Ero sivun ”Paleoklimatologia” versioiden välillä

'''Paleoklimatologia''' on [[tiede]], joka tutkii ilmaston[[ilmasto]]n yleistä luonnetta maapallolla[[maapallo]]lla ja sen eri

alueilla ajalta ennen nykyisenlaisia [[meteorologia|meteorologisia]] mittaushavaintoja. Se selvittää muinaisen ilmaston vaihteluita analysoimalla fossiilikerrostumia[[fossiili]]kerrostumia ja jäätikköön[[jäätikkö]]ön kerrostunutta jäätä[[jää]]tä. Kerrostumia tutkimalla selviävät muun muassa [[jääkausiajat]]. Muinaisia lämpötiloja päätellään muun muassa [[happi|hapen]] eri lajien määristä, hyönteislajistoista ja kasvilajistoista.

Ilmaston kehittymistä tutkitaan muun muassa seuraamalla [[hapen isotoopit|happi-isotooppien]] suhteita jäätiköissä. Jäähän kairataan hyvin syvä reikä, josta saadaan pötkömäisiä jäänäytteitä. Koska jäätikölle satanut [[lumi]] jää uusien sateiden alle, tiivistyy se lumen painon alla tiukkaan ja muuttuu paineesta[[paine]]esta johtuen lopulta jääksi. Johtoajatuksena on, että mitä syvemmältä kairataan jäänäytteitä, sen vanhempivanhempia ne ovat. Kairausnäytteen ikä lasketaan kerroksien lukumääristä, sillä [[vuodenaika|vuodenaikojen]] vaihtelut näkyvät näytteissä.

Jää on [[vesi|veden]] kiinteä [[olomuoto]], ja vesimolekyylissä on kaksi [[vety]]- ja yksi [[happi]]atomi (kaava: H₂O). Veden hapessa esiintyy yleisempinä kahta [[isotooppi]]a, joita merkitään esimerkiksi O-¹⁶O (painoltaan kevyempi) ja O-¹⁸O (raskaampi). Isotooppia O-¹⁸O esiintyy keskimmäärin 0,20 % hapen määrästä, kun taas isotooppia O-¹⁶O on 99,76 %. Kairausnäytteissä hapen isotooppien osuudet kuitenkin vaihtelevat. Isotooppien määrän vaihteluita ilmoitetaan suhdelukuna δ¹⁸ (luetaan: delta-O18), joka lasketaan lausekkeella:

Koska vesimolekyyli, jossa on happena ¹⁸O-18 ja joka siksi painaa enemmän, [[haihtuminen|haihtuu]] [[meri|merestä]] hieman hitaammin, kuin ¹⁶O-16 sisältävä vesimolekyyli. Pilviin kertyy siten vettä, jonka ¹⁸O-18 pitoisuus on alempi kuin veden ¹⁸O-18- pitoisuus. Pitoisuuteen vaikutta lisäksi ilman[[ilma]]n ja veden lämpötilat[[lämpötila]]t. Lämpöisissä oloissa ¹⁸O-18- pitoisuus kohoaa, koska raskaamman veden haihtuminen paranee silloin huomattavasti.

Navoille, ja jääkauden aikana muillekin jäätiköille, meren haihtunut kosteus kulkeutui [[tuuli|tuulten]] mukana ja [[sade|satoi]] siellä lumena alas jäätikölle. Kylmistä meristä syntyneet [[pilvi|pilvet]] sisältävät pieniä ¹⁸O-18- pitoisuuksia. Jos lämpimien merien synnyttämät pilvet pääsisivät satamaan jäätiköille, nousisi ¹⁸O-18- pitoisuus. Ilmastomallien[[Ilmastomalli]]en mukaan päiväntasajan[[päiväntasaaja]]n seutujen kosteutta satoi jäätiköille runsaammin juuri silloin, kun maapallolla oli keskimmääräistä kylmempää. Suuret lämpötilaerot jäätikköalueiden ja päiväntasaajan välillä kääntävät tuulet useimmin jäätiköille päin. Sateet jäätiköillä lisääntyivät ja sateet sisälsivät runsaasti lämpimän meren korkeita ¹⁸O-18- pitoisuuksia.

Tämän mallin mukaan suuret O-¹⁸O-määrät kairausnäytteissä kertovat ilmaston kylmenemisestä, koska jääkausi viilentää ilmastoa eniten napojen lähettyvillä.

Happi-isotooppien vaihteluita voidaan mitata myös merenpohjan kerrostumissa olevien kotiloeläinten[[kotilot|kotilo]]eläinten kuorista. Happi-isotooppitutkimuksen keksi tanskalainen tutkija Willi Dansgaard, joka oli porauttamassa ensimmäistä jäänäytettä 1966. Suoraan esimerkiksi [[Grönlanti|Grönlannin]] jään happi-isotoopin muutos ajan mukana ei lämpötilanmuutoksia kerro, koska jääkaudella kulkeutui eri määriä raskasta happea kuin nyt ja happi-isotoopin määrän ja lämpötilan suhde oli silloin erilainen.

Lämpötila voi myös vaihdella eri alueilla eri tavalla. Ajoitukset, jotka on tehty muun muassa jäästä otetuista hiilidioksidikuplista[[hiilidioksidi]]kuplista, ovat hyvin epätarkkoja ja vaihtelevat tuhansia vuosia eri jäänäytteiden välillä. Näin ollen jäänäyte kertoo tarkimmin lämpötilan muutosjärjestyksen, joka sekin on arvokas tieto tutkijoille. Muita lämpötilailmaisimia ovat [[raskas vety]] sekä hiilidioksidin ja metaanin[[metaani]]n määrät. Raskasta vetyä on vedessä ja se toimii lämpötilailmaisimena samaan tapaan kuin O-¹⁸O. Metaanin ja hiilidioksidin määrät mitataan jäässä olevista pienistä ilmakuplista. Metaania ja hiilidioksidia on lämpimämpinä aikoina enemmän, koska [[kasvit]] tuottavat niitä ja ne ovat itse kasvihuonekaasuja[[kasvihuonekaasu]]ja, jotka lämmittävät ilmaa.

Jääkausien aikana on ilmassa runsaasti pölyä[[pöly]]ä jäätikön [[lössikerrostumat|lössiaroilta]], jotka ovat jääkausiaikoina laajoja. Pölyn määrän vaihtelu kertoo myös lämpötilan muutoksista.

Strontiumin[[Strontium]]in eri painoisten alalajien Sr87<sup>87</Sr86sup>Sr/⁸⁶Sr pitoisuudet kertovat meren suolaisuudesta. [[Aragoniitti|Aragoniitissa]] CaCO3CaCO₃ strontium korvaa [[strontiumkalsium]] korvaa kalsiumiaia riippuen lämpötilasta. Täten, jos meriveden lämpötila on korkea, on paljon SrCO3:ta[[strontiumkarbonaatti]]a CaCO3:n(SrCO₃) [[kalsiumkarbonaatti|kalsiumkarbonaatin]] (CaCO₃) seassa. Muita mahdollisia korkealämpötilassa kalsiumin korvaajia ovat [[kadmium]], [[barium]] ja [[mangaani]].

Siitepölyjen[[Siitepöly]]jen suhteelliset osuudet kertovat paljon alueen lämpötiloista. Siitepölyä voi kulkeutua kauaskin. Jääkaudesta voi kertoa esimerkiksi [[marunat|marunan]] (''Artemisia'') ja ruohojen ''Poacaeae'' siitepölyjen määrän kasvu, ja puiden, esimerkiksi männyn ''Pinus'' siitepölyn määrän väheneminen Keski-Euroopassa.

Fossiilisten [[piilevät|piilevien]] sekä [[hyönteiset|hyönteisten]] lajistojakauma kertoo lämpötilan muutoksista. Lämpötilasta kertovat myös lajien pohjoisrajat pohjoisella pallonpuoliskolla.

[[Koralliriutta|Koralliriuttojen]] alueella tapahtuu joskus [[maankohoaminen|maan kohoamista]]. Maan kohoamisnopeus voidaan todeta nykyisin. Eräällä riutalla kohoamisnopeus on ollut vakio kauan aikaa. Kohoaminen ja merenpinnan vaihtelut jättävät merenrantoja eri korkeuksille. Merenpinnan ikä voidaan mitata esimerkiksi [[hiili-14-ajoitus|hiili-14 menetelmällä]].

Merenpohjan kerrostumista on tehty monenlaiska muinaista ilmastoa koskevia mittauksia. Plioseenin[[Plioseeni]]n ja pleistoseenin[[pleistoseeni]]n ajalta ovat tutkijat koettaneet rakentaa [[Milankovicin jaksot|Milankovicin jaksoihin]] perustuvan ajoitusjärjestelmän [[SPECMAP]]:in. Tätä rakennettaessa on käytetty monia kairausnäytteitä mistä on mitattu lämpötilan kanssa vaihteleva raskaan hapen määrä. Raskaan hapen käyrä on sovitettu laskettuihin milankovicin jaksoihin eli Maan akselin ja radan vaihteluihin, jotka vaikuttavat lämpötilaan. SPECMAP:ia laadittaessa esiintyi kuitenkin "ylisovittamista" (engl. ''overtuning'') eli käytetyt menetelmät toivat merenpohjan kerrostumista mitattuihin käyriin joitain piirteitä joita niissä ei alun perin ollut<ref name="Muller_2000">RA Muller and GJ MacDonald: Ice Ages and Astronomical Causes: Data, spectral analysis and mechanisms. Springer Praxis Books 2000. ISBN 1-85233-634-X. Chapter 5. Time scale and tuning.</ref>.