Blogi
Ympäristö

Fennoskandian mannerjäätikön sulavesipurkauksilla oli vaikutuksia valtamerenkiertoon Pohjois-Atlantilla

Ilmaston lämpeneminen sulattaa mannerjäätiköitä ja arktista merijäätä kiihtyvällä vauhdilla. Mannerjäätiköiden sulamisen aiheuttama merenpinnan nousu on merkittävä riski rannikon ekosysteemeille ja maankäytölle.

Jäävuoria Etelämantereen edustalla

Tutkimukset mannerjäätiköiden käyttäytymisestä ja erityisesti mannerjäätiköiden vetäytymisestä lisäävät ymmärrystä siitä, miten jääpeitteet, valtameret ja rannikkoympäristöt kehittyvät lämpenevän ilmaston olosuhteissa.

Boreas-tiedelehdessä julkaistussa tutkimuksessa kuvataan ainutlaatuinen, 80 metrin pituinen sedimenttisarja Kattegatista, merialueelta, joka sijaitsee Itämeren ja Atlantin valtameren välisellä alueella.

Tutkitut sedimentit edustavat ylintä 80 metriä kokonaisuudessaan 230 m paksusta merenpohjan kerrostumasta. Sedimentteihin on taltioitunut viime jääkaudella Pohjois-Eurooppaa peittäneen Fennoskandian mannerjäätikön vetäytymishistoria ja sen aiheuttamat muutokset meriympäristössä.

Näytesarjat on ajoitettu radiohiilimenetelmällä ja tutkimuksessa on selvitetty sedimenttien fysikaalisia ja geokemiallisia ominaisuuksia. Aineistojen avulla on ollut mahdollista selvittää alueella tapahtuneita suuria ympäristömuutoksia, vetäytyvän mannerjäätikön reunan läheisistä olosuhteista nykyisiin meriolosuhteisiin, sekä niiden yhteyksiä tunnetuimpiin tapahtumiin ja geologisiin prosesseihin Kattegatin alueella ja Pohjois-Atlantilla. Sedimentteihin tallentuneet muutokset osoittavat yhteyksiä mannerjäätikön käyttäytymisen sekä ilmakehässä ja valtameressä tapahtuneiden nopeiden muutosten välillä.

Sedimenttisarjat kertovat ilmaston muuttumisesta

Tutkimusten perusteella Kattegatin alue vapautui mannerjäästä noin 18000 vuotta sitten. Mannerjäätikön vetäytymisen aikana merenpohjalle kerrostuneen aineksen määrä ja sedimentaationopeudet ovat olleet poikkeuksellisen suuria, paikoin jopa useita senttimetrejä vuodessa. Sedimentaatio on ollut alueella keskimäärin 2-3 cm vuodessa, noin 18000–15900 vuotta sitten. Näin suuria kerrostumisnopeuksia havaitaan harvoin meriympäristössä. Tämä kertoo vetäytyvältä mannerjäätiköltä tulleiden sulavesien ja niiden kuljettaman aineksen suurista määristä.

Tulokset osoittavat, että Fennoskandian mannerjäätikkö on reagoinut muuttuvaan ilmastoon suhteellisen nopeasti. Havaitut muutokset jäätiköltä tulleissa sulamisvesipurkauksissa noin 17400-17200 vuotta sitten ovat voineet osaltaan vaikuttaa valtamerenkiertoon Pohjois-Atlantilla. Mannerjäätiköiden ja merijään sulaminen aiheuttivat pintaveden suolapitoisuuden vähenemistä ja samalla meriveden tiheyden laskun, jolloin syvänveden muodostus Pohjois-Atlantilla heikkeni, aiheuttaen mahdollisesti häiriöitä Atlantin termohaliiniseen kiertoon (The Atlantic Meridional Overturning Circulation). Fennoskandian mannerjäätiköltä tulleet suuret sulavesimäärät ovat jopa voineet olla myötävaikuttamassa Heinrich 1 tapahtuman syntyyn.

Sedimenttien fysikaaliset ominaisuudet ja hiilipitoisuus Kattegatin sedimenttinäytesarjassa. Ikä on ilmoitettu kalenterivuosina (cal a. BP). UIIIa, UIIIc, UIIc ja UIId edustavat näytesarjan sedimenttiyksiköitä.
Sedimenttien fysikaaliset ominaisuudet ja hiilipitoisuus Kattegatin sedimenttinäytesarjassa. Ikä on ilmoitettu kalenterivuosina (cal a. BP). UIIIa, UIIIc, UIIc ja UIId edustavat näytesarjan sedimenttiyksiköitä. Kuvassa vasemmalla olevat mustat nuolet osoittavat magneettisen suskeptibiliteetin kohonneita arvoja noin 17400 ja 17200 vuotta sitten. Magneettinen suskeptibiliteetti (MS; 10−5 SI yksikköä) ja luonnollinen gamma säteily (NGR; cps) aineisto on esitetty sedimenttisarjoille M0060A ja M0060B (MS B ja NGR B). Väriheijastavuus (L*, %;), P‐aallon nopeus (DPwave; m s−1), wet bulk density (WBD; g cm−3), totaali hiili, totaali epäorgaaninen hiili ja totaali orgaaninen hiili (TC, wt.% TIC, wt.%; ja TOC, wt.%) on esitetty näytesarjalle M0060A. NGRIP δ18O data (‰) Grönlannin mannerjäätiköstä on esitetty vertailun vuoksi (data: NGRIP).

Heinrich-tapahtumat (Heinrich events) ovat Dansgaard-Oeschger -syklien ohella jääkaudelle tyypillisiä hyvin nopeita lämpötilanvaihteluita. Heinrich-tapahtumat ovat pääosin Pohjois-Amerikan mannerjäätiköltä Pohjois-Atlantille tulleita massiivia jäävuorten purkauksia. Nämä tapahtuivat viime jääkauden aikana noin 7000 vuoden välein. Heinrich-tapahtumien aikana lämpötila laski Grönlannissa 3-6 °C ja meren pintalämpötila pohjois-Atlantilla 1-2 °C. Heinrich-tapahtumiin liittyy Pohjois-Atlantin syvänveden muodostumisen heikkeneminen tai jopa tyrehtyminen, sekä Atlantin termohaliinisen kierron häiriintyminen, jolla oli laajoja vaikutuksia ilmastoon maapallolla.

Tutkimuksessa käytetyt sedimenttinäytesarjat kairattiin Itämeren IODP tutkimusmatkan (IODP Expedition 347: Baltic Sea Paleoenvironment) aikana vuonna 2013. Tutkimus on osa Suomen Akatemian rahoittamaa CISU-hanketta. Suomi osallistuu kansainväliseen valtamerten IODP kairausohjelmaan (The International Ocean Discovery Program) Suomen Akatemian rahoituksella.

Itämeren IODP tutkimusmatkalla käytetty Greatship Manisha porausalus. Aluksen takakannella sijaitsivat tutkimusmatkan aikana kontit, joissa olivat laboratoriotilat
Itämeren IODP tutkimusmatkalla käytetty Greatship Manisha porausalus. Aluksen takakannella sijaitsivat tutkimusmatkan aikana kontit, joissa olivat laboratoriotilat (esim. petrofysiikka, geokemia, mikrobiologia). Kahden kuukauden tutkimusmatkan aikana tulikin työskenneltyä 12 tuntia vuorokaudessa noissa viihtyisissä konteissa. Kuva: A. Kotilainen @ECORD/IODP.

Tutkimuksessa on ollut mukana tutkijoita Suomen ja Ruotsin lisäksi Tanskasta, Sveitsistä, Yhdysvalloista, Venäjältä ja Japanista.

Teksti

Aarno Kotilainen, tutkimusprofessori

Alkuperäinen tutkimusartikkeli

Hyttinen, O., Quintana Krupinski, N., Bennike, O.,Wacker, L., Filipsson, H.L., Obrochta, S., Jensen, J.B., Lougheed, B., Ryabchuk, D., Passchier, S., Ian Snowball, Herrero-Bervera, E., Andrén, T., Kotilainen, A.T., 2021 (April). Deglaciation dynamics of the Fennoscandian Ice Sheet in the Kattegat, the gateway between the North Sea and the Baltic Sea Basin. Boreas, Vol. 50, pp. 351–368. https://doi.org/10.1111/bor.12494. ISSN 0300-9483