Vuosi jäissä

Päämäärän saavuttamiseksi Nansen turvautui lopuksi koiravaljakoiden apuun, mutta yritys epäonnistui. Retkikunta pääsi kuitenkin lähemmäs pohjoisnapaa kuin muut, ja matkan ansiosta arktisen alueen tutkimus edistyi aimo harppauksin.

Tutkijat ja seikkailijat ovat sittemmin vaikuttuneet Nansenin edesottamuksista, ja kun Fram-retkestä oli kulunut 126 vuotta, kaikkien aikojen kalleimman ja kunnianhimoisimman napatutkimushankkeen alus lähti syyskuussa 2019 kyntämään Pohjoista jäämerta.

Saksalaisen tutkimusjäänmurtajan Polarsternin oli tarkoitus juuttua jäihin ja antaa 300:lle 19:ää eri maata edustavalle tutkijalle tilaisuus työskennellä sellaisilla huippunykyaikaisilla laitteilla ja teknisillä apuvälineillä, joista Nansen ei osannut uneksiakaan.

Tiedonhankinta tähtää polaarisen palapelin saattamiseen päätökseen.

Napaseutu muuttuu ennätysvauhtia

MOSAiC-hanke, jonka nimi tarkoittaa monitieteistä arktista ilmastoa tutkivaa ajalehtivaa observatoriota, on ollut käynnissä kymmenen vuotta ja maksaa noin 140 miljoonaa euroa. Maapallon vaikeimmin saavutettaviin ja ihmiselle huonoimmin sopiviin seutuihin kuuluvalla merialueella jäihin juuttunutta tutkimusalusta kuljettaa pysyvä virtaus pohjoisnavan ohi.

Matkalla havainnoidaan muun muassa jään muutoksia toistuvilla mittauksilla. Aika on kuitenkin käymässä vähiin, sillä maailmanlaajuinen ilmaston lämpeneminen muuttaa arktista aluetta muita maanosia nopeammin.

Juuri säännölliset mittaukset ja mahdollisuus tarkkailla samaa jäätä vuoden ajan ovat olleet tärkeimpiä syitä siihen, että Polarsternin halutaan pysyvän kiinni ahtojäissä.

Nansenin retkikunta purjehti vuonna 1893 itse Siperian pohjoispuolelle jäämassan kupeeseen aloittaakseen reilun kolmen vuoden tutkimusmatkan.

Polarsternin henkilöstö työskentelee sen sijaan kahden kuukauden työjaksoissa. Kumpaankin vuoroon kuuluu 53 tutkijaa ja 44 miehistön jäsentä, joille järjestetään erikseen kuljetus tutkimusalukselle ja sieltä pois.

Tavoitteena on selvittää arktisen jään määrää ja paksuutta.

Avainasemassa on tanskalainen merijään asiantuntija Rasmus Tonboe, joka matkaa pohjoiseen toisessa vuorossa venäläisellä Kapitan Dranitsyn -jäänmurtajalla. Loppusuora on vaativa, sillä jäähän, veteen ja ilmaan ei saisi vaikuttaa lainkaan, jotta tulokset eivät vääristy.

Kun tutkijat menevät jäälle esimerkiksi katsomaan laitteita, yleensä mukaan lähtee jääkarhuvahti, joka tarkkailee ympäristöä toisten työskennellessä.

Aseet ovat pakollisia karhujen vuoksi

Jos tutkijalla ei ole asiaa kauemmaksi Polarsternistä, hän voi liikkua yksin varustautuneena kiväärillä, radiopuhelimella ja merkinantopistoolilla.

Osa vahdeista on entisiä sotilaita, jotka ovat tottuneet toimimaan kylmässä ja pimeässä. Eräs heistä palveli Grönlannin koillisosassa sijaitsevassa Tanskan sotilastukikohdassa – vain 933 kilometrin päässä pohjoisnavasta. Rasmus Tonboen vuorolle tekivät enemmän kiusaa naalit kuin jääkarhut.

Nansen piti arktista eläimistöä varantona – etenkin sen jälkeen, kun jäihin juuttumisesta oli kulunut alkuvuodesta 1895 puolitoista vuotta ja oli käynyt selväksi, että Fram lipui liikaa itään. Hän ja kokenut koiravaljakkoajaja Johansen päättivät yhdessä yrittää päästä pohjoisnavalle reellä.

Aluksi meno luisti hyvin, mutta sitten vauhti alkoi vähitellen hidastua ja kaksikon oli pakko kääntyä etelään. Pohjoisin piste, jossa miehet kävivät, oli 86°14’. Siitä oli noin 420 kilometriä pohjoisnavalle, jonka sijainti on tarkalleen 90° pohjoista leveyttä.

Naparetkeilijöillä oli tarpeeksi eväitä menomatkaa varten.

Luonto tarjosi kuitenkin palatessa paljon syötävää, kuten hylkeitä, mursuja, karhuja ja lintuja. Kun he palasivat ihmisten ilmoille, heissä ei ollut merkkiäkään aliravitsemuksesta. Pikemminkin he olivat lihoneet.

Nansen totesi Jäämeren syväksi

Arktisen alueen tutkimus – ja erityisesti ajelehtimiskoe, jossa tutkijoiden tukikohtana toimiva alus lipuu liikkuvan jäämassan mukana – perustuu Fram-retkikunnan saavutuksiin.

Palatessaan Norjaan vuonna 1896 lämpimän vastaanoton saanut Nansen tiivisti tuntonsa toteamukseen retkikunnan korvaamattoman arvokkaasta työstä arktisen alueen maantiedettä, napajäätä ja Jäämerta koskevan tiedon lisäämiseksi.

Framin ajelehtiessa tehdyt havainnot vahvistivat, että transpolaarinen virtaus kulkee Beringinsalmen ja Siperian rannikon pohjoispuolelta arktisen alueen läpi pohjoisnavan ohi kohti Atlantin valtamerta.

Nansenin antamat tiedot pudottivat pohjan pois tuolloin vallalla olleelta käsitykseltä, jonka mukaan kalotin eli napaa ympäröivän alueen jää liikkui tuskin lainkaan mahdollisesti kallioperään, ehkä jopa piilevään mantereeseen, kiinnittyneenä. Monet maantieteilijät olivatkin pitäneet Nansenin ajelehtimiskoetta pähkähulluna ideana.

Meren syvyyttä mitattiin jatkuvasti matkan aikana. Tulokseksi saatiin esimerkiksi 610, 1 800 ja 2 700 metriä. Kokonaiskuva oli selvä: Jäämeren keskiallas on syvää valtamerta, jossa ei ole saaristoja.

Nykyään tiedetään, että merenpinnan yläpuolista maata on hyvin vähän jos lainkaan Kaffeklubbenin pohjoispuolella. Tämän Grönlannin pohjoisrannikolla noin 700 kilometrin päässä pohjoisnavasta sijaitsevan saaren sijainti on 83°39’.

Kulkusuuntana pohjoisnapa

Sekä Fram että Polarstern saivat juuttua jäihin ja liikkua transpolaarisen virtauksen mukana kohti maapallon pohjoisinta pistettä, 90° pohjoista leveyttä. Fram kulkeutui reilut 454 kilometriä liikaa itään, ja sen sijainti oli 85°57' pohjoista leveyttä maaliskuussa 1895.

Polarstern meni maapallon pohjoisimman pisteen sivuitse 24. helmikuuta 2020. Nykyaikaisten jäävirtausmallien ansiosta kapteeni Stefan Schwarze onnistui ohittamaan pohjoisnavan 158 kilometrin etäisyydeltä.

Vaikka kumpikaan alus ei osunut maaliin, molemmat kävivät lähempänä pohjoisnapaa kuin mikään muu jäiden kuljettama laiva ennen niitä ja mahdollistivat syvällisemmän perehtymisen arktiseen alueeseen kuukausia kestävästä kaamoksesta ja –50 asteeseen laskevista lämpötiloista huolimatta.

Nansenin tapaan Rasmus Tonboe toivoo, että napaseutua ymmärrettäisiin paremmin. Hänen tutkimuskohteitaan ovat jää ja lumipeitteen vaikutus satelliiteilla tehtävään jäänpaksuuden mittaukseeen.

Tulosten pohjalta on tarkoitus hioa algoritmeja eli niitä kaavoja ja laskentatapoja, joilla käsitellään päivittäin arktisen alueen ylittävien satelliittien välittämää tietoa.

Yhdessä tutkijatovereidensa kanssa Tonboe hyödyntää tutka- ja radiometrilaitteistoa. Tutka lähettää sähkömagneettisen pulssin ja mittaa kaiun saapumisajan ja voimakkuuden.

Aika paljastaa etäisyyden esimerkiksi merijäähän, ja voimakkuus antaa tietoa siitä, mihin tutka-aallot ovat osuneet.

Osa satelliiteista käyttää tutka- ja radiometritekniikkaa, joka voi paljastaa vaikkapa jään paksuuden, meriveden korkeuden, suolapitoisuuden ja lämpötilan sekä ilmankosteuden.

Tarkat tulkinnat parantavat ennusteita

Satelliittimittausten optimointi tekee siitä datasta, joka päätyy sää- ja ilmastomalleihin, entistä tarkempaa.

Sääjärjestelmät saapuvat Pohjolaan enimmäkseen lännestä ja luoteesta, mistä syystä ilmaa tulee runsaasti arktiselta alueelta. Siksi Polarsternin työllä on erityisen paljon merkitystä Pohjois-Euroopan sääennusteille.

Optimointia varten tutkijat asettavat jäälle laitteita, jotka vastaavat 700–800 kilometrin korkeudessa kiertävien satelliittien instrumentteja. Näin Tonboe kollegoineen saa selville, mitä laitteet oikeasti mittaavat.

Lisäksi tutkijaryhmä analysoi jäätä ja lunta päästäkseen perille kehityksestä: kuinka lumihiutaleet pyöristyvät, jäätyvät yhteen ja höyrystyvät, kuinka suola pusertuu ulos jäästä ja kuinka jää sulaa ja vesi jäätyy?

Lisäksi tutkitaan lämpötilanvaihtelujen vaikutusta jäähän, sillä ilma voi lämmetä tai jäähtyä muutamissa tunneissa 25 astetta. Kaikki nämä tekijät saattavat vaikuttaa satelliittimittauksiin.

Polarsternin varustukseen kuuluu myös laite, jolla saadaan samankaltaista tietoa kuin 1970-luvun yhdysvaltalaisen Nimbus 5-satelliitin ESMR-mikroaaltoradiometrilla.

Sillä Rasmus Tonboe jatkaa merijään laajuutta seuraavien kartoitusten sarjaa, jotta saadaan selvyys siitä, millaisia muutoksia jääpeitteessä on tapahtunut viimeksi kuluneiden 50 vuoden aikana.

Jää sulaa ennätyksellistä vauhtia

Merijää on maapallon herkimpiä ilmastomittareita ja vakava osoitin lämpenemisen voimakkuudesta.

Rasmus Tonboe on työtovereidensa kanssa tarkastellut jäätä koskevaa mittaussarjaa vuosien 1978 ja 2015 väliltä ja todennut, että arktisen merijään määrä on pienentynyt tänä aikana 94 000 neliökilometriä jokaista vuotta kohti.

Polarsternin tutkijat kokevatkin napaseudun eri tavalla kuin Nansen nimenomaan jääpeitteen osalta.

Fram-tutkimusretken aikaan 1800-luvun lopulla ihmistoiminnasta johtuva maapallon keskilämpötilan nousu oli tuskin alkanut.

Kasvihuoneilmiöstä oli hatarat tiedot, vaikka ranskalainen matemaatikko ja fyysikko Joseph Fourier oli havainnut sen jo vuonna 1824. Hän oivalsi, että ilmakehä pidättää Auringon energiaa eikä se häviä maapallolta siinä samassa.

Sittemmin ilmakehän hiilidioksidimäärä on kasvanut noin 45 prosenttia. Laskelmien mukaan Nansenin käydessä napaseudulla merijäätä oli kaksi miljoonaa neliökilometriä enemmän kuin tätä nykyä. Ennätyksellisen nopeat ilmastonmuutokset eivät koske kuitenkaan vain pohjoista. Toisella puolella planeettaa on havaittavissa vastaava kiihtyvä lämpenemisprosessi.

Kolmen viime vuosikymmenen tutkimusaineisto paljastaa Antarktiksen lämpenevän peräti 0,61 astetta kymmenessä vuodessa eli yli kolme kertaa maapallon keskiarvoa nopeammin.

Tuloksen takana oleva tutkimusryhmä katsoo kuitenkin, että eteläisen napaseudun lämpeneminen johtuu ensisijaisesti luonnollisista syistä toisin kuin pohjoisen. Mantereelle virtaa nimittäin Atlantin eteläosista enemmän lämmintä, kosteaa ilmaa, eikä ihmistoiminnan aiheuttama maapallon keskilämpötilan nousu ole siinä päätekijä.

Kelluvat tutkimusasemat tekevät tuloaan

Arktisella alueella työskenteleminen muuttuu aina vain vaarallisemmaksi, sillä jää heikkenee, menettää vakauttaan ja elää enemmän. Jo nyt tiedetään, että Polarstern lipuu Jäämerellä oletettua nopeammin. Vahvinta näyttöä rajuista muutoksista ovat antaneet Neuvostoliiton ja Venäjän ajelehtivat jääasemat, joista venäläiset itse käyttävät nimitystä Severnyi poljus eli pohjoisnapa.

Ensimmäinen Neuvostoliiton ajelehtiva tutkimusasema perustettiin vuonna 1937 lähelle pohjoisnapaa, ja se liikkui jään mukana yhdeksän kuukautta. Severnyi poljus 2 perustettiin pitkän tauon jälkeen vasta 1950, mutta siitä eteenpäin Jäämerellä oli melkein aina liikkeellä neuvostoliittolainen tutkimusasema.

Vuosina 1988–1991 liikkunut Severnyi poljus 31 jäi Neuvostoliiton viimeiseksi. Valtio hajosi, eikä Venäjä yrittänyt 12 vuoteen käynnistää hanketta uudelleen.

Kun vuonna 2003 toiminta virisi, olosuhteet olivat aivan erilaiset kuin ennen.

Aiemmin tutkimusasemat olivat voineet pysyä samalla jäälautalla jopa kahdeksan vuotta, mutta jäästä oli tullut heikompaa ja lautat liikkuivat Jäämeren keskialtaan poikki Grönlannin ja Huippuvuorten väliseen Framinsalmeen nopeimmillaan alle vuodessa. Toistaiseksi viimeinen, vuoden 2015, tutkimusasema oli toiminnassa vaivaiset neljä kuukautta.

Fram ja Polarstern viitoittavat tietä arktisen alueen tutkimuksen tulevaisuuteen: sinne pitää mennä laivalla eikä jäälautalla.

Jäästä tulee tuskin vakaampaa, ennen kuin ilmaston lämpeneminen nollautuu, ja siihen voi mennä tuhansia vuosia. Venäjä ennakoi tämän vuonna 2018 uudella kelluvalla tutkimuslautalla. Alus on suunniteltu kulkemaan jäiden mukana, ja se on saanut siksi saman nimen kuin entiset ajelehtivat tutkimusasemat.

Severnyi poljus -aluksessa, joka on 84 metriä pitkä ja 22,5 metriä leveä, on tilaa 34 tutkijalle. Ajatuksena on, että yhteyttä ulkomaailmaan ei välttämättä tarvita kahteen vuoteen.

Severnyi poljus voi jatkaa arktisen alueen tutkimusta siinäkin tapauksessa, että Jäämeri menettää jääpeitteensä ajoittain kokonaan. Ilmastomalleihin perustuvien ennusteiden mukaan näin voi hyvinkin käydä jo tämän vuosituhannen puolivälissä.