Maapallo/Luonnonilmiöt ja luonnonmullistukset

Luonnonilmiöt ovat fysikaalisia tai biologisia tapahtumia, jotka eivät ole ihmisen keinotekoisesti aiheuttamia, esimerkiksi tulivuorten purkaukset.

Pyörremyskyt ja hirmumyrskyt

Sykloni Gafilo satelliittikuvassa vuonna 2004

Tornado

Pyörremyrsky on voimakas myrsky, johon liittyy maanpinnasta korkealle pilviin ulottuva ilmavirtaus. Pyörteen halkaisija saattaa vaihdella muutamasta kymmenestä sataan metriin. Tornadossa tuulen nopeus saattaa olla jopa 480 km/h.

Suomen yleiskielen sanalla pyörremyrsky tarkoitetaan joskus satojen kilometrien kokoista trooppista hirmumyrskyä joka elää päiväkausia, joskus alle kilometrin kokoista tornadoa joka syntyy ja kuolee yleensä yhden tunnin sisällä.

Hirmumyrsky on tuulen voimakkuuden kovin luokka Beaufortin asteikolla. Se vastaa tuulennopeutta 32,7 m/s tai enemmän. Tyypillisesti hirmumyrskyä havaitaan trooppisten hirmumyrskyjen yhteydessä.

Näin määritelty tuulennopeus on Maailman ilmatieteen järjestön suositusten mukaan 10 minuutin keskiarvo. Trooppisen hirmumyrskyn tapauksessa halutaan joskus korostaa eroa tuulen ja sen aiheuttavan matalapaineen välillä, jolloin jälkimmäistä kutsutaan pyörremyrskyksi.

Trooppinen hirmumyrsky on kääntöpiirien välisellä alueella esiintyvä voimakas matalapaine, johon liittyy hirmumyrskyn voimakkuudella puhaltava tuuli. Eri merialueilla trooppisilla hirmumyrskyillä on eri nimityksiä.

Trooppiseen hirmumyrskyyn liittyy matalapaineen keskusta kiertävä voimakkaan tuulen alue sekä tässä pyörteessä kohoava laaja pilvimassa, jossa havaitaan kaatosadetta ja yleensä ukkosta. Rakenteensa takia trooppisia hirmumyrskyjä kutsutaan myös pyörremyrskyiksi. Trooppiset hirmumyrskyt eroavat muista liikkuvista matalapaineista, kuten Suomeen tulevista rintamajärjestelmistä, energiataloutensa takia: niiden alapuolella on lisäenergianlähteenä lämmin meri, jossa on vähintään 50 metrin paksuinen ja 26-asteinen vesikerros. Trooppisten hirmumyrskyjen voimaa lisää energia, joka sitoutuu merestä haihtuvaan vesihöyryyn ja vapautuu vesihöyryn tiivistyessä pilviksi ja sateeksi. Tämän prosessin loppumisen takia trooppiset hirmumyrskyt heikkenevät ja kuolevat nopeasti, jos ne joutuvat maa-alueille, liian kauas tropiikista tai kylmien merivirtojen päälle.

Merivirrat

Merivirta on pysyvä tai tilapäinen valtameressä tapahtuva virtaus. Monet merivirrat ovat suuria ja melko pysyviä. Tunnetuin lienee Karibianmereltä alkava Pohjois-Atlantin Golfvirta, joka on lämmin merivirta. Maapallon napojen läheltä saavat alkunsa kylmät merivirrat, jotka voivat osittain kulkea lämpimien merivirtojen alitse. Merivirrat tasaavat Maapallon lämpötiloja päiväntasaajan ja pohjoisten leveysasteiden välillä.

Muita tunnettuja virtauksia ovat kylmä Labradorinvirta Grönlannin lähellä sekä lämmin Kuroshio (Kuroshivo) Tyynellämerellä sekä kylmä Ojashio (Ojashivo). Etelämannerta kiertää lännestä itään kylmä virtaus, Länsituulten virta, joka yhdistää eri valtameret toisiinsa.

Syvämerellä on omat virtauksensa, joiden suunta on usein toinen kuin pintavirtojen. Lisäksi on olemassa virtauksia jotka kulkevat pintavirtausten alla, mm. Cromwellin virta. Niihin vaikuttavat lämpötilan ja suolaisuuden aiheuttamat veden tiheyserot. Syvät ja pintavirtaukset liittyvät yhteen saumattomaksi kokonaisuudeksi, termohaliinikierroksi. Ilman sitä meret päiväntasaajan seudulla, missä vettä haihtuu enemmän kuin sataa, muuttuisivat ajan mukana yhä suolaisemmiksi ja , kun taas jokien lähellä suolapitoisuus vain laskisi laskemistaan. Golfvirta joka lämmittää Länsi-Eurooppaa talvella, on termohaliinikierron osa.

Merivirtojen voima ja suunta muuttuvat ilmastonmuutosten mukana. Tunnettu ilmastoon vaikuttava merivirtojen suunnan jaksottainen muutos on El Niño-ilmiö. Se syntyy, kun päiväntasaajan vastavirta on voimakas, ja tavanomaista lämpimämpi Etelä-Amerikan rannikolla.

Golf-virta

Väärävärikuva Golf-virrasta joka kuvassa erottuu oranssina

Golf-virta on suuri lämmin Atlantin valtameren merivirta, joka jatkaa päiväntasaajavirtoja ja joka alkaa Meksikonlahdelta ja vie Atlantilla kohti Islantia. Golf-virta kulkee Meksikonlahdelta Floridan niemimaan kautta Kuuban ja Bahamasaarten välitse ja jatkaa koillissuunnassa Eurooppaa kohti. Golfvirta haarautuu kohdassa 30° läntistä pituutta, 40° pohjoista leveyttä takaisin Afrikan rannikkoa kohti kiertävään ja pohjoiseen virtaan. Osa Golfvirrasta kulkee myös Skandinavian niemimaan ohitse Norjanmerellä ja vaikuttaa huomattavasti myös Suomen ilmastoon.

Golf-virta lämmittää huomattavasti ilmastoa Länsi- ja Pohjois-Euroopassa, erityisesti mm. Norjassa, Iso-Britanniassa, Irlannissa ja Ranskassa nimenomaan talvisin. Golfvirta lämmittää Meren rannikolla olevaa Länsi-Eurooppaa noin 9 astetta muuttaen huomattavasti mm. Islannin, Englannin ja Norjan ilmastoja. Hieman pienempi vaikutus on muun Skandinavian, mm Suomen ilmastoon. Suomen ilmasto on vain heikosti mantereinen. Golfvirta saa alkunsa Pohjoisesta päiväntasaajavirrasta, johon yhdistyy pienempiä virtauksia.

Golfvirta virtaa nopeimmillaan jopa kävelyvauhtia, 2 m/s. Golfvirta on nopein yli 200 m syvyydessä, mutta heikkoa virtausta on mitattu jopa 3000 m syvyydessä asti. Nopein 1,5-2 m/s alue on vain 20-30 km leveä, ja 1 m/s 50 km leveä. Nämä nopeimmat alueet ovat katkonaisia. Virtaus saattaa ulottua heikkona 80-200 km leveyteen. Äärirajoilla virtaus on vain 10 cm/s. Golfvirran sisällä ja rajalla on erikokoisia syntyviä, muuttuvia ja katoavia meandereita, pyörteitä. Golfvirrasta erkanee rengasmaisia lyhytikäisiä virtauksia.Golfvirta on sekä tyvestään että latvastaan haarainen.

Ilmastonmuutoksen aiheuttaman napajäätiköiden sulamisen on arveltu mahdollisesti hidastavan tai jopa pysäyttävän Golf-virran.

Jääkausi

Jäätikön laajuus sen ollessa laajimmillaan pleistoseenikaudella

Jääkausi on aika, jolloin jäätiköt laajenevat suuriksi ilmaston kylmettyä. Jääkausia on ollut useita. Viime jääkaudella oli Suomessa samanlaista kuin nyt Grönlannissa, Huippuvuorilla tai Islannin jäätikköalueilla.

Viime jääkausi, Veiksel-jääkausi oli yli 10000 vuotta sitten. Skandinavian ylle tuli valtava jäävaippa ja Suomikin peittyi jään alle. Nimenomaan kesä kylmeni jääkaudella, niin ettei satanut lumi ehtinyt sulaa ja lumiraja aleni. Skandinavian yllä oli suuri 2-3 kilometrin paksuinen jääpeite, joka ulottui Itämeren yli Pohjois-Saksaan ja melko lähelle Moskovaa. Kanadaa peitti valtava jäätikkö, joka ulottui Pohjois-Yhdysvaltoihin. Alpit jäätyivät kokonaan. Jääkaudella suurta osaa jäättömästä Euroopasta peitti kitukasvuinen arotundra, jolla vaelteli monia nykyisin sukupuuttoon kuolleita eläimiä, muun muassa villaisia mammutteja, villasarvikuonoja, myskihärkiä ja villipeuroja , jättiläishirviä ja nykyisinkin eläviä biisoneita.

Lämpötilan lasku aiheutti ilmavirtausten muuttumista, tuulien voimistumista, laajaa kuivumista ja aavikko- ja aroalueiden kasvua ja mm. havumetsävyöhyke katosi pohjoiselta pallonpuoliskolta suureksi osaksi.

Jääkaudella meren pinta laski kymmeniä metrejä, koska silloin suuri osa vedestä, joka haihtui meristä, sitoutui laajoihin, jopa kilometrien paksuisiin jäätiköihin. Muutaman kilometrin paksuinen jäätikkö painoi maankuoren alemmaksi, mikä aiheuttaa vieläkin maankohoamista. Jääkauden aikana jäätikön koko vaihteli suuresti.

Ilmaston kylmeneminen johtui Maan radan soikeuden ja akselin suunnan muutoksista. Maan miljoonien vuosien historiassa on ollut jääkausijaksoja, jolloin jääkausia on ollut. Nykyään eletään pleistoseenikauden jääkausijaksoa. Nyt on menossa holoseeni-interglasiaali. Suuria jääkausia on ollut Pohjois-Euroopassa noin 800 000 vuotta ja pienempiä ainakin 2,75 miljoonaa vuotta. Tätä ennen oli jäätiköitä pohjoisella pallonpuoliskolla jo ainakin 5 miljoonaa vuotta sitten. Ei osata tarkoin sanoa, milloin seuraava jääkausi tulee. Palokkaimmat povaavat sen olevan ovella kasvihuone-ilmiön aiheuttaessa Akktiksen jäiden sulamisvesillä Golfvirran tukkeutumisen, toisten mielestä kasvihuoneilmiö lämmittää Maapalloa ja hidastaa tai estää seuraavan jääkauden tulon.

Ihmisen aiheuttamat muutokset

Ihmisten aiheuttamilla muutoksilla tarkoitetaan muutoksia, jotka on voitu osoittaa johtuvan ihmisen elämäntavasta ja tekemisistä. Tällaisia muutoksia ovat esimerkiksi lämpötilan merkittävä nouse viimeisten kahdensadan vuoden aikana (kasvihuoneilmiö), sekä rehevöityminen, joka on erityisesti korostunut Suomen pienissä ja matalissa vesissä, jotka ovat kasvaneet umpeen.

Ihmistä on myös syytetty osallisuudesta hirmumyrskyjen (hurrikaanien) syntyyn, tulivuorten purkauksiin, maajäristyksiin jne. kuitenkaan näihin ei ole vielä selvitetty syy seuraus suhdetta.

Kasvihuoneilmiö ja ilmastonmuutos

Ilmastonmuutos tarkoittaa Maan ilmastossa tai paikallisissa ilmastoissa tapahtuvaa muutosta. Ilmasto on kautta aikojen vaihdellut luonnollisista syistä, jotka liittyvät muun muassa merien lämpömekanismeihin, Maapallon rataan, mannerlaattojen liikkeisiin, Auringon aktiivisuuteen, vulkaaniseen toimintaan ja asteroiditörmäyksiin.

Kasvihuoneilmiö on planeettojen kaasukehien ominaisuus, jonka seurauksena pinnan lämpötila nousee korkeammaksi kuin ilman kaasukehää. "Kasvihuoneilmiöksi" sitä kutsutaan, koska ilmakehän kaasujen ajatellaan toimivan samoin kuin lasikaton kasvihuoneessa, joka päästää auringon valon läpi Maata lämmittämään, mutta estää lämmön karkaamisen takaisin avaruuteen. Kasvihuonekaasut ovat kaasuja, jotka aiheuttavat kasvihuoneilmiön; tärkeimpiä niistä ovat vesihöyry, hiilidioksidi ja metaani . Kasvihuoneilmiö on Maan elämän perusta. Ihmisten aiheuttamia ylimääräisiä kasvihuonekaasuja ovat hiilidioksidi, metaani, CFC-yhdisteet, typpioksiduuli ja otsoni.

Kasvihuoneilmiöstä keskustellaan paljon, koska sen tiedetään olevan tärkeä osa Maan ilmastojärjestelmää. Valtaosa ilmastotutkijoista arvioi ilmaston muuttuvan, koska ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöt ovat nostaneet ilmakehän kasvihuonekaasujen pitoisuuksia. Tutkijat arvioivat näiden päästöjen nostaneen Maan pintalämpötilaa 125 vuodessa noin 0,6 astetta.

Rehevöityminen

Rehevöitymisellä tarkoitetaan kasvillisuuden liiallisen ravinnesaannin aikaansaamaa perustuotannon lisääntymistä. Rehevöityminen vesistössä johtaa veden samenemiseen, vesikasvien lisääntymiseen, vesistöjen umpeenkasvuun, ranta-alueiden rihmalevien kasvuun, suurien leväkukintojen esiintymiseen, talviseen happikatoon ja kalaston ja muun eliöstön muutoksiin.

Rehevöitymisen syynä on kasvien tarvitsemat ravinteet, typpi ja fosfori, joita joutuu ympäristöön mm. maatalouden valumavesien mukana, teollisuus- ja yhdyskuntajätevesien mukana, kalankasvattamoilta ja laskeumana ilmasta. Typpi on rehevöitymistä rajoittava minimiravinne suurimmassa osassa Itämerta.

Alkuun päässeen rehevöitymisen pysäyttäminen vesistössä on ongelmallista. Vaikka kuormitusta pystyttäisiin vähentämään, vesistön pohjasedimentteihin varastoituneet ravinteet saattavat palautua uudelleen kasvillisuuden käyttöön. Orgaanisen aineksen vajoamisen seurauksena mikrobien aerobinen hajotustoiminta lisääntyy pohjasedimentissä, mikä johtaa hapen loppuun kulumiseen pohjasedimentissä.