Uutinen 13.1.2022

Ilmakehän kiertoliikkeellä moninaiset vaikutukset ilman lämpötilaan ja kosteuteen arktisella alueella

Ilmakehän kiertoliike ja sen vaikutukset vaihtelevat suuresti arktisen alueen sisällä. Nyt julkaistu tutkimus on tähän mennessä kattavin selvitys arktisen alueen lämpötilan ja kosteuden pystyrakenteen yhteyksistä suuren mittakaavan ilmakehän kiertoliikkeeseen ja paikallisiin tekijöihin, kuten säteilyyn ja pilvien muodostumiseen.
Tutkimuksen tulokset lisäävät ymmärrystä ilmakehän ja pinnan vuorovaikutuksista arktisella alueella. Tuloksia voidaan jatkossa hyödyntää esimerkiksi, kun selvitetään, kuinka hyvin nykyiset sää- ja ilmastomallit pystyvät kuvaamaan vastaavia vuorovaikutuksia. Kuva: Adobe Stock.

Tutkimuksen tuloksista ilmeni, että kiertoliikkeen vaikutukset muodostuvat fysikaalisten prosessien ketjusta. Lähtökohtaisesti ilmakehän kiertoliiketyyppi määrittää ilmamassan alkuperän ja kulkureitin. Tuon kulkureitin varrella ilmamassan ominaisuudet muuntuvat muun muassa säteilyn aiheuttaman jäähtymisen ja vesihöyryn tiivistymisen takia.

Paikallisesti kiertoliiketyypin vaikutukset havaitaan suoraan lämmön ja kosteuden muutoksina sekä usein myös pilvien muodostumisena. Tutkimuksen johtopäätöksissä korostettiin, että myös kiertoliikkeen seurauksena syntyneet pilvet muokkaavat lämpötilan ja kosteuden pystyrakennetta vaikuttamalla erityisesti säteilyn kulkuun ilmakehässä. Pilvien vaikutus on suuri erityisesti lumi- ja jääpeitteisillä alueilla.

Tutkimus osoitti, että niin ilmakehän kiertoliike kuin sen vaikutuksetkin vaihtelevat suuresti arktisen alueen sisällä. Suurimmat vaikutukset lämpötilan ja kosteuden pystyrakenteeseen havaittiin Euraasian maa-alueella, pituuspiirin 90 astetta itäistä pituutta länsipuolella, ja merijääpeitteisellä Jäämerellä. Esimerkiksi Pohjois-Amerikassa ja Grönlannissa vaikutukset eivät olleet yhtä ilmeisiä.

Erityisen mielenkiintoiseksi osoittautuivat olosuhteet Euraasian maa-alueella, pituuspiirien 90 astetta itäistä pituutta ja 140 astetta itäistä pituutta välissä, jossa talvisin lämpötila ja kosteus ovat pinnan lähellä pääsääntöisesti selvästi alhaisempia kuin korkeammalla ilmakehässä. Tutkimuksessa tunnistettiin kuitenkin kiertoliiketyyppi, jonka vallitessa tuolle alueelle pääsee kulkeutumaan ajoittain lämmintä ja kosteaa Pohjois-Atlantilta lähtöisin olevaa ilmaa, joka saapuessaan yhdessä siihen liittyvän pilvipeitteen kanssa lämmittää pinnan läheistä ilmaa ja heikentää lämpötilan ja kosteuden eroja pystysuunnassa.

Tulokset lisäävät ymmärrystä ilmakehän ja pinnan vuorovaikutuksista arktisella alueella, ja niitä voidaan jatkossa myös hyödyntää esimerkiksi selvittämään, kuinka hyvin nykyiset sää- ja ilmastomallit pystyvät kuvaamaan vastaavia vuorovaikutuksia.

Tutkimuksessa hyödynnettiin ilmakehän uusanalyysiaineistoa sekä radioluotaus- ja pilvisyyshavaintoja vuosien 2009–2018 talvikuukausilta koko arktisella alueelta leveyspiirin 65 astetta pohjoista leveyttä pohjoispuolelta. Aineiston analysoinnissa käytettiin koneoppimiseen perustuvaa Self-Organized Map (SOM) -menetelmää, jonka avulla tutkimusjakson kiertoliikekentät voitiin ryhmitellä 12:een päätyyppiin. Tutkimus toteutettiin Ilmatieteen laitoksen ja Tukholman yliopiston yhteistyönä osana Suomen Akatemian rahoittamaa, vuosina 2018–2021 toteutettua ”Towards decreased uncertainty on Arctic clouds” -projektia (TODAy).

Lisätietoja:

Erikoistutkija Tiina Nygård, Ilmatieteen laitos, p. 050 364 9089, tiina.nygard@fmi.fi

Nygård, T., Tjernström, M., and Naakka, T.: Winter thermodynamic vertical structure in the Arctic atmosphere linked to large-scale circulation, Weather and Climate Dynamics, 2, 1263–1282, https://doi.org/10.5194/wcd-2-1263-2021, 2021.

Tutkimusartikkeli on saatavilla Weather and Climate Dynamics -lehdessä.

TiedeuutinenIlmastoIlmakehäArktinen alue