Oulun yliopiston lumitutkimuksessa selvitetään, miten lumipeite ja vesivarat muuttuvat ilmastonmuutoksen myötä yhä vaihtelevammissa olosuhteissa. Tutkimusta tehdään muun muassa Kuusamon Oulangalla, Muonion Pallaksella ja Sodankylän Tähtelässä.
Oulangalla tutkimuslaitteisto on Puukkosuo-nimisellä rämeellä, joka on Liikasenvaarantien varrella vajaa kilometri Oulankajoelta ja samalla Oulun yliopiston Oulangan tutkimusasemalta eteenpäin.
Puukkosuon lumipatjan sisään on asennettu mittausantureita, jotka ovat perillä kulloisestakin lumen syvyydestä, lämpötilasta, tiheydestä ja haihdunnasta. Mittausdata analysoidaan saman tien isotooppimajaksi kutsutussa noin metrin levyisessä ja parin metrin pituisessa kopissa, joka suolle äsken pystytettiin.
Kopin sisällä näkyy monenlaista piuhaa ja kapistusta, lämpöpatterikin. Tätäkin se ilmastonmuutos ja teknologian kehittyminen teettävät.
Letkuillakin on pakkasrajansa
Puukkosuolta kerätään monenlaista tieteellistä tietoa tutkimuksiin. Joistakin laitteistoista kuuluu hurinaa tai sirinää, toiset ovat ääneti, kuten vaikkapa sademittari. Lumesta puhtaaksi lapioidut pitkospuut narskuvat ontosti askelten tahtiin.
Aluetta esittelee tutkimusteknikko Juho Lämsä, joka hallitsee laitteiden ja niiden keräämän aineiston käsittelyn.
Liikkeellä on talvihaalarit päällä myös työharjoittelija David Brandt, joka on saksalaisen Dresdenin yliopiston opiskelija. Hän on tullut syyskuussa ja lähtee maaliskuussa. Äsken kovimpien pakkasten aikaan hän oli lomalla Italiassa.
Brandtilla on kannattava kasvihuonekaasujen analysaattori, jonka mittauskammion hän laskee lumeen suolla neljänä päivänä viikossa 18 mittauspisteeseen, kuhunkin viideksi minuutiksi. Mitattavana ovat suon metaanipäästöt.
Suolla on myös kaksi automaattista mittauskammiota. Letkut imevät kammioiden sisältä näyteilmaa analysaattoriin, joka on sijoitettu suon sähkökeskuskaapin taakse.
– Letkut jäätyivät viime viikolla. Pakkasraja on semmoinen 20 astetta, sen jälkeen alkaa tulla ongelmia, Juho Lämsä toteaa.
Mittauspisteet ovat koealoilla, joita Puukkosuolla on 36, kolmen ryhmissä. Perustutkimusta varten joka ruudulta mitataan jatkuvasti vähintään lämpötilaa ja kosteutta. Lumen määrää ruuduilla manipuloidaan siirtämällä pitämällä yksi ruuduista vähälumisena ja siirtämällä sen lumi toiselle ruudulle. Kolmas on kontrolliruutu eikä siihen kosketa.
Tutkimusaseman toinen tutkimusalue on mäntykankaalla lähellä asemaa.
Veden kierrosta luonnossa tiedetään yllättävän vähän
Lumen määrä, nopeat lumen sulamisjaksot ja muutokset routaolosuhteissa vaikuttavat vesivarantoihin ja vedenkiertoon. Vesi kiertää kaikkialla luonnossa ja rakennetussa ympäristössä, joten vedenkierron muutosten ymmärtäminen on tärkeää.
Yliopiston lumitutkimuksessa yhdistetään uutta mittausteknologiaa Suomen olemassa olevaan lumen mittausverkoston antamaan tietoon, ja näin saadaan vastauksia lumen merkityksestä pohjoisille vesivaroille.
Puukkosuolle johtavan polkusillan viereisessä tienvarsiojassa näkyy pakkaskelilläkin sulaa vettä. Lähellä on lähteitä, joista pohjavettä työntyy pintaan. Lunta täällä on silmin nähden paksummasti kuin pari sataa metriä alempana Oulankajokivarressa. Routaa on viimevuotista enemmän, suolla tosin nytkin vähän.
Kun lumet keväällä sulavat, joki saa lisää kuljetettavaa – niinhän sitä luulisi.
Yllättävää kyllä, tieto veden kierrosta luonnossa on vajavaista. Minne sulanut lumi menee ja miten se vaikuttaa tulvien muodostumiseen?
Noin puolet kevään sulamisvesistä ei olekaan edellisen talven lunta, vaan vanhempaa vettä. Ilmastonmuutoksen myötä vedenkierron ilmiöt ovat nopeassa muutoksessa.
Tänä talvena Puukkosuolla testataan laitteistoa. Valmistaudutaan ensi talveen. Silloin maastoon asennetaan lisää kaapelia, joka mittaa lämpötilaa lumen eri kerroksissa. Lämpötila kertoo lumen määrästä läpi talven ja antaa tärkeää tietoa sulamisen nopeistakin vaiheista.
Vastaavia mittauksia ei ole tehty haastavissa talviolosuhteissa
Yliopiston kahdeksanjäsenistä Lumihydrologia ja mallinnus -tutkimusryhmää johtaa Oulun yliopiston apulaisprofessori Pertti Ala-aho, joka tulee Oulangalle mahdollisesti kahden viikon päästä. Ryhmässä on muun muassa väitellyt tutkija Shaakir Dar sekä väitöskirjan tekevät Maiju Ylönen ja Charlotte Ditlevsen. Dar vastaa Puukkosuon isotooppimittauksesta.
– Viime talven testasimme laitteistoa ja mittausta Oulun yliopiston kampuksella, ja mittaukset saatiin toimimaan hyvin. Mittauksissa Oulangalla on tullut haasteita, ja se laitettiin väliaikaisesti pois päältä. Vastaavia mittauksia ei ole haastavissa talviolosuhteissa tehty eli ongelmia oli ja on odotettavissa, Pertti Ala-aho kertoo.
– Keskiviikkona meiltä on lähdössä tiimi selvittämään, missä vika piilee. Toivottavasti saadaan mittaus käyntiin, ja mitataan sitten läpi tämän ja seuraavan talven.
Mittauskoppi ja isotooppi
Puukkosuolla olevassa kopissa olevilla laitteilla analysoidaan vesihöyryä sekä lumipatjan sisällä että sen yläpuolella.
Mittauskohteena on lumipatjan ja lumesta haihtuvan veden isotooppikoostumus.
Kun mittaustulokset yhdistetään muihin Oulangan meteorologisiin mittauksiin, voidaan arvioida lumen haihtumisen määrää ja prosesseja uusin keinoin.
Isotoopit ovat saman alkuaineen eri muotoja: eri isotoopeissa atomin ytimessä on eri määrä neutroneja, joten atomien massat ovat erilaiset. Tutkijat sanovat veden isotooppeja veden sormenjäljiksi. Raskaampien ja kevyempien isotooppien suhde paljastaa esimerkiksi, mistä sateiden vesi on peräisin ja minne se kulkeutuu.