Kattavia näkymiä arktisen alueen tulevaisuuteen

Sadat kansainväliset tutkijat analysoivat parhaillaan mittaustuloksia, joita kerättiin vuoden ajan ennennäkemättömällä tarkkuudella Jäämeren keskiosissa tutkimusalus Polasternillä. Nyt tutkijat ovat julkaisseet tutkimusretkestä kolme laajaa katsausartikkelia.

Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (MOSAiC) -tutkimusprojektin tarkoituksena on tarjota uutta ja entistä tarkempaa tietoa tulevaisuuden arktisesta alueesta. Tuoreet tutkimusjulkaisut MOSAiCin ilmakehä-, lumi- ja merijää- sekä valtameriohjelmista korostavat, miten tärkeää on tutkia kaikkia ilmastojärjestelmän osatekijöitä yhdessä. Tulokset antavat ensimmäisen kokonaiskuvan ilmastoprosesseista arktisella alueella, joka lämpenee yli kaksi kertaa nopeammin kuin muu maapallo.

Oulun yliopiston ja Alaskan Anchoragen tutkimusprofessori Jeffrey Welker tutkimusryhmineen on johtanut mittauksia ilmakehän, valtameren ja merijään välisestä vuorovaikutuksesta. Veden isotooppeja (δ18O ja δ2H) mittaamalla jäljitetään vesihöyryn syntyä, kosteuden määrää ilmakehässä ja sen kulkeutumista Arktiksella alueelle ja sieltä pois. Welker on myös University of the Arcticin (UArctic) tutkimusprofessori.

Kun Polarstern jäänmurtaja ajelehti jäiden mukana arktisella merellä 2019–2020, tekivät myös Arctic Water Isotope Network (AWIN) -tutkimusasemat samaan aikaan ympäröivillä alueilla kuten Pallaksella ja Huippuvuorilla mittauksiaan. AWIN-asemien höyryisotooppimittauksia koordinoi arktisen ekologian ja biogeokemian tutkimusryhmä Oulun yliopiston ekologian ja genetiikan yksikössä. "AWIN-verkoston avulla pystymme jäljittämään ilmassa olevan kosteuden kulkeutumisreittejä avoimen arktisen valtameren alueilla, merijään päällä ja napaa alempana sijaitsevilla merillä, sillä vesihöyrystä mitattua kevyempien ja raskaampien veden isotooppien suhdetta voidaan hyödyntää merkkiaineena. Kevyemmät isotoopit esimerkiksi haihtuvat helpommin vesimassasta ilmaan, ja raskaammat isotoopit puolestaan satavat herkemmin alas sadepilvestä. Isotooppiarvo toimii ikään kuin veden sormenjälkenä", professori Welker selittää.

"Sormenjälkien avulla voidaan seurata eteläisten lämpimämpien kosteiden ilmamassojen virtauksia arktiselle alueelle tai vastaavasti kylmän arktisen ilmamassan nopeita purkauksia matalammille leveysasteille. Näistä arktisen alueen nopeista ilmamassojen muutoksista on tulossa normaaleja. Muutoksilla on kerrannaisvaikutuksia merijään rakenteeseen sekä lumen tai sateen jakautumiseen myös maa-alueilla, ja tämä voi vaikuttaa esimerkiksi porojen ravinnonhankintaan", professori Welker jatkaa. Viime talvien lämpimien ja kylmien sääjaksojen vaihtelut ovat kovettaneet lumihankia ja jäädyttäneet maan pintaa, ja näiden kovien jääkerrosten läpi porojen on vaikea kaivaa ravintoa.

Jäämeren pidentyvä avoveden aika vaikuttaa myös etelän talveen

”Se, että Jäämerellä on pidemmän aikaa avovettä ja vähemmän jäätä, vaikuttaa siihen, millainen talvi on myös maa-alueilla kauempana, jopa Etelä-Euroopassa saakka. Esimerkiksi Britteinsaarille vuonna 2018 iskenyt talvimyrsky, joka sai nimen Beast from the East, sai alkunsa kun matalapaine keräsi itseensä ennennäkemättömän määrän kosteutta, joka lopulta purkautui valtavina lumisateina. Pallaksen isotooppiaseman mittausten perusteella pystyimme todistamaan tutkimuksessamme (Bailey et al. 2021), että tämä talvinen ääri-ilmiö johtui Barentsin meren silloisesta jääpeitteen vähyydestä, jolloin suuri määrä kosteutta pääsi haihtumaan ilmaan”, Oulun yliopiston tutkijatohtori Kaisa-Riikka Mustonen kertoo. ”Nyt MOSAiC-projektin aikana kerätyn datan avulla pystymme tarkentamaan entisestään tulevaisuuden ilmastomalleja sekä tällaisten ääri-ilmiöiden syntymekanismeja, jotka ilmaston lämpenemisen vuoksi tulevat lisääntymään.”

"Vertailemalla Polarsternin ja AWIN-asemien yhtäaikaisia mittaustuloksia havaitsimme, että merijäässä olevista railoista sekä jäälauttojen välisistä isommista avoimista kohdista haihtuva kosteus saattaa vahvistaa huomattavasti Jäämeren yllä muodostuvien myrskyjen kosteuspitoisuutta ja näin kuljettaa lunta suuria määriä laajemmille alueille. Näiden railojen merkitystä ei aiemmin ole riittävästi huomioitu arktisen vedenkierron liikkeelle panevina tekijöinä eivätkä ne useinkaan erotu laajoissa satelliittikuvissa”, Welker kertoo.

Welkerin tutkimustiimi jatkaa arktisen valtameren, merijään ja ilmakehän veden isotooppikierron kuljetusmallien ja -prosessien tutkimusta. Näitä monimutkaisia koko maailman sääoloihin vaikuttavia prosesseja ei ole koskaan aikaisemmin ennen AWIN-verkostoa ja MOSAiC-projektia kyetty kvantifioimaan koko arktisen alueen osalta tällä tarkkuudella.

Linkit 7.2.2022 julkaistuihin artikkeleihin

• Professori Jeff Welker on yksi kirjoittajista: Shupe, M.D., M. Rex, B. Blomquist, P.O.G. Persson, J. Schmale, T. Uttal et al., 2022: Overview of the MOSAiC expedition: Physical oceanography. Elementa: Science of the Anthropocene 10(1). https://doi.org/10.1525/elementa.2021.00062
• Rabe, B, Heuzé, C, Regnery et al., 2022: Overview of the MOSAiC expedition – Atmosphere. Elementa, Science of the Anthropocene, 10 (1), https://doi.org/10.1525/elementa.2021.00060
• Nicolaus, M, Perovich, DK, Spreen, G, Granskog, MA et al, 2022: Overview of the MOSAiC expedition: Snow and sea ice. Elementa: Science of the Anthropocene 10(1). https://doi.org/10.1525/elementa.2021.000046

Katso myös

• MOSAiC-tutkimusmatkan sivusto englanniksi
• Video tutkimusmatkasta
• Oulun yliopiston arktinen tutkimus
• Kaisa-Riikka Mustosen isotooppitutkimus
• AWIN-tutkimusasemia rahoittavat Suomen Akatemia ja National Science Foundation. Toiminnassa ovat mukana myös mm. Oulun yliopiston tutkijat Hannah Bailey, Hannu Marttila, Bjørn Kløve ja Alun Hubbard sekä Alfred Wegener -instituutti, Alaska Anchoragen yliopisto, Tromssan yliopisto, Århusin yliopisto Tanskassa, Tukholman yliopisto, Ilmatieteen laitos ja Yhdysvaltain NEON-ohjelma (National Ecological Observatory Network).