Väittelijä Annu Oikkonen tutki merijään dynamiikkaa ja sen osuutta jään määrään ja ominaisuuksiin.

Arktisen merijään peittävyyttä on seurattu satelliittikuvista vuodesta 1979 alkaen. Tänä aikana peittävyyden on havaittu alentuneen keskimäärin 4 prosenttia vuosikymmenessä. Kaikkein voimakkain muutos on nähtävissä syyskuussa vuotuisessa minimipeittävyydessä, joka on alentunut yli 13 prosentilla vuosikymmenessä. Myös arktisen merijään paksuus ja ikä on alentunut huomattavasti.

- Samalla kun jääpeite on ohentunut, sen keskimääräinen ajelehtimisnopeus on kasvanut. Arktista merijääpeitettä ja sen muutoksia on tutkittu varsin paljon, mutta avoimia kysymyksiä on edelleen. Sekä ilmakehä että meri määrittävät sen, millaiseksi merijääpeite kehittyy. Vielä ei kuitenkaan tiedetä sitä, kuinka suuri merkitys termodynamiikalla ja dynamiikalla on havaitussa kehityksessä ollut, kertoo tutkijana Ilmatieteen laitoksessa työskentelevä Annu Oikkonen.

Hän on torstaina 9.11. tarkastettavassa väitöskirjassaan pohtinut juuri merijään termodynamiikan ja dynamiikan välisiä vuorovaikutuksia. Työ keskittyy dynamiikan ja deformaatioiden vaikutuksiin merijään määrän ja ominaisuuksien kehityksessä.

Jään keskipaksuus alentunut jopa metrillä

Annu Oikkosen väitöksessä merijään muutoksia tutkittiin sukellusveneiden keräämien jäänpaksuusmittausten pohjalta. Käytetty aineisto on peräisin eri puolilta Jäämerta kaikkiaan 31 matkalta, jotka Ison-Britannian ja Yhdysvaltojen merivoimien sukellusveneet tekivät vuosien 1975 ja 2000 välillä.

Merijään paksuusjakauman tarkastelu paljasti, että erityisesti paksun jään määrä vähentyi tutkimusjakson aikana huomattavasti. Tällä oli suuri merkitys jään paksuuden keskiarvon alenemisessa. 

Jään keskipaksuudessa voimakkain muutos tapahtui Itä-Arktikassa, jossa jään vuotuinen maksimipaksuus aleni jopa yli metrin vuosikymmenessä. Erityisen merkittävä muutos havaittiin Beaufortin merellä, jossa monivuotinen jää oli vallitseva jäätyyppi tutkimusjakson ensimmäisellä puoliskolla, mutta vaihtui yksivuotisen jään enemmistöön jälkimmäisellä puoliskolla. Jään paksuuden alueellinen vaihtelu pieneni, sillä jään oheneminen oli voimakkainta alueilla, joilla jään paksuus tutkimusjakson alussa oli suurin.

Useilla alueilla myös jään paksuuden vuodenaikaisvaihtelu pienentyi.

- Näitä muutoksia ei voida suoraan selittää pelkällä ilmakehän lämpenemisellä. Jään kiertoliikkeellä näyttääkin olleen merkittävä rooli jäänpaksuudessa havaittujen muutosten takana. Jääkentän keskimääräistä liikettä arvioitiin jäissä ajelehtivien poijujen avulla, Oikkonen tiivistää.

Ilman lämpötila vaikuttaa jääkentän liikkumiseen

Työn merkittävimmät tulokset liittyvät jääkentän deformaatioon ja pohjautuvat rannikko- ja laivatutkakuvien hyödyntämiseen. Dynamiikan vaikutus merijään määrään liittyy ennen kaikkea jääkentän deformoitumiseen.

Deformoituminen tarkoittaa sitä, että jääkenttä ei liiku yhtenäisenä laattana vaan hajoaa erikokoisiksi lautoiksi. Kun liikettä ajava voima on erilainen eri osissa jääkenttää, muodostuu jääkentän sisälle jännityksiä. Nämä voivat aiheuttaa vetoa, puristusta tai leikkausjännitystä jääkentässä, mikä puolestaan voi johtaa railojen avautumiseen tai jäävallien muodostumiseen.

Alueellisten erojen ja erilaisten olosuhteiden vaikutusta deformaatioprosessiin ei aiemmin ole juurikaan tutkittu. Nämä tekijät voitiin nyt huomioida, sillä Oikkosen työssä käytetty tutkimusaineisto kattaa laajasti erilaisia alueita ja olosuhteita.

Tutkimusalus ajelehti jääkentän mukana

Jäämeren laivatutkakuva-aineisto on peräisin tutkimusmatkalta, jonka aikana tutkimusalus Lance ajelehti jääkentän mukana. Lähes puolen vuoden aikana etäisyys jääkentän reunaan vaihteli yli kolmestasadasta kilometristä vain pariin kymmeneen kilometriin ja tämän etäisyyden vaikutusta deformaationopeuksiin voitiin tarkastella. Syvällä jääkentässä voimakkaiden deformaatiotapahtumien havaittiin liittyvän aina koviin tuuliin ja suuriin jään ajelehtimisnopeuksiin. Sen sijaa lähellä jääkentän reunaa voimakkaita deformaatioita tapahtui myös lähes tyynissä oloissa. Tämä ero heijastaa jääkenttään etenevän mainingin vaikutusta. 

Väittelijä tutki myös sääolosuhteiden vaikutusta deformaatioihin. Yhtenä merkittävänä tuloksena voidaan pitää havaittua yhteyttä ilman lämpötilan ja jääkentän deformaationopeuden välillä.

Annu Oikkosen geofysiikan alaan kuuluva väitöskirja ”Evolution of sea ice cover: Result of interplay between dynamics and thermodynamics” on luettavissa yliopiston E-thesis -palvelussa.

Lisätiedot:
Tutkija Annu Oikkonen, annu.oikkonen@fmi.fi