Pohjoisen ilmastokatastrofista luonnon näkemänä, osa 2

Tämä on jälkimmäinen osa kaksiosaista bloggausta, joka esittelee otteita  kirjoituksesta ”Havaintoja pohjoisen luonnon luonnollisesta vaihtelusta”. Suosittelen aloittamaan lukemisen ensimmäisestä osasta, jonka löydät täältä.

Palautan mieleen ensimmäisessä bloggauksessa esittämäni kysymykset, joihin professori Järvisen kirjoituksen otteita kannattaa peilata:

1. Millainen on pohjoisen ilmaston luonnollinen vaihtelun voimakkuus tai vaihteluväli? Onko viime aikojen ilmastollinen kehitys jotenkin ennenkuulumatonta tämän valossa?
2. Missä vaiheessa muutos on niin suurta ja/tai nopeaa, että siitä tulisi huolestua ja ihmisen olisi syytä miettiä, voiko asiaan vaikuttaa?

Sitten suoraan Järvisen tekstiin:

Yksi luku on omistettu arktiselle jäälle.

Vuosisatoja ja - tuhansia kattava jääanalyysi ei osoita nykyisen jääalan olevan poikkeuksellisen pieni. Islannin vesillä ajelehtivan jään määrästä on tietoa jo 1200 vuoden ajalta. Esimerkiksi keskiajan lämpökaudella ajelehtivaa jäätä ei ollut lainkaan.

Islannin jäätiköt olivat paljon pienemmät vuosina 870 - 1264 kuin 1300 - 1930. Jäätiköiden sulaminen 1900-luvulla paljasti 600 vuotta jään alla olleet keskiaikaisten maanviljelijöiden viljelmät. Viikinkien 300 maatilalla viljeltiin ohraa ja kasvatettiin suuret määrät karjaa. Keskiajan lämpökautta lyhyempi niukkajäinen jakso osui 1930-luvulle. Esimerkiksi elokuussa vuonna 1938 oli yhtä vähän jäätä kuin nykyisin elokuussa (kuva 5).

Kuva 5

Suurin osa viimeaikaisesta merijään sulamisesta tapahtui vuosien 1995 - 2003 välillä. Viimeisen kymmenen vuoden aikana arktisen jään laskeva trendi näyttää tasoittuneen.

Pohjoisilla merillä (Grönlanti, Islanti, Norja, Barentsinmeri ja Karanmeri) jään laajuus on pienentynyt noin kolmasosan 135 vuodessa (1864 - 1998). Noin puolet tästä sulamisesta tapahtui jo 1860 - 1900 ennen kuin arktinen alue alkoi lämmetä. Viimeaikainen jääkato on ollut samanlaista kuin 1800- luvulla.

Pohjoiseen virtaavan lämpimän pintaveden lämpötila on noussut noin asteen pikkujääkauden, Euroopassa vallinneen normaalia kylmemmän ajanjakson (noin 1450 - 1850), päättymisestä, mikä selittää suurimman osan merijään sulamisesta vuoden 1860 jälkeen. Suurimman osan viimeisestä 9000 vuodesta arktinen merijää on ollut suppeampi kuin nykyisin. Minimi saavutettiin 8500 - 6000 vuotta sitten, jolloin ympärivuotisen merijään raja oli Grönlannin rannikolla noin tuhat kilometriä nykyistä pohjoisempana. Jään määrä on kasvanut myös viimeisten satojen vuosien aikana. IPCC:n (2013) mukaan arktisen alueen lämpötila oli 1930-luvulla yhtä lämmin kuin 1990- ja 2000-luvuilla.

Viime vuosisadan voimakkain lämpeneminen arktisella alueella tapahtui 1930- ja 1940-luvulla, jolloin ilmakuvien perusteella laskettu ajojään määrä väheni Venäjällä miljoonalla neliökilometrillä. Scherhag (1931) esitti käsitteen “arktinen lämpeneminen” jo runsas 80 vuotta sitten. Lämpeneminen johti mm. siihen, että Huippuvuorten kaivoksista voitiin laivata hiiltä entisen kolmen kuukauden sijasta seitsemän kuukautta vuodessa. Jopa 60 prosenttia jään vähenemisestä on voinut johtua kesäkauden ilmakehän kierron luonnollisista muutoksista. Tutkimusten mukaan arktinen merijää saattaa palautua ennalleen eikä sellaista käännepistettä, josta ei olisi paluuta, ole luultavasti olemassa. Häviämisennusteet ovat perustuneet liian yksinkertaisiin tietokonemalleihin.

Yksi luku käsittelee vaihtelun suuruutta.

Fyysikoille luonnollinen vaihtelu on tutkimusta häiritsevää melua, ekologeille ihanaa musiikkia, joka saattaa olla koko tutkimuksen pääkohde. Jotta voisimme nauttia ekologisesta “musiikista”, meidän on tunnettava vaihtelun perustaso, perussävel, johon uusia havaintoja, “säveliä”, verrataan. Ilman perustason määrittämistä muutoksia voidaan pitää aiheettomasti hälyttävinä. Voimakas vaihtelu on tavallisesti täysin normaalia.

Havaintosarjan pitää olla riittävän pitkä, jotta todennäköiset poikkeavuudet eli signaalit erottuisivat satunnaisesta taustakohinasta. Toisaalta tilastollisen testauksen kannalta tämä on ongelma: pitkän aikasarjan eli suuren otoskoon vuoksi pienikin ero tai trendi tulee helposti tilastollisesti merkitseväksi, mutta sillä ei aina ole käytännön merkitystä. Ympäristö- aikasarjoissa signaali kuten esimerkiksi lämpenemistrendi, jos se ylipäätään on havaittavissa, on tavallisesti kohinaa, kuten luonnollista taustavaihtelua, paljon heikompi, minkä vuoksi tulosten merkityksen tulkinta on haastavaa. Esimerkiksi Euraasian arktisella alueella 109 säähavaintoasemasta vain 17 asemalla oli havaittavissa lämpötilassa trendejä, jotka eivät selittyneet luonnollisista ja ihmisestä riippumattomista ilmastovaihteluista. Seitsemästätoista asemastakin vain yksi osoitti kiistatonta lämpenemistä.

Todellisuuteen perustuvan Sodankylän lämpötilan analyysitulos jakaa varmasti asiantuntijoita, koska vuodenajat poikkeavat niin selvästi tosistaan. Kevätkauden lämpötilannousu on mielestäni “päivänselvä” ja kaipaa erityistä huomiota ja selitystä, koska sama tilanne näyttää pätevän myös Sodankylää pohjoisempana Kilpisjärvellä . 

Myös edellisen lämpöjakson aikana Pohjolan kevät, erityisesti toukokuu, lämpeni, mikä edisti lajien leviämistä pohjoiseen. Nykyisen lämpöjakson aikana Arktiksen kevät ja syksy ovat hieman lämmenneet, mutta talvi ja kesä tuskin lainkaan. Ilmastomallien ennusteiden mukaan Arktiksen talven olisi pitänyt lämmetä kaikkein eniten, mitä ei ole kuitenkaan tapahtunut. Toisaalta talvisella muutaman asteenkin lämpenemisellä ei ole luonnolle suurta merkitystä, jos lämpötila pysyy silti koko ajan reilusti pakkasella.

Kevään lämpeneminen näkyy myös pohjoisen pallonpuoliskon lumipeitteen laajuudessa, jota on mitattu vuodesta 1967 lähtien. Lokamaaliskuun lumimäärä on pysynyt ennallaan, mutta huhti-toukokuun määrä on ollut laskussa. Yleisesti ottaen pohjoisen pallonpuoliskon lumipeitteen laajuus on ollut vakaa vuodesta 1972 lähtien.

Pohjoisilla alueilla kuten Kilpisjärvellä luonto ei ole kuitenkaan juuri hyötynyt kevään lämmöstä: kesä tulee sinne hyvin myöhään eikä kesä-elokuu ole lämmennyt. Kesän muuttumattomuus näkyy esimerkiksi keräämästäni koivun lehtimistä eli hiirenkorvalletuloa esittävästä aikasarjasta (kuva 8). Myöhäisimmän (2.7.1982) ja varhaisimman (30.5.1985 ja 2013) lehtimispäivän ero on yli kuukausi. Jos alkukesä on kylmä, koko terminen kasvukausi (vuorokauden keskilämpötila yhtä suuri tai yli +5 astetta) jää usein lyhyeksi. 

Kilpisjärvellä kasvukauden pituutta on mitattu vuodesta 1959 lähtien. Pituus on vaihdellut, mutta pysynyt keskimäärin noin sadassa vuorokaudessa. Kasvukausi oli pisin 1963 (132 vrk), lyhin 1982 (69 vrk). Vaikka kasvien kevätfenologia on monin paikoin aikaistunut, laajoilla alueilla Pohjois-Euraasiassa ei ole tapahtunut muutosta.

Sisävesiemme jäätilannetta on seurattu pitkään. Lapin järviä lukuun ottamatta jo 1800-luvulta asti seuratuissa järvissä on ollut havaittavissa jäidenlähdön aikaistumista ja jäätymisen myöhäistymistä. Merkittävää on, että järvissä, joissa seuranta alkoi vasta 1900-luvulla, tilastollisesti merkitseviä muutoksia ei ole juuri havaittu eli suurimmat muutokset tapahtuivat jo 1800-luvulla. Useissa järvissä kaikkein lyhin jääpeiteaika koettiin 1920- ja 1930-luvuilla.

Maamme arktisimman järven Kilpisjärven aikasarja, jota Mallan luonnonpuiston vartija Urho Viik kartutti vuosikymmeniä, alkaa vuodesta 1952. Talvina 1997/98 - 2003/04 jääpeiteaika oli tavallista lyhyempi. Samanlainen heikko jääjakso koettiin kuitenkin talvina 1956/57 - 1962/63. Talvella 1962/63 jääpeiteaika oli koko havaintojakson (1952 - 2011) lyhin (198 vuorokautta). Pisin jääpeiteaika oli talvella 1967/68 (245 vuorokautta), mutta aineistossa ei ole havaittavissa lyhenemistrendiä. Kilpisjärven jään maksimipaksuudessa (keskiarvo 89 cm) ei ole tapahtunut muutosta vuonna 1964 alkaneen mittausjakson aikana.

Jos aikasarja on hyvin pitkä kuten lämpötilaesimerkissämme (113 - 114 vuotta), heikkokin trendi on helposti tilastollisesti merkitsevä. Tätä kuvastaa hyvin se, että Sodankylän vuodenaikaistrendien tilastolliset selitysosuudet ovat hyvin pieniä, kevätlämpötilankin osalta vain noin 5 %. Siis 95 % jää selittämättä ja johtuu tuntemattomista tekijöistä. Koko vuoden keskilämpötilassa selitysosuus on 4 % (taulukko 1). Sodankylän keskilämpötila näyttää siis nousseen noin 0,9 astetta sadassa vuodessa eli noin kuusi kertaa luonnollista vaihteluväliä vähemmän. Jakson lämpimimmät vuodet (1937 - 1938) osuvat edelliseen lämpöjaksoon. Nykyaikaan verrattuna 1920 - 1940-lukujen lämpöjaksolta on hyvin vähän luontoaineistoja.

Myös koko arktisella alueella mitatut lämpötilat saavuttivat toistaiseksi ylittämättömän huippunsa 1920 - 30-luvuilla. Pohjoismaisten ilmatieteellisten laitosten NordKlim-aineiston mukaan tämä tosiasia pätee Fennoskandiassakin. Sodankylän kuvaajan perustella näyttää siltä, että lämpeneminen johtuu huippukylmien vuosien harvinaistumisesta. Lämpimien vuosien määrä näyttää säilyneen ennallaan.

 Tornionjokilaaksosta on poikkeuksellisen pitkä lämpötilasarja. Siellä keskilämpötila kohosi 200 vuodessa yhteensä noin 2 astetta, vuosina 1802 - 1900 hieman enemmän kuin vuosina 1901 - 2000. 1800-luvulla lämpeneminen johtui pääasiassa talvien lämpenemisestä, mutta 1900 -luvulla pääasiassa keväiden lämpenemisestä. Ilmasto vaihtelee myös eripituisissa sykleissä, joiden tulkitseminen on sitä hankalampaa mitä pitemmästä syklistä on kysymys (mm. auringon aktiivisuuden noin 200 vuotta pitkä De Vries/Suess-sykli).

Luvussa Monimutkaisia syyseuraussuhteita Järvinen tuo esiin näkyvimpiä muutoksia Pohjolan luonnossa ja pohtii niiden tuomia uhkia lajeille. Ihmisperäisiä uhkiakin löytyi.

Jo Viben (1967) Grönlannin lintujen ja nisäkkäiden kannanvaihteluja käsittelevä klassikkotutkimus osoitti, että lämpiminä jaksoina sekä arktiset eliöt että ihmiset kukoistavat. Sama on ollut havaittavissa Kilpisjärven suurtuntureillakin niin kasvien kuin eläinten lisääntymistuoton vaihteluina. Kylmään sopeutuneillekin lajeille lämpö on

Järvisen kirjoituksen kansikuva esittää rautuja

tärkeää, jopa elinehto. Esimerkiksi arktisten vesien rautu kestää ja“nauttii” lyhytaikaisesti hyvin lämpimästä, lähes 20-asteisesta pintavedestä, jossa plankton- ja muu ravinnontuotanto on huipussaan lyhyen kesän aikana.

Syyt eliöiden menestymiseen tai menehtymiseen ja muihin luonnonmuutoksiin ovat usein hyvin monimutkaiset. Esimerkiksi Lapin pikkunisäkkäiden 4-5 vuoden kannanvaihtelusyklien katoaminen 1980- ja 1990-luvuilla osui yhteen ilmaston lämpenemisen kanssa, mutta 2000-luvulla syklit palasivat. Jääleinikin harvinaistumisen suurtuntureilla arveltiin aluksi johtuvan ilmaston lämpenemisestä, mutta syyksi paljastuikin porojen liikalaidunnus. Jääleinikit eivät kestä syödyksi tulemista, vaan ne kääpiöityvät sekä lopettavat kukkimisen ja siementämisen, mikä johtaa populaation häviämiseen. Poromäärä ja liikalaidunnus ovat kasvaneet dramaattisesti Suomen, Norjan ja Ruotsin Lapissa vuodesta 1950 lähtien. Käsivarren paliskunta on voimakkaasti liikalaidunnettu.

Ilmastonvaihtelun luontovaikutuksia on tutkittu melko paljon, mutta esim. pohjoisten alueiden maankäytön muutosten selvittäminen on jäänyt vähälle huomiolle. Jo Kalela (1938) arvioi, että Kokemäenjoen alueen 149 pesimälintulajista 29 % oli hyötynyt ja 18 % oli kärsinyt ihmisen aiheuttamista ympäristönmuutoksista. Maa- ja metsätalous, soiden kuivatus, rakentaminen, metsästys ja vaino, suojelu jne. vaikuttavat lajistoon. Viimeaikaisissa tutkimuksissa porojen liikalaidunnuksen mittavat vaikutukset metsänraja-alueiden kasvistoon ja eläimistöön ovat nousseet esille.

Ilmastonmuutosuhka vaanii tulevaisuudessa, vuosikymmenien tai vuosisatojen päässä, mutta liikalaidunnus ekosysteemivaikutuksineen on akuutti, jo vuosikymmeniä Lapin luontoa muokannut tekijä.

Nykyinen porojen liikalaidunnus on uhkatekijä, johon tunturiluonto ei ole voinut sopeutua ja siltä suojautua. Suomen luontotyyppien uhanalaisuuskartoituksen mukaan tuntureita uhkaa kaksi päätekijää, tärkeysjärjestyksessä ensimmäisenä porojen liikalaidunnus ja toisena ilmastonmuutos.

Ilmastonmuutoksen ylikorostaminen on jättänyt muut tärkeät pohjoista luontoa muuttavat tekijät varjoon. Liikalaidunnus kuuluu unohdettuihin teemoihin. Kasvillisuuden tuhoutuminen sekä eroosio ja ääritapauksessa aavikoituminen muuttavat koko ekosysteemiä, myös ilmastoa. Aavikoitumista on hyvin vaikea peruuttaa.

Ilmastonmuutoksen (lämpenemisen) on arveltu aiheuttavan sukupuuttoaallon. Toistaiseksi yhtään selkärankaisten sukupuuttoa ei ole voitu laittaa viimeaikaisen lievän lämpenemisen syyksi, ei Suomessa eikä koko maailmassa. Joitakin epäilyjä on, kuten eräiden trooppisten sammakkolajien häviäminen, mutta niidenkin syyt ovat osoittautuneet luultua monimutkaisemmiksi (mm. eläinkaupoista lähtöisin olevat sairaudet ja biotooppien tuhoutuminen). Maankäytön muutokset ja vaino (metsästys) ovat ilmastonmuutosta suurempi sukupuuttouhka. Biopolttoaineiden tuotannosta on tullut uusi merkittävä uhka kestävälle kehitykselle.

Luonnollisia sukupuuttoja on tapahtunut aina. Ihmisen aiheuttaman sukupuuttoaallon huippu osui löytöretkien aikaan vuosiin 1500 - 1910. Lajeja kuoli saarista, mutta ei juuri mantereilta. Noin 4430 nisäkäslajista ainoastaan kolme mannerlajia on kuollut sukupuuttoon viimeisen 500 vuoden aikana: siniantilooppi (Etelä-Afrikka, noin 1780), algeriangaselli (1800-luvun loppu) ja omiltemenkaniini (Meksiko, 1900-luvun alku). Vastaavasti maapallon noin 10000 lintulajista vain kuusi on hävinnyt mantereilta. Kaikkien häviämisten syy on ollut ihmisen suoranainen vaino ja esimerkiksi kosteikkojen kuivattaminen ja sademetsien hakkaaminen. Sukupuuttojen määrä on laskenut 1960-luvun jälkeen.

Jääkarhukanta on viisinkertaistunut 1960-luvulta (noin 5000 eläintä) nykypäivään (noin 25000). Jääkarhu on selvinnyt useista lämpimistä interglasiaaleista ja jopa aikakausista, jolloin arktista merijäätä ei ollut lainkaan kesäisin. Arktiset meriekosysteemit ovat hyvin joustavia ja ne ovat sopeutuneet sekä lämpimiin (ei kesäistä jäätä) että kylmiin olosuhteisiin). Näyttää siltä, että viimeisen 1,5 miljoonan vuoden aikana ei ole kuollut sukupuuttoon yhtään merielämään sopeutunutta arktista selkärankaislajia (jääkarhu, mursu, hylkeet jne).

Pohjoiset eliölajit ovat joustavia ja ovat tottuneet 10 asteen suuruisiin lämpötilan vuosiheilahteluihin kuukausikeskiarvoissa. Poikkeuksellisen hyvinä eli lämpiminä vuosina kannat toipuvat huonojen eli kylmien vuosien tuhoista. Kylmyys, ei lämpö, rajoittaa kasvien ja eläinten menestymistä arktisilla alueilla.

Lopuksi Järvinen näyttää kritisoivan kahta asiaa, joihin nykyisen ilmastotutkimuksemme ja -politiikkamme valtavirta pääosin tukeutuu - siis ilmastomallinnuksiin ja konsensukseen.

Ihmiset – tutkijat, rahoittajat ja toimittajat mukaan lukien – “rakastavat” kauhukuvia, kuten dramaattisia trendejä ja eroja ja ovat usein pettyneitä, kun eivät näe niitä. Kauhukuvien puutteen pitäisi kuitenkin olla ilon aihe. Lisäksi meillä on taipumus nähdä muutokset katastrofeina, mitä ne eivät välttämättä ole. Jos kauhukuvia on näköpiirissä, ne vahvistuvat, jos niiden tukena ovat pitkät havaintosarjat. Pohjoisen ilmaston syklisen vaihtelun vuoksi  luonnosta kerättyjen havaintosarjojen on oltava entistä pitempiä. 

Monimutkaisia ekosysteemejä ja niissä tapahtuvia muutoksia on hyvin vaikea tulkita ilman luotettavaa aineistoa. Luonnollisia ilmaston- ja varsinkin luonnonmuutoksia tulisi tutkia huomattavasti nykyistä enemmän, kuten maailman johtaviin klimatologeihin kuulunut brittiläisen Climatic Research Unitin (CRU) perustaja Hubert Lamb (1913 - 1997) on todennut. Tämä on hankalaa, koska tieteen rahoitusjärjestelmät eivät riittävästi tue pitkä- aikaisia tutkimuksia ja turvaa niiden maastotöiden ylläpitoa, vaikka niiden tuottama data on mm. mallinnusten validoinnin kulmakiviä.

Vuonna 1966 tieteen suurmies, fyysikko Richard Feynman, sanoi opettajille pitämässään esitelmässä: “Tiede perustuu vakaumukseen asiantuntijoiden tietämättö- myydestä.” Viime kädessä Luonto-äiti eikä esimerkiksi konsensus on erotuomari, joka päättää, onko vaihtelu normaalia vai epänormaalia. “Tieteellä ei ole mitään tekemistä konsensuksen kanssa. Konsensus on poliitikkojen toimintaa. Päinvastoin, tieteessä riittää, että yksi tutkija sattuu olemaan oikeassa eli hänen tutkimustuloksensa ovat luotettavia ja yhteensopivia reaalimaailman kanssa. Se, mikä merkitsee, on tulosten toistettavuus. Historian suuret tiedeihmiset ovat suuria juuri siksi, että he mursivat konsensuksen.”

Asiantuntijoiden esittämiin tulevaisuudenkuviin on vaikea luottaa, mutta heidän pitkäaikaiset havaintonsa menneisyydestä voivat antaa vinkkejä tulevaisuuden suunnasta. Varsinkin jos tehdään useita ennustuksia tulevasta ilmastosta, on etukäteen määriteltävä mitä dataa käytetään, sillä muuten voidaan saada mikä tahansa haluttu tulos.

Ilmastomallit ennustavat arktisille alueille suuria muutoksia, mutta analogiamenetelmät eli luonnosta tehdyt todelliset mittaukset ja havainnot ennustavat lieviä muutoksia (2000-luvulla pientä lämpenemistä ja sateiden vähenemistä). Malleissa ei ole ilmeisesti otettu riittävästi huomioon luonnollisia säätelymekanismeja ja -oskillaatioita. Arktisesta ilmastosta kirjan kirjoittanut klimatologian, meteorologian ja paleoklimatologian professori Rajmund Przybylak (2003: 222) toteaa mm.: “Klimatologeilla ja mallintajilla on vielä paljon töitä. … Suurimmat ristiriidat mallien ennusteiden ja nykypäivän välillä löytyvät napa-alueilta.”

Arktiset alueet ovat lämmenneet ja kylmenneet toistuvasti vuosituhansien saatossa. Jää on vetäytynyt ja laajentunut ja eliöyhteisöjen rakenne on koko ajan muuttunut. Uutta tietoa saadaan jatkuvasti. ... Pohjoisessa luonnossa on vielä runsaasti tutkittavaa niin vanhoille kuin nuorille luonnontutkijoille, joiden havaintojen pohjalta malleja voidaan testata ja tarvittaessa tarkentaa.

Suurten vuosia, vuosikymmeniä, vuosisatoja ja vuosituhansia kestävien luonnollisten vaihteluiden vuoksi ihmisen aiheuttamia muutoksia, jotka ovat nykyisinkin luonnollisissa rajoissa, on vaikea erottaa taustahälystä. Nykyinen lämmin jakso on samankaltainen kuin useat aikaisemmat lämpöjaksot kuten atlanttinen, minolainen, roomalainen ja keskiajan lämpö- kausi, kuin myös 1920-1940 havaittu lämpeneminen.

Professori Järvinen taisi vastata bloggauksen alussa olleisiin kysymyksiin, mutta minä taisin erehtyä bloggauksen otsikoinnissa. Katastrofi oli liian voimakas sana kuvaamaan muutosta, jollainen on ollut käynnissä kenties aina. Liitän selvyyden vuoksi vielä pari virkettä tiivistelmästä.

Suurten vuosia, vuosikymmeniä, vuosisatoja ja vuosituhansia kestävien luonnollisten vaihteluiden vuoksi ihmisen aiheuttamia muutoksia, jotka ovat nykyisinkin luonnollisissa rajoissa, on vaikea erottaa taustahälystä. Nykyinen lämmin jakso on samankaltainen kuin useat aikaisemmat lämpöjaksot kuten atlanttinen, minolainen, roomalainen ja keskiajan lämpökausi, kuin myös 1920-1940 havaittu lämpeneminen.

Lopuksi vielä kerran muistutan, että tässä kaksiosaisessa bloggauksessa esitin vain otteita Järvisen kirjoituksesta. Sen lukeminen kokonaisuudessaan antaa tietysti paljon selvemmän käsityksen asiasta. Kirjoituksen kokonaisuudessaan voit ladata täältä.