MOSAiC-hanke kerää ainutlaatuista havaintoaineistoa Jäämeren tilasta ja prosesseista. Vuoden ajan tutkijat ajelehtivat arktisen jääpeitteen mukana olosuhteita mitaten ja havainnoiden.
Ilmastonmuutoksen vaikutuksesta arktinen alue on lämmennyt, merijään määrä on vähentynyt ja kesäisin yhä laajemmat merialueet ovat jäättömiä. Muutama vuosikymmen sitten merijää oli paksu ja vankka kansi, joka eristi tehokkaasti meren ja ilmakehän vuorovaikutusta. Arktisen jääpeitteen ohentuessa ja pienentyessä tämä vuorovaikutus on voimistunut. Pohjoisen jäämeren muutokset eivät rajoitu vain fysikaaliseen ympäristön muutokseen, vaan muun muassa kalakantojen ja merinisäkkäiden levinneisyysalueet ovat muuttuneet ja siirtyneet pohjoisemmaksi.
MOSAiC etsii vastauksia avoimiin kysymyksiin
Globaalit ilmastomallit, joiden avulla arvioidaan tulevaisuuden ilmaston kehityskulkua, ovat vielä puutteellisia kuvaamaan arktista ilmastosysteemiä. Syyt tähän löytyvät mittauksien vähäisestä määrästä ja ilmastoprosessien puutteellisesta tietämyksestä. Avoimia kysymyksiä siis riittää, ja vastauksia saadakseen ja tiedonpuutetta paikatakseen kansainvälinen tiedeyhteisö on perustanut yhteishankkeen nimeltä MOSAiC (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate). Hankkeessa saksalainen Polarstern-tutkimusalus on toiminut jään mukana ajelehtivana mittausasemana viime syksystä alkaen.
Viime kesä oli Arktiksella keskimääräistä lämpimämpi, ja heikkojen jääolojen takia MOSAiC-jääleiri jouduttiin perustamaan pohjoisemmaksi, 85º pohjoista leveyttä, kuin alun perin kaavailtiin. Tarpeeksi vahva jäälautta etsittiin tutkasatelliittikuvasta.
Lokakuun alussa vuonna 2019 Polarstern ankkuroitiin kiinni jäälauttaan ja hidas ajelehtiminen kohti Framinsalmea alkoi. Tutkimustyö aloitettiin havaintolaitteiden asentamisella jäälle ja parin viikon kuluttua aluksen ympärille olikin rakentunut tutkimusmajojen verkosto, joka oli kytketty sähkö- ja tietoliikennekaapeleilla Polarsterniin. Keskusaseman ympärille, noin 5–50 kilometrin etäisyydelle, asennettiin yli sata automaattista poijua mittamaan ilmakehän, merijään ja meren ominaisuuksia.
Haasteista huolimatta ensimmäisiä tuloksia on jo saatu
Ilmatieteen laitoksen MOSAiC-hankkeessa tekemä tutkimus keskittyy ilmakehän rajakerrokseen, lumen ja jään säteily- ja termodynaamisiin ominaisuuksiin sekä merijään dynamiikan prosesseihin. Hankkeen ensimmäisessä vaiheessa Ilmatieteen laitos asensi jään liikettä havainnoivan tutkajärjestelmän Polarsternille sekä jään puristavuutta, liikettä ja termodynamiikkaa mittaavia poijuja jääkentälle.
Säännöllinen havaintotoiminta aloitettiin 24. lokakuuta 2019. Lumi- ja jääryhmän tehtävänä oli ottaa kairausnäytteitä ja määrittää niistä jään rakenne ja ominaisuudet, mitata lumen fysikaalisia ominaisuuksia ja kartoittaa lumen ja jään paksuuden alueellista vaihtelevuutta. Lisäksi tutkijat ylläpitävät jäälle asennettuja kaukokartoitusinstrumentteja ja automaattisia mittalaitteita ja suorittavat vedenalaisia mittauksia ROV-laitteella, eli sukellusrobotilla. Töitä tehtiin lukujärjestyksenomaisesti: esimerkiksi kairauksia tehtiin vain maanantaisin, jotta näytteistä saataisiin kerättyä mahdollisimman systemaattinen aikasarja.
Yksi MOSAiC-hankkeen havainto on, että merijää liikkuu nopeammin ja deformoituu voimakkaammin kuin aikaisemmin. Deformoitumisella tarkoitetaan muutoksia jään rakenteessa sen rakoillessa ja siirtyessä. Mittauskampanjan alussa jääkenttä oli melko yhtenäinen, mutta marraskuun puolesta välistä näihin päiviin asti jääkenttä on jatkuvasti avautunut, puristunut kasaan ja leikkaantunut.
MOSAiC-kenttäkampanja on haastanut tutkijoita. Jääkentän deformaatiot ovat välillä katkaisseet virransyötön havaintokojuihin ja kenttämittaukset on jouduttu väliaikaisesti keskeyttämään. Suurimmat haasteet ovat kuitenkin liittyneet logistiikkaan. Ensimmäisen, toisen ja kolmannen legin tutkijoiden vaihdot tehtiin venäläisen Kapitan Dranitsy -jäänmurtajan avulla. Jääolot joulu-, tammi- ja helmikuussa olivat kuitenkin niin ankarat, että murtajalta kesti useita viikkoja arvioitua kauemmin saavuttaa MOSAiC-jääleiri. Kolmannen legin tutkijoiden oli tarkoitus lähteä jääleiriltä huhtikuun alussa. Vaihto oli suunniteltu tehtäväksi lentokoneella Huippuvuorilta käsin, mutta koronaviruspandemian takia lentoja ei voitu tehdä. Ratkaisu tähän pulmaan on, että Polarstern jättää jääleirin 15. toukokuuta ja tapaa Huippuvuorilla toisen saksalaisen tutkimuslaivan, joka tuo Bremerhavenista seuraavat tutkijat ja miehistön jäsenet.
Kaikista haasteista huolimatta MOSAiC on jo kerännyt ainutlaatuisen havaintoaineiston, josta riittää tiedeyhteisölle analysoitavaa seuraavaksi vuosikymmeneksi. MOSAiC-hankkeen tuloksia on esitelty tieteellisissä kokouksissa ja ensimmäinen tieteellinen julkaisukin on jo valmiina. Euroopassa valmistaudutaan vastaanottamaan kesää, ja samaan aikaan Polarstern miehistöineen ja ympäröivine tutkimusverkostoineen jatkaa kulkuaan Pohjoisella jäämerellä.
Seuraa tutkimusmatkaa verkossa >> https://follow.mosaic-expedition.org/
Katso lisätietoja MOSAiC-hankkeen keräämistä havaintoineistoista >> https://data.meereisportal.de/gallery/index_new.php?lang=en_US&active-tab1=mosaic
Tieteellinen julkaisu MOSAiC-hankkeesta >> https://www.the-cryosphere-discuss.net/tc-2020-64/
Teksti: Jari Haapala, tutkimusprofessori
Kirjoittaja osallistui MOSAiC-kampanjan ensimmäiselle legille ja toimi lumi-ja jääryhmän johtajana.
Kuvat: Alfred-Wegener-Institut/Esther Horvath (CC-BY 4.0)
