjessa tämän edistyminen tuntuu yhtä hitaalta kuin hiilidioksidin poistuminen kierrosta. •

teksti: Heikki Jaakkola • kuvat: heikki jaakkola ja ingimage

 

 

Anna palautetta

Viesti välitetään sähköpostilla sivuston ylläpitäjille. Sitä ei julkaista.

Anna palautetta

Viesti välitetään sähköpostilla sivuston ylläpitäjille. Sitä ei julkaista.