Jäisen Antarktiksen meteorologiaa

17.04.2012

Ilmastossa, kuten maailmantaloudessakin, kaikki on kytköksissä toisiinsa. Antarktiksen jäätiköllä tapahtuvat muutokset voivat tuntua Suomessa saakka, kertoo Ilmatieteen laitoksen erikoistutkija Timo Vihma.

”Jäätiköiden sulaminen eteläisellä pallonpuoliskolla voi vaikuttaa merenkorkeuteen myös Itämerellä, sillä sulaminen aiheuttaa poikkeaman Maan massan jakautumisessa siten, että vedenkorkeuteen vaikuttavan gravitaatiokiihtyvyyden suunta hieman muuttuu”, Vihma kertoo.

Antarktis on hyvin laaja alue, sillä sen pinta-ala on noin 14 miljoonaa neliökilometriä. Paksu jää peittää lähes koko mantereen, ja merijää ulottuu talvella jopa leveyspiirille 55°S. Lumen ja jään väheneminen tällaisella alueella vaikuttaa koko maapallon ilmastoon, sillä lumipeite heijastaa merkittävästi enemmän auringon lyhytaaltoista säteilyä kuin avoin meri tai paljas maa. Heijastumisen väheneminen taas kiihdyttää ilmaston lämpenemistä.

Antarktiksen ilmastosysteemiä ei vielä täysin ymmärretä. Timo Vihma on mukana kansainvälisessä tutkimushankkeessa Antarktiksen meteorologia ja sen vuorovaikutus lumen, jään ja meren kanssa, jonka tavoite on lisätä ymmärrystä ilmakehän, meren ja jään välisestä vuorovaikutuksesta. Tutkimus luo edellytyksiä vuorovaikutusprosessien mallintamiselle ja myös auttaa kehittämään sääennustus- ja ilmastomalleja.

Timo Vihma on meteorologi, mutta hänellä on myös vahva merentutkimustausta. Hän on tutkinut merijään dynamiikkaa ja meren ja ilman välistä vuorovaikutusta 1990–luvulta lähtien.

Lisää ymmärrystä ilmaston mekanismeista

Viime aikoina tutkijat ovat etsineet vastauksia Antarktiksen matalapaineisiin, ilmakehän rajakerrokseen sekä lumen pintaan ja auringonsäteilyyn liittyviin kysymyksiin.

Tutkimuksessa on selvitetty ilmakehän suuren mittakaavan painekentän ja matalapaineiden välisiä vuorovaikutuksia ja sitä miten lämmönluovutus merestä vaikuttaa valtameren yleiseen kiertoliikkeeseen.



Ilmakehän lämpötilaa, tuulen nopeutta ja kosteutta voidaan mitata pienillä miehittämättömillä lennokeilla. Kuvassa Ilmatieteen laitoksen tutkijat Priit Tisler ja Rostislav Kouznetsov Aboa-tutkimusaseman lähistöllä tammikuussa 2011.

”Tutkimukset Antarktiksen matalapaineesta ovat kiinnostavia. Suuret matalapaineet pyrkivät kontrolloimaan merijään tilaa, veden pintalämpötilaa ja lämmönvaihtoa ilmakehän ja meren välillä. Pienemmät matalapaineet taas ovat alttiita esimerkiksi meren ja merijään pintalämpötilan vaikutuksille” Vihma kertoo.

Tutkijat ovat selvittäneet myös alimmassa ilmakehässä tapahtuvaa ilman sekoittumista ja sen vaikutuksia lämpötilaan, kosteuteen ja tuuliin. Erityisesti katabaattiset tuulet eli valumatuulet ovat olleet tutkijoiden kiinnostuksen kohteena.

Valumatuulet syntyvät kun kaltevan jäätikkörinteen yläosassa lumenpinta jäähtyy ja pinnalle syntyvä hyvin kylmä ilmakerros valuu painovoiman vaikutuksesta rinnettä alas. Valumatuulet toimivat Timo Vihman mukaan samanaikaisesti sekä ilmakehää viilentävinä että lämmittävinä tekijöinä.

”Valumatuulet tuovat kylmää ilmaa mantereen sisäosista rannikkoalueelle, mutta toisaalta saavat aikaan enemmän sekoittumista alimmissa ilmakerroksissa. Sekoittuminen lämmittää pinnan lähellä olevaa ilmaa siepatessaan lämpimämpää ilmaa ylemmistä ilmakerroksista. Kylmentävä tai lämmittävä ominaisuus riippuu hyvin paljon rinteen kaltevuudesta ja korkeuseroista. Valumatuulilla on myös hyvin suuri vaikutus mereen ja merijäähän ja myös lämmönluovutukseen merestä ilmakehään.”

Lumen rakenne, termodynamiikka sekä auringon säteily ja sen heijastuminen lumen pinnasta ovat myös tutkimuksen kohteena.  Auringon säteilyn heijastumista lumen pinnasta pidetään yhtenä tärkeimmistä polaarialueiden ilmastonmuutokseen vaikuttavista tekijöistä.



Kuvassa tehdään lumen tiheyden ja lämpötilan mittauksia Aboa-aseman lähistöllä.

Yksi iso kysymysmerkki tutkijoille on se, ettei merijään määrä Antarktiksella ole kääntynyt laskuun. Tapahtumat ovat hyvin erilaisia kuin pohjoisen pallonpuoliskon Arktisella alueella. Pohjoisen arktinen merijää sulaa vauhdilla, mutta eteläisen pallonpuoliskon antarktinen merijää pikemminkin laajentuu.

”Mekanismi on hyvin monimutkainen, ja liittyy ilmakehän ja meren väliseen lämmönvaihtoon ja jään dynamiikkaan.”

Tutkijat ovat myös analysoineet ilmastonmuutokseen liittyviä aikasarjoja, joiden mukaan viimeisen 50 vuoden aikana ei ole ollut havaittavissa lisääntynyttä trendiä Antarktiksen sademäärissä.

”Uskon kyllä, että sitä mukaa kun ihmisen aiheuttama ilmaston lämpeneminen etenee ja sen vaikutukset alkavat dominoida luontaisten vaihteluiden yli, niin sademäärä tulee lisääntymään.”



Joulukuussa 2006 osa Suomen tutkimusryhmästä matkusti Kapkaupungista Aboa-tutkimusasemalle venäläisellä Ivan Papanin-rahtilaivalla. Kuvassa laivasta puretaan lastia Norjan tutkimusaseman lähistöllä. Sen jälkeen laiva juuttui viikoksi jäihin. Viimeiset 150 km ajettiin moottorikelkoilla Aboalle.



Teksti: Risto Alatarvas
Kuvat: Timo Vihma ja Risto Alatarvas (Timo Vihman henkilökuva)