2 Metsien reagointi energia- ja hiilitaloudessa
2.1.5 Ilmastoennusteet
Ilmaston vaihtelut 1900-luvulla
Suomen ja koko pohjoisen pallonpuoliskon ilmastokehityksen vertailu auttaa arvioimaan vuosilus-toihin perustuvan ilmastotiedon yleistettävyyttä. Ilmatieteen laitoksen säätilastojen mukaan vuoden keskilämpötilan vaihtelu on Lapissa suurempaa kuin Etelä-Suomessa ja se kasvaa pohjoiseen päin mentäessä (Kuva 2.1.16). Pikku jääkauden päätyttyä 1900-luvun alussa ilmasto lämpeni nopeasti 1940-luvulle. Sitä seurannut viileneminen johti Lapissa huomattaviin metsien uudistamisongelmiin osittain ilmastoon sopeutumattomien, liian eteläisten siemen- ja taimialkuperien vuoksi.
Viileää vaihetta seurannut lämpeneminen palautti lämpötilat 1930-luvun tasolle 2000-luvun alkuun mennessä. Viime vuosina Pohjois-Suomen ilmasto on jälleen viilennyt. Koko pohjoisen pallon-puoliskon lämpötilan kehitys näyttää jatkuneen nousujohteisena, joskin lämpeneminen on viime vuosina hidastunut.
Metsänrajamäntyjen vuosilustot antavat myös pohjaa arvioida 1900-luvun lämpenemisen ja lämpövaihteluiden ainutlaatuisuutta. Mittausten mukaan vuoden keskilämpö on kohonnut 1800-luvun lopulta nykypäivään noin 0,7 astetta. Puuaineen tiheyteen perustuvan tuoreen tutki-muksen mukaan (Esper ym. 2012) Rooman lämpökausi (200 eaa. – 400 jaa.) ja keskiajan lämpö-kausi (900–1300 jaa.) olivat lämpimämpiä kuin 1900-luku. Ajanlaskumme ensimmäinen vuosisata oli Lapissa 0,6 °C lämpimämpi kuin aikaväli 1951–1980, ja yli asteen lämpimämpi kuin viileänä tunnettu 1300-luku. Lämpimin 30-vuotiskausi sattui vuosiin 21–50 jaa. (+1,1 °C) ja kylmin vuo-siin 1451–1480 (-1,2 °C). Näiden tulosten perusteella arvioituna 1900-luvun lämpötilamuutokset eivät ole mitenkään poikkeuksellisia.
Vaihtoehtoisia ilmastoennusteita
Puulustojen tiheyteen perustuvien ilmastomallien mukaan (Büntgen ym. 2011) kesät olivat pikku jääkauden kylmimmässä vaiheessa 1600-luvulla noin 2 astetta viileämpiä verrattuna viimeis-ten 2000 vuoden keskiarvoon (Kuva 2.1.17). Myös 1900-luvun alun viileys sekä 1700-luvun puolivälin, 1930-luvun ja 2000-luvun alun lämpöjaksot ovat jättäneet jälkensä Lapin mäntyjen puuaineen tiheyteen.
Ilmaston syklisyys antaa mahdollisuuden arvioida ilmaston tulevaa luontaista vaihtelua myös puulustojen pohjalta. Timosen ym. (2010) alustava ilmastoennuste jaksolle 2010–2100 perustuu 1500-luvulta säännöllisesti 60–95 vuoden jaksoissa vaihdelleen sarjan ekstrapolointiin. Se on sa-mansuuntainen Sirenin (1961) puulustoihin ja Abdussamatovin (2009) aurinkosykleihin perustu-vien ennusteiden kanssa. Timosen ym. (2010) ja Abdussamatovin (2009) ennusteet viittaavat 1–2 asteen viilenemiseen noin vuoteen 2060 mennessä. Viileneminen viittaa ankarimmillaan siirtymistä pikku jääkauden tyyppiseen kylmään jaksoon. On syytä korostaa, että ennuste perustuu vuosien ja vuosikymmenten väliseen luontaiseen ilmastonvaihteluun ilman ihmisen mahdollista vaikutusta.
Hallitustenvälisen ilmastopaneelin (IPCC) neljännen arviointiraportin (Le Treut ym. 2007) mu-kaan maapallon ilmaston lämpenemisen päätekijä on ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousu.
Paneelin tekemät ennusteet perustuvat tietokonemalleihin, jotka pyrkivät jäljittelemään luonnon fysikaalisia prosesseja. Mallit on sovitettu menneiden vuosikymmenten ilmaston vaihteluihin ja ilmakehän mitattuun hiilidioksidipitoisuuteen. ACCLIM –hankkeessa Suomea koskevien ennus-teiden mukaan Lapin kesänaikainen lämpötila nousee kuluvan vuosisadan loppuun mennessä 1–5 ºC verrattuna jakson 1971–2000 tilanteeseen (Jylhä ym. 2009).
Kuva 2.1.16. Pohjois- ja Etelä-Suomen sekä pohjoisen pallonpuoliskon vuotuisen (ylempi kuva) ja kesä-heinä-kuun (alempi kuva) lämpötilapoikkeamat kunkin lämpötilasarjan keskiarvosta viiden vuoden FFT-tasoituksena.
(Ilmatieteen laitos ja Climate Research Unit (CRU)). http://www.cru.uea.ac.uk/fi/data Pohjois-Suomi
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2010
Koko vuosi
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2010
Poikkeama keskiarvosta, °CPoikkeama keskiarvosta, °C
2.1.6 Johtopäätökset
Lapin männyn yli 7600-vuotinen lustokronologia on koko maailman pisimpiä havupuuaikasarjoja.
Tuhannet nykyisestä Metsä-Lapista ja puuttoman Tunturi-Lapin järvistä löytyneet megafossiilit ker-tovat lukuisista lämpö- ja kylmäkausista. Puiden löytöpaikan perusteella arvioiden Lapin kesät olivat 6000 vuotta sitten runsaat 2,5 astetta nykyistä lämpimämpiä. Lustoanalyysit viittaavat historian kir-joista tutun, tuhannen vuoden takaisen keskiajan lämpökauden olleen yhtä lämmin tai lämpimämpi kuin 1930-luku. Itä-Suomen mäntykronologia ja eri puolilta maailmaa kerätyt muut tiedot osoittavat keskiajan lämpökauden olleen maailmanlaajuisesti myös poikkeuksellisen kuiva (Helama ym. 2009a).
Keskiajan lämpökautta seurasi pikku jääkautena tunnettu viileämpi jakso, joka päättyi Suomessa vasta sata vuotta sitten. Se oli poikkeuksellisen kylmä koko Pohjois-Euroopassa. Pikku jääkauden kylmin vaihe osui 1400-luvun jälkipuoliskolle, jolloin lämpötila oli kolmenkymmenen vuoden keskiarvona puolitoista astetta alhaisempi kuin 1900-luvun alkupuoliskolla. Ainakin osa 1930-lu-vulla kulminoituneesta lämpenemisestä on ollut normaalia ilmaston vaihtelua.
Ilmastonmuutoksesta käytävä keskustelu on keskittynyt maapallon keskilämpötilan muutokseen ja ihmisen osuuteen sen aiheuttajana. Olipa muutoksen syy mikä tahansa, sopeutumisen kannalta tärkeintä olisi ennakoida maapallon keskiarvon sijaan paikallisilmastojen todennäköisiä muutoksia.
Ilmakehän kasvihuonekaasujen pitoisuuksiin pohjautuvien ilmastoennusteiden heikkoutena on auringon ja merten syklisten pitkäaikaisvaikutusten puutteellinen käsittely ja mallien hyvyyden arviointiin käytetyn ajanjakson lyhyys. Jaksollisten vaihteluiden huomiotta jättäminen voi johtaa puutteellisiin tulkintoihin. On mahdollista, että 1850-, 1930- ja 1990-luvuilla alkaneet lämpene-miset sekä niiden väliin sattuneet viilenelämpene-miset ovat pääosin ilmaston luontaista vaihtelua.
Luontaista ilmastohistoriaa koskevan katsauksemme pääsanoma on, ettei muutaman vuosikym-menen tai viimeisen vuosisadan ilmastokehitys anna riittävää kuvaa paikallisilmastomme
tule-Kuva 2.1.17. Lapin metsänrajamännyn puuaineen tiheyden pohjalta lasketussa kesä-elokuun keskilämpöti-lassa (Büntgen ym. 2011) näkyy pikku jääkauden viileys (sininen väritys) ja 1930-luvun lämpimyys (punainen väritys). Ilmasto voi kehittyä seuraavan sadan vuoden aikana seuraavasti: A) Ilmatieteen laitoksen ACCLIM –hankkeessa Pohjois-Suomelle laaditun ennusteen mukaisesti (punainen viiva); B) puun kasvun syklisen vaihtelun mukaisesti (sininen viiva) ja C) Auringon aktiivisuuden mukaan (vihreä pistekatkoviiva). Kaikki tulevaisuuskuvat ovat viitteellisesti suuntaa antavia. Kuva päivitetty 17.9.2012.
vasta suunnasta tai muutoksen suuruudesta. Merellisen Atlantin ja mantereisen Siperian vaihettu-mavyöhykkeellä sijaitsevassa Suomessa on uhkarohkeaa tehdä metsänhoitoa koskevia päätöksiä yksinomaan lämpenevän ilmaston pohjalta. Tulevaisuuden luontaiset ilmaston vaihtelut tulevat todennäköisesti tapahtumaan osin samoilla aikajänteillä kuin menneisyydessäkin. Puulustojen pal-jastamilla kahden asteen lämpötilan muutoksilla vuosisatojen välillä on historiatiedon perusteella arvioiden dramaattisia vaikutuksia ihmisyhteisöihin erityisesti asutuksen äärirajoilla.
Pohjoisen pallonpuoliskon ilmaston pitkän ajan luontainen pääsuunta on ollut Milankovićin (1941) teorian mukainen vähittäinen viileneminen noin 0,3 oC vuosituhannessa kohti seuraavaa jääkautta.
Maapallon akselikulman ja kiertoradan vaihteluiden aiheuttaman tasaisen kylmenemisen ohella ilmastoa ovat säädelleet vuosikymmenten ja vuosisatojen aikaskaalassa tapahtuneet auringon ak-tiivisuuden ja merivirtojen vaihtelut. Suomen ja koko Fennoskandian paikallisilmaston ratkaisevia tekijöitä ovat tulevaisuudessakin Atlantin valtameri ja sen aikaansaamat tuulet. Se, missä määrin ihminen voi näihin luonnon trendeihin ja vaihteluihin vaikuttaa ja kuinka muutoksiin sopeudutaan, vaatii vielä paljon monitieteistä tutkimusta.
Kirjallisuus
Abdussamatov, K. I. 2009. The Sun defines the climate. Nauka i Zhizn (“Science and Life”) 1: 34–42.
http://www.gao.spb.ru/english/astrometr/abduss_nkj_2009.pdf
Briffa, K.R., Osborn, T.J., Schweingruber, F.H., Harris, I.C., Jones, P.D., Shiyatov, S.G. & Vaganov, E.A.
2001. Low-frequency temperature variations from a northern tree ring density network. Journal of Geophysical Research 106: 2929–2941.
Büntgen, U., Raible, C.C., Frank, D., Helama, S., Cunningham, L., Hofer, D., Wilson, R., Nievergelt, D., Verstege, A., Timonen, M., Stenseth, N. C. & Esper, J. 2011. [Verkkojulkaisu]. Causes and consequences of past, present and projected Scandinavian summer temperatures. PLoS ONE 6(9):
e25133. doi:10.1371/journal.pone.0025133. Saatavissa:
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0025133.
Cook, E.R. 1985. A Time Series Approach to Tree-Ring Standardization. PhD Dissertation. University of Arizona, Tucson, AZ, USA.
– 1990. A conceptual linear aggregate model for tree rings. Julkaisussa: Cook, E. R. & Kairiukstis, L. A.
(toim.). Methods of Dendrochronology. Applications in the Environmental Sciences. Kluwer Academic publishers. International Institute for Applied Systems Analysis. s. 98–104. ISBN 0-7923-0586-8.
Dansgaard, W., Johnsen S.J. & Moller, J. 1969. One thousand centuries of climatic record from Camp Century on the Greenland Ice Sheet. Science 166(3903): 377–381.
D’Arrigo, R., Wilson, R., Liepert, B. & Cherubini, P. 2007. On the ‘Divergence Problem’ in Northern Forests: A review of the tree-ring evidence and possible causes, Global and Planetary
Change 60: 289–305.
Eronen, M. 1990. Muuttuva ilmasto (The changing climate). Terra 102: 220–238.
– , Zetterberg, P., Briffa, K.R., Lindholm, M., Meriläinen J. & Timonen, M. 2002. The supra-long Scots pine tree-ring record for Finnish Lapland: Part 1. Chronology construction and initial references. The Holocene 12: 673–680.
Esper, J., Frank, D. C., Timonen, M. & Büntgen, U. 2012. Variability and extremes of northern Scandinavian summer temperatures over the past two millennia. Verkkoversio:
http://dx.doi.org/10.1016/j.gloplacha.2012.01.006
Graps, A. 1995. An Introduction to Wavelets. IEEE Computational Science and Engineering 2(2): 50–61.
IEEE Computer Society Press. 10662 Los Vaqueros Circle, Los Alamitos, CA 90720, USA.
Helama, S., Lindholm, M., Timonen, M., Eronen, M. & Meriläinen, J. 2002. Part 2: Interannual-to-centennial variability in summer temperatures in northern Fennoscandia during the last 7500 years extracted from tree-rings of Scots pine. The Holocene 12(6): 681–687.
– & Lindholm, M. 2003. Droughts and rainfall in south-eastern Finland since AD 874, inferred from Scots pine ring-widths. Boreal Environment Research 8(2): 171–183.
– , Lindholm M., Timonen M. & Eronen M. 2004. Dendrochronologically dated changes in the limit of pine in northernmost Finland during the past 7.5 millennia. Boreas 33(3): 250–259.
– , Meriläinen, J. & Tuomenvirta, H. 2009a. Multicentennial megadrought in northern Europe coincided with a global El Niño–Southern Oscillation drought pattern during the Medieval Climate Anomaly. Geology 37(2): 175–178.
– , Timonen, M., Holopainen, J., Ogurtsov, M.G., Mielikäinen, K., Eronen, M., Lindholm, M. & Meriläinen, J. 2009b. Summer temperature variations in Lapland during the Medieval Warm Period and the Little Ice Age relative to natural instability of thermohaline circulation on multi-decadal and multi-centennial scales. J. Quaternary Sci. 24: 450–456.
– , Macias Fauria M., Mielikäinen K., Timonen M. & Eronen M. 2010. Sub-Milanković Solar Forcing of Past Climates: Mid and Late Holocene Perspectives. Geological Society of America, Bulletin 122: 1981–1988.
Holopainen, J., Helama S. & Timonen M. 2006. Plant phenological data and tree-rings as palaeoclimate indicators since AD 1750 in SW Finland. International Journal of Biometeorology 51: 61–72.
– , Helama, S., Kajander, J.M., Korhonen J., Launiainen J., Nevanlinna H., Reissell A. & Salonen V.-P. 2009.
A multiproxy reconstruction of spring temperatures in south-west Finland since 1750. Climatic Change 92: 213–233.
Jylhä, K., Ruosteenoja, K., Räisänen, J., Venäläinen, A., Tuomenvirta, H., Ruokolainen, L., Saku, S. &
Seitola, T., 2009. Arvioita Suomen muuttuvasta ilmastosta sopeutumistutkimuksia varten. ACCLIM-hankkeen raportti 2009. (The changing climate in Finland: estimates for adaptation studies. ACCLIM project report 2009.) Ilmatieteen laitos, Raportteja 2009(4). 102 s. (In Finnish, abstract, extended abstract and captions for figures and tables also in English.)
Kultti, S., Mikkola, K., Virtanen, T., Timonen, M. & Eronen, M. 2006. Past changes in the Scots pine forest line and climate in Finnish Lapland: a study based on megafossils, lake sediments, and GIS-based vegetation and climate data. The Holocene 16: 381–391.
Le Treut, H., R. Somerville, U. Cubasch, Y. Ding, C. Mauritzen, A. Mokssit, T. Peterson and M. Prather, 2007: Historical Overview of Climate Change. Julkaisussa: Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor & H.L. Miller (toim.). Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
Linkosalo, T., Häkkinen, R., Terhivuo, J., Tuomenvirta, H. & Hari, P. 2009. The time series of flowering and leaf bud burst of boreal trees (1846–2005) support the direct temperature observations of climatic warming. Agricultural and Forest Meteorology 149: 453–461.
Mattila, E. 2006. Porojen talvilaitumien kunto poronhoitoalueen etelä- ja keskiosien merkkipiireissä 2002–
2004 ja kehitys 1970-luvun puolivälistä alkaen. Metlan työraportteja / Working Papers of the Finnish Forest Research Institute 27. 76 s.
Metsätilastollinen vuosikirja 2011. Skogsstatistisk årsbok. Finnish Statistical Yearbook of Forestry. Suomen virallinen tilasto: Maa-, metsä- ja kalatalous. 472 s.
Mielikäinen, K., Timonen, M. & Nöjd, P. 1996a. Männyn ja kuusen kasvun vaihtelu Suomessa 1964–1993.
Folia Forestalia – Metsätieteen aikakauskirja 1996(4): 309–320.
– & Timonen, M. 1996b. Growth trends of Scots pine in unmanaged and regularly managed stands in Southern and Central Finland. Julkaisussa: Spiecker, H., Mielikäinen, K., Köhl, M. & Skovsgaard, J.P.
(toim.). Growth trends of European forests. Springer-Verlag, Heidelberg-Berlin. EFI Research Report 5:
41–59.
– , Nöjd, P., Pesonen, E. & Timonen, M. 1998. Puun muisti. Kasvun vaihtelu päivästä vuosituhanteen.
Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 703, 71 s. ISBN 951-40-1644-0, ISSN 0358-4283.
Mikola, P. 1950. Puiden kasvun vaihteluista ja niiden merkityksestä kasvututkimuksissa. Summary: On variations in tree growth and their significance to growth studies. Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 38(5): 1–131.
Milanković, M. 1941. Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitenproblem, Königlich Serbische Akademie, Belgrad, Spezialband 132.
Miller, G. H., Geirsdóttir, Á., Zhong, Y., Larsen, D.J., Otto-Bliesner, B.L., Holland, M.M., Bailey, D.A., Refsnider, K.A., Lehman, S.J., Southon, J.R., Anderson, C., Björnsson, H., Thordarson, T. 2012. Abrupt onset of the Little Ice Age triggered by volcanism and sustained by sea-ice/ocean feedbacks, Geophysical Research Letters 39, L02708, doi:10.1029/2011GL050168.
Moore, T. G. 1998. Climate of Fear: Why We Shouldn’t Worry about Global Warming. Library of Congress Cataloging-in-Publication Data. CATO institute. ISBN 1-882577-64-7, ISBN 1-882577-65-5.
Ogurtsov, M.G., Helama, S., Eronen, M. & Lindholm, M. 2005. Centennial-to-millennial fluctuations in July temperatures in North Finland as recorded by timberline tree rings of Scots pine. Quaternary Research 63: 182–188.
– , Jungner, H., Helama, S., Lindholm, M. & Oinonen, M. 2011. Paleoclimatological evidence for
unprecedented recent temperature rise at the extratropical part of the northern hemisphere. Geografiska Annaler 93: 17–26.
Pohtila, E. 1980. Climatic fluctuations and forestry in Lapland. – Holarct. Ecol. 3: 91–98.
Pudovkin, M.I. & Veretenenko, S.V. 1995. Cloudiness decreases associated with Forbush-decreases of galactic cosmic rays. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics 57(11): 1349–1355.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0021916994001092
Raspopov, O.M., Dergachev, V.A. & Kolström, T. 2004. Periodicity of climate conditions and solar variability derived from dendrochronological and other palaeoclimatic data in high latitudes.
Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 209: 127–139.
– , Dergachev,V.A., Esper, J., Kozyreva, O.V., Frank, D., Ogurtsov, M.G., Kolström, T. & Shao, X. 2008. The influence of the de Vries (~200-year) solar cycle on climate variations: Results from the Central Asian Mountains and their global link. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 259: 6–16.
– , Dergachev, V. A., Ogurtsov, M. G., Kolström, T., Jungner, H. & Dmitriev, B. P. 2011. Var-iations in climate parameters at time intervals from hundreds to tens of millions of years in the past and its relation to solar activity. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 73: 388–399.
Salzer, M.W. & Hughes, M.K. 2007. Bristlecone pine tree rings and volcanic eruptions over the last 5000 yr.
Quaternary Research 67: 57–68.
Schönwiese, C. 1995. Klimaänderungenaten, Analysen, Prognosen. 224 s. ISBN: 978-3-540-59096-5.
Shumilov, O.I., Kasatkina, E.A., Mielikäinen, K.J., Timonen, M.I. & Kanatjev, A.G. 2011. Palaeovolcanos, Solar activity and pine tree-rings from the Kola Peninsula (northwestern Russia) over the last 560 years.
Int. J. Environ. Res. 5: 855-864. ISSN: 1735–6865
Siebert, L. & Simkin, T. 2002. [www-sivusto]. Volcanoes of the World: an Illustrated Catalog of Holocene Volcanoes and their Eruptions. Smithsonian Institution, Global Volcanism Program Digital Information Series, GVP-3. Saatavissa: http://www.volcano.si.edu/world/.
Siren, G. 1961. Skogsgränstallen som indikator för klimatfluktuationerna i norra Fennoskandien under historisk tid. Commun. Inst. For. Fenn. 54(2). 66 p.
Solanki, S.K., Usoskin, I.G., Kromer, B., Schüssler, M. & Beer, J. 2004. Unusual activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11,000 years: Nature 431: 1084–1087, doi: 10.1038/
nature02995.
Spiecker, H., Köhl, M., Mielikäinen, K. & Skovsgaard, J.P. (eds.) 1996. Growth trends of European forests.
Springer-Verlag, Heidelberg-Berlin. EFI Research Report 5. 372 s.
Svensmark, H. & Friis-Christiensen, E. 1997. Variation of cosmic ray flux and global cloud coverage – a missing link in solar-climate relationship. J.Atm.Solar-Terrestr.Physics 59: 1225–1232.
Timonen, M., Helama, S. & Mielikäinen, K. 2010. [Verkkojulkaisu]. Studies with the Finnish 7644-year pine chronology. Julkaisussa: Mielikäinen, K., Mäkinen, H. & Timonen, M. (toim.). 2010. WorldDendro 2010.
Abstracts of The 8th International Conference on Dendrochronology, June 13–18, 2010, Rovaniemi, Finland. 379 p. ISBN 978-951-40-2235-7. p. 247. Saatavissa:
http://www.metla.fi/tapahtumat/2010/WD2010/abstraktikirja.pdf.
Vaganov, E.A., Hughes, M.K. & Shaskin, A.V. 2006. Growth Dynamics of Conifer Tree Rings. Ecological Studies 183. ISBN-10 3-540-26086-2 Springer Berlin Heidelberg New York.
Wanner, H., Beer, J., Bütikofer, J., Crowley, T. J., Cubasch, U., Flückiger, J., Goosse, H., Grosjean, M., Joos, F., Kaplan, J.O., Küttel, M., Muller, S.A., Prentice, I.C., Solomina, O., Stocker, T.F., Tarasov, P., Wagner, M. & Widmann, M. 2008. Mid- to Late Holocene climate change: an overview. Quaternary Science Reviews 27: 1791–1828. doi:10.1016/j.quascirev.2008.06.013.