Saimaan ilmastohistoria

Esitys aiheesta: "Saimaan ilmastohistoria"— Esityksen transkriptio:

1 Saimaan ilmastohistoria
© Mauri Timonen ”Saimaannorppa, ilmasto ja kalastus”-seminaari Rantasalmen Järvisydämessä Saimaan ilmastohistoria Kari Mielikäinen Pekka Nöjd / Pekka Nöjd / Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

2 Lämpömittari on muutaman vuosisadan ikäinen keksintö.
Puut ovat hyviä luonnon ilmastoasemia arvioitaessa mennyttä lämpöä ja kosteutta tuhansien vuosien ajalta. Puut kertovat epäsuorasti myös talvikauden ilmastosta kasvukauden alkamisen ajoittumisen välityksellä. Hyvät vuodet merkitsevät leveiden vuosirenkaiden kehittymistä kaikkiin alueen puihin — huonot puolestaan vuodet kapeita renkaita. Tässä nykyisen mäntymetsänrajan ulkopuolella sijaitsevassa Lapin lammessa kasvoi tukkirunkoja lähes 3000 vuotta sitten. Sampling going on at one of the lakes of the Lake Saimaa region.

3 Lämpömittari on muutaman vuosisadan ikäinen keksintö.
Puut ovat hyviä luonnon ilmastoasemia arvioitaessa mennyttä lämpöä ja kosteutta tuhansien vuosien ajalta. Puut kertovat epäsuorasti myös talvikauden ilmastosta kasvukauden alkamisen ajoittumisen välityksellä. Hyvät vuodet merkitsevät leveiden vuosirenkaiden kehittymistä kaikkiin alueen puihin — huonot puolestaan vuodet kapeita renkaita. Tässä nykyisen mäntymetsänrajan ulkopuolella sijaitsevassa Lapin lammessa kasvoi tukkirunkoja lähes 3000 vuotta sitten. Savonlinna is the center of dendrochronological research in south-eastern Finland.

4 Lämpömittari on muutaman vuosisadan ikäinen keksintö.
© Mauri Timonen Lämpömittari on muutaman vuosisadan ikäinen keksintö. Puut ovat hyviä luonnon ilmastoasemia arvioitaessa mennyttä lämpöä ja kosteutta tuhansien vuosien ajalta. Puut kertovat epäsuorasti myös talvikauden ilmastosta kasvukauden alkamisen ajoittumisen välityksellä. Hyvät vuodet merkitsevät leveiden vuosirenkaiden kehittymistä kaikkiin alueen puihin — huonot puolestaan vuodet kapeita renkaita. Tässä nykyisen mäntymetsänrajan ulkopuolella sijaitsevassa Lapin lammessa kasvoi tukkirunkoja lähes 3000 vuotta sitten. Kaaviokuva puun kasvusta, jonka peruskomponentteja ovat pituuskasvu, paksuuskasvu ja tilavuuskasvu. Oman kokonaisuutensa muodostaa vuosiluston sisällä tapahtuva kasvukauden aikainen solututkimus, joka on merkit-tävästi lisännyt kasvutapahtumaa ja sen myötä myös ilmastonmuutosta koskevaa ymmärtämystämme.

5 250-vuotias metsänraja-mänty Levin lakialueella toimittaja Pekka Maunon tutkittavana (2003)
© Mauri Timonen Lapin metsänrajamännyn kasvu riippuu voimakkaasti kesä-heinäkuun lämpötilasta. Tähän ominaisuuteen, puuaineksen hyvään säilyvyyteen ja helppoon saatavuuteen — sekä koko joukkoon myös muita ominai-suuksia — perustuu liki 8000 vuoden ajanjakson kattava kotimainen ns. dendroklimatologinen ilmaston-muutostutkimuksemme.

6 Lapin ilmaston ja metsien kehitys viime jääkauden jälkeen
Mänty ja koivu saapuivat idästä Lappiin vuotta sitten, kuusi vasta 3000 vuotta sitten. Ilmasto oli useita asteita nykyistä lämpimämpi vuotta sitten ns. atlanttisella kaudella. Järeää mäntyä kasvoi silloin nykyisen mänty-metsänrajan ylä- ja pohjoispuolella (alpiininen ja polaarinen raja). Vanhin Suomesta löydetty männyn megafossiili syntyi Inarin Iijärvellä 5633 eaa., ts. yli 7641 vuotta sitten. Näkymä Näkkälästä Pöyris- järvelle johtavalta tieltä. © Mauri Timonen Muinaista metsää yläkuvan lammen katkoviivalla osoi-tetussa kohdassa. © Mauri Timonen

7 dddd Harjanteella 470 metrin korkeudella merenpinnasta sijaitseva Käsivarren Vallijärvi on yksi mielenkiintoi-simmista atlanttisen kauden mäntymegafossiililähteistä. Viimeiset männyt joutuivat ilmaston viiletessä väistymään sieltä noin puolitoistatuhatta vuotta sitten.

8 © Mauri Timonen Kalmankaltion lampi <Tekstiä>. Näytekiekot on helpointa leikata moottorisahalla, jonka teräketjua voidellaan luontoa saastuttamattomalla rypsiöljyllä. Vuosituhansien ikäinen subfossiinen puuaines kimaltelee näytteenoton jälkeen kirkkaankeltai-sena. Mutta kestää vain minuuttia, kun pinta on jo ehtinyt hapettua kuparinruskeaksi. Rannalle vedetyt rungot palautetaan merkintöjen jälkeen takaisin veteen, jossa ne paikallistetaan tarvittaessa uudelleen.

9 Suomen silhuettia pystyasennossa ja peilikuvana muistuttavat näytekiekot sahattiin tästä krokotiiliä muistuttavasta 2700 vuotta vanhasta Vallijärven mäntyrungosta. Vaikka runko on jo puoleksi hävinnyt, on siinä silti vielä jäljellä joitakin oksia. Alla olevat näytekiekot on leikattu nuolien osoittamasta paikasta. © Mauri Timonen Vallijärven ”Suomipuu” (1998)

10 Kuva kiekot on kerätty yli 30 metsänrajaseudun järvestä (kartta)
Kuva kiekot on kerätty yli 30 metsänrajaseudun järvestä (kartta). Tästä kiekkokasasta rakennetaan vuosilustokalenteri! © Mauri Timonen Metlassa vuonna 1994 kootun ensimmäisen pitkän mäntylustosarjan pituus oli vuotta. Siihen tarvittiin 33 järvestä kerätty 400 näytekiekon aineisto. Sarjan nuorempi pää rakennettiin Saariselän Riekkovaaran ja Muotkaruoktun kelojen kairausnäytteistä (100 kpl) ja Metlan Valtakunnallisen KasvuIndeksipalvelun (VKIP) indeksikoelastuista (800 kpl).

11 Megafossiilikiekot ovat toisinaan luonnon taideteoksia.
1122 A Kantojuurakko Muotkanruoktun Kuntsavaara 1999 R96A23 Peltovuoman Pitkäjärvi 1999 B © Mauri Timonen -2873 -2617 942 C Kelo, 1000 v Muotkanruoktu 1999 D Vallijärvi 1999 VAL0473 ”Suomi-puu”, Vallijärvi 1999 E Megafossiilikiekot ovat toisinaan luonnon taideteoksia.

12 © Mauri Timonen Tauno Luosujärvi mittaustyössä (2000) Näytteet mitataan joko mikroskoopin välityksellä suoraan kiekosta tai videomonitoria apuna käyttäen. Laitteistoon on kytketty myös mikrotietokone, jonka lustonmittausohjelma huolehtii tietojen siirtymisestä tiedostoon.

13 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. Ks. cross-dating esimerkkiä

14 Esimerkki Kukastunturin mittauksista vuonna 2005
Esimerkki Kukastunturin mittauksista vuonna Pääasiassa kairauksiin perustuvalla seurantatutkimuksella testataan mm. lakialueen puiden kasvua, jonka kiihtymisen pitäisi IPCC:n käsityksen mukaan kertoa ilmastonmuutoksen voimistumisesta. Tutkitut puut osoittivatkin kasvun lisääntyneen viime vuosina, mutta havaintojen vähäisyys estää tekemästä pitemmälle meneviä johtopäätöksiä.

15 © Mauri Timonen Aiemmista ilmaston muutoksista saatavissa tietoa historian kirjoista ja kirkonkirjoista. Tunnetaan kaksi selkeää ilmastokautta: Keskiajan lämpökausi ja Pikku jääkausi (jopa 1920 saakka). Lämpökaudella Islannissa ja Grönlannissa harjoitettiin maanviljelystä ja Englannissa viinin viljelyä. Ajat olivat ankeat Pikku jääkauden aikana: kylmyys jäädytti meret ja joet (mm. Itämeri, Thames ja Hollannin kanaalit), toistuvat nälkävuodet tappoivat ja musta surma kylvi kuolemaa keskiajan Euroopassa. Emme tunne näiden ilmastokausien syitä sen paremmin kuin luvunkaan lämpenemisen syitä. Holoseenin ilmastovaihtelut (sinipuna) ja Lapin metsänrajamännyn lyhytjaksoiset (<100 v) kasvutrendit (valkoinen viiva). Pitempijaksoiset kasvutrendit saadaan näkyviin RCS-metodilla. Erityistä huomiota kiinnittää vuoden 1630 eaa. paikkeilla oleva kasvun romahtaminen, joka ilmeisesti on liityksissä Santorinin tulivuoren jättiräjähdykseen (ks. Myös muut purkaukset näkyvät pienempinä piikkeinä lustosarjassa kuten Mt. Pelée 2440 eaa.(?) Rabaul (?) 536 jaa. (?) ja Huaynaputina 1600 jaa.

16 © Mauri Timonen Tulivuoritoiminta näkyy Lapin metsänrajamännyssä kasvun romah-duksina eli poikkeuksellisen kapeina vuosilustoina. Ilmiö selittyy yläilmakehään joutuneella tuhkalla, joka heikentää auringon sätei-lyn läpipääsyä alailmakehään. Ilmiö saattaa kestää vuosia tai vuosi-kymmeniäkin, varsinkin silloin, kun useita tulivuoria purkautuu peräkkäisinä vuosina. Vasemmanpuoleisesta kuvasta nähdään tulivuorten suuri määrä mannerlaattojen murroskohdissa. Tulivuoritilasto: ) Aiemmista ilmaston muutoksista saatavissa tietoa historian kirjoista ja kirkonkirjoista. Tunnetaan kaksi selkeää ilmastokautta: Keskiajan lämpökausi ja Pikku jääkausi (jopa 1920 saakka). Lämpökaudella Islannissa ja Grönlannissa harjoitettiin maanviljelystä ja Englannissa viinin viljelyä. Ajat olivat ankeat Pikku jääkauden aikana: kylmyys jäädytti meret ja joet (mm. Itämeri, Thames ja Hollannin kanaalit), toistuvat nälkävuodet tappoivat ja musta surma kylvi kuolemaa keskiajan Euroopassa. Emme tunne näiden ilmastokausien syitä sen paremmin kuin luvunkaan lämpenemisen syitä.

17 Lehtikuusi, ikä yli 100 000 vuotta
ELETTIINPÄ ENNENKIN ... Lehtikuusi, ikä yli vuotta © Mauri Timonen Vuotson kanava kaivutöiden aikana löytynyt lehtikuusen runko on peräisin viime jääkautta edeltäneeltä Eemi-kaudelta ( – vuotta sitten) Viite: Mäkinen, K Tiedonanto Vuotson interglasiaalisesta lehtikuusen rungosta.Geologi 34:183–185.

18 superilmasto Onko ” ” tulossa?
© Mauri Timonen Kahden viime lämpökauden (interglasiaalin) ja niiden välisen jääkauden lämpötilavaihtelu on vain viiden asteen luokkaa. Ilmaston lämpenemisen ja viilenemisen marginaalit pohjoisilla alueella ovat pienet. Lisäksi lämpökaudet ovat lyhyitä: Eemikausi kesti vain (tai 17000) vuotta. Koska nykyistä lämpökautta on eletty jo vuoden verran, on Suomikin hyvää vauhtia, ainakin periaatteessa, liukumassa seuraavaan jääkauteen. Linkki

19 Metsänrajamänty – ilmastotutkimuksen ”superpuu”?
© Mauri Timonen Pulmankijärven viereinen pikku lampi Metsänrajamänty – ilmastotutkimuksen ”superpuu”? Mikä on Lapin männyn tehtävä uudessa globaali-ilmastonmuutostehtävässään? Ilmastovaihteluiden perusseuran- nan ohella kiinnostaa erityiskysymys, mikä on luontaista ja mikä ihmisen aiheuttamaa vaihtelua. Jos luontaisen vaihtelun osuutta ei tunneta, on myös ihmisen luontoa haittaavan vaikutuksen arviointi vaikeaa. Metsän- rajamännyn vuosilustot kertovat vuosien välisistä säiden vaihteluista, mikä tarjoaa keinon määritellä luontaisen vaihtelun rajoja. Olemme toistaiseksi keskittäneet tutkimuksemme lustoleveyksien analysointiin. Vuosilustojen monet muut muuttujat, joita ovat mm. kevät- ja kesäpuun suhteet, vuotuiset tiheys- ja isotooppivaihtelut, solurakenteet sekä kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet, reagoivat ilmastoon hiukan toisella tavalla kuin luston vuotuinen paksuuskasvu. Yhdistelemällä näiden eri proksien (ilmaston ominaisuuksia likimääräisesti kuvaavien muuttujien) tietoja toisiinsa saadaan tarkentuva kuva muinaisen ilmaston ominaispiirteistä.