Maapallon ilmastohistoria

Helteitä ja kylmyyttä

Elämän synnyn aikoihin lähes 4 miljardia vuotta sitten ilmakehän koostumus oli hyvin erilainen nykyiseen verrattuna. Hiilidioksidi oli typen jälkeen toiseksi runsain ilmakehän kaasu. Vaikka aurinko lämmitti maapalloa huomattavasti nykyistä pienemmällä teholla, piti voimakas kasvihuoneilmiö muiden tekijöiden ohella maapallon pintalämpötilan korkeana. Happea tuottavien eliöiden yleistyminen ja hiilidioksidin määrän väheneminen vei maapallon ilmaston ensimmäiseen kylmään jäätikkövaiheeseen runsaat 2 miljardia vuotta sitten.

Ensimmäisen jäätiköitymisen jälkeen elämä jatkoi kehitystään lämpimissä oloissa. Viimeisen miljardin vuoden aikana maapallo on ajautunut useita kertoja jäätiköitymisvaiheisiin, joista viimeisin on parhaillaan menossa. Jäätiköitymisvaiheella tässä tarkoitetaan aikakautta, jolloin maapallolla esiintyy mannerjäätiköitä - ne voivat olla vaihtelevasti laajempia, kuten 20 000 vuotta sitten, tai suppeampia, kuten tällä hetkellä. Näiden hitaimpien, miljoonien vuosien kuluessa tapahtuneitten ilmaston muutoksien alkuunpanijoina ovat yleensä olleet erilaiset geologiset muutokset, kuten mannerten hidas liikkuminen ja vuoristojen synty ja häviäminen. Miljardejakin vuosia vanhat muutokset näkyvät edelleen kivissä sekä maaperän kerrostumissa eri puolilla maapalloa. Yksityiskohtaisempi esitys maapallon ilmaston vaiheista, mannerlaattojen liikkeistä ja elämän kehityksestä sekä niiden välisistä vuorovaikutuksista on oheisessa "Maapallon ilmastohistoria" -oppimismoduulissa. [1][2]

Etelämantereen jäätiköityminen kylmensi ilmastoa edelleen

Viimeisten noin 50 miljoonan vuoden aikana maapallon ilmasto on muuttunut jälleen kylmempään suuntaan. Viilentyminen on ollut erityisen voimakasta eteläisillä napa-alueilla. Mannerten liikkuminen jätti vuosimiljoonien saatossa Etelämantereen napaseudulle eristyksiin muista maa-alueista. Tällöin eteläisille merille muodostui Etelämannerta kiertävä kylmä merivirta. Merivirran kylmyys jäähdytti Etelämantereella lämpötiloja entisestään, jolloin lumipeite ei enää kesällä sulanut vaan alkoi muodostaa mannerjäätiköitä n. 34. miljoonaa vuotta sitten. 10-20 miljoonaa vuotta sitten vihdoin lähes koko Etelämanner jäi jään alle.

Laaja mannerjäätikkö heijastaa valtaosan siihen osuvasta auringon säteilystä takaisin avaruuteen ja täten olemassaolollaan kykenee jäähdyttämään ilmastoa yhä lisää. Merivirrat levittivät jäätiköityvien eteläisten napaseutujen kylmyyttä eri puolille maapalloa.

Himalaja söi hiilidioksidia

Myös ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on viimeksi kuluneitten miljoonien vuosien aikana alentunut. Suuri hiilidioksidiahmatti on ollut Tiibetin - Himalajan ylänkö, joka on koko ajan kohonnut korkeammaksi Intian ja Aasian mannerlaattojen törmätessä toisiinsa. Vuoriston kohoaminen on tuonut maan pinnalle runsaasti sellaisia mineraaleja, jotka rapautuessaan sitovat hiilidioksidia ilmakehästä.

Nykyisen kaltaisia kylmiä ilmastojaksoja, jolloin jomman kumman tai molempien napojen lähellä on ollut laajoja mannerjäätikköjä, on maapallolla esiintynyt useita kertoja aikaisemminkin. Edellisen kerran tällainen kylmä jakso, kestoltaan noin 60 miljoonaa vuotta, sattui kivihiilikauden ja permikauden vaihteessa 300 miljoonaa vuotta sitten.

Elämme jääkausien välistä aikaa

Ilmaston alati viilentyessä mannerjäätiköitä alkoi vähitellen ilmestyä pohjoiselle pallonpuoliskollekin, aluksi Grönlantiin vajaat 3 miljoonaa vuotta sitten. Pohjois-Amerikka ja Eurooppa joutuivat jääkauden kynsiin ensimmäisen kerran noin 700 000 vuotta sitten, ja siitä edespäin hyisen kylmät jääkaudet ja leudommat välivaiheet ovat vuorotellen seuranneet toisiaan.

Jääkausien välisiä, tyypillisesti joidenkin kymmenien tuhansien vuosien mittaisia ilmastoltaan lauhkeampia ajanjaksoja kutsutaan interglasiaaleiksi. Parhaillaan elämme yhtä tällaista jääkausien väliin sijoittuvaa lämpimämpää aikaa. Luonnollisen järjestyksen mukaan nykyisen interglasiaalikauden lämpöhuippu olisi jo ohitettu 5000-7000 vuotta sitten. Ilman ihmisten kasvihuonekaasupäästöjä ilmaston pitäisi olla hitaasti viilenemässä kohti seuraavaa jääkautta, joka kuitenkin täysivoimaisena vaanisi vasta muutaman kymmenen tuhannen vuoden kuluttua.

Maapallon jääpeitteen määrässä on havaittu esiintyneen selkeää jaksollisuutta. Jaksojen pituudet ovat noin 100 000, 41 000, 23 000 ja 19 000 vuotta. Päätelmä perustuu hapen isotooppien määrien vaihteluihin, joita on voitu tutkia sekä mannerjäätiköitä että valtamerien pohjakerroksia kairaamalla.

Jääkausivaihtelun perimmäisenä syynä pidetään maan kiertoradan ja pyörimisakselin kallistuskulman vaihteluita, jotka muuttavat auringon säteilyn jakautumista eri vuodenajoille ja leveyspiireille.

Ilmasto vaihtelee myös lyhytaikaisemmin

Lyhytkestoisempia ilmastonmuutoksia maapallolla on aiheutunut auringon säteilyn muutoksista. Myös voimakkaat tulivuorenpurkaukset häiritsevät planeettamme lämpötasapainoa. Purkauksen yhteydessä ilmakehään pääsee suuria määriä rikkidioksidia, joka muodostaa ilmaan rikkihappo- ja sulfaattihiukkasia. Nämä hiukkaset jäähdyttävät maapalloa sirottamalla auringon säteilyä takaisin avaruuteen. Viime vuosien voimakkain, vuonna 1991 Filippiineillä sattunut Pinatubo-tulivuoren purkaus pysäytti maapallon lämpenemisen useammaksi vuodeksi. Vastaavantyyppinen hiukkasten aiheuttama jäähdytys syntyy ilmakehään myös suuren meteoriitin törmätessä maahan. Näin todennäköisesti tapahtui noin 65 miljoonaa vuotta sitten, jolloin suuri meteoriitti törmäsi nykyiselle Jukatanin niemimaalle aiheuttaen äkillisen, mutta lyhytaikaisen ilmastonmuutoksen ja suuren eliölajien sukupuuttoaallon.

Ilmasto voi myös jonkin verran heilahdella aivan luonnostaankin, ilman mitään ulkoista pakotetta. Tämäntyyppinen vaihtelu saa alkunsa ilmastojärjestelmän eri osien, erityisesti ilmakehän, valtamerien ja jäätikköjen, keskinäisestä vuorovaikutuksesta. Ilmaston vaihtelua viimeisten vuosituhansien aikana tutkitaan mm. puiden vuosirenkaista  ja meri- ja vesialueiden pohjakerrostumista. [3]