Arktisen hiilenkierron tarkempi tutkimus edellyttää mallien ja havaintojen kehittämistä – Ilmatieteen laitos mukana kehittämässä arktisia satelliittimittauksia

Kansainvälinen tutkimusryhmä on julkaissut Nature Reviews Earth & Environment -lehdessä review-artikkelin, johon on koottu viimeisintä tutkimustietoa arktisen alueen ikiroutaan sitoutuneen hiilen vapautumisesta ilmastonmuutoksen johdosta.

Arktinen alue on tällä hetkellä hiilinielu, mutta nielun suuruuteen liittyy kuitenkin paljon epävarmuuksia. Artikkelissa korostetaan lämpenemisestä johtuvien muutosten merkittävyyttä arktisella alueella. Näitä ovat olleet erityisesti suurien maastopalojen lisääntyminen tundralla sekä ikiroudan sulamisesta johtuvat äkilliset muutokset, kuten painaumien ja kraatterien syntyminen, jotka ovat lisänneet hiilipäästöjä paikallisesti.

Arktinen alue lämpenee yli kaksi kertaa nopeammin kuin maapallo keskimäärin. Lämpenevä ilmasto kiihdyttää ikiroudan sulamista, ja ikiroutaan vuosituhansien aikana sitoutunutta hiiltä rupeaa vapautumaan ilmakehään hiilidioksidina tai metaanina. Vapautuvat kasvihuonekaasut luovat noidankehän, sillä ne voivat puolestaan kiihdyttää ilmastonmuutosta entisestään.

Arktisen hiilenkierron tutkimisen haasteena ovat monenlaiset mittakaavat

Uusimmista havainnoista ja parantuneista malleista huolimatta arktisen alueen hiilenkiertoon liittyy kuitenkin edelleen suuri määrä epävarmuuksia, mikä lisää myös ilmastoennusteiden epävarmuutta. Erityisenä haasteena ovat monenlaisten hiilenkiertoon vaikuttavien prosessien ymmärtäminen; niiden mittakaavat vaihtelevat paikallisista, mikrobitason muutoksista koko arktisen alueen kattaviin prosesseihin.

Tutkijat korostavat artikkelissa kansainvälisen monialaisen yhteistyön merkitystä ongelman ratkaisemisessa. Avainroolissa ovat mallien ja havaintojen kehittäminen erityisesti arktisille alueille.

Uudet satelliittihavainnot parantavat mahdollisuuksia havainnoida laajoja arktisia alueita, joita on hankala kattaa maanpinnalla tehtävillä mittauksilla. Keskeistä tietoa saadaan tulevaisuudessa Euroopan avaruusjärjestön rakentamasta CO2M-satelliitista, joka mittaa hiilidioksidi- ja metaanipitoisuuksia aiempaa tarkemmin ja kattavammin. Satelliitti laukaistaan avaruuteen vuonna 2025.

Tutkijoille kyseessä on laskennallisesti mielenkiintoinen haaste: kuinka yhdistää tehokkaasti ja luotettavasti useassa eri mittaskaalassa tapahtuvat ilmiöt ja niiden mallintaminen sekä eri skaaloissa tehdyt mittaukset.

Ilmatieteen laitoksella vahva panostus satelliittimittausten kehittämiseen

Ilmatieteen laitos osallistuu Euroopan avaruusjärjestön hiilidioksidia ja metaania mittaavan CO2M-satelliitin kehittämiseen. Apulaisprofessori Hannakaisa Lindqvistin johdolla etsitään ratkaisuja, joilla parannetaan satelliittimittausten tulkintaa lumen päältä. Tämä on ikirouta-alueen tutkimuksen kannalta aivan oleellista. Menetelmiä kehitetään hyödyntämällä Ilmatieteen laitoksen ainutlaatuisia referenssimittauksia lumesta ja kasvihuonekaasuista Sodankylässä.

Arktisilla alueilla hiilenkierto on vahvasti kytkeytynyt maaperän kosteuteen ja routaantumiseen, jotka riippuvat muun muassa vuosittaisen lumen määrästä. Ilmatieteen laitoksella on viime vuosina panostettu merkittävästi lumen satelliittimittauksiin, ja kehitettyjä menetelmiä käyttäen voidaan tarkastella jopa 40 vuoden aikasarjoja lumen määrästä pohjoisilla alueilla. Näiden havaintojen yhdistäminen kasvihuonekaasumittauksiin ja mallintamiseen on tärkeää, kun arktisen alueen hiilenkierto selvitetään.

Lisätietoja:

tutkimusprofessori, yksikön päällikkö Johanna Tamminen, Ilmatieteen laitos, p. 029 539 1000, johanna.tamminen@fmi.fi apulaisprofessori, ryhmäpäällikkö Hannakaisa Lindqvist, Ilmatieteen laitos, p. 040 725 5651, hannakaisa.lindqvist@fmi.fi

Artikkeli on saatavilla Nature Reviews Earth & Environment -julkaisussa. Työ liittyy Nasan ja ESAn yhteistyöhankkeeseen AMPAC – Arctic Methane and Permafrost Challenge. Ilmatieteen laitoksella työtä on rahoittanut mm. Suomen Akatemian Inversiomallinnuksen ja kuvantamisen huippuyksikkö (Centre of Excellence in Inverse modeling and Imaging) ja Suomen Akatemian ACCC-lippulaiva (Atmosphere and Climate Change Competence Centre). Artikkelin viite: Miner, K.R., Turetsky, M.R., Malina, E. Bartsch, A., Tamminen, J., McGuire, A.D., Fix, A., Sweeney, C., Elder, C.D., and Miller, C.E, Permafrost carbon emissions in a changing Arctic. Nat Rev Earth Environ 3, 55–67 (2022). https://doi.org/10.1038/s43017-021-00230-3