CARATE – hiilen isotooppisuhteista menneisyyden ilmastoon
Markku Oinonen, dosentti, laboratorionjohtaja & Laura Arppe, tutkijatohtori
Puut ovat ihmeellisiä olentoja, joilla on pitkä muisti – erityisesti kokemiensa ilmasto-olojen suhteen. Tätä ominaisuutta hyödynnetään CARATE-projektissa, joka on Luomuksen Ajoituslaboratorion ja Metsäntutkimuslaitos Metlan yhteinen Suomen Akatemian rahoittama nelivuotinen tutkimuskonsortio (Oinonen & Mielikäinen, 2011). Projektin tavoitteena on selvittää Pohjois-Suomen ilmastohistoriaa viimeisen 7500 vuoden ajalta puurajalla kasvaneiden mäntyjen (Pinus sylvestris) vuosirenkaisiin tallentuneiden hiilen pysyvien isotooppien koostumusvaihteluiden avulla. Lapin järvien pohjamudassa on säilynyt tuhansia vuosia vanhoja männynrunkoja, joita hyväksikäyttäen voidaan rakentaa yksittäisen vuoden tarkkuudella ajoitettuja aikasarjoja ilmaston vaihteluista ja puiden fysiologisista reaktioista näihin ympäristöpakotteisiin. Projektissa hyödynnetään jo olemassa olevaa, Lapin järvistä nostettuihin subfossiilisiin mäntyihin perustuvaa, vuoteen 5634 BCE ulottuvaa yhtenäistä mäntykronologiaa (Eronen et al., 2002; Helama et al., 2008), jota on täydennetty uusin runkonäyttein. Mudasta ylösnostettujen puiden tarkka ikä selvitetään dendrokronologisen ristiinajoituksen avulla. Tämän jälkeen vuosirenkaista vuollaan lastuja, jotka käsitellään kemiallisesti selluloosaksi. Selluloosan hiili-isotooppikoostumus 12C/13C heijastelee puun yhteyttämisaktiivisuutta, ja sillä on voimakas riippuvuussuhde kasvukauden lämpötilaan (Hilasvuori et al., 2009).
Pohjois-Lapin ilmasto on erityisen herkkä Atlantin valtameren pohjoisosissa tapahtuville muutoksille, ja tutkimustulokset voidaan yleistää käsittämään laajempaa pohjoisatlanttista ilmastokehitystä. Keski- ja myöhäisholoseenin pitkäaikaisen ilmastokehityksen lisäksi projektissa tarkastellaan lyhytkestoisia mutta laajavaikutteisia ilmasto-anomalioita, jotka liittyvät tunnettuihin tulivuorenpurkauksiin. Yksi tällainen on vuoden 536 AD kylmä anomalia, joka havaitaan koko pohjoisen pallonpuoliskon puiden vuosirenkaissa poikkeuksellisen huonona paksuuskasvuna ja pakkasvaurioina. Projektissa tuotettavaa absoluuttisesti ajoitettua ilmastotietoa hyödynnetään myös monipuolisesti arkeologisen tutkimuksen tarpeisiin ihmisen ja ympäristön välisen vuorovaikutuksen näkökulmasta.
Eronen M., Zetterberg P., Briffa K.R., Lindholm M., Meriläinen J., Timonen M., 2002. The supra-long Scots pine tree-ring record for Finnish Lapland: Part 1, Chronology construction and initial inferences. The Holocene 12, 673–680.
Helama S., Mielikäinen K., Timonen M., Eronen M., 2008. Finnish supra-long tree-ring chronology extended to 5634 BC. Norwegian Journal of Geography 62, 271–277.
Hilasvuori E., Berninger F., Sonninen E., Tuomenvirta H., Jungner H., 2009. Stability of climate signal in carbon and oxygen isotope records and ring width from Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Finland. Journal of Quaternary Science 24, 469–480.
Oinonen M & Mielikäinen K 2011. Muinaisympäristöjen kasvifysiologia: keski- ja myöhäis-holoseenikautisten puiden vuosilustojen kasvu- ja hiilen isotooppitietojen fuusioiminen (CARATE). Funding decisions #251287 and 251441 for CARATE project by the Academy of Finland.