”Venus olisi elämän kannalta yhtä hyvä planeetta kuin Maa, mutta sen ilmakehä koostuu 90-prosenttisesti hiilidioksidista”, sanoo astrofyysikko José Miguel González Pérez kurssin alkaessa. Olemme saapuneet maailman laidalle, Norjan Huippuvuorille Longyearbyeniin 78. leveyspiirille pohjoista leveyttä. Alkamassa on Ilmastotutkimus polaarisissa olosuhteissa (Climate Research in Polar Landscapes) -kurssi ja koolla on kaksikymmentä opettajaa Norjasta, Ruotsista ja Suomesta.

Tämän lähempänä pohjoisnapaa kukaan meistä ei ole ollut. José kuitenkin yllyttää meitä aloittamaan opetuksemme vielä kauempaa: ”Lähde oppitunneillasi liikkeelle avaruudesta aina kun voit. Avaruus kiinnostaa nuoria valtavasti.”

Kurssi on Euroopan avaruusjärjestö ESA:n opetusresurssikeskuksen Nordic ESERO:n järjestämä. Venus totta kai kiinnostaa astrofyysikkoa, mutta rinnastus voimakkaan kasvihuoneilmiön pätsiksi muuttamaan sisarplaneettamme on paikallaan, sillä tällä kenttäkurssilla on tarkoitus perehtyä ilmastonmuutoksen seurantamenetelmiin.

Kurssi alkoi ennakkotehtävillä tämän vuoden huhtikuussa. Tehtävissä tutustuttiin muun muassa satelliittien mukana matkaavien mittalaitteiden toimintaperiaatteisiin, väri-infrailmakuvien analysointiin sekä Huippuvuorten geologiaan ja ilmastohistoriaan. Jäätiköiden ja ikiroudan synnyttämistä pinnanmuodoista uskoimme maantieteen opettajan varmuudella jo ennalta tietävämme paljon, mutta opimme valtavasti uutta. Moni tehtävistä koski ilmastonmuutosdatan käyttöä omassa opetuksessa. Kurssiin kuuluvia kirjallisia tehtäviä on merkittävä määrä, onhan kyseessä 10 opintopisteen eli 300 työtunnin kurssi.

Longyearbyenin loppukesää. Alueen matkailu on nousukiidossa – ensimmäisenä kurssipäivänä satamaan saapui loistoristeilijä, josta purkautui 5 000 matkailijaa kaksituhatpäisen kylän kaduille. Kuva Isa Uski.

Mittaaminen opettaa

Viisipäiväinen tutkimusjaksomme Huippuvuorilla käynnistyy elokuussa 2018. Ensimmäisenä kurssipäivänä harjoittelemme mittausanturien ja perinteisten GPS-paikantimien käyttöä tanskalaisen maantieteilijä Peter-Mikael Hansenin johdolla. ”Ilmastonmuutoksesta puhumisen aika on ohi. Kun opiskelija pääsee testaamaan mittausvälineitä itse, hän ymmärtää, miten ilmastotutkijat ovat tehneet päätelmänsä.” Peter-Mikael kannustaa käyttämään antureita sää-aiheen opetuksessa: mittalaitteet ovat niin herkkiä, että niillä näkyy esimerkiksi ilmanpaine-ero eri korkeuksilla luokkatilaa. Koulun pihalla voidaan tehdä vuodesta toiseen jatkuvaa sään seurantaa.

Eri puolilla Huippuvuoria on tutkimuspisteitä, porattuja aukkoja, joissa mitataan pysyvästi jäässä olevan ikiroudan päällä olevan kesällä sulavan kerroksen paksuutta ja lämpötiloja. Me suuntaamme toisena kurssipäivänä Longyearbyenin lähelle Adventdaleniin kairaamaan omia tutkimuspisteitämme. Ilmastotutkija Ketil Isaksen Norjan ilmatieteen laitokselta opastaa meitä. Vertailu aiempien vuosien mittauksiin paljastaa odotetusti, että maaperä sulaa yhä paksummalti – tutkitulla alueella ja kenties koko Huippuvuorilla vuosi 2018 saattaa olla ennätysvuosi sulamissyvyydessä. Kurssilla tartutaan tämän tästä ilmastoskeptikkojen esiin nostamiin, maallikon silmissä ristiriitaisilta vaikuttaviin mittaustuloksiin. Esimerkiksi maaperän vaihteleva raekoostumus ja sulamisveden lämpötilamuutoksia puskuroiva vaikutus tekevät paikka paikoin ikiroudan sulamista koskevista tutkimustuloksista haastavia tulkita, mutta tutkijoille sulamisen trendi on silti selvä.

Ketil Isaksen korostaa, että olisi tärkeää saada pysäytettyä ilmaston lämpeneminen ennemmin 1,5 celsiusasteeseen kuin Pariisin sopimuksessa sovittuun kahteen asteeseen – tuo puolen asteen ero tarkoittaa tämän hetkisten arvioiden mukaan kahden miljoonan neliökilometrin eroa ikiroudassa olevan alueen pinta-alassa. Kaukana päiväntasaajasta olevien alueiden ikiroutaan on varastoitunut noin 1 000 gigatonnia orgaanista hiiltä – Huippuvuorten maaperästä voikin esimerkiksi löytää maankohoamisen merenpohjasta nostamia 10 000 vuotta vanhoja simpukoita, jotka ovat säilyneet sisuskalujaan myöten likimain täydellisessä kunnossa luonnon omassa pakastimessa. Tällä hetkellä ilmakehässä on noin 750 gigatonnia hiiltä. Kun ikirouta sulaa ja hajottajien toiminta kiihtyy, ikirouta-alueiden valtava hiilivarasto alkaa vapautua ilmakehään metaanina ja hiilidioksidina. ”Nykyiset ilmastomallit eivät vielä kunnolla ota tätä kasvihuonekaasujen lähdettä huomioon, koska hiilen vapautumisen nopeutta ei vielä tarkkaan tiedetä”, Isaksen kertoo.

Päivi Siirilä tekemässä säämittauksia. Taustalla yliopistokeskus. Kuva Isa Uski.

Ilmastonmuutos näkyy jo

Huippuvuorilla ikiroudan voimakkaalla sulamisen seuraukset näkyvät jo maisemassa: yhä syvemmälle sulava maaperä on altis massaliikunnoille, etenkin kun sademäärät ovat myös kasvaneet. Kurssimme tutkimusretki Longyearbreenin jäätikön päälle perutaan maanvyöryriskin vuoksi, sillä muutamassa päivässä on satanut kuukauden normaalia sademäärää vastaava määrä vettä. Myös lumivyöryriski on kasvanut sademäärien lisääntyessä ja talveen osuvien lämpimien ajanjaksojen yleistyessä. Ihmettelemme Longyearbyenin vieressä kohoavaa vuorta täplittäviä reikiä, mutta saamme pian selityksen: paikalliset viranomaiset ovat viimein saaneet rahoituksen lumivyöryesteisiin ja reiät ovat aitojen tolppia varten. Varat järjestyivät vasta kun taaperoikäinen tyttö ja paikallinen opettaja menettivät henkensä lumivyöryssä, joka iski kylän laidalla olevalle asuinalueelle vuonna 2015. Maa-aineksista on lisäksi kasattu toisen asuinalueen viereen valli toistuvien loskavirtojen vuoksi. Myös Huippuvuorilla sijaitseva Maailman siemenpankki on remontissa, sillä sulamisvedet ovat aiheuttaneet vesivahingon ”ikiroudan ikuiseen suojaan” perustetussa rakennuksessa.

Joudumme tyytymään jäätikön etureunan tarkasteluun. Tallennamme reunan sijainnin paikantimella ja viemme sijainnin vapaan lähdekoodin QGIS-ohjelmistoon alueen vanhan satelliittikuvan päälle. Pystymme näin tarkastelemaan, miten paljon jäätikkö on viime vuosikymmeninä vetäytynyt. Jäätikköasiantuntija Monica Sund tosin korostaa, että myös jäätikköjä koskeva ilmastonmuutosdata on monimutkaista: vaikka yleisesti ottaen jäätikköjen tilavuus pienenee ilmastonmuutoksen edetessä, kasvava sademäärä voi joillain alueilla – kuten Huippuvuorilla saarten sisäosissa – jopa kasvattaa jäätikköjen kokoa. Lisäksi jäämassojen ollessa epätasapainossa yksittäisen jäätikön etureuna voi yhtäkkiä edetä nopeasti. Jäätikköjen tilavuus onkin reunojen sijaintia tärkeämpi ilmastonmuutoksen mittari.

Ikiroudan takia talot rakennetaan pylväiden päälle ja infrastruktuuri kulkee maan pinnalla. Menehtyneet kuljetetaan Manner-Norjaan, sillä ikiroudan pintaosien jäätymis-sulamiskierto nostaisi ruumiit pian maan pintaan. Kuva Isa Uski.

Satelliittikuvien perusteella maastoon

Tarkastelemamme jäätikön edessä on komea reunamuodostuma ja alueen geomorfologisissa muodostumissa riittää ihasteltavaa. Yksi kurssin päivistä omistetaankin alueen pinnanmuotojen analysoinnille. Tarkastelemme ensin alueen satelliittikuvia ja teemme ennustuksia muodostelmista, joita voisimme kohdata. Sitten menemme maastoon testaamaan hypoteesejamme – tämä työskentelytapa on siirrettävissä myös koulun kursseille. Näemme ikiroudan jäätymis-sulamis-syklistä syntyvää kuviomaata, onsilojäätiköiden muovaaman terävän vuorenhuipun eli hornin, upeita kolmiomaisia vyörysorakeiloja paljailla vuorenrinteillä, kame-terasseja ja palmikoivia jäätikön sulamisvesijokia. Jonkun kiikariin osuu kauempana häämöttävä jään täyttämä maakumpu eli pingo.

Palmikoiva jäätikön sulamisvesivirta. Taustalla häämöttää Longyearbreenin jäätikkö. Kuva Isa Uski.

Tutkimme vuoripuroa, joka on kuluttanut tiensä vanhan jäätikköjokisuiston läpi. Muinaisen suiston sedimenttikerrostumat erottuvat hienosti puronpenkalla. Täältä löytyy myös niitä aiemmin mainittuja ”pakastesimpukoita” – ja valaan luita. Oppaanamme toimiva geologi Arne Fjalstad kertoo simpukoiden olevan yksinomaan meressä esiintyvää lajia. Hän ohjaa meidät päättelemään, että suistoalue on kohonnut merestä jäätikön painon helpotettua tällä alueella. Tänä päivänä alue on 40 metriä merenpinnan yläpuolella.

Arne Fjalstad toivoo, että opettajat muistaisivat välillä tarjota oppilailleen  mysteerejä ratkottavaksi: ”Älä selitä asioita puhki – oudon löydön ihmettely on hyvä lähtökohta omaehtoiselle oppimiselle.”

Tuhansia vuosia vanhat mereiset Mya truncata-simpukat ovat nousseet kuivalle maalle maankohoamisen myötä. Simpukat olivat säilyneet hyvin ikiroudan syleilyssä – jopa sifonit olivat paikallaan. Kuva Isa Uski.

Muinaismetsät jättivät jälkensä

Huippuvuoret on alun perin asutettu hiilikaivosten vuoksi. Keräämme sormet mustina hiilenpaloja kivihiilikaivosten jätekasoista. Näiden ja matkan aikana bongattujen kauniiden lehtifossiilien avulla voi myöhemmin luokkahuoneessa oppilaiden kanssa pohtia, miten näin kylmällä alueella voi olla merkkejä valtavista metsistä. Nykyään ainoa ”puu”, joka karulla tundralla kasvaa, on muutaman senttimetrin mittainen napapaju. Huippuvuoret on tehnyt laattojen liikkuessa aikamoisen vaelluksen planeettamme pinnalla eteläiseltä pallonpuoliskolta nykysijaintiin. Osa alueen hiilestä on peräisin ajalta, jolloin Huippuvuorten alue sijaitsi lähellä päiväntasaajaa. Osa hiilikerrostumista on taas syntynyt, kun Huippuvuoret on jo sijainnut melko kaukana pohjoisessa (noin leveyspiirillä 60 °N) – tällöin maapallon ilmasto oli huomattavasti nykyistä kuumempi.

Kaivostoiminta alueella on hiipumassa, mutta Huippuvuoret kattaa toistaiseksi oman energiantarpeensa paikallisella kivihiilellä. Suunnitelmia uusiutuvien energianlähteiden käytön lisäämiseksi on, mutta toisaalta myös energiankulutus lienee kasvussa, sillä matkailu alueelle lisääntyy.

Viimeisenä iltana kuulemme naalin haukkuvan vuorenrinteellä ja seuraamme kiikareilla, kun se yrittää yllättää paikallaan kököttävän riekon. Alueen kuuluisampi asukki, jääkarhu, jää näkemättä. Jääkarhuja on Huippuvuorilla enemmän kuin ihmisiä, mutta suurimman asutuskeskuksen Longyearbyenin liepeillä karhuun törmää harvoin. Meidänkin ryhmämme kulkee silti aseistettuna, kuten laki määrää. Matkalle lähtiessä moni käski varoa noita nopeita suurpetoja, mutta se suurempi arktinen uhka on ilmastonmuutos, ei jääkarhu.

Teksti: Isa Uski, biologian ja maantieteen opettaja, Apollon yhteiskoulu

Hae kurssille

Nordic ESERO järjestää opettajille sekä laajoja täydennyskoulutuskursseja että lyhyitä 1-5 päivän kursseja. Suurin osa kursseista on maksuttomia. Opetuskieli on englanti tai ruotsi. Seuraavan Ilmastotutkimus polaarisissa olosuhteissa-kurssin hakuaika päättyy 15. marraskuuta (kurssin kenttäjakso on elokuussa 2019). Samaan aikaan päättyy haku myös Norjassa järjestettävälle geologiakurssille, jonka kenttäjakso on syyskuussa 2019. Tarjolla on myös laajoja kursseja avaruusaiheista, kuten revontulista ja avaruussäästä. Lyhyistä workshopeista osa järjestetään Suomessa. Tiedekeskus Heureka on Nordic ESERO:n kansallinen yhteyspiste. 

 

Lisäksi tarjolla on euroopanlaajuisia oppilasprojekteja. Lokakuussa starttaa ESA Climate detectives-projekti, jossa yläkouluikäiset (ikäraja 15 vuotta) perehtyvät ilmastonmuutoksen aiheuttamiin ongelmiin omassa lähiympäristössään. Oppilaille tarjotaan ESA:n asiantuntijoiden ohjausta tutkimuksen teossa. Samassa kuussa käynnistyy myös Moon Camp Challenge, johon lukioikäisetkin voivat ottaa osaa. Projektissa suunnitellaan oma kuuasema ja ratkotaan aseman meteoriitti- ja säteilysuojaukseen sekä ruoka-, vesi- ja energiahuoltoon liittyviä ongelmia yhdessä asiantuntijoiden kanssa. Haaste sopisi esimerkiksi teemaopintokurssin aiheeksi (maantiede, fysiikka, kuvataide).

 

Lue lisää: 

Nordic ESERO: https://www.esero.no

ESA Education: http://www.esa.int/Education/Teachers_Corner

Karttaharjoitus: Merijään hupeneminen (lukion GE1-, GE2- ja GE4-kursseille)

– Hakeudu National Snow & Ice Data Centre-sivustolle osoitteeseen http://nsidc.org/data/seaice_index/bist.

– Valitse ”Control Panel”-näkymästä seuraavat asetukset: Scale 100%, Columns: 1 ja Rows: 4. Paina päivitä-nappia (Refresh).

– Valitse kuukaudeksi syyskuu (Month: Sep) ja näytettäväksi kartaksi merijään konsentraatio (Map: Sea Ice Conc). Valitse kuvien vieressä olevista vetovalikoista vuodet 1988, 2006, 2007, 2008. Jos haluat aikasarjaan mukaan myös viime vuoden, valitse alkuasetuksiin Rows:5. Paina jälleen päivitä-nappia (Refresh)

– Tarkastele karttasarjaa esimerkiksi kopioimalla kartat rinnatusten. Punainen viiva osoittaa merijään reunan keskimääräisen sijainnin vuosina 1981-2010.

– Purku: Kartoilta näkee, kuinka vuosina 2006, 2007 ja 2008 merijään pinta-ala ja konsentraatio on pienempi kuin vuonna 1988. Jään pinta-alan pienentyminen ei kuitenkaan ole suoraviivaista: mukana on myös kylmäkesäinen vuosi 2008, jolloin jääpeite oli hieman edellisvuotta laajempi (tosin jään konsentraatio on pieni eli jää on ohutta).

Tämä antaa opettajalle mahdollisuuden kysyä opiskelijoilta: Tarkoittaako merijään pinta-alan pieni
palautuminen vuonna 2008, että ilmasto on lakannut lämpenemästä? Miksi on tärkeää seurata merijäätä
ja muita ilmastosta kertovia tekijöitä vuodesta toiseen vuosikymmenten ajan?

Sivustolta löytyy keskustelun tueksi myös kuvaajia (Compare trends-valikko) ja animaatiotyökalu (Animate Monthly Images).

© Nordic ESERO, julkaistu luvalla

 

Kurssilla mitattiin maaperän lämpötilaa PASCO:n nopean lämpötilasondin ja tutkimusalueiden säätä anemometri/sääanturin avulla, datasta tuotettiin kuvaajat Sparkvue-ohjelmistolla. Monessa koulussa on tämän ohjelmiston kanssa käytettäviä eri antureita fysiikan kokoelmassa – kun ohjelmisto on jo hankittu fysiikan käyttöön, yksittäisten anturien hankinta maantieteen opetuksen käyttöön on pieni kustannuserä.