CryoSat kartoittaa Huippuvuorten jäävirtauksia

Kun 50 vuotta sitten vietettiin ensimmäistä kansainvälistä polaarivuotta, oli napa-alueiden tutkimus paljon vaikeampaa kuin nyt. Avaruusaika oli vasta tulossa, joten ainoa tapa saada tietoa näistä vaikeakulkuisista alueista oli matkustaa paikan päälle mittauksia ja havaintoja tekemään. Nyt asiat ovat toisin: tutkimusmatkailu napa-alueilla on edelleen tärkeä osa tutkimusta, mutta Maan kiertoradalta voidaan satelliittien avulla havita paljon tehokkaammin monia erilaisia asioita.

Vuodet 2007-2009 on nimetty kansainväliseksi polaarivuodeksi paitsi muistuttamaan puolen vuosisadan takaisesta ensimmäisestä polaarivuodesta, niin myös siksi, että napa-alueiden tutkimus on nousemassa yhä tärkeämmäksi. Jääalueilla ja jäätiköillä on oma olennainen osansa ilmastonmuutoksessa, minkä lisäksi etenkin pohjoisiin napa-alueisiin kohdistuu paljon kaupallista kiinnostusta.

ESAn jääsatelliitti CryoSat tulee tekemään mittauksiaan ainakin polaarivuoden ensimmäisen puoliskon ajan - ellei mitään yllättävää tapahdu. Eräs kiinnostavimmista paikoista CryoSatin mittausten varmentamisen kannalta ja sen tekemien havaintojen seurannan kannalta ovat Huippuvuorien Koillismaalla sijaitsevat suhteellisen lämpimät jäätiköt. Tutkijat suunnittelevat tekevänsä saarella mittauksia, jotka auttavat CryoSatin havaintojen kalibroinnissa, mutta CryoSatin tekemät havainnot puolestaan auttavat myös jäätiköiden tutkijoita.

"Haluamme ymmärtää pienen mittakaavan prosesseja, jotka muodostavat yhdessä suuren skaalan ilmastomuutosta", kiteyttää Uppsalan yliopistossa Ruotsissa tutkijana toimiva Veijo Pohjola asian.

Jään häilyvä dynamiikka

Veijo Pohjola on erityisesti kiinnostunut siitä miten lumikerros muuttuu pohjoisilla alueilla, ennen kaikkea Huippuvuorilla. Yksinkertaistettuna tämä tarkoittaa sitä, että Pohjola haluaa tietää kasvaako vai supistuuko vuosittainen lumen ja jään alue pohjoisella pallonpuolella. Jäätiköt eivät supistu välttämättä vain lämpötilan nousun vuoksi, sillä lämpimämpi ilma saattaa johtaa runsaampiin lumisateisiin.

"Meidän pitää mitata ja kartoittaa jään liikkeet ja verrata jäätikköjä satavan lumen määrään", sanoo Pohjola. "Sitten voimme saada selville onko jääpeite kutistumassa vai laajenemassa."

Vaikka monin paikoin jäätiköt näyttävät kutistuvan, eivät tutkijat ole aina varmoja siitä mitä tapahtuu. Esimerkiksi Etelämantereen sisämaan jäätiköt saattavat kerätä lumisateesta saman verran tai enemmänkin vettä kuin ne menettävät sulamisen vuoksi. Satelliittimittaukset ovat ainoa tapa saada tarkkaa tietoa asiasta.

"CryoSatin interferometriset havainnot ja tutkakuvat voivat näyttää meille liikkuuko jäätikön jää kohti reunoja ja syntyykö reunalla aikaisempaa enemmän jäävuoria mereen. Voimme arvioida tämän perusteella kuinka paljon jäätä katoaa jäätikön massasta, ja kun tähän lasketaan mukaan jään pinnalle sataneen lumen määrä ja kosteus, voimme summata onko jään määrä kasvussa vai vähenemässä", toivoo Pohjola.

Satelliittimittausten lisäksi tarvitaan myös paikan päällä tehtäviä havaintoja; kiertoradalta ei pystytä toistaiseksi esimerkiksi määrittämään lumikiteiden rakennetta. Lisäksi lumen tiheyden ja lämpötilan mittaaminen on hankalaa satelliitista.

Vaarallinen tutkimuspaikka

Koillismaa, kaukana pohjoisessa sijaitsevien Huippuvuorten kaukaisin pohjoinen saari on hyvä paikka ilmastomuutoksen tutkimiseen ja jäätiköiden mittaamiseen, koska siellä on ollut tutkimustoimintaa jo pitkän aikaa. Huippuvuorten pääkaupunki Longyearbyen on maapallon pohjoisin paikka, minne pääsee reittelentokoneella, ja saarilla on suhteellisen hyviä kulkuyhteyksiä runsaan kaivostoiminnan ansiosta.

Huippuvuorilla on käyty jo pitkän aikaa ja sieltä on kerätty kauan järjestelmällisiä tietoja säätilasta ja jäätiköistä. Tietoja on pystytty jäljittämään jopa tuhansien vuosien taakse, aikaan, jolloin ilmasto pohjoisessa oli olennaisesti nykyistä lämpimämpi. Silloin esimerkiksi viikingit asuttivat Grönlantia ja saari oli nimensä mukaisesti vihreä.

"Huippuvuorten tiedot näyttävät kuinka ilmasto on todellakin muuttunut. Kun yhdistämme tämän historiallisen tiedon uusiin mittauksiin, saamme viitteitä siitä mitä on edessämme", selittää Pohjola ja jatkaa: "Emme tiedä onko suurimittainen ilmastonmuutos tulossa vai eikö ole. Voimme saada varoituksen ennakkoon ilmaston muuttumisesta juuri Huippuvuoria tutkimalla, sillä ilmastomuutoksen ensimmäiset seuraukset näkyvät mitä todennäköisimmin ensin juuri pohjoisessa olevilla maa-alueilla, eli juuri Huippuvuorten kaltaisissa paikoissa."

Osana Huippuvuorten tutkimusta ollaan Koillismaalla sijaitsevaa Kinnvikan tutkimusasemaa herättämässä uudelleen henkiin. Kinnvikan asema perustettiin 50 vuotta sitten ensimmäisen kansainvälisen polaarivuoden aikana ja mukana olivat silloin ruotsalaisten ja norjalaisten kanssa myös suomalaiset. Asema hylättiin aikanaan muutaman vuoden toiminnan jälkeen, mutta nyt se aiotaan ottaa taas käyttöön. Juuri nyt elokuussa asemalle tehtiin ensimmäinen tutkimusmatka vuosikymmeniin, jolloin kansainvälinen suomalaisten johtama tutkijaryhmä kävi selvittämässä missä kunnossa asema on: päärakennus on asuinkelvoton homeen vuoksi, mutta muut rakennukset sopivat lähes sellaisenaan käyttöön.

Kinnvikan haittapuolena ovat jääkarhut. "Niitä on siellä paljon, ja koska ne ovat hyvin vaarallisia eläimiä, on tutkijoilla oltava turvanaan kunnolliset tutkimusasemat. Jääkarhut eivät yleensä hyökkäile ihmisiä vastaan, mutta ne ovat todellinen vaara, sillä aina välillä jääkarhut käyvät kiinni. Edellinen tapaus oli vuonna 1990, kun eräs opiskelija joutui jääkarhun syömäksi", muistelee Pohjola.

Ympäri koko napapiirin

Kinnvika tulee olemaan suomalaisten, ruotsalaisten ja norjalaisten tutkijoiden yhteinen hanke, mutta se on vain osa laajempaa napa-alueiden tutkimusyhteistyötä. Samanlaista tutkimusta tehdään muuallakin pohjoisilla alueilla, etenkin Kanadassa ja Venäjällä. "Ainoastaan laajalla alueella tehtävien havaintojen avulla saamme esimerkiksi tietoa siitä, miten saasteet leviävät ilmakehässä", Pohjola toteaa.

Tutkijat tulevat selvittämään jääkerroksista Kinnvikassa muun muassa miten ympäristömyrkky DDT ja ydinkokeissa vapautuneet radioisotoopit ovat levinneet.

"Niiden levittäytyminen kertoo ilmastotutkijalle pienhiukkasten kulkeutumisesta ilmakehässä. Kun tiedämme miten on tapahtunut aikanaan, voimme selvittää miten se tapahtuu nyt ja miten tulevaisuudessa", lisää Veijo Pohjola.

Kansainvälinen polaarivuosi 2007-2009 ei keskity ainoastaan ilmaston tutkimiseen ja luonnontieteelliseen tutkimukseen tai tekniikan testaamiseen, vaan se kattaa myös humanistisia tieteitä. Tarkoituksena on selvittää muun muassa miten jään sulaminen ja ilmaston muuttuminen vaikuttavat asutukseen ja elinkeinoihin alueella.