Miksi arktinen alue lämpenee niin nopeasti ja miksi se on niin hälyttävää

Venäjän Verkhojanskin asukkaat viettivät lauantaina kesän ensimmäistä päivää 100 asteen lämpötiloissa. Ei sillä, että he olisivat oikeastaan voineet nauttia siitä, sillä Verkhoyansk sijaitsee Siperiassa, satojen kilometrien päässä lähimmästä rannasta. Se on paljon, paljon kuumempaa kuin napapiirin sisäpuolella sijaitsevissa kaupungeissa yleensä on. Tuo 100 astetta näyttää olevan ennätys, ja se ylittää selvästi kesäkuun keskimääräisen 68 asteen korkeimman lämpötilan. On kuitenkin todennäköistä, että Verkhoyanskin asukkaat näkevät ennätyksen rikkoutuvan uudelleen elämänsä aikana: Arktinen alue lämpenee kaksi kertaa nopeammin kuin muu maapallo, ellei nopeammin, mikä aiheuttaa ekologista kaaosta pohjoista aluetta asuttaville kasveille ja eläimille.

”Viikonlopun tapahtumat – oikeastaan viime viikkojen tapahtumat – ja Siperian helleaalto ovat kaikki ennennäkemättömiä lämpötilan ääri-ilmiöiden laajuuden kannalta”, sanoo McMasterin yliopiston maastopalotutkija Sophie Wilkinson, joka tutkii pohjoisen turvepaloja, jotka itsessään ovat yleistyneet epätavallisen usein viime vuosina lämpötilojen noustessa.

Arktisen alueen äärimmäinen lämpeneminen, joka tunnetaan nimellä arktinen vahvistuminen tai polaarinen vahvistuminen, voi johtua kolmesta tekijästä. Ensinnäkin alueen heijastavuus eli albedo – kuinka paljon valoa se heijastaa takaisin avaruuteen – muuttuu maailman lämmetessä. ”Viimeisten 30 vuoden aikana merijää on vähentynyt suhteellisen dramaattisesti kesäisin”, sanoo Edinburghin yliopiston globaalimuutosekologi Isla Myers-Smith, joka tutkii arktista aluetta.

Jää on valkoista, joten se heijastaa auringon energiaa, mikä lienee sinulle jo tuttua, kun haluat pysyä viileänä kesällä. Jos sinun pitäisi valita, minkä väristä t-paitaa käyttäisit patikoidessasi kuumana päivänä, hän sanoo, että ”useimmat meistä valitsisivat valkoisen t-paidan, koska se heijastaa auringon lämpöä selästä”. Vastaavasti Myers-Smith sanoo: ”Jos merijää sulaa arktisella alueella, se poistaa merestä valkoisen pinnan, ja näkyviin jää tummempi merenpinta, joka imee enemmän auringon lämpöä.”

Tämä lämmittää alueen vesiä ja mahdollisesti nostaa lämpötilaa myös maalla. Merijää palaa myös myöhemmin syksyllä, koska lämpötilojen lasku kestää kauemmin, osittain siksi, että jäiseen mereen jääneen lämmön haihtuminen kestää kauemmin. ”Vaikka meri jäätyy talvella uudelleen”, Myers-Smith sanoo, ”se on ohuempi kerros, joka mahdollisesti sulaa pois seuraavana kesänä, eikä niin kuin ennen, jolloin merijää oli paljon suurempi ja pysyi koko kesän.”

Tämä liittyy toiseen tekijään: muuttuviin virtauksiin. Merivirrat tuovat normaalisti lämpimämpää vettä Tyynenmeren puolelta, ja kylmempi vesi poistuu arktiselta alueelta Atlantille. Mutta nämä virtaukset saattavat muuttua, koska sulavan jään lisääntyessä Jäämereen virtaa makeaa vettä, joka on vähemmän tiheää kuin suolavesi ja kelluu sen yläpuolella. Puuttuva jää myös altistaa pintavedet suuremmalle tuulelle, mikä kiihdyttää arktisen alueen Beaufortin pyörremyrskyä, joka pidättää vettä, joka normaalisti joutuisi Atlanttiin. Tämä kiihtyvyys sekoittaa kylmempää makeaa vettä pinnalla ja lämpimämpää suolaista vettä alapuolella, mikä nostaa pintalämpötiloja ja sulattaa jäätä entisestään.

Ocean virtaukset vaikuttavat säähän, mikä on kolmas tekijä. Tarkemmin sanottuna ne ohjaavat voimakasta polaarista suihkuvirtaa, joka siirtää kuumia ja kylmiä ilmamassoja ympäri pohjoista pallonpuoliskoa. Tämä on arktisen alueen ja tropiikin välisten lämpötilaerojen tulos. Arktisen alueen lämmetessä suihkuvirta aaltoilee nyt villisti pohjoiseen ja etelään. Tämä on ruiskuttanut arktiseen alueeseen lämmintä ilmaa kesällä ja Yhdysvaltoihin erittäin kylmää ilmaa talvella, kuten tammikuun 2019 ”polaaripyörteen” aikana.

”Se, mitä Siperiassa tapahtuu juuri nyt, on tämä korkeapainejärjestelmä ja tämä lämmin ilmamassa, joka siirtyy etelästä ylöspäin”, Myers-Smith sanoo. ”Ja sitten se vain tavallaan jämähtää sinne ja istuu siellä. Tällaisia sääilmiöitä on nähty viime vuosina yhä useammin.” Se, että lämmin ilma roikkuu arktisen alueen yllä kesällä, vaarantaa entisestään merijäätä, jonka pitäisi säilyä koko kauden ajan, sekä ikiroudaksi kutsuttua jäätynyttä maaperää (siitä lisää kohta).

Lämpimät ilmamassat voivat saapua paikalle myös talvella, millä on vakavia seurauksia arktisille ekosysteemeille. Jos kaikki tuo maassa oleva lumi alkaa sulaa ja jäätyy sitten uudelleen, se muodostaa läpitunkemattomia jääkerroksia. ”Porot ja karibut ovat monin paikoin kuolleet dramaattisesti, koska jääkerrokset ovat niin paksuja, etteivät ne pääse kaivautumaan kasvien luo”, Myers-Smith sanoo.

Eivätkä ekologiset vaikutukset lopu tähän. Merijäällä on taipumus synnyttää sumua, koska se viilentää paikallista ilmastoa ja luo vaihtelua ilman ja meren lämpötilan välille. Kun on viileämpää, kasvit kasvavat hitaammin. Sumu muuttaa myös valo-olosuhteita – se on hajanaisempaa kuin suora auringonvalo. Jos sumu on erittäin paksua, kasvit eivät saa niin paljon valoa. ”Mutta jos sumu on kevyempää, se saattaa itse asiassa auttaa kasveja hieman, koska kasvit pystyvät paremmin fotosyntetisoimaan, kun valo on hajanaisempaa”, Myers-Smith sanoo. Merijään menetyksellä on siis aaltoilevia vaikutuksia myös maalla, ja sen ekologisia seurauksia Myers-Smith ja hänen kollegansa vasta alkavat tutkia.

He ovat havainneet, että arktinen alue todellakin vihertää lämmetessään. Uusi vehreä pohjoinen kuulostaa ihanalta, mutta voi itse asiassa olla vakava ongelma planeetalle. Kyse ei ole niinkään siitä, että arktiselle alueelle siirtyy vieraskasvilajeja, vaan siitä, että alkuperäisten lajien yhteisö muuttuu. Esimerkiksi korkeammat pensaat kasvavat runsaammin, mikä pidättää talvella enemmän lunta maata vasten, jotta se ei puhaltaisi tundralle. Tämä eristävä kerros voi merkitä sitä, että kylmyys ei pääse tunkeutumaan maaperään, mikä saattaa pahentaa ikiroudan sulamista, josta vapautuu kasvihuonekaasuja, jotka lämmittävät maapalloa entisestään.

Kun tämä ikirouta sulaa, se voi muuttaa arktisen ympäristön läpi virtaavan veden suolapitoisuutta ja yleistä kemiaa. ”Nämä pohjoiset maaperät sisältävät myös valtavia varastoja elohopeaa, joka on ollut pitkään jäätyneenä”, sanoo David Olefeldt Albertan yliopistosta, joka tutkii ikiroutaa. ”Emme oikeastaan tiedä, missä määrin elohopea mobilisoituu ja pääsee kulkeutumaan alavirtaan, josta se voi tietysti kulkeutua ravintoverkkoihin ja kaloihin, mikä puolestaan vaikuttaisi alkuperäisyhteisöihin ja paikalliseen maankäyttöön.”

Olefeldt kollegoineen on havainnut, että osa ikiroudasta sulaa niin nopeasti, että se romahtaa ja tekee maisemaan massiivisia reikiä, ilmiö tunnetaan nimellä thermokarst. ”Se muuttuu pikemminkin muhkuraiseksi kosteikoksi kuin kiinteäksi maaksi, mikä vaikuttaa sekä ihmisten että paimennettavien eläinten liikkuvuuteen”, Olefeldt sanoo. ”Suurissa osissa arktista aluetta on karibu- tai poropaimennusta, johon vaikuttaa, jos maa menettää kiinteytensä.”

Tässä on toinenkin käänne: kasvien lisääntynyt kasvu arktisilla alueilla tarkoittaa, että kasvillisuus sitoo enemmän hiilidioksidia fotosynteesin kautta. Kaiken kaikkiaan se ei kuitenkaan tutkijoiden mielestä tasapainota ikiroudan sulamisen yhteydessä vapautuvien kasvihuonekaasujen vaikutuksia. ”Kyllä, näissä kasveissa on enemmän hiiltä, kun pensaita ja kasvustoa on enemmän ja paljasta maata vähemmän”, Myers-Smith sanoo. ”Mutta ikiroudan sulamisen ja muiden tekijöiden vuoksi menetämme myös hiiltä maaperästä. Ja kasvien lisääntynyt kasvu ei luultavasti kompensoi sitä määrää, jonka menetämme.”

Toinen kysymys, jota Myers-Smith ja hänen kollegansa tutkivat, on se, mitä tämä kasvillisuuden muutos voi tarkoittaa luonnonvaraisille eläinlajeille. Esimerkiksi hirvet ja majavat ovat riippuvaisia puuvartisista pensaista ravinnokseen – ja majavan tapauksessa rakennusmateriaaliksi. ”Molempia näistä lajeista on viime vuosina nähty useammin tundralla. Ne näyttävät siirtävän levinneisyysalueitaan pohjoisemmaksi”, Myers-Smith sanoo. ”Tämä vaikuttaa myös tundraekosysteemeissä eläviin luonnonvaraisiin lajeihin. Kyse on siis mahdollisesti mielenkiintoisista vuorovaikutussuhteista.” Majavat saattavat esimerkiksi kilpailla paikallisten lajien kanssa ravinnosta ja muuttaa veden virtausta näissä elinympäristöissä rakentamalla patoja.

Tulevien tulokkaiden lisäksi arktisen alueen alkuperäiset eläinlajit eivät ole varustautuneet näin lamauttavaan kuumuuteen. ”Siperiassa tällä hetkellä vallitsevat lämpötilat, jopa 100 celsiusastetta, stressaavat useimpia arktisia eläimiä melko pahasti”, Myers-Smith sanoo.

Kumma kyllä, arktiset kasvit saattavat olla paremmin varustautuneita kestämään paahtavaa kuumuutta. Siperian tämän osan ilmasto muistuttaa Alaskan sisäosien ilmastoa, jossa talven pakkaslämpötilat vaihtuvat luonnollisesti kesän korkeampiin lämpötiloihin. ”Se on melko äärimmäistä. Se rikkoo ennätyksiä, mutta se ei ole kovin paljon korkeampi kuin maksimilämpötilat, joita alueella olisi todennäköisesti koettu jossain vaiheessa”, Myers-Smith sanoo. Eli kasvit ovat todennäköisesti jo sopeutuneet tällaisiin vaihteluihin pohjoisessa. Monet niistä ovat melko lyhyitä, joten ne pysyvät talvella lumipeitteen suojassa ja lämpimämpinä päivinä poissa kirpeästä tuulesta. Alueen lehtokasvit pudottavat lehtensä talvella vahinkojen välttämiseksi, kun taas ikivihreät kasvit käyttävät sitkeitä, lihaksikkaita lehtiä, jotka kestävät sekä kylmää että kuumuutta.

Kasveilla ei kuitenkaan ole juurikaan mahdollisuuksia torjua toista lämpenevän arktisen alueen seurausta: turpeen maastopaloja. Turve on hitaasti hajoavan kasviaineksen kerroksista koostuvaa multaa. Kun turve kuivuu, kuten yhä useammin pohjoisessa tapahtuu, se muuttuu hiilipitoiseksi polttoaineeksi. Vain yksi salamanisku riittää sytyttämään kytevän palon, joka tunkeutuu yhä syvemmälle turvekerroksiin, leviää hitaasti maisemaan ja sytyttää yläpuolella olevan kasvillisuuden. Jokaista palavaa turvehehtaaria kohden ilmakehään saattaa päästä 200 tonnia hiiltä. (Vertailun vuoksi mainittakoon, että tavallinen henkilöauto päästää 5 tonnia vuodessa.) Arktisen alueen lämmetessä niin nopeasti ukkosmyrskyt – jotka muodostuvat, kun lämmin, kostea ilma nousee ja kohtaa yläpuolella olevaa kylmää ilmaa – ovat siirtymässä yhä kauemmas pohjoiseen. Tämä tarkoittaa, että salamat iskevät nyt vain muutaman sadan kilometrin päähän pohjoisnavasta.

Kummallista kyllä, nämä kytevät turvepalot voivat talvehtia ja muuttua ”zombipaloiksi”. ”Ne jatkavat palamistaan maaperäprofiilin sisällä talven yli, vaikka siellä on lunta ja muita talvisia prosesseja meneillään”, McMasterin yliopiston maastopalotutkija Wilkinson sanoo. ”Kun maaperän pinta taas kuivuu, ne pystyvät periaatteessa syntymään uudelleen, mistä ”zombie”-määritelmä tulee.” Näin ollen ne voivat myös syttyä uudelleen. Periaatteessa aloitamme takapainotteisesti, koska joudumme käsittelemään viime vuoden tulipaloja ennen kuin tämän vuoden uudet palot syttyvät.”

Ja näin on syntymässä huolestuttava kuva uudesta arktisesta alueesta. Sen suojaava jää on väistymässä. Yhä kiivaammat helleaallot kuivattavat yhä enemmän kasvillisuutta, mikä ruokkii yhä massiivisempia maastopaloja. Kun turvepalot syttyvät salaman sytyttämänä kesällä, ne voivat säilyä maan alla talven yli ja syttyä uudelleen seuraavana vuonna. Eläinlajit ovat liikkeellä. Arktinen alue on muuttumassa vihreämmäksi, mikä korostaa surullista todellisuutta: Maapallon pohjoiset maat kärsivät valtavista muutoksista.

”Tämä on todella ennennäkemätöntä aikaa”, Wilkinson sanoo. ”Aina kun luulemme, että on ollut suuri tapahtuma tai suuri poikkeama, sitä seuraa yleensä jokin, joka varjostaa sitä seuraavana vuonna.”

More Great WIRED Stories

• We can protect the economy from pandemics. Miksi emme tehneet sitä?
• Retrohakkerit rakentavat parempaa Nintendo Game Boyta
• Valtio avautuu uudelleen. Olen yhä lukkojen takana
• Miten siivota vanhat sosiaalisen median postauksesi
• Walmartin työntekijät haluavat osoittaa, että sen varkaudenesto tekoäly ei toimi
• 👁 Ovatko aivot käyttökelpoinen malli tekoälylle? Plus: Uusimmat tekoälyuutiset
• 🏃🏽♀️ Haluatko parhaat työkalut terveeksi? Tutustu Gear-tiimimme valintoihin parhaista kuntoseurantalaitteista, juoksuvarusteista (mukaan lukien kengät ja sukat) ja parhaista kuulokkeista