Itämeri viestintuojana – ajelehtimismallit tukevat ympäristönsuojelua
Moni on joskus laskenut pullopostin veteen ja pohtinut, minne se päätyy. Pinnalla kelluva pullo on aluksi helppo havaita, mutta mitä sille tapahtuu tuntien, päivien tai viikkojen kuluessa? Entä kun mereen joutuu jotain muuta sinne kuulumatonta, vaikeammin havaittavaa ja ympäristölle haitallista? Tällöin avuksi tulevat merelliset havainnot sekä aineiden ja kappaleiden liikettä kuvaavat laskennalliset mallit.
Sunnuntaina 26. tammikuuta 2025 Hankoniemen rannoille alkoi kertyä erikokoisia valkoisia kimpaleita, joita havaittiin lopulta noin 25 kilometrin matkalla rantaviivaa. Mereltä ajelehtineen aineen koostumus ja alkuperä olivat tuntemattomia, mikä herätti runsaasti huolta elollisen luonnon turvallisuudesta. Mediassa aine sai kutsumanimen “mysteerimönjä”.
Suomen ympäristökeskuksen laboratoriossa aine tarkentui kiinteytyneeksi kasvirasvaksi, jota kuljetetaan Itämerellä teollisuuden tarpeisiin. Kiinteytyneenä rasva kelluu meren pinnalla, pullopostin tavoin, ja voi ajelehtia tuulen ja virtausten mukana pitkiä matkoja. Ilmatieteen laitos ryhtyi selvittämään aineen mahdollisia ajelehtimisreittejä merimallinnuksen avulla.
Mallinnus paljastaa reitit
Ajelehtimismallit perustuvat tietoon merellä vallitsevista olosuhteista sekä niiden ennustetusta muutoksesta. Mallinnusta voidaan tehdä myös ajassa taaksepäin, jolloin pyritään selvittämään aineen lähtöpiste.
Pinnalla kelluvien kappaleiden liikkeet riippuvat ennen kaikkea tuulen ja meren virtausten suunnasta ja voimakkuudesta. Virtauksia ei kuitenkaan voida päätellä pelkästään tuulen perusteella, sillä ne vaihtelevat alueittain ja ovat voimakkaampia lähellä pintaa, matalilla alueilla sekä kapeissa salmissa.
Koska mereltä saadaan vain rajallisesti reaaliaikaisia havaintoja, ajelehtimismallinnus tukeutuu sää- ja merimalleilla laskettuihin ennusteisiin. Näistä saadun olosuhdetiedon perusteella ajelehtimismallia käytetään laskemaan ajelehtijan seuraava paikka, joten ennusteiden epävarmuudet vaikuttavat suoraan myös ajelehtimisennusteiden luotettavuuteen.
Olosuhteet vaikuttavat aineiden käyttäytymiseen
Matalalla Itämerellä tuulen, virtausten ja aallokon suunnat voivat poiketa toisistaan, minkä takia valtamerille kehitetyt mallit eivät sellaisenaan sovellu alueen kuvaamiseen. Alueellinen, rannikon ja saariston vaikutukset huomioiva merimalli mahdollistaa tarkemmat arviot virtausten, lämpötilan ja suolaisuuden muutoksista. Nämä vaikuttavat aineiden sitoutumiseen, hajoamiseen ja ajelehtimiseen.
Suolaisuus edistää raskasmetallien sitoutumista sedimenttiin, kun taas makeissa jokisuissa ne voivat kulkeutua pidemmälle liuenneina. Lämmin vesi voi puolestaan edistää PAH-yhdisteiden hajoamista, kun taas kylmissä vesissä hajoaminen hidastuu. Lämpötilojen kausittainen vaihtelu ja nouseva keskilämpötila vaikuttavat ajelehtimiseen muokkaamalla veden kerrostuneisuutta ja jääpeitettä.
Oppia Hankoniemen epävarmuuksista
Hankoniemen tapaus korostaa olosuhteiden merkitystä ajelehtimismallinnuksen tuloksille. Kasviöljy pysyy lämpimässä vedessä nestemäisenä, mutta voi kylmissä olosuhteissa kiinteytyä tai jäädä jääpeitteen alle. Juuri kiinteytyminen mahdollisti päästön havaitsemisen, mutta vaikeutti lähtöpisteen selvittämistä, sillä pinnalla kelluvat kimpaleet reagoivat tuuleen ja virtauksiin aivan eri tavalla kuin vesipatsaaseen sekoittunut nestemäinen aine.
Koska kiinteytymisen ja rantautumisen tarkkoja ajankohtia ei tunnettu, ajelehtimismallin avulla tarkasteltiin useita vaihtoehtoisia tapahtumakulkuja. Rantautumista edeltäneet nopeat sää- ja meriolosuhteiden muutokset kuitenkin kasvattivat epävarmuuksia ja johtivat siihen, ettei tietoa päästön alkulähteestä pystytty vahvistamaan. Tapaus kuitenkin syvensi ymmärrystä ajelehtimismallinnukseen liittyvistä epävarmuuksista, mikä tukee mallin jatkokehitystä ja muiden mahdollisten ympäristöriskien arviointia.
Työkaluja ympäristönsuojelun tueksi
Ajelehtimismallinnus on keskeinen työkalu viranomaisille ja tutkijoille. Sen avulla voidaan ennakoida öljy- ja kemikaalivahinkojen leviämistä, kohdentaa torjuntatoimia, seurata leväkukintojen liikkeitä sekä tukea meripelastusta. Samoja periaatteita voidaan soveltaa myös haitallisten aineiden, kuten radioaktiivisten aineiden, raskasmetallien sekä PAH- ja PFAS-yhdisteiden, kulkeutumisen arviointiin.
Ilmatieteen laitos tutkii ja kehittää valmiuksia ajelehtimismallinnukseen Itämerellä. Yksittäisten aineiden ominaisuuksia koskevien tutkimusten rinnalla on tärkeää tarjota ajantasaista tietoa pintavirtausten suunnasta ja voimakkuudesta. Tätä varten on kehitetty esioperatiivinen ajelehtimisennuste, joka antaa käyttäjälle yleiskuvan pinnan kuljetuksesta vilkkaasti liikennöidyllä Suomenlahdella. Samalla se mahdollistaa kuvitteellisen pullopostin matkan seuraamisen turvallisesti tietokoneen näytöltä – ilman ympäristön roskaamista.
Veera Haapaniemi
Kirjoittaja on väitöskirjatutkija Ilmatieteen laitoksen Meren dynamiikka -ryhmässä.
Ajelehtimismallin kyvykkyyttä mallintaa kemiallisia aineita Suomenlahdella kehitetään Strategisen tutkimuksen neuvoston rahoittamassa CoWup-hankkeessa. Hankoniemen tapaustutkimus sekä radioaktiivisen päästön leviämismallinnus toteutetaan Copernicus-meripalvelun rahoittamassa DRIFTERI-hankkeessa. Tutustu avoimesti saatavilla olevaan esioperatiiviseen ajelehtimisennusteeseen.
