Hyvän meteorologisen tiedon asialla Alaskassa

Yhdysvallat ja Suomi vaihtoivat Arktisen neuvoston puheenjohtajuutta Alaskan Fairbanksissa 11.5.2017. Puheenjohtajuuden siirto tapahtuu aina ns. ministerikokouksessa, jossa kaikkien Arktisen neuvoston jäsenmaiden (Yhdysvallat, Kanada, Venäjä, Norja, Tanska, Suomi ja Ruotsi) ulkoministerit kohtaavat ja välittävät toisilleen näkemyksiään ja odotuksiaan liittyen arktisen alueen yhteiseen kehittämiseen. Suomen puheenjohtajuuskausi kestää toukokuusta 2017 aina vuoden 2019 toukokuuhun. Sen jälkeen vetovastuun Arktisesta neuvostosta saa Islanti. Puheenjohtajuus on kullakin jäsenmaalla aina kaksi vuotta kerrallaan, ja se vaihtuu ns. rotaatiomallilla.

Koska Arktinen neuvosto on saanut alkunsa nimenomaan pohjoisten alueiden kestävän kehityksen ja ympäristönsuojelun edistämiseksi yhteistuumin, ovat erityisesti kysymykset ilmastonmuutoksesta, luonnon monimuotoisuudesta ja alueen luonnonvarojen kestävästä hyödyntämisestä keskiössä. Valmistautuessaan puheenjohtajuuteen ja valmistellessaan tavoiteohjelmaansa Suomi toi Arktisen neuvoston toimintaan mukaan täysin uuden teeman, meteorologisen yhteistyön. Muita prioriteetteja Suomen puheenjohtajuuskaudella ovat arktisen alueen ympäristönsuojelu, koulutus ja tietoliikenneyhteydet. Meteorologisen yhteistyön vahvistamisella haluamme varmistaa arktisen alueen asukkaiden ja muiden toimijoiden turvallisuuden sekä toimintojen kestävyyden niin maalla, merellä kuin ilmassakin.

Kuten aina kun matkustetaan lähes toiselle puolen maapalloa, matkat olivat pitkät. Lensimme Helsingistä New Yorkin kautta Seattleen ja sieltä vielä kolmannella lennolla Fairbanksiin. Reilu vuorokausi oli siis pelkkää lentomatkustamista. Menomatkalla pysähdyimme Seattlessa, jossa meillä oli yksi ilta ja aamu aikaa tutustua kaupunkiin. Pelkästään värikkäässä ja elämää uhkuvassa Farmers’ Market -kauppahallissa kului jo tovi. Pian oli jatkettava matkaa lentokentälle ja vajaan neljän tunnin lennolla Fairbanksiin.

Fairbanksin katunäkymä on kuin 90-luvun suositusta Villi Pohjola -TV-sarjasta. Kuva: Johanna Ekman

Fairbanks oli todellinen ”Villi Pohjola”! Ensi vaikutelma oli resuinen, mutta kovin sympaattinen. Kuten Amerikoissa aina, ihmiset olivat hyvin ystävällisiä. Mutta taas kerran sai huomata, miten erilaista voikaan olla esimerkiksi rakentaminen arktisen alueen eri osissa. Jälleen kerran vakuutuimme suomalaisen kylmän ilmanalan rakennustaidosta; meillä toimii ilmastointi, ikkunoista ei vedä, kadut ovat kunnossa ja kaupungit suunniteltu niin, että ilman autoakin pärjää. Täällä ei.

Toripäivä Fairbanksissa. Kuva: Johanna Ekman

 

Ensimmäinen päivämme Fairbanksissa oli varattu kahta erittäin mielenkiintoista vierailua varten. Pääsimme tutustumaan sekä vuonna 1973 perustettuun NOAA/NESDIS -satelliittivastaanottokeskukseen että myöhemmin iltapäivällä ikiroutatunneliin. Tunnelia ylläpitää USA:n puolustusvoimat (US Military). Satelliittivastaanottokeskus sijaitsee reilun puolen tunnin ajomatkan päässä Fairbanksista pohjoiseen, Prudhoe Bayhin vievän tien varrella. Paikalliset kertoivat, että kyseiselle tielle eivät vakuutusyhtiöt tarjoa palveluitaan, sillä reitti on liian riski- ja tapaturma-altis. Rekoilla ja muillakin ajoneuvoilla kulkijoilla on syytä olla mukanaan vararenkaista alkaen melkein kaikki mieleen tulevat varaosat sekä rutkasti polttoainetta (myös kuskille). Lainkaan tavatonta ei ole, että tiellä eteen tallustaa karhu tai vähintään useampi hirvi.

NOAA/NESDIS -satelliittivastaanottokeskuksen satelliittiantenneja. Kuva: Johanna Ekman

Satelliittivastaanottokeskus on monta kertaa Sodankylän ”sisartaan” suurempi kokonaisuus, jonka keskeiset partnerit ovat USA:n kansallinen avaruusjärjestö NASA, US Geological Survey USGS ja Alaskan yliopisto Fairbanksissa (UAF). Tärkeimpiä satelliitteja ovat POES, US Air Force DMSP, Coriolis, Jason 2 ja 3, METOP (yhteinen Euroopan kanssa), COSMIC, Landsat-5 ja AURA. Myös Suomi NPP mainittiin. Toiminnot pyörivät ns. 24/7 ja näistä etenkin reaaliaikaiset palvelut liittyen mm. metsäpaloihin sekä etsintä- ja pelastustoimeen ovat elintärkeitä.

Satelliiteista siirryimmekin rekkakuskien hyvin autenttisella Hilltop-huoltoasemalla nautitun lounaan jälkeen maan alle ikiroutatunneliin. Tunneli on alun perin kaivettu ikiroudan dynamiikan tutkimista varten, mutta nykyään siellä tehdään erityisesti biologisia tutkimuksia. Tunneli vei meitä vähitellen syvemmälle maan alle. Lopulta näimme yhdellä silmäyksellä yli kaksi miljoonaa vuotta vanhaa peruskalliota. Sen päällä oli nuorempia, iältään 35 000 – 10 000 vuotta vanhoja, osia sekä ikijäätä että kuolleiden eliöiden jäänteitä sisältäviä kerrostumia. Oli yhtä aikaa sekä karmivaa että kiehtovaa kulkea käytävässä, jonka seinämistä törrötti jääkauden aikaisten nisäkkäiden, kuten mammuttien ja villihevosten fossiilisia luita.

Ikiroutatunnelista löytyi mm. mammuttien luita. Kuvat: Johanna Ekman

Lisäksi katosta roikkui muinaisten kasvien juuria ja muita jäänteitä. Oppaamme kertoi eräästä kerrostumasta eristetyn n. 25 000 vuotta vanhoja bakteereja, jotka päästyään uudelleen optimikasvuoloihin muuttuivat ikiroudan sisällä säilyneistä kestomuodoista jälleen elollisiksi bakteereiksi.

 

 

 

 

Itse tunnen tämän ilmiön merijäästä, jossa monet eliöt pystyvät selviämään hengissä epäsuotuisten olosuhteiden vallitessa ns. kestomuotojensa avulla. Kun jää sitten aikanaan sulaa, ja nämä kestomuodot vapautuvat avoveteen, kuoriutuu kestomuodoista ns. kasvullinen muoto.

Alaskan läpi kulkeva kaasuputki. Kuva: Johanna Ekman

Paluumatkallamme Fairbanksiin poikkesimme vielä ihmettelemään yhtä ihmiskäden luomaa rakennelmaa, Alaskan öljyputkea. Tulevaisuus näyttää, puretaanko tuo valtava linja vai kunnostetaanko se Arktiksen alueen öljytuotantoa varten.

Ministerikokouksen yhteydessä järjestettiin University of Alaska Fairbanksin kampuksella monipäiväinen Arctic Interchange -seminaari. Meillä oli seminaarissa oma sessiomme, jossa Ilmatieteen laitoksen pääjohtaja Juhani Damski esitteli Suomen puheenjohtajuusohjelmaa ja erityisesti sen meteorologia-teemaa. Arktisen tutkimuksen päällikkö Jouni Pulliainen esitteli kehittämisajatuksia, jotka liittyvät satelliittipohjaisiin palveluihin arktisilla alueilla. Samalla meille tarjoutui oiva tilaisuus jakaa juuri painosta tullutta Ilmatieteen laitoksen puheenjohtajuuskautta varten tehtyä toimintasuunnitelmaa, joka otettiin sidosryhmissämme erittäin hyvin vastaan. Kun USA:n ulkoministeri Rex Tillerson luovutti ”puheenjohtajuuskapulan” ulkoministeri Timo Soinille, saimme huomata, ettei kyseessä ollutkaan mikä tahansa nuija ­- vaan todella hienosti puusta vuoltu tomahawk. Kyllä sellainen työkalu repussa oli mukava palata kotiin, ja aloittaa toimintasuunnitelmamme konkreettinen toimeenpano!

~ Johanna

Tutkimusmatka Intian aurinkoon

Intian aurinko kiinnostaa turistia, mutta myös uusiutuvasta energiasta ja ilmansaasteista kiinnostunutta tutkijaa.

Kuva 1. Tutkimuskohde – Aurinkoinen päivä Intiassa. Kuva: Minttu Tuononen

Aurinko tuo energiaa

Aurinko piristää aamuja ja lämmittää päiviä vihdoin täällä Suomessa. Aurinko on tärkeä myös intialaisille. Aurinko on uusiutuvaa energiaa eli juuri sitä, mitä maailma nyt kaipaa! Intian hallitus haluaa maahan vuoteen 2022 mennessä 100 gigawattia tuottavia aurinkosähkövoimaloita. Tämä on erittäin kunnianhimoinen tavoite, joka motivoi myös meidän työtämme. Täällä Suomessa asennettu kapasiteetti on muutamia kymmeniä megawatteja (gigawatin tuhannesosa), mutta luku on meilläkin nousussa ja potentiaalia olisi paljon suurempaan.

Mikä hieno mahdollisuus – mutta onko energian kerääminen auringosta helppoa vai liittyykö matkaan vielä arvaamattomia mutkia?

Mikä on ICASIF?

Influence of Clouds and atmospheric Aerosols on Solar energy in India and Finland (ICASIF), on Suomen Akatemian (SA) ja Intian Tiede- ja Teknologiaosaston (DST) rahoittama 3-vuotinen Ilmatieteen laitoksen (IL) ja Intialaisen Energia- ja Luonnonvaralaitoksen (The Energy and Resources Institute, TERI) yhteisprojekti. Projektissa tehdään tutkimusta, jonka tavoitteena on parantaa aurinkoenergian ennustettavuutta sekä meillä Suomessa että Intiassa. Projektissa arvioidaan muun muassa sitä, miten ilmansaasteet vaikuttavat auringosta maanpinnalle tulevan säteilyn jakaumaan ja sitä kautta saatavilla olevan energian määrään. Intiassa ilmansaasteet eivät ole siis ainoastaan terveysongelma, vaan myös energiaongelma!

Mutkia matkassa

Projekti alkoi vuonna 2015. Aloituskokouksessa tehtiin yhteistuumin kunnianhimoinen suunnitelma. Me halusimme kartoittaa ilmansaasteiden ja aurinkoenergian välistä yhteyttä kolmessa erityyppisessä ympäristössä Intiassa: Himalajan vuoristossa, lähellä Delhin kaupunkialuetta sekä Rajasthanin maakunnassa, missä aavikon pöly heikentää näkyvyyttä. Intia todettiin mittausteknisesti helpommin lähestyttäväksi kuin Suomi, onhan siellä saasteita moninkertainen määrä. Näin mittalaitteiden herkkyydestä ei tarvinnut murehtia toisin kuin Suomessa, jossa saastemäärät ovat niukin naukin mitattavissa.

Huolellisten valmisteluiden jälkeen aloitimme mittaukset talvella 2015 Himalajalla yli kahden kilometrin korkeudessa. Laitteet asennettiin Ilmatieteen laitoksen ja TERI:n yhteistuumin yli 10 vuotta sitten perustamalle asemalle, mikä edelleen on yksi maineikkaimmista ilmakehän tutkimusasemista Pohjois-Intiassa. Mittaukset käsittivät laajan kirjon eri parametreja, tärkeimpinä auringonsäteilyn spektri, aerosolihiukkasten kokojakauma ja optiset ominaisuudet sekä ilmakehän optinen paksuus (kuva 2a). Näillä mittauksilla saisimme selville, kuinka ilmansaasteet vaikuttavat auringon säteilyyn maanpinnalla!

Kuva 2a. Sarvesh puhdistaa ceilometrin koteloa. Kuva: Eija Asmi
Kuva 2 b. Sarvesh puhdistaa spektrometrin kupua. Kuva: Eija Asmi

Harmillisesti optisen paksuuden mittausohjeeseen oli eksynyt yksi enter-painallus liikaa ja asemanhoitaja aloittikin päivittäisen mittausrutiinin joka aamu poistamalla edellisen päivän mittaukset. Näin aikasarja jäi lyhyehköksi. Lisäongelmia seurasi, kun ukkosmyrsky iski asemalle ja salamanisku hajotti spektrometrin, sääaseman ja muutamia tietokoneita. Tästä seurasi katko mittausaikasarjaan, sillä jouduimme hankkimaan valmistajalta uusia laitteita ja varaosia.

Urhoolliset mittaajamme eivät kuitenkaan lannistuneet pienistä vaan laitteet siirrettiin aikataulussa keväällä 2016 seuraavaan määränpäähän, lähelle Delhiä. Uusia mittauksia hiukkasten pystysuuntaisen jakauman mittaamiseen ja optisen paksuuden automaattiseen (sen entisen käsikäyttöisen ja epäluotettavaksi todetun laitteen sijaan) mittaamiseen asennettiin. Intialaiset kollegamme myös vierailivat Helsingissä keväällä 2016 tutustumassa paikalliseen tutkimukseen ja uusiin mittausmenetelmiin.

Mittalaitteiden hienosäätöä a là Anders ja Eija. Kuva: Minttu Tuononen

Sen verran myöhäiseksi asennukset Delhissä kuitenkin venyivät, että sadekausi oli jo alkamassa. Rakensimme kuivaussysteemit mittaustalon katolle, tilkitsimme huolellisesti kaikki reiät ja kolot seinissä ja käynnistimme laitteet. Mutta sadekausi olikin tänä vuonna harvinaisen voimakas ja vesi tuli betonikatosta läpi! Näin menetimme optiset mittalaitteet, joita ei vieläkään lukuisten korjausyritysten jälkeen ole onnistuttu elvyttämään käyttökuntoon. Lisäksi hankimme uuden sääaseman, mutta sen datansiirrossa ilmeni ajoittain ongelmia. Myös spektrometrin tärkeä lämpötilaa säätelevä termoboksi käyttäytyi salamaniskun jälkeen epäluotettavasti. Siispä hankimme lisää laitteita ja varaosia, mitkä toimitimme Intiaan. Termoboksin päädyimme lopulta korvaamaan eläinkaupasta saatavalla inkubaattorilla eli hautomolla, mikä olikin oivallinen ratkaisu.

Kuva 4. Aurinkopaneelin asennus muiden mittalaitteiden viereen Delhissä. Kuva: Anders Lindfors

 

Tätä tarinaa kirjoittaessani palasimme juuri Intiasta. Viime reissulla edistystä saavutettiin mm. aurinkopaneelien asennusten suunnittelussa mittaustalon katolle; Paneelit tuovat tietoa siitä, kuinka aurinkoenergian tuotanto käyttäytyy eri ilmakehän tilanteissa (kuva 4). Mittalaitteiden huolto- ja kalibrointitöitä tehtiin myös entiseen tapaan (kuva 5).

Kuva 5. Anders kalibroi auringonsäteilyn spektrin mittalaitetta. Kuva: Eija Asmi

Näiden kokemusten jälkeen voimme sanoa, että vaikka aurinko paistaa ja ihmiset ovat iloisia, ei tutkijan arki ole pelkkää auringonpaistetta Intiassa – jos se ei ole sitä aina Suomessakaan. Ympäristön haasteista huolimatta olemme onnistuneet keräämään runsaasti todella ainutlaatuista dataa, jota voidaan käyttää lukuisiin sovelluksiin nyt ja tulevaisuudessa. Olemme myös tehneet paljon aurinkoenergiaennusteisiin liittyvää tutkimusta satelliitti- ja mallikehityksen menetelmiä hyväksi käyttäen molemmissa maissa. Päätimme kuitenkin yhteistuumin jättää ne mittaukset siellä Rajasthanissa väliin – jää jotain tutkittavaa seuraavaankin projektiin.

-Eija