Maapallon kasvihuonetila ja jääkausitila

  Maapallon kasvihuonetila ja jääkausitila ovat ilmastohistorian käsitteitä, jotka liittyvät ajatukseen ja havaintoihin, että erittäin pikällä, satojen miljoonien vuosien aikaskaalalla Maapallon ilmasto on vuorotellut kahden luonteeltaan hyvin erilaisen perustilan ja ilmastojärjestelmän välillä.. Jääkausitilassa (engl. Icehouse Earth tai icehouse climate; icehouse='jäävarasto') napa-alueilla on jäätiköitä, joiden laajuus vaihtelee kuitenkin suuresti varsinaisten jääkausien ja niiden välisten lämpimämpien interglasiaalien vuorotellessa. Kasvihuonetilassa (Greenhouse Earth tai greenhouse climate) Maa taas on pysyvästi kokonaan jäätön tai lähes jäätön ja ilmasto on kauttaaltaan lämmin tai kuuma (koko maapallon keskilämpötila yli 20 °C), ja kasvihuonekaasujen kuten hiilidioksidin pitoisuudet ovat korkeita. Perustilojen välinen rajanveto ei kuitenkaan ole jyrkkä.

Maa on nykyisin jääkausitilassa, johon se siirtyi kenotsooisen maailmankauden puolivälissä noin 34 miljoonaa vuotta sitten. Etelämanner jäätyi tuolloin, ja ilmasto viileni vähitellen; pohjoisella pallonpuoliskolla varsinaisten jääkausien ja interglasiaalien vuorottelu alkoi vasta pleistoseenikaudella noin 2,5 miljoonaa vuotta sitten. Tuo lyhyempijaksoinen jääkausivuorottelu tapahtuu noin 100 000 vuoden sykleissä (joiden sisällä on vielä tiheämpää stadiaalien ja interstadiaalien vuorottelua). Nykyisen holoseeni-interglasiaalin keskilämpö on noin 15 °C, ja varsinaisten jääkausien kylmimmissä vaiheissa se on ollut 9–10 °C.

Kaavakuvassa on aikajanalle merkitty sinisellä maapallon tunnetut suuret jääkausivaiheet jolloin vallitsi jääkausitila, niiden väliset jaksot edustavat kasvihuonetilaa.

Tätä edeltänyt toistaiseksi viimeinen kasvihuonetila kesti 50–70 miljoonaa vuotta, ja siihen sisältyi hirmuliskojen valtakausi liitukaudella ja sitä seurannut nisäkkäiden ajan aloittanut paleoseeni. Sitä edeltäneet edelliset jääkausitilavaiheet Maan historiassa olivat n. 110–170 mvs (joskaan näyttöä napajäätiköistä ei ole), 260–330 mvs ja 420–460 mvs. sekä aiemmin 600–750 mvs.

Maapallo lämpimässä tilassa. Päiväntasaajan seuduilla kiertää koko maapallon ympäri lämmin merivirta. Sen vesi lämpiää jatkuvasti, mikä pumppaa lämpöä maapalloon.

Maan lämpötilaan vaikuttavat muun muassa merivirrat. Merivirtoihin taas vaikuttaa keskeisesti mantereiden sijainti ja siis mannerliikunnot, jotka tapahtuvat kymmenien ja satojen miljoonien vuosien aikaskaalalla. Samoin ilmastoon vaikuttavat kasvihuonekaasujen pitoisuudet, ja suuriin tulivuoren purkauksiin liittyvien valtavien hiilidioksidipäästöjen on arveltu säätelevän ilmastosysteemin siirtymiä jääkausi- ja kasvihuonetilan välillä. Myös vulkaaninen aktiivisuus liittyy mannerlaattojen törmäyksiin ja on näin yhteydessä mannerliikuntoihin.

Nykyisen kasvihuonepäästöjen lisääntymisen ja ihmisen näin aiheuttaman ilmastonlämpenemisen on spekuloitu äityvän niin suureksi, että se voi äärimmillään johtaa Maan siirtymiseen jääkausitilasta kasvihuonetilaan ja jääkausisyklien loppumista.^lähde?

Vuoristojen vaikutus

Korkealle kohonnut vuoristo viilentää Maan lämpötilaa, koska sen huipulla oleva jää ja lumi heijastavat pois Auringon säteilyä.

Tropiikissa sijaitseva vuoristo rapautuu nopeasti kosteassa ja lämpimässä. Rapautuminen sitoo ilmakehän hiilidioksidia. Kasvihuonekaasun häviäminen ilmakehästä viilentää Maata. Jos mannerliikunnot synnyttävät suuria vuoristoja lähelle päiväntasaajaa, tulee helpommin jääkausia.

Kasvillisuuden vaikutus

Jos maalle syntyy paljon yhteyttävää kasvillsuutta, se sitoo ilmakehästä pois hiilidioksidia. Tämä alentaa Maan lämpötilaa. Kivihiilimetsien synty sitoi ilmakehästä paljon hiilidioksidia, ja loi edellytykset jääkaudelle.

Merivirtojen vaikutus

Maapallo kylmässä tilassa, jossa jääkausia voi syntyä. Päiväntasaajan merivirta ei kierrä, kun mantereet katkovat sen silmukoiksi, jotka kierrättävät vettä kylmien ja lämpimien alueiden välillä. kaiken kukkuraksi toisen navan ympärillä kiertää kylmä merivirta, ja toisen navan lähellä on mannerta, missä mannerjäätikkö pääsee vapaasti etenemään.

Nykyisen maapallon merivirtoja kaavamaisesti esitettynä. Päiväntasaajaa liitukaudella kiertänyt yhtenäinen lämmin merivirta on pilkkoutunut mannerten takia silmukoiksi. Tämän takia Maa on jäähtynyt liitukauden ajoista.

Etelämanner on jäässä muun muassa sen takia, että sen ympärillä on laajalti merta, jossa kylmä merivirta pääsee pyörimään vapaasti mantereen ympäri. Tämä virta alkoi jäähdyttää maapalloa merkittävästi ainakin jo 35 miljoonaa vuotta sitten.

Korkealle nousseet vuoret, kuten Himalaja, alentavat maan lämpötilaa heijastamalla auringon säteilyä lumellaan pois. Niinpä vuorijonojen poimutusaikoina maa on viileämpi kuin muuten.

Maapallon keskilämpötila on ollut prekambrikauden jälkeen välillä 5–25 °C, kun se nyt on noin 15 °C. Elämme par'aikaa kvartäärikauden jääkausijaksoa, nyt on menossa jääkausien välinen lämmin holoseeni. Seuraavan jääkauden ennustetaan tulevan joskus 5 000–60 000 vuoden kuluttua, jos kasvihuoneilmiö ei poista tulevaa jääkautta. Jääkaudet jatkuvat ehkä kymmeniä miljoonia vuosia. Jääkausijaksojen syy on mannerten erilainen jakauma eri ajanjaksoina maapallon historiassa. Vuosimiljoonien kuluessa selvästi näkyvät mannerliikunnot vaikuttavat huomattavasti merivirtoihin.

Merivirrat tasaavat lämpötilan vaihteluita maapallolla. Tietty mannerten jakauma estää merivirtojen kiertoa, joka tasaa lämpöä ja voi edistää jäätiköitymistä. Maapallolla vallitsee lämmin kausi silloin, kun päiväntasaajan seuduilla kiertää koko maapallon ympäri lämmin merivirta. Kylmä kausi vallitsee, jos mantereet katkovat tämän yhtenäisen päiväntasaajaseudun virtauksen, niin kuin nykyään Pohjois- ja Etelä-Amerikan välinen kannas ja Afrikka ja Euraasia.

Lisäksi on muita tekijöitä. Maapalloa viilentää kylmä merivirta, joka kiertää napaseudulla ympyrää, niin kuin nykyään Etelämannerta kiertävä kylmä virtaus.

Mannerliikunnat aiheuttavat myös mannerten siirtymistä navoille, maan kohoamista ja vuorijonojen muodostumista. Napa-alueen mantereet viilentävät maapalloa. Tasankojen ja vuorijonojen kohoaminen viilentää maapalloa. Samoin suuri määrä lumisia vuoria jäähdyttää maapalloa. Tällöin maapallolle syntyy viileitä, korkealla olevia, ainakin ajoittain lumisia alueita, jotka säteilevät alavia maita enemmän lämpösäteilyä ja jopa jäätyvät, jolloin lämpöä karkaa entistä enemmän. Mannerten ja vuoristojen kohoaminen liittää lumirajan piiriin enemmän alueita ja muutenkin jäähdyttää maapalloa. Jäätiköityminen sitoo vettä alentaen lumirajaa, tehden lisäjäätiköitymisen mahdolliseksi. Tästä seuraava vedenpinnan alentuminen taas alentaa lumirajaa, sillä lumiraja on aina tietyllä korkeudella merenpinnasta.

Merenpinnan ollessa matalalla maa viilenee myös sen takia, että manner heijastaa yleensä Auringon säteilyä pois enemmän kuin meri.

Suuret pohjois-eteläsuuntaiset vuorijonot katkovat kosteita ilmavirtauksia ja synnyttävät jäätiköitä, koska vuoret sadattavat veden huipulleen lumena jäätikön ytimiksi. Niinpä on ajateltu, että suuret niin sanotut supermantereet aiheuttavat herkästi jääkausia.

Kvartäärikauden jäätiköitymiset saattavat johtua myös osin siitä, että Golf-virta kuljettaa kosteaa ilmaa kylmille pohjoisille leveysasteille, jossa kosteus voi muuttua jääksi.

Mannerliikunnoilla voidaan selittää pitkälle maapallon ilmastonmuutokset kymmenien miljoonien vuosien kuluessa.

Liitukaudella vallitsi tilanne, jossa päiväntasaajavirta pääsi kiertämään Aasian ja Afrikan sekä Intian välistä. Myös merenpinta oli nykyistä korkeammalla. Välimeren paikalla oli avoin Tethysmeri, joka yhdisti Atlantin ja Intian valtameren. Panamankannas puuttui. Australia oli kiinni Etelämantereessa ja esti osaltaan maapalloa kylmentävän napavirran pyörimisen Etelämantereen yllä.

Noin 35 miljoonaa vuotta sitten Australia oli ajautunut niin pitkän matkan päähän Etelämantereesta, että kylmä merivirta saattoi pyöriä esteettä mantereen ympärillä ja jäädyttää sen tilapäisesti. Maan merien lämpötila laski tuntuvasti, ja kylmä syvävesi ilmestyi. Mutta muiden muutosten takia Etelämanner suli jonkin ajan kuluttua.

Liitukauden jälkeen myös Grönlannin ja Pohjois-Amerikan väli leventyi, mikä antoi kylmälle Labradorin virralle tilaa toimia.

Nyt, noin 25 miljoonaa vuotta sitten Afrikan ja Euraasian välissä ollut Tethysmeri alkoi kaveta merkittävästi ja lopulta sulkeutui. Näin maakannas kahden suurmantereen välille syntyi noin 14–13 miljoonaa vuotta sitten. Maan lämpötilakehitys kääntyi tämän takia hitaan putoamisen tilaan. Etelämanner jäätyi noin 17–10 miljoonaa vuotta sitten. Etelämanner alkoi jäähdyttää maapalloa entisestään heijastaen lämpöä ulos ja Etelämannerta kiertävän kylmän merivirran välityksellä.

Päiväntasaajavirta joutui kiertämään pitkän mutkan Afrikan ympäri kulkiessaan Intian valtamereltä kohti Amerikkojen väliä, jonne oli nousemassa saaristosta Panamankannas.

Lähteet

• Eronen, Matti 1991. Jääkausien jäljillä. Ursan julkaisuja 43. Helsinki: Ursa. ISBN 951-9269-59-2.
• Lunkka, Juha Pekka 2008. Maapallon ilmastohistoria: kasvihuoneista jääkausiin. Helsinki, Gaudeamus. ISBN 978-952-495-083-1
• Ruddiman, William J. 2008 Earth's Climate, Past and Future, Second edition, W.H. Freeman and Company, ISBN 0-7167-8490-4
• Wilson, R.C.L., Drury, S.A, Chapman, J.L. 2000. The great ice Age – climate change and life, Open University / Routledge ISBN 0-415-19842-9

Aiheesta muualla

• Isabel Montañez and G.S. Soreghan (2006) Earth’s Fickle Climate: Lessons Learned From Deep-Time Ice Ages Geotimes March 2006.
• Greenhouse Earth — the story of ancient climate change British Geological Survey.