Jääkausien syyt

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Mm. Maan akselikallistuman muutokset aiheuttavat kylmiä kausia, jolloin jäätiköt leviävät pohjoisella pallonpuoliskolla laajalle.

Jääkausien syyt ovat niitä tekijöitä, jotka muuttavan maapallon ilmastoa niin että syntyy suuria mannerjäätiköitä. Nykynäkemyksen mukaan jääkausien alkuperä on mantereiden, merivirtojen, ilmakehän ja maan akselin sekä radan pitkällä aikavälillä tapahtuvissa muutoksissa. Nämä muuttavat Maan eri alueiden ilmastoja[1] ja luovat ajoittain otolliset olot suurille jäätiköille.

Kysymys jääkausien syistä voidaan jakaa kahteen osaan:

  1. Ensinnäkin noin kolme miljoonaa vuotta sitten alkoi pleistoseenin jää­kausi­jakso, joka kuluessa laajat osat Eurooppaa ja Pohjois-Amerikkaa ovat useita kertoja peittyneet jäätikköihin. Myös aikaisemmin on ollut jääkausia, edellisen kerran permi­kaudella, mutta välillä oli satoja miljoonia vuosia, jolloin laajoja manner­jäätiköitä ei ollut tiettävästi missään.
  2. Toisaalta viimeksi kuluneiden kolmen miljoonan vuoden aikanakin jäätiköitymis­vaiheet ovat vaihdelleet interglasiaali­kausien kanssa, jolloin jäätiköitä on ollut huomattavasti vähemmän. Nykyään on meneillään noin 10 000 vuotta sitten alkanut interglasiaali­kausi.

Pitkällä aikavälillä Maan ilmastoon ja samalla jääkausiin vaikuttavat nykytutkijoiden mukaan lähinnä ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden muutos[2] ja mannerliikunnoista[3] johtuva merivirtojen[4][5] ja merenpinnan korkeuden[6] muutos. Esimerkiksi jäättömällä liitukaudella päiväntasaajan lähellä kiertävät merivirrat lämmittivät maata ja ilmakehässä oli paljon kasvihuone-ilmiön kautta lämmittävää hiilidioksidia. Mutta viimeisen kolmen miljoonan vuoden aikana merivirtojen kierto edistää Maan kylmenemistä, samoin korkeat vuorijonot ja ennen teollistumista ollut alhainen hiilidioksidipitoisuus ilmakehässä. Lyhyt­jaksoisemmat kuten pleistoseenin aikaiset ilmaston vaihtelut sen sijaan johtuvat nykyisen käsityksen mukaan pää­asiassa Maan radan ja akseli­kallistuman jaksollisista muutoksista eli Milankovićin jaksoista.[7].

Tulivuorenpurkaukset aiheuttavat lähinnä ajoittaisia kylmenemisiä[8], ja nykyisellä maailmankaudella Auringon säteilyn muutosten vaikutuksella ei ole jääkausien kannalta niitä synnyttävä vaan pikemminkin syventävä vaikutus[9].

Pitkien jääkausijaksojen syyt[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nykyään eletään kolme miljoonaa vuotta sitten alkanutta pleistoseenin jääkausijaksoa, jonka kuluessa maan radan, akselikallistuman ja akselin suunnan jaksolliset vaihtelut muuttavat Maan ilmastoa. Mannerliikuntojen ajatelleen muokanneen Maan historiassa ajoittain Maan Milankovicin jaksojen aiheuttamille suurille ilmastonmuutoksille sopiviksi.

Niinpä Panamankannaksen syntymisen uskotaan ajaneen Maan kylmään jääkausitilaan muuttamalla merivirtoja. Pohjoiseen menevä Golf-virta voimistui. Golfvirtaan liittyvä termohaliinikierto muuttui valtameren pinnan suolaisuuden muuttuessa. Pohjoiseen kulki lisää jäätiköiksi sitoutuvaa kosteutta. [10].

Mannerliikuntoihin liittyvät vuoristojen ja ylänköjen nousut jäähdyttävät maata[11]. Kalliovuorten ja Tiibetin ylängön kohoamisen ajatellaan luoneen osaltaan edellytykset suurille jäätiköitymiselle. Kolmas tekijä on ilmakehän hiilidioksidimäärän aleneminen. Sekin lienee kytköksissä marrenliikuntojen aiheuttamiin ilmasto- ja kasvillisuusmuutoksiin.

Jäätiköitymisvaiheet ja interglasiaaliajat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viimeksi kuluneiden kolmen miljoonan vuoden eli pleistoseenikauden aikana ovat lämpimämmät ja kylmemmät kaudet vaihdelleet keskimäärin sadantuhannen vuoden välein. Keskeisimpänä syynä tähän pidetään Maan akselikallistuman ja radan jaksollisia vaihteluja eli Milankovicin jaksoja.

Milankovićin jaksot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Maan kaltevan akselin pyörivä vaappuminen eli prekessio.
Jäästä mitattuja lämpötilaa kuvaavia happi-isotooppikäyriä verrattuna auringon säteilykäyrään. Maan radan soikeus ja maapallon akselikallistuma muuttavat kesällä pohjoiselle pallonpuoliskolle saapuvaa säteilyä.
Pääartikkeli: Milankovićin jaksot

Milankovićin jaksot ovat maan radan soikeudessa ja akselin suunnassa tapahtuvia hitaita, jaksollisia vaihteluja, jotka johtuvat Auringon, Kuun ja muiden taivaankappaleiden Maahan aiheutamista pienistä vetovoimahäiriöistä. Jääkausi päättyi, kun Maan akselikallistuma pieneni ja prekessio käänsi Maan olemaan lähellä Aurinkoa keskikesällä. Jäätiköt seuraavat Milankovicin jaksoja viiveellä, 41 000 vuoden jaksoa 10 000 vuoden viiveellä ja 23 000 vuoden jaksoa 6 000 vuoden viiveellä[12]. Milankovicin teoriassa on silti yhä monia puutteita ja epätäsmällisyyksiä. Se ei selitä kaikkia ilmastonvaihteluja[13]. Teoria ei selitä, miksi hieman alle miljoona vuotta sitten[14] 100 000 vuoden jakso alkoi hallita ilmastonvaihteluja. Milankovicin jaksot eivät yksinään selitä jääkausien tarvitsemia suuria lämpötilanvaihteluja.

Jääkausien aikana merivesi on vielä syksyllä lämmin, jolloin mantereet alkavat jäähtyä. Tämä synnyttää talvella runsaita lumisateita, koska lämmin merivesi haihduttaa kosteutta ilmaan[14]. Niiden uskotaan kytkevän kylmimmiksi ajaksi Pohjois-Atlantin ja Jäämeren rajalla syvävettä tuottavan Golf-virtaan liittyvän termohaliinikierron värähtelevään tai huomattavasti heikentyneeseen tilaan, mikä viilentää jäätiköitymisen alkaessa äkkiä joitain pohjoisia alueita[15]. Nykyäänhän termohaliinikiertoon kuuluva Golf-virta lämmittää esimerkiksi vuoristoisen Skandinavian rannikoita[16] mikä estää laajan jäätiköitymisen siellä.

Jäätiköiden tasapaino[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nykyajan Islannin Vatnajökullin jäätikköä satelliittikuvana. Jää valuu alaspäin kuin siirappi oman painonsa alla.
Grönlannin jäätikön virtausta.

Suuri sulavan lumen määrä salpaa tiettyinä aikoina termohaliinikierron, johon liittyvä Golf-virta lämmittää pohjoisia leveyksiä. Jäätiköitymisen aiheuttamat muutokset ilmakehässä leijuvassa pölyssä, vedenpinnan yllä olevassa vaikuttavat osaltaan ilmastoon. Näin syntyy mutkikas vuorovaikutusjärjestelmä[17]. Järjestelmän eri komponentit reagoivat esimerkiksi auringon säteilymootoksiin eri tavoin ja eri nopeuksilla[18].

Jääkaudella tapahtuva laaja jäätiköityminen edellyttää huomattavaa ilmaston kylmenemistä, varsinkin kesällä, sekä kohtuullisia lumisateita telvella. Kylmeneminen muuttaa jäätiköiden tasapainoa niin, että jäätiköt kasvavat suuriksi. Lumi ja jää sulavat yli nollassa asteessa, edellyttäen että lämmintä kestää kyllin kauan. Näin ollen kylmä kesä, jolloin lämpötila ei nouse yli nollan asteen, synnyttää jäätikköilmaston.

Uutta jäätikköä syntyy tiivistymällä syvälle vajoavasta lumesta. Jäätikkö kasvaa, jos lumisateet ovat kyllin voimakkaita estämään jäätikön kulumisen muun muassa sulamisen ja jäävuoriksi lohkeilun kautta. Jääkautta edistää suuri lumen sademäärä talvella, ja alhainen lämpötila kesällä. Merien lähellä on monesti runsaasti kosteutta talvisiin voimakkaisiin lumisateisiin. niinpä mannerjäätiköt alkavat laajeta merien läheltä. Jäätiköitymistä edistää lauha, lumisateinen talvi ja viileä kesä. Kuiville alueille syntyy jäätikön sijasta pelkkä ikirouta. Jäätikön tase on positiivinen lumirajan yllä. Jäätikkö pyrkii useimmiten häviämään valumalla lumirajan alle, mikä näkyy erityisen selvästi vuorijäätiköissä ja Islannissa. Kosteus ja kohtalainen kylmyys alentavat lumirajaa ja luovat mantereille jäätiköitä. Niinpä manneräätiköiden alueella lumiraja on maanpinnan tasossa tai hyvin alhaalla.

Laaja jäätiköityminen alkaa, kun tähtitieteellisten syiden, muun muassa Maan akselikallistuman, akselin suunnan ja radan muutokset aiheuttavat pohjoiselle pallonpuoliskolle leudot, runsaslumiset talvet ja kylmät kesät. Maan akselikallistuman muutos muuttaa eri leveysasteile tulevaa insolaatiota, lämmittävää Auringon säteilyä. Eteläisen pallonpuoliskon viileneminen ei aiheuta jääkautta, koska jo jäätyneen Etelämantereen ympäristö on meren peitossa. Sinne syntyy vain vuodenajoiltaan vaihtelevaa merijäätä, joka lohkeilee jäälautoiksi ja vuoriksi. Mannerten jäätiköityminen vaatii myös kosteutta.

2-3 km paksun jääkentän synty vie noin 100 000 vuotta. Hyvin suuri talven kylmyys hidastaa jäätikön kasvua, koska lumisade hidastuu, mutta lunta sataa jonkin verran vielä keskilämpötilan ollessa -30 C. Nykyään esimerkiksi jäätiköityneen Grönlannin yllä sataa talvella paljon ja kesällä vain kohtalaisesti. Mutta jäättömässä Siperiassa sataa kesällä paljon ja talvella vähän[19]. Jää sulaa keskimäärin 3 m vuosivauhtia, jos kesällä nousee lämpötila yli 0 asteen.

Nollasulaminen 0 asteessa vastaa suunnilleen vuoden keskilämpötilaa -10 C. Jään sulamisnopeus paksuuden suhteen riippuu jyrkästi lämpötilasta. Jos vuoden keskilämpötila on -10 C:n sijasta -5 astetta, jäätä sulaa noin metri vuodessa[20]. Näin jäätiköt ovat herkkiä kesälämpötilojen muutoksille[12].

Pienet jaksolliset ja jaksottomat muutokset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Maapallon lämpötilassa tapahtuu mm. 1 500 vuoden jaksolla säännöllisiä muutoksia, joita Milankovićin teoria ei selitä. Jääkaudella olleita suunnilleen tämän jaksoista muutoksia Dansgaard-Oeschgerin tapahtumiksi. Esimerkiksi jääkauden lopussa tapahtuva jäätikön perääntymisen ajoittainen pysähtyminen ja Salpausselkien saattaa selittyä termohaliinikiertoon liittyvillä Golf-virran muutoksilla, jotka johtuvat joko valtamerten sisäisistä syistä tai ulkoisista jaksoista. Termohaliinikierrolla on tutkijoiden mukaan kaksi tasapainotilaa, joista pohjoiseen menevä Golf-virta tuottaa pohjoiseen lämmintä ja etelään jäävä Golf-virta kylmää. Jokin tekijä aiheutti näiden tilojen vaihtelun viime jääkaudella. Manaben ja Stoufferin vuonna 1988 tekemän GCM-tietokonemallinnuksen mukaan nämä merivirtojen muutokset muuttavat pohjoismaissa ilman lämpötiloja noin 3-6 C[21]. Kylmä Dryas II ja lämmin Allerød selittynevät myös tällä tavoin.

Nämä "lyhytjaksoistet" muutokset voivat liittyä Auringon aktiivisuuteen tai Kuun maahan aiheuttamiin häiriöihin. Plioseenikautisista kerrostumista, joloin Maa oli lämmin eikä termohaliikikierto liene värähdellyt, on löydetty jaksot suunnilleen 1 500, 2 500 ja 10 000 vuotta[22]

Auringonpilkuissa tapahtuu muutoksia, joilla selittyvät lämmin kausi 1100—1250 jaa. ja pieni jääkausi 1300—1900. Pieni jääkausi, joka oli syvimmillään 1700-luvulla, johtui mahdollisesti muutoksista auringon aktiivisuudessa eli auringonpilkkujen määrästä. Pienen jääkauden aikana muutoin sulana pysyvä Thames-joki jäätyi.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • The great ice Age - climate change and life, R.C.L. Wilson S.A.Drury J.L.Chapman, Open University 2000, First published by Routledge 2000, ISBN 0-415-19841-0 hbk, ISBN 0-415-19842-9 pbk
  • Eronen, Matti: Jääkausien jäljillä. Ursan julkaisuja 43. Helsinki: Ursa, 1991. ISBN 951-9269-59-2.
  • Lunkka, Juha Pekka: Maapallon ilmastohistoria - kasvihuoneista jääkausiin. Helsinki: Gaudeamus, 2008. ISBN 978-952-495-083-1.
  • Ruddiman, William F: Earth's climate : past and future. Worth, 2008. ISBN 9780716784906.
  • Björklund, Tom & Vuokko, Seppo: Mammutin aika - useimmat jääkauden lajit elävät yhä. Tammi, 2009. ISBN 978-951-31-4113-4.
  • Matti Jantunen Lasse Nevanlinna: Kasvihuoneilmiö, ilmastonmuutos ja Suomi. ISSN 0787-8621. Jyväskylä: Teknistieteelliset akatemiat/Gummerus Kirjapaino Oy, 1990. ISBN 951-666-302-.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Hannu Karttunen: Ilmakehä, sää ja ilmasto. Ursan julkaisuja 107, Ursa 2008, Keuruu Otava 2008. ISSN 0357-7937, ISBN-1# 978-952-5329-61-2, s. 151
  2. Lunkka: Maapallon ilmastohistoria
  3. Ruddiman 2008, s. 102.
  4. Eronen 1991: Jääkausien jäljillä, s. 77, 81.
  5. William F. Ruddiman: Earth's climate Past and Future. Second edition, W. H. Freeman and company, New York 2008, s. 103-104
  6. Ruddiman 2008, s. 85, 91.
  7. Ruddiman 2008, s. 123.
  8. Karttunen 2008, s. 164.
  9. Karttunen 2008, s. 152
  10. Mid-Pliocene shifts in ocean overturning circulation and the onset of Quaternary-style climates Sarnthein, M., Bartoli, G., Prange, M., Schmittner, A., Schneider, B., Weinelt, M., Andersen, N., and Garbe-Schönberg, D.: Mid-Pliocene shifts in ocean overturning circulation and the onset of Quaternary-style climates, Clim. Past, 5, 269-283, 2009.
  11. Kalle Taipale, Matti Saarnisto: Tulivuorista jääkausiin, s. 215.
  12. a b What Controls Ice Sheet Growth? (ppt) (englanniksi)
  13. Mammutin aika, s. 20.
  14. a b Mammutin aika, s. 21.
  15. Z.Wang , L. A. Mysak: SIMULATION OF GLACIAL INITIATION AND THE THERMOHALINE CIRCULATION UNDER MILANKOVITCH FORCING (pdf) (englanniksi)
  16. Eeva-Liisa Hallanaro (toim.): Pohjois-Euroopan luonto. ISBN 92-893-0636-X,, "lumi, jää ja ikirouta" s. 21
  17. Ruddiman 2008, s. 9
  18. Ruddiman 2008, s. 10-14, s 160
  19. Ruddiman 2008, s. 146.
  20. Ruddiman 2008, s. 156, 157
  21. Jantunen&Nevanlinna 1990, s. 65.
  22. Science direct

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Zachos JC, Shackleton NJ, Revenaugh JS, Palike H, Flower BP (2001). "Climate Response to Orbital Forcing Across the Oligocene-Miocene Boundary". Science 292 (5515): 274-278.