Jääpeitteisten jokien sedimenttien liikkeistä ja vedenpinnan tasosta on saatu aiempaa yksityiskohtaisempaa tietoa uuden mittausmenetelmän avulla. Kansainvälinen jokitutkijoiden ryhmä Ruotsista, Suomesta ja Saksasta hyödynsi tutkimuksessaan seismisiä signaaleja, joita on aiemmin käytetty muun muassa maanjäristysten tutkimuksessa. Tutkimus julkaistiin Journal of Geophysical Research - Earth Surface -tiedelehdessä.
– Onnistuimme myös määrittelemään, aiheutuiko jäidenlähtö hitaasta sulamisesta vai jäälohkareiden tai -lauttojen liikkeestä. Tämä oli mahdollista tarkastelemalla, ilmenivätkö jään halkeamisen aiheuttamat seismiset signaalit lähellä jäidenlähdön ajankohtaa, kertoo apulaisprofessori Lina Polvi Sjöberg Uumajan yliopistosta.
Jokien kuljettama kiintoaines vaikuttaa vesieliöiden elinympäristöön ja kemiallisten aineiden kiertoon vesitöissä. Tähän saakka käytetyn mittaustekniikan avulla kiintoaineksen kulkeutumista jääpeitteisissä joissa on ollut lähes mahdotonta tarkastella.
– Veden virtausnopeutta ja kiintoaineksen kuljetusta mitataan yleensä joessa kahlaamalla tai veneestä käsin. Jääaikana tämä on kuitenkin haastavaa ja myös vaarallista silloin, kun jää on ohutta tai jäidenlähtö käsillä, Polvi Sjöberg toteaa.
Tutkijaryhmä päättikin testata maanjäristysten tutkimuksessa käytettyjä seisimisiä signaaleja jääpeitteisten jokien tutkimukseen. Menetelmää on viimeisten viiden vuoden aikana käytetty jonkin verran jokiuomien tutkimuksessa. Nyt seisimisiä signaaleja testattiin ensimmäistä kertaa jääpeitteisen joen tutkimisessa.
Itä-Suomen yliopistossa työskentelevän yliopistonlehtori Eliisa Lotsarin mukaan seismologian hyödyntäminen jokitutkimuksessa antaa jokiuomien kehityksestä tietoa, joka aiemmin on jäänyt pimentoon.
– Ilmastonmuutos vaikuttaa jokien jäätymisen ja sulamisen ajankohtaan, ja täten jäätyneen ajan pituuteen pohjoisen alueen joissa. Siksi on erityisen tärkeä ymmärtää, kuinka jokien dynamiikka vaihtelee jäättömänä ja jääpeitteisenä aikana sekä erilaisten jäidenlähdön mekanismien aikana, Lotsari sanoo.
Tulevaisuudessa tarvitaan yhtäjaksoista ja aiempaa tarkempaa tietoa jokien kuljettamasta kiintoaineksesta sulan veden aikana sekä jää- ja jäidenlähtöaikana, jotta pystytään ennustamaan tarkemmin muutoksia, joita pohjoisten alueiden joissa tapahtuu. Pohjoisilla alueilla jäidenlähtö on vuoden dynaamisinta aikaa, joka aiheuttaa eroosio- ja tulvavaaraa jokiuomissa nopeastikin. Siksi on tärkeää pystyä määrittelemään, aiheutuuko jäidenlähtö hitaasta sulamisesta vai dynaamisemmasta jäiden murtumisesta.
Tutkimus tehtiin Pohjois-Ruotsissa Uumajan lähellä sijaitsevalla Sävar-joella talvella 2018. Maanpinnan pienempiäkin värähtelyjä mitattiin 10–40 metrin päähän jokiuomasta haudatuilla kolmella geofonilla ja nyrkinkokoisilla seismometreillä. Signaalien taajuutta, voimakkuutta ja mallia mittaamalla tutkijat pystyivät tulkitsemaan, aiheuttiko signaalin veden pyörteisyys, hiekan tai soran liike joen pohjassa vai jokijään halkeaminen.
Jään halkeamisen ajoituksesta oli mahdollista päätellä, oliko se hitaan lämpenemisen aiheuttamaa sulamista vai mekaanista eli rikkoutuvista jäälohkareista aiheutuvaa. Jään halkeamien esiintyminen on jääpeitteisenä aikana yleistä. Jos niiden määrä kuitenkin lisääntyy äkillisesti ennen jääpeitteen häviämistä, jäidenlähtö on mekaanista. Jos murtumien määrä pysyy samankaltaisena jäidenlähtöön saakka, kyse on lämpöön liittyvästä jäidenlähdöstä. Sävar-joella jäidenlähtö liittyi aivan viimeisiin päiviin saakka lämpöön. Juuri ennen jäidenlähtöä halkeamissa oli kuitenkin piikki ja tutkijat havaitsivat irtaantuneita jääkimpaleita.
– Nyt käytetyn tekniikan avulla saamme lisätietoa joissa ja niiden ympäristössä tapahtuvista prosesseista. Kun erilaisia signaaleja oppii tulkitsemaan, saadaan uuden menetelmän avulla enemmän tietoa kuin näköhavaintojen perusteella, Lina Polvi Sjöberg toteaa.
Yläkuva: Sävar-joki keväällä jäidenlähdön aikaan. Kuva Lina Polvi Sjöberg
Alkuperäinen artikkeli
Polvi, L.E., Dietze, M. Lotsari, E., Turowski, J.M., Lind, L. 2020. Seismic monitoring of a subarctic river: seasonal variations in hydraulics, sediment transport, and ice dynamics. Journal of Geophysical Research- Earth Surface, 125, e2019JF005333. https://doi.org/10.1029/2019JF005333
Lisätietoja: Yliopistonlehtori Eliisa Lotsari, puh. 050 575 8297, eliisa.lotsari(at)uef.fi