Näin talvien lumisuus on muuttunut 40 vuodessa – suomalaistutkimus pääsi maailman arvostetuimpaan tiedelehteen

Tutkimus on ensimmäinen, joka kykeni kunnolla arvoimaan maapallon pohjoispuolikkaan lumien massan. Tuloksilla on merkitystä sekä ilmastonmuutoksen tutkimukselle että muun muassa tulvaseurannalle.

lumi
Lumen painamia puita ja matalalla paistava Aurinko.
Posion Riisitunturille on tulevaisuudessakin odotettavissa erittäin paljon lunta. Robert Haasmann / AOP

Etelä-Suomessa ei ollut lunta koko talvena, Lapissa on vieläkin jopa nietoksia. Sitähän me olemme ällistelleet, mutta mitä se kertoo pohjoisen pallonpuoliskon lumisuuden muutoksista? Yksi talvi ei mitään, kymmenien vuosien aikasarja paljon.

Sen perusteella Ilmatieteen laitoksen tutkijat ovat ensimmäisinä maailmassa kyenneet määrittelemään varsin luotettavasti, miten pohjoisen pallonpuoliskon lumisuus on muuttunut sitten 1980-luvun alun.

Ennenkin on ollut menetelmiä, joilla on yritetty arvioida pohjoisten leveyspiirien lumen määrää. Tulokset ovat kuitenkin vaihdelleet niin suuresti, ettei yhtenäistä ja luotettavaa kokonaiskuvaa ole syntynyt.

Epätarkkuus saattaa kuulostaa hämmästyttävältä, mutta lumen massan mittaaminen on hyvin hankalaa, kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkimusprofessori Jouni Pulliainen.

Hän on maailman arvostetuimmassa tiedelehdessä Naturessa (siirryt toiseen palveluun) keskiviikkona julkaistun tutkimusartikkelin pääkirjoittaja. Suomalaistutkimuksen saaminen Natureen on uutinen sinänsä, sillä kilpailu on kovaa ja seula tiukka.

– Oli pitkän työn lopputulos, että pystyttiin saamaan ensimmäiset kunnolliset arviot siitä, paljonko maapallon pohjoisella puoliskolla on lunta, eli mikä on vuosittain vaihtelevan, satavan ja sulavan, lumipeitteen massa, Pulliainen täsmentää.

Maassa tehtyjä mittauksia, satelliittihavaintoja ja laskentaa yhdistävä tutkimus kutisti aiemman 33 prosentin epävarmuuden 7,4 prosenttiin.

Tutkimusprofessori Jouni Pulliainen
Tutkimusprofessori Jouni PulliainenPekka Tynell / Yle

Samoilla menetelmillä saadaan tietoa myös lumipeitteen laajuudesta. Se on pienentynyt koko pohjoisella pallonpuoliskolla etenkin loppukeväästä.

Pohjois-Euroopassa ja -Aasiassa muutokset osoittautuivat varsin erilaisiksi kuin planeettamme toisella poskella Pohjois-Amerikassa.

Euraasiassa lumen massa helmi-maaliskuun vaihteessa – jolloin lunta on eniten – on pysynyt suurin piirtein vakiona. Pohjois-Amerikassa massa on pienentynyt.

Eteläisten ja pohjoisten alueiden välillä on havaittavissa erkanemista myös Euraasiassa.

Pohjoisilla alueilla, joilla sateet tulevat talvisin pääsääntöisesti yhä lumena, lumen massa on pysynyt samana tai jopa kasvanut. Etelämmässä, jossa sateet tulevat myös talvisin vetenä, sekä lumipeitteen laajuus että lumen massa ovat pienentyneet.

– Esimerkiksi Itä-Siperiassa Beringinsalmen lähellä lumipeitteen määrä on lisääntynyt reippaasti nimenomaan viime vuosina. Se johtuu ehkä osittain siitä, että meri on avoin ja alueelle tulee paljon sadantaa, Jouni Pulliainen kertoo.

Ennen hyvin niukkasateisen alueen nyt roimasti saama sade on kylmyyden takia lumisadetta.

– Aiemmin sinne tuli pikkuisen lunta, mutta nyt sitä on ryöpsähtänyt todella paljon.

Selviä alueellisia muutoksia löytyi muualtakin. Itämeren alueella lumesta on kadonnut joka vuosikymmenellä nelisen prosenttia, Pulliainen kertoo.

Karttagrafiikka lumitilanteesta
Lumen massan muutokset vuosina 1980–2018. Sinisillä alueilla (A, E) massa on vähentynyt, punaisilla alueilla (B, C, D) kasvanut. Asteikko osoittaa lumen vesiarvojen muutoksen millimetreissä kymmentä vuotta kohden. Vesiarvo kertoo, kuinka korkeaa vesipatsasta lumi vastaa sulatettuna.Ilmatieteen laitos

Sääsysteemeissä tapahtuneilla muutoksilla on vaikutusta koko maapallon energiataseeseen ja hiilen kiertoon.

– Lumipeite ja sen sulanta yhdistyvät hyvin paljon siihen, mitä tapahtuu metaanille, mitä tapahtuu hiilidioksidille, mitä tapahtuu pohjoisen havumetsävyöhykkeen metsille, kuinka paljon hiilinielu niissä lisääntyy, Pulliainen luettelee.

Sekä lumipeitteen laajuudella että massalla on näille prosesseille merkitystä.

Jouni Pulliaisen johtama aiempi tutkimus osoitti, että pohjoisen havumetsävyöhykkeen hiilensidonta lisääntyy voimakkaasti kevätkaudella, koska lumi sulaa aiemmin kuin ennen. Tutkimus julkaistiin kolme vuotta sitten tiedelehti PNAS:ssa (siirryt toiseen palveluun).

Yksi merkittävä kysymys ovat myös ne vaikutukset, joita lumipeitteellä on ikiroutaan, sen aktiivikerroksen sulantaan ja vapautuvaan metaaniin. Metaani on hyvin voimakas kasvihuonekaasu.

– Ikiroudassa on erittäin paljon metaania. Ei edes tiedetä, kuinka paljon, ja mitä sille tapahtuu, Pulliainen sanoo

Vain pitkä aikasarja kertoo trendin

Ilmastonmuutoksen tutkimuksessa on ratkaisevan tärkeää, että aikasarja on pitkä eli tietoa on riittävän monelta vuosikymmeneltä. Tässä tutkimuksessa vanhimmat satelliittihavainnot ovat vuodelta 1978, kertoo tutkimusprofessori Jouni Pulliainen.

– Tämä alkaa olla riittävän pitkä ajanjakso, jotta voimme sanoa varmuudella, mitkä ovat trendit. Lyhyestä ajanjaksosta ei voida sanoa mitään. Vaihtelu vuodesta toiseen on niin iso. Vanhan sanonnan mukaan vuodet eivät ole veljiä keskenään.

Tänä talvena Euroopassa lumiraja on ollut satoja tai jopa tuhansia kilometrejä normaalia pohjoisempana, ja pohjoisimmissa osissa, kuten Lapissa, lunta on ollut paljon keskimääräistä enemmän.

Vaikka yksi vuosi ei ole tutkimukselle merkittävä, Suomenkin osalta näkyy myös pitkässä aikasarjassa selvä muutos.

– Suomen alueella mennään systemaattisesti pienempään lumimassaan ja aikaisempaan lumen sulantaan, paitsi pohjoisessa, jossa on riittävän kylmää. Siellä kun sadanta lisääntyy, se tulee lumena, Pulliainen sanoo.

Kännykässä auki kartta, joka kertoo lumen syvyydestä eri puolilla Suomea. Takana näkyy nurmea ja voikukkia.
Toukokuu on taittumassa kohti loppuaan. Helsingissä kukkii, mutta Lapissa on yhä kymmeniä senttejä lunta, paikoin miltei metri.Anniina Wallius / Yle

Ilmastonmuutoksen ennustamisessa on paljon epävarmuuksia, koska fysikaalisia prosesseja ei tunneta riittävän hyvin. Siihen tällä tutkimuksella on annettavaa.

– Asia ei ole loppuun selvitetty ollenkaan. Siellä on hyvin paljon huonosti tunnettuja asioita, tunnettuja tuntemattomia ja tuntemattomia tuntemattomia, Pulliainen toteaa.

Pohjoisella jäämerellä parhaillaan meneillään olevan suuri merijäätutkimus pyrkii vastaamaan siihen, mikä on jääpeitteen muutosten merkitys ilmastomuutoksessa. Aiempi tieto on vanhentunut, koska jääpeite ei enää ole yhtä laaja ja vakaa kuin ennen.

– Vuosittainen lumipeite on ihan samanlainen asia. Se on ollut oikeastaan vielä huonommin tunnettu kuin Jäämeren jääpeite, sanoo Jouni Pulliainen.

Miksi lumen kokonaismäärän arviointi sitten on tähän asti osoittautunut lähestulkoon mahdottomaksi? Ihmisethän ovat mittailleet lumen syvyyttä kautta aikain.

– Kyllähän lumipeitteestä saadaan tarkka tieto, jos ihminen menee metsään ja mittaa kuopasta, paljonko lunta on. Suomessa on aika tiheä mittausverkosto, mutta jos ajatellaan koko pohjoista pallonpuoliskoa, niin mittauspisteiden välillä voi olla tuhat tai tuhansia kilometrejä.

Paikan päällä tehtävistä in situ -mittauksista kertyvä informaatio ei riitä, vaan se on yhdistettävä tietoon, joka on saatavissa satelliiteilla, Pulliainen sanoo.

– Sama pätee yleisestikin ilmastonmuutostutkimukseen. Tarvitaan malleja, tarvitaan tarkkoja in situ -mittauksia, tarvitaan satelliittihavaintoja. Tässäkin tutkimuksessa on kyse niistä fuusioimalla kehitetystä menetelmästä.

Kemijoki tulva Rovaniemi
Kemijoen tulvaa vuodelta 2018. Tämän vuoden lumet ennakoivat suurta tulvaa. Raimo Torikka / Yle

Vaikka tämä tutkimus on pitkälti perustutkimusta, sama menetelmä tuottaa jo tietoa arjen asioiden avuksi.

– Se on ihan operatiivisessa käytössä. Tieto menee materiaaliksi esimerkiksi Suomen ympäristökeskuksen vesistöennustejärjestelmään. Sitä käytetään jo nyt tulvien ehkäisyssä ja vesivoimatalouden optimoimisessa Suomessa.

Sama seuranta on käytössä myös muun muassa sääennusteiden tekijöillä.

Entä onko tutkija valmis ennustamaan, millaiseksi lumitilanne kehittyy kymmenen seuraavan vuoden aikana?

– Kyllä sitä voisi pokkana ennustaa, että sama trendi kyllä jatkuu. Tässä 40 vuoden aikasarjassa havaitut muutoksen jatkuvat, Jouni Pulliainen vastaa.