Tutkija palasi Pohjoisen jäämeren kaamoksesta - napajään ilmakehä ennätyspuhdasta

Tohtorikoulutettava Lauriane Quéléver heilutti hyvästit työkavereilleen Polarsterinin kannelta, kun tutkimusalus-jäänmurtaja lähti syyskuussa 2019 matkaan Tromssasta kohti pohjoisnapaa. Lokakuussa laiva ankkuroitiin merijään reunaan Siperian pohjoispuolelle ja moottorit sammutettiin.

Lauriane Quelévérin tehtävä oli pitää yksinään huolta 17 mittalaitteesta, jotka oli jo viime kesänä asennettu merikonttiin laivan kannelle. Helsingin yliopiston Ilmakehätieteen tutkimuskeskuksen (INAR) tohtorikoulutettava vastasi yksin laitteistosta matkan ensimmäisten kolmen kuukauden ajan.

Mittalaitteet tarkkailevat ilmakehän hivenkaasujen ja pienhiukkasten pitoisuuksia ja koostumusta ennennäkemättömällä tarkkuudella. Laitteisto havaitsee ilmakehän pienhiukkasten eli aerosolien muodostumisen pienimmistä kaasumaisista yhdisteistä ja niiden tuottamista molekyyliryppäistä aina ilmastoon vaikuttaviin pilvipisaroihin asti.

Laitteisto ja mittaushanke ovat yhteisiä sveitsiläisten Swiss Federal Institute of Technology Lausannen (EPFL) ja Paul Scherrer Instituten (PSI) kanssa. Laivalle perustetun mittausaseman on tarkoitus ajelehtia vuoden aikana ohi pohjoisnavan kohti Grönlannin ja Huippuvuorten välistä kohti Framin salmea, josta Polarstern vapautuu jäiden armoilta avoimen meren vietäväksi.

Ennätyksellisen puhdasta ilmaa

Kun aluksen moottorit oli sammutettu ja sitä saattanut jäänmurtaja lähtenyt, mitattiin leirissä ensin päiväkausia pakokaasujäämiä, mutta pian myös ennätyksellisen puhdasta ilmaa. INARin tutkijoiden mukaan Helsingin mittausasemalla Kumpulassa mitataan talvella päivittäin noin 1000 –10 000 hiukkasta kuutiosenttimetrissä, kun Pohjoisella jäämerellä hiukkaslaskurin lukema yllätti: lukema osoitti yhtä aerosolihiukkasta kuutiosentissä.

Myös syntyneet yhdisteet tuottivat yllätyksen.

– Jäähän syntyvistä railoista näyttäisi pääsevän ilmakehään kaasuja, jotka sisältävät jodia ja jodin hapetustuotteita, Quéléver kertoo ensimmäisistä tuloksista.

Jodiyhdisteiden on todistettu muodostavan pienhiukkasia ilmakehässä esimerkiksi Irlannin rannikolla, mutta prosessiin on aina tarvittu valoa. Miksi jodiyhdisteitä havaittiin kaamoksen aikaan, on erittäin mielenkiintoinen tutkimuskysymys, johon tutkimusryhmä pyrkii vastaamaan.

Kaksi nuorta naista tietokoneen ääressä laitteiden ja piuhojen keskellä

Lauriane Quelévér (oik.) ja Julia Schmale (vas.) tarkastamassa, että kaikki 17 laitetta toimivat niin kuin pitääkin.

Pimeyttä ja rutiineja

Mittaaminen aloitettiin jo merimatkan aikana, mutta jouduttiin keskeyttämään kovan merenkäynnin heittäessä vettä näytteenottimiin. Seitsemäntoista mittalaitteen huoltaminen sekä mittausten kerääminen ja analysointi vaativat täysiä työpäiviä ja toisinaan myös öitä. Päivittäin Quéléverin tuli käydä läpi 200 askareen lista.  Lisäksi hän toimi laivan siltavahtina joka aamu klo 8-9.

– Rutiinit auttoivat, kun muutoin oli vaikeaa tietää täyspimeydessä, mikä vuorokaudenaika oli. Sopeutuminen oli yllättävän helppoa. Kaikki oli oikeastaan mukavaa: parin kolmen hengen hytit, säännölliset ateriat. Laivassa oli käytettävissä jopa kuntosali ja uima-allas, Quéléver kertoo.

Marraskuussa monet myrskyt vavisuttivat jäälauttoja ja aiheuttivat railoja ja jääharjanteita. Laivan vierelle perustetut leirit saattoivat liikkua yön aikana 800 metriä ja yhteydet tuli rakentaa aina uudestaan. Myös kylmyys, kuivuus, tuulet ja lumi koettelivat laitteita. Mittausdatan erinomainen laatu silti yllätti tutkijat positiivisesti – laitteet kestivät ehjinä jopa -40 asteen kylmyyden, laivan jatkuvan tärinän ja pitkän merimatkan.

Tarkkuutta ilmastomalleihin

Tulevaisuudessa INARin keräämiä mittaustuloksia tullaan käyttämään ilmastomallien ja sääennusteiden tarkentamiseen. Vuoden arktisen tutkimusmatkan tuloksista saadaan pohja koko arktisen alueen nykytilalle ja parannetaan ilmastoennusteiden ja sääennusteiden tarkkuutta tulevaisuudessa.

Mukana Polarstern-tutkimusaluksella MOSAIC-hankkeessa on vuoden aikana kaikkiaan noin 600 tutkijaa 19 maasta. Laivalla tutkijat työskentelevät noin kahden kuukauden jaksoissa, jonka lisäksi laivalle siirtymiseen Tromssasta menee vielä lisäksi kuukausi.

Helsingin yliopiston tutkijat työskentelevät laivalla:

INARin tutkijoita on tulevan vuoden aikana mukana kaikkiaan kolmessa isossa arktisen alueen mittaushankkeessa. Samanaikaisesti MOSAiC-kampanjan aikaan tutkijat mittaavat pienhiukkasten syntyä Pohjoisnavan lisäksi Huippuvuorilla Ny-Ålesundin tutkijakylässä ja Pohjois-Grönlannissa Villumin asemalla Station Nordilla.

Nämä asemat sijaitsevat samalla leveyspiirillä, mutta eroavat valtavasti keskilämpötilaltaan ja ilmastoltaan, mikä tekee mittauksista erityisen mielenkiintoisia ilmastonmuutoksen kannalta.

Lisätietoja

Ilmakehätieteiden tutkijat etsivät napaseudun hiukkasista syytä pohjoisen ilmaston muutokseen (uutinen 7.10.2019)

tutkimuskoordinaattori
Tuija Jokinen
tuija.jokinen@helsinki.fi
@DrFinland
044 508 9909

tohtorikoulutettava
Lauriane Quéléver (englanti ja ranska)
lauriane.quelever@helsinki.fi
@Lauriane_Q
050 4489 375

tohtorikoulutettava
Tiia Laurila
tiia.laurila@helsinki.fi
040 5786 762

tohtorikoulutettava
Zoé Brasseur
zoe.brasseur@helsinki.fi
@ZoeBrasseur
050 5560 139

Iso valaistu laiva pimeässä jään keskellä

Polarstern-tutkimusalus on ankkuroitu jäähän moottorit sammutettuna. Laiva on täysin jään ja säiden armoilla seuraavan vuoden ajan.