Pieni jääkausi

Pieni jääkausi tai pikku jääkausi oli viileä ajanjakso etenkin Euroopassa noin vuosien 1400–1900 välisenä aikana. Euroopassa oli tuolloin useita kylmiä kausia, jolloin keskilämpötila oli kaksi tai kolme astetta normaalia alempi. Kaikkein kylmintä aikaa Euroopassa oli 1690-luvulla. Pohjois-Amerikassa kylmintä oli 1800-luvulla, Aasian itäosissa 1600-luvulta 1700-luvun lopulle, tropiikissa 1500-luvulta 1800-luvulle ja eteläisellä pallonpuoliskolla arviolta 1500–1600-luvuilla.
Viileneminen näkyi vain talvilämpötiloissa. Euroopan talvien keskilämpötila oli kauden aikana arviolta noin asteen matalampi kuin 1900-luvun alussa. Ajanjakson kesälämpötiloissa ei ole havaittu suuria muutoksia, mikä nähdään esimerkiksi Burgundin viinialueen sadonkorjuutilastoista, jotka kertovat kasvukausien lämpötiloista. Pienen jääkauden aikana oli myös lämpimiä kausia.
Koska lämpötilatietoja ei ole riittävästi saatavilla, ei tiedetä, oliko pienen jääkauden aikainen ilmaston viilentyminen globaali vai vain paikallinen ilmiö. Joidenkin tutkijoiden mukaan pieni jääkausi oli vain paikallinen ilmiö, mutta toisten tutkijoiden mukaan kyseessä oli maapallon ilmaston luonnollinen vaihtelu lämpimästä kaudesta viileään kauteen ja takaisin lämpimään. Pohjoisella ja eteläisellä pallonpuoliskolla oli joka tapauksessa monin paikoin keskimäärin kylmempää kuin edeltäneellä keskiajan lämpimällä kaudella tai 1900-luvun alussa. Laaksojäätiköt etenivät eri puolilla maapalloa, kuten Norjassa ja Alpeilla. Lontoon läpi virtaava Thames-joki oli melko säännöllisesti jäässä toisinaan jopa kuukausien ajan. Thamesin jäätyminen johti Frost Fair -markkinatradition syntyyn, jossa joen jäälle pystytettiin markkinakojuja, ja alueella saattoi olla samanaikaisesti tuhansiakin ihmisiä.
Pienen jääkauden ilmastoon on esitetty erilaisia syitä, kuten Auringon aktiivisuuden muutokset sekä maapallon ilmastoon vaikuttavien tekijöiden sykliset vaihtelut. Yhtenä selityksenä on pidetty muutoksia ilmakehän virtausjärjestelmässä, mitä osoittavat Pohjois-Atlantin oskillaation muutokset.
Mahdolliset syyt.
Tutkijat ovat alustavasti tunnistaneet seitsemän mahdollista syytä pieneen jääkauteen: Maan kiertoratasyklit, vähentynyt Auringon aktiivisuus, lisääntynyt tulivuorten aktiivisuus, merivirtojen muutokset, muutokset väkiluvussa eri puolilla Maapalloa ja siihen liittyvä metsäpinta-alan muutos, ja ilmastojärjestelmän sisäinen vaihtelu.
Kiertoratasyklien muutokset.
Maan kiertoratasyklien muutokset ovat viimeisten 2 000 vuoden aikana aiheuttaneet pitkäkestoisen pohjoisen pallonpuoliskon viilenemisen, joka jatkui läpi keskiajan ja pienen jääkauden. Arktiksen viilenemisnopeus on noin 0,02 °C vuosisadassa. Tätä trendiä voitaisiin jatkaa tulevaisuuteen, jolloin maapalloa voisi koittaa taas uusi jääkausi, mutta 1900-luvun lämpötilamittausaikasarjat näyttävät tämän trendin äkillisesti kääntyneen, sillä lämpötilat ovat nousseet ihmisperäisten kasvihuonekaasujen päästöjen seurauksena.
Auringon aktiivisuus.
Alhaisen auringonpilkkuluvun ja viilenevien lämpötilojen välinen yhteys tunnetaan edelleen huonosti. Vuosina 1645–1715, keskellä pientä jääkautta, auringon aktiivisuus oli alhaisessa vaiheessa eli niin sanotussa Maunderin minimissä. Spörerin minimin ajallinen yhteys vuosina 1460–1550 tapahtuneeseen viilenemiseen on myös tunnistettu. Muita merkkejä alhaisesta auringon aktiivisuudesta tänä aikana antavat mm. hiili-14- ja beryllium-10-isotooppien pitoisuudet.
Säilyneiden havaintojen ja radiohiilen vaihtelujen mittausten pohjalta on joskus päätelty, että pienen jääkauden aiheutti auringonpilkkujen muutos. Vaikutusmekanismia ei silti tarkkaan tunneta. Pieneen jääkauteen ajoittuvat auringonpilkkuköyhät Spörerin minimi, Maunderin minimi ja Daltonin minimi. Ilmasto alkoi viiletä pieneen jääkauteen eri laskutapojen mukaan viimeistään noin vuosina 1250–1380 keskiajan lämpökauden jälkeen. Todella kylmää tuli vuoden 1420 tienoilla, kun Spörerin minimi alkoi. 
Tulivuorten aktiivisuus.
Vuonna 2012 ilmestyneessä artikkelissaan Miller ym. kytkevät pienen jääkauden "epätavalliseen 50-vuotiseen jaksoon, jona tapahtui neljä suurta rikkiä vapauttavaa räjähdyspurkausta, joista kukin kuormitti maapalloa yli 60 teragrammalla sulfaattia", ja huomauttavat, että "suuria muutoksia auringonsäteilyssä ei ole tarpeen olettaa".
Pienen jääkauden kuluessa tulivuoritoiminta lisääntyi maapallolla. Kun tulivuori purkautuu, sen tuhka nousee korkealle ilmakehään ja voi levitä koko maapallon alueelle. Tuhkapilvi estää osaa auringonsäteilystä pääsemästä Maan pinnalle, mikä johtaa maailmanlaajuiseen viilenemiseen, joka voi jatkua jopa kaksi vuotta purkauksen jälkeen. Tulivuorenpurkauksissa vapautuu myös rikkiä rikkidioksidin muodossa. Kun se saavuttaa stratosfäärin, se muuttuu rikkihappopisaroiksi, jotka heijastavat auringonvaloa ja sitä kautta vähentävät Maan pinnalle pääsevän auringonsäteilyn määrää.
Eräs viimeaikainen tutkimus havaitsi, että erityisen massiivinen trooppinen tulivuorenpurkaus vuonna 1256, mahdollisesti nyt jo sammunut Samalas lähellä Rinjania (molemmat nykyisen Indonesian Lombokissa), sekä sitä seuranneet pienemmät purkaukset vuosina 1268, 1275 ja 1284 eivät antaneet ilmaston palautua. Tämä saattoi aiheuttaa alkuperäisen viilenemisen, ja vuosien 1452–1453 purkaus Kuwae-vuorella Vanuatussa käynnisti toisen viilenemisen. Kylmät kesät voivat säilyä merijää/valtameri-palauteketjujen kautta pitkään senkin jälkeen kuin tuhka ja sulfaattipisarat ovat poistuneet.
Muihin pienen jääkauden aikana purkautuneisiin tulivuoriin, jotka ovat voineet vaikuttaa viilenemiseen, luetaan Billy Mitchell (n. 1580), Huaynaputina (1600), Mount Parker (1641), Long Island (n. 1660) ja Laki (1783). Tambora-vuoren purkaus Indonesiassa vuonna 1815 täytti ilmakehän tuhkalla; seurannutta vuotta 1816 kutsuttiin kesättömäksi vuodeksi, kun pakkaspäiviä ja lunta havaittiin vielä kesä-heinäkuussa sekä Uudessa-Englannissa että Pohjois-Europassa.
Valtameren kiertoliike.
Toinen vaihtoehto on, että valtamerten termohaliinikierto heikentyi pienen jääkauden aikana. Kiertoliike olisi voinut keskeytyä suuren määrän makeaa vettä purkautuessa Pohjois-Atlanttiin, mahdollisesti pientä jääkautta edeltäneen keskiajan lämpimän kauden aikana. On esitetty huolia siitä, että termohaliinikierron pysähtyminen voisi tapahtua myös uudestaan nykyisen ilmaston lämpenemisen seurauksena.
Väkiluvun lasku.
Jotkut tutkijat ovat esittäneet, että ihmiskunnan vaikutus ilmastoon alkoi aiemmin kuin sen yleensä oletetaan alkaneen, ja että merkittävät väkiluvun vähenemiset Euraasiassa ja Amerikoissa heikensivät tätä vaikutusta, mikä johti viilenevään trendiin.
Mustan surman arvioidaan tappaneen 30–60 % Euroopan väkiluvusta. Kokonaisuudessaan rutto olisi voinut vähentää maailman väkilukua arvioidusta 475 miljoonasta 350–375 miljoonaan 1300-luvulla. Väkiluku palautui entiselle tasolleen vasta 200 vuoden jälkeen. William Ruddiman esitti, että nämä laajat väkiluvun vähenemiset Euroopassa, Itä-Aasiassa ja Lähi-idässä saivat maatalouden vähenemään. Ruddiman ehdottaa, että entiset maatalousalueet jälleenmetsittyivät sen jälkeen luonnollisesti, jolloin ne sitoivat hiiltä ilmakehästä. Tämä olisi aiheuttanut osan pienen jääkauden aikaisesta viilenemisestä. Ruddiman ehdotti myös, että Amerikkojen väestön väheneminen eurooppalaisten saavuttua mantereelle 1500-luvulla olisi voinut vaikuttaa samalla tavalla. Muut tutkijat ovat yhtyneet näkemykseen Amerikkojen väestön vähenemisen vaikutuksista todeten, että ihmiskunta oli raivannut huomattavan määrän metsää maataloutta varten ennen kuin eurooppalaiset toivat mukanaan väkiluvun romahduksen. Richard Nevle, Robert Dull ja heidän työtoverinsa ehdottivat lisäksi, että neotrooppisiin metsiin sitoutunutta hiiltä ei vapauttanut pelkästään metsien raivaus vaan myös ihmisen aiheuttamat metsäpalot, jotka pienensivät Amazonian ja Väli-Amerikan metsienbiomassaa ennen eurooppalaisten saapumista ja heidän mukanaan saapuneiden tautien leviämistä mantereella. Dull ja Nevle laskivat, että trooppisten metsävyöhykkeiden uudelleenmetsittyminen pelkästään Amerikoissa vuosina 1500–1650 sai hiiltä sitoutumaan kasvillisuuteen 2–5 petagrammaa. Brierley ehdotti, että eurooppalaisten saapuminen Amerikkoihin aiheutti joukkokuolemia vieraan tautiperimän kautta, mikä johti maatalousmaan hylkäämiseen, metsien palautumiseen alueelle ja näin ollen hiilidioksidin uudelleensitoutumiseen. Sedimentti- ja maaperänäytteiden tutkimus on osoittanut, että hiilidioksidin sitoutuminen jälleenmetsittymisen kautta Amerikoissa on voinut vaikuttaa pieneen jääkauteen. Väestömäärän romahdus liittyy Etelämantereen Law'n jäätikködoomin alueella havaittuun pudotukseen hiilidioksidimäärissä. Vuonna 2011 julkaistu tutkimus (Carnegien tiedeinstituutin Globaalin ekologian laitos) väitti, että mongolivalloitukset, jotka kestivät lähes kaksi vuosisataa, vaikuttivat merkittävästi maapallon viilenemiseen, koska laajat alueet tyhjenivät väestöstä, ja hiiltä sitovat metsät palautuivat viljellyille maille.
Väkiluvun nousu.
On spekuloitu, että väkiluvun kasvu pohjoisilla leveysasteilla aiheutti pienen jääkauden metsäkadon seurauksena. Tämä metsäkato olisi kasvattanut Maan albedoa (heijastuskykyä) ja vaikuttanut syvästi maailmanlaajuisiin lämpötiloihin.
Ilmastojärjestelmän sisäinen vaihtelu.
Spontaanit vaihtelut maapallon ilmastossa voisivat myös selittää pienen jääkauden. On vaikea selvittää, mikä on sisäisen vaihtelun osuus silloin, kun muita vaikuttavia tekijöitä ei tunneta kovin tarkkaan. Yksi tapa sisäisten vaihtelujen kuvaamiselle on ajaa kytkettyjä ilmastomalleja, joissa ulkoisen pakotteen osuus on asetettu nollaksi. Kaaoksen ajamat muutokset valtameressä, ilmakehässä tai näiden vuorovaikutuksessa voivat ohjata mallia spontaanisti tilasta toiseen. Kahdessa tutkimuksessa on todettu, että sisäinen vaihtelu ei ole tarpeeksi suurta selittämään pientä jääkautta. Euroopan ankarat talvet vuosina 1770 ja 1772 selittyvät kuitenkin poikkeamalla Pohjois-Atlantin oskillaatiossa.