Tutkimusta tyrskyjen keskellä – Utö paljastaa meren ja ilmaston yhteyksiä
Kuva: Lauri LaaksoTutkimuksen tekeminen vaatii aina kekseliäisyyttä ja kärsivällisyyttä. Sen lisäksi merentutkimus vaatii valtavasti suunnittelua, rakentamista, korjaamista, huoltamista ja parantamista. Sen tietää merellisten observatorioiden ja havaintomenetelmien ryhmäpäällikkö Lauri Laakso Ilmatieteen laitokselta.
Yhteen hiileen
Lauri Laakso on merentutkija, joka on vastannut Ilmatieteen laitoksen Utön tutkimuksista vuodesta 2011. Laakson aloittaessa työnsä Utöseen vasta haluttiin rakentaa nykyaikaiset ja laadukkaat puitteet. Laakso ryhtyi urakkaan pian palattuaan professorinpestistä Etelä-Afrikasta.
Utön asemalle tutkimuskumppaniksi tuli Suomen ympäristökeskus SYKE. Puolustusvoimilla tosin oli ollut saaressa toimintaa jo vuosikymmeniä.
”Syken kanssa toimitaan kaikessa yhteistyössä. Ajattelen, että sillä ei ole väliä, minkä organisaation alla toimitaan, vaan tässä tehdään yhteistyötä valtion ja veronmaksajien hyväksi”, Lauri Laakso sanoo.
Työnjakoa tietysti on, vaikka yhdessä tehdäänkin. Ilmatieteen laitoksen tutkimus on enemmän fysikaalista, Syken biologista, mutta kummankin avulla pyritään ymmärtämään Itämeren ja ilmakehän ilmiöitä. Turun yliopiston Saaristomeren tutkimuskeskus, kuten myös lukuisat muut yliopistot ja tutkimusprojektit käyttävät Utön mittauksia työssään.
Tutkimus on kansainvälistä yhteistyötä, myös Utössä.
Mittauksia meren alla
Ilmatieteen laitosta ei kiinnosta vain ilmakehä, vaan laitoksella tehdään yhtä lailla merentutkimusta osana kansallista merentutkimusinfrastruktuuri FINMARIa ja eurooppalaista rannikkomerentutkimusverkosto JERICOa. Iso osa Utön aseman mittauksista tehdään pinnan alla kulkevien putkien ja vaijereissa kelluvien mittalaitteiden avulla.
Erityisen huomion kohteena on ilmakehän ja meren vuorovaikutus. Aivan pinnan tuntumasta mitataan esimerkiksi meren hiilidioksidivuota – sitä milloin meri nielee ilmasta hiiltä ja milloin se vapauttaa sitä takaisin. Kysymys on tärkeä, koska meret ovat tähän asti imeneet suuren osan ihmiskunnan hiilidioksidipäästöistä. Tutkijat haluavat ymmärtää ilmiötä paremmin. Tällöin on tärkeää mittauksin seurata, miten tämä kehitys jatkuu, ja tuleeko meristä kenties joskus tulevaisuudessa hiilen lähde nielun sijaan.
”Näidenkin mittauksien kanssa kesti viitisen vuotta, että ne saatiin toimimaan kunnolla. Kosteus ja suola ovat hankala yhdistelmä”, Lauri Laakso muistelee.
Hankalissakin oloissa merestä mitataan vaikka mitä. Kahdensadan metrin päähän rannasta kulkeva tukevasti pohjaan kiinnitetty putki kuljettaa 50 litraa vettä minuutissa mittauksia varten, jotta tiedetään meriveden hiilidioksidipitoisuus ja siihen vaikuttavat tekijät. Ilmakehästä puolestaan mitataan erilaisia ilmansaasteita, kuten rikki- ja typpidioksidia ja otsonia.
Ilmastovaikutusten lisäksi tarkkaillaan herkän Itämeren tilaa. Putkin ja poijuin mitataan muun muassa aallokkoa ja virtauksia, happea, levien määriä ja lajijakaumaa, etenkin syanobakteereita eli sinileviä, sekä suolapitoisuutta ja lämpötilaa. Vinssillä pohjan ja pinnan väliä kulkeva poiju seuraa meren tilaa läpi koko vesipatsaan. Mittaukset ovat Itämeren, ilmaston ja tutkimuksen kannalta äärettömän tärkeitä, mutta on niissä tekemistä.
”Merivesi syövyttää haponkestävän teräksenkin ajan mittaan, ja jatkuva merenkäynti vahingoittaa laitteita. Tässä on ollut paljon opittavaa siitä, miten mittaukset saadaan pysymän käynnissä. Huoltoa tarvitaan paljon”, Lauri Laakso sanoo.
Utön meren-, ilmakehän ja meriekosysteemin yhdistävä tutkimuskokonaisuus on Itämeren ja maailmankin mittakaavassa ainutlaatuinen. Tällä hetkellä valmisteilla on paljon kerättyihin pitkiin aikasarjoihin perustuvia tutkimusartikkeleita, näissä on pystytty määrittämään muun muassa meren- ja ilmakehän välinen hiilidioksidinvaihto ja siihen vaikuttavat syyt.
Säätä ja ilmastoa
Utön historia mittauksissa on pitkä. Säähavaintoja on kirjattu ylös vuodesta 1881. Meren suolapitoisuutta ja lämpötilaa on mitattu 1900-luvun alusta, joskin ensimmäinen ja toinen maailmansota saivat aikaan pienet katkokset. Vuonna 2017 Utö sai kansainvälisen meteorologijärjestö WMO:n tunnustuksen pitkästä mittaushistoriastaan.
Nykyisin, nopeasti lämpenevän ilmaston aikana, pelkät lämpötilamittaukset eivät riitä ilmastotutkimuksen tarpeisiin. Jatkuvia tarkkoja ilmakehämittauksia Utössä on tehty vuodesta 2012 lähtien, kun Euroopan yhteisen kasvihuonekaasuja mittaavan ICOS-verkosto asema pystytettiin saarelle. Nykyisin tutkitaan myös pienhiukkasia eli aerosoleja, joiden vaikutus pilvisyyteen ja ilmastoon on suuri kysymys ilmastotieteelle – näissä mittauksissa on mukana niin ikään yhteiseurooppalainen ACTRIS-verkosto.
Merellinen ympäristö aiheuttaa tässäkin ongelmia, vaikka ilmakehämittareita ei aaltojen alle sijoitetakaan.
”Vuomittarit ovat kymmenen metriä korkeassa mastossa, mutta myrskyllä aallot lyövät korkealta niiden yli. Kun mittareiden pitäisi imeä 10 litraa ilmaa minuutissa, on ongelma jos antureihin jatkuvasti pääsee suolavettä”, sanoo vanhempi tutkija, ryhmänjohtaja Hermanni Aaltonen.
Kekseliäisyydellä antureita on onnistuttu suojaamaan niin, että nämäkin mittaukset sujuvat nykyisin enimmäkseen häiriöttä.
Ilmastonmuutoksen eturintamassa
Utön ilmakehämittausten pääasiallinen tehtävä, merialueen meteorologian ja ilmanlaadun tutkimuksen ohella on kerätä pitkiä luotettavia sarjoja kasvihuonekaasujen pitoisuuksista ja muutoksista sekä vaihdosta ilmakehän ja merenpinnan välillä.
Ilmakehämittauksiin Utön sijainti on erinomainen. Saari sijaitsee niin etäällä tehtaista ja raskaasta liikenteestä, että ihmisperäisten päästöjen suora vaikutus mittauksiin on vähäinen. Voidaan tutkia sitä, mitä ilmakehässä tapahtuu.
Utön ohi kulkee kyllä laivareitti, ja ilmakehämittauksista pitää siivota aina pois laivojen aiheuttamat päästöt. Koska muita päästölähteitä on likellä vähän, laivapäästöt erottuvat varsin tasaisesta taustasta selvästi.
Mutta samalla kun havaintodataa siivotaan epätoivotusta aineksesta, tullaan myös mitanneeksi varsin tarkkaan ohikulkevien laivojen päästöjä. Laboratorioinsinööri Timo Mäkelä hoksasi katsellessaan laivadataa, että osa Utön ohittavista aluksista päästi ilmoille hiilidioksidin lisäksi merkittävästi metaania.
”Huomattiin, että tietyntyyppiset nesteytettyä maakaasua eli LNG:tä käyttävät moottorit vuotavat metaania”, ilmastojärjestelmätutkimuksen yksikönpäällikkö Annalea Lohila sanoo.
Löytö oli tärkeä, koska LNG:tä markkinoidaan päästöiltään vihreänä vaihtoehtona. Hiilidioksidipäästöt ovatkin diesellaivoja pienemmät, mutta metaani on niin voimakkaasti lämmittävä kasvihuonekaasu, että metaania vuotavien moottorien kokonaisilmastovaikutus kääntyy haitalliseksi.
”Tämä oli tärkeä sivuhavainto, joka voi auttaa laivayhtiöitä kehittämään moottoritekniikkaansa parempaan suuntaan”, Lohila sanoo.
Toinen tärkeä, onnekaskin, varsinaisen tutkimuksen ohessa tehty havainto osui Utön mittareihin syksyllä.
Kun Nord Stream -maakaasuputki räjäytettiin, metaanipilvi kulki Utön yli, ja asemalla saatiin mitattua selkeä piikki metaanipitoisuuksissa.
”Kävi tuuri, että kaasupilvi tuli pohjoiseen, ja ICOS-asemat Utössä, Ruotsissa ja Norjassa havaitsivat metaanipiikkejä. Olisi voinut hyvin todennäköisesti käydä niin, että metaani olisi kulkeutunut Baltian yli Venäjälle, eikä tuloksia oltaisi saatu”, sanoo tutkija Tuula Aalto.
Nyt Aalto ryhmineen pyrkii kansainvälisten tutkijaryhmien kanssa laskemaan inversiomenetelmin, kuinka suuri Nord Streamin räjähdyksestä aiheutunut metaanivuoto oli. Vaikka kasvihuonepäästöistä ja niiden suuruudesta puhutaan paljon, todellisten lukemien saamiseksi tarvitaan sekä tarkkoja mittauksia että huolellista tutkimustyötä.
Erityinen Utö
Tutkimusasemalle Utö on poikkeuksellisen hyvä paikka. Se sijaitsee hyvien liikenneyhteyksien varrella, mutta syrjässä ja ulkosaariston reunalla niin, että mittauksia voidaan tehdä kuin avomereltä ikään.
Utö ei myöskään ole mikään syrjäinen luoto. Saarella asuu pysyvästi noin 30 ihmistä, mutta Utön yhteisö on vireä. Siellä on hotelli, kauppa, sähköt, vesihuolto, linjaliikenne ja nopea valokaapeliyhteys.
”Kun tehdään pitkään tutkimusta, käy hankalaksi jos ei ole kunnon yhteyksiä tai vaikkapa vessaa. Utössä on hyvät fasiliteetit”, Lauri Laakso sanoo.
Hyvä nettiyhteys Utössä on puolustusvoimien perua: osa saaresta on edelleen sotilasaluetta, ja Ilmatieteen laitos tekee yhteistyötä myös puolustusvoimien kanssa.
Tutkijoita ei Utössä pysyvästi asu. Ilmatieteen laitokselta parikymmentä tutkijaa tekee säännöllisesti töitä Utön mittausten kanssa, Sykeltä kymmenkunta. Tutkimustyö tehdään pääosin mantereelta, mikä onnistuu hyvin nopeiden tietoliikenneyhteyksien ansiosta. Paikalla käydään huoltotöissä tai isompien mittauskampanjoiden aikana.
”Meillä on yksi utöläinen vastaamassa mittausten päivittäisestä ylläpidosta, hän tekee säännölliset toimet, laitteiden huoltoa ja sellaista. Se on ollut erinomainen järjestely”, Laakso sanoo.
Utön tutkimusasema
Säämittauksia vuodesta 1881
Ilmatieteen laitoksen tutkimusasema vuodesta 2012
Utön mittaukset listattuna: https://en.ilmatieteenlaitos.fi/uto-observations
Utön reaaliaikaista tutkimusdataa netissä: http://swell.fmi.fi/Uto/latest.html