Jäänmurtaja-retkikunta tutkimaan muuttuvan arktisen kevään vaikutusta ilmakehään, merijäähän ja valtamereen
Joka kesä osa arktisesta merijäästä sulaa, ja kun arktinen alue lämpenee jopa neljä kertaa nopeammin kuin muu planeetta, muutokset napa-alueen keväässä vaikuttavat säähän, sään ääri-ilmiöihin ja ilmastoon maailmanlaajuisesti. Arktisen kevään nopeaa muutosta ei kuitenkaan ole aikaisemmin mitattu ja tutkittu niin laajasti kuin tällä matkalla on tarkoitus tutkia. On tärkeää selvittää, mitkä ovat seuraukset, kun jään sulaessa valtava määrä kosteutta nousee ilmakehään aiemmasta muuttuneella aikataululla – ja minne kosteutta täynnä olevat pilvet lähtevät? Monitieteellisten tutkimustiimien yhteistyöllä kevään prosesseja voidaan mitata ennennäkemättömän kattavasti jäältä, merivedestä, aluksen mastosta ja kauempaa jääkentältä helikopterin avulla.
40 tutkijan retkikunta lähtee Ruotsin Polaaritutkimuksen sihteeristön ARTofMELT 2023 (Atmospheric Rivers and the beginning of sea ice Melt) tutkimusmatkalle jäänmurtaja Odenilla 7.5.2023 Longyearbyenistä Huippuvuorilta. Suuntana on Huippuvuorten ja Grönlannin välinen alue, missä ilmakehän, merijään ja meren vuorovaikutusta voidaan analysoida ennen ilmakehän lämpimien vesihöyryjokien kevätvirtausta, niiden aikana ja jälkeen. Tutkijat palaavat Huippuvuorille 15.6.2023.
Jäänmurtaja Oden on yksi maailman tehokkaimmista jäänmurtajista, ja sen varustukseen kuuluu yksi polaarimerien edistyksellisimpiä tutkimusalustoja. Mukana on myös helikopteri, ja tutkimusretkeen kuuluvat myös nopeat lähdöt satelliittikuvista havaittujen ilmakehävirtausten perään.
Retkikunnassa mukana on Oulun yliopiston ekologian ja geneettisen tutkimuksen yksikössä työskentelevä professori Jeffrey Welker, joka on myös Arktisen yliopiston ekologian ja biogeokemian oppituolin haltija. Welker sekä Ilmatieteen laitoksen tutkijat ovat saaneet Suomen ulkoministeriöltä rahoitusta arktisen alueen veden kiertokulun sekä ilmakehän, merijään ja valtameren vuorovaikutusten ja kausivaihteluiden tutkimukseen.
Miten lämpimät ilmakehän vesihöyryjoet vaikuttavat merijäähän, kosteuteen ja pilviin?
Yhden teorian mukaan voimakkaat lämpimän ja kostean ilman virtaukset etelästä arktiselle alueelle käynnistävät arktisen merijään sulamisen, joka voimistaa kevään lämpenemistä. Uusimmat tutkimukset viittaavat siihen, että nämä ilmakehän vesihöyryjoet ja lämpimän ilman purkaukset ovat yleistymässä, voimistumassa ja pitenemässä nopeasti lämpenevällä arktisella alueella.
Jäänmurtaja Oden, kuva Ruotsin Polaaritutkimuksen sihteeristö
Isotoopit ovat kuin veden sormenjälkiä
Jäämeren kasvava avovesialueiden pinta-ala vaikuttaa sääolosuhteisiin maailmanlaajuisesti, ja sään ääri-ilmiöt muualla voivat johtua pohjoisen merialueen jääpeitteen vähyydestä. Esimerkiksi talvinen matalapaine voi kerätä suuren määrän kosteutta pohjoisesta avovedestä ja purkautua kovina lumisateina ja myrskynä etelämpänä. Avain kosteuden lähteen seurantaan ja jäljittämiseen on veden isotoopeissa, mitkä toimivat tavallaan sormenjälkenä: kevyempien ja raskaampien veden isotooppien suhdetta voidaan hyödyntää merkkiaineena. Lue lisää isotoopeista.
Jäänmurtaja Odenilla Welker ja tutkimusteknikko Valtteri Hyöky suorittavat sarjan jatkuvia, korkeataajuisia (joka sekunti) veden isotooppimittauksia samanaikaisesti ilmakehän vesihöyrystä ja merivedestä. Nämä vesihöyry- ja merivesimittaukset yhdistetään lopulta veden haihtumisnopeuksiin, tuulen suuntiin, kosteuteen, merijään peittoon, meriveden suolapitoisuuteen ja meriveden lämpötiloihin.
Vesihöyryn ja meriveden isotooppimittaukset ovat avainasemassa, kun jäljitetään ilmakehän vesihöyryjokien lähteitä ja kosteuden kulkeutumista etelästä arktiselle alueelle, sen sisällä ja sieltä pois. Vesihöyrymittausten yhdistäminen meriveden mittauksiin auttaa määrittämään, kuinka meriveden massat ja virtaukset voivat muuttua ilmakehän virtausten aikana, ja miten ne ovat yhteydessä muutoksiin merijääolosuhteissa, pilvimuodostumissa ja Jäämeren energiatasapainossa.
Welkerin tiimi pyrkii selvittämään, mitä merivesi-isotoopit sekä valtameren yltä mitatut vesihöyryisotoopit pystyvät kertomaan uusista olosuhteista merijään murtuessa ja muuttuessa jäättömäksi, aiheuttaen nopeaa ja massiivista veden haihtumista arktiselta alueelta.
Lisäksi Welker ja hänen ryhmänsä pystyvät dokumentoimaan ensimmäisten joukossa pystysuuntaisia ja vaakasuuntaisia vesihöyryn isotooppiprofiileja 10 kilometrin säteellä Odenin jäänmurtajasta ja pystysuunnassa yli 1000 metriin asti HELiPodin avulla. HELiPod on tutkimusinstrumentti, joka ripustetaan mukaan helikopterilennoille.
Welkerin tiimin muut jäsenet ovat tutkijatohtorit Hannah Bailey, Ben Kopec ja Kaisa-Riikka Mustonen Oulun yliopistosta ja tohtori Eric Klein, Alaskan yliopisto Anchoragesta.
Ilmakehän virrat ja merijään sulaminen ARTofMelt 2023 -retkikunta