Golf-virta

Golf-virta on hämmentävän repaleinen

Ma, 05/02/2016 - 10:16 Jari Mäkinen
Golf-virran nopeusennuste

Juuri tänäänkin kannattaa suoda ajatus Golfvirralle, koska se tuo meille Karibianmeren lämpöä. Ilman sitä näillä pohjoisilla kulmilla olisi hieman viileät olot – olemmehan napapiirin tuntumassa.

Päivän kuvaPäivän kuvana on Golfvirta, jonka lämpötilaa ja nopeutta mitataan sekä ennustetaan koko ajan. Tiedolla on paitsi merkitystä sään ennustamisen sekä tutkimuksen kannalta, niin myös konkreettisesti laivaliikenne Atlantilla kaipaa tällaista tietoa.

Itse asiassa ensimmäiset merkit koko virran olemassa olosta saatiin laivoilta. Benjamin Franklin, monialainen tutkijanero, lehtimies, keksijä ja poliitikko, oli nuorena miehenä postivirkailijana vastuualueenaan muun muassa Ison-Britannian ja sen Amerikassa olevien siirtokuntien välinen posti. Hän huomasi, että laivat kulkivat jopa kaksi viikkoa pidempään matkatessaan Englannista Amerikkaan kuin päinvastaiseen suuntaan. 

Franklin alkoi kirjaamaan laivojen kulkuaikoja ja -reittejä tarkasti ylös vuodesta 1769 alkaen, ja vähitellen hänelle tuli kuva merivirrasta, joka vaikutti olennaisesti laivojen nopeuteen. Hän julkaisi havaintonsa tänään vuonna 1775 ja häntä voi näin pitää Golfvirrankin tieteellisenä selittäjänä. 

Sen keksijä hän ei kuitenkaan ole: espanjalainen tutkimusmatkaaja Juan Ponce de León havaitsi ensimmäisenä tämän omituisen merivirran Floridassa, Cape Canaveralin luona vuonna 1513. Tämän jälkeen espanjalaislaivat osasivat myös käyttää Meksikonlahdelta alkunsa saanutta virtausta kotimatkojaan nopeuttamaan.

Virran nimi tulee myös Meksikonlahdesta: Golfvirta on englanniksi Gulf Stream, koska sen alkupää Meksikonlahti on Gulf of Mexico.

Mitä Frankliniin tulee, niin alla on hänen ensimmäinen karttansa Golfvirrasta. Siinä on mukana myös toinen Atlantilla oleva merivirta, Euroopan puolella kohti etelää kylmää vettä puskeva virtaus. 

Sittemmin virtaa on tutkittu hyvinkin tarkasti, ja koska sen osuus ilmastonmuutoksessa on (etenkin eurooppalaisesta näkökulmasta) hyvin tärkeä, tehdään siitä jatkuvasti tarkkoja havaintoja niin meren pinnalla, syvyyksissä kuin satelliiteilla avaruudesta.

Golfvirta virtaa nopeimmillaan noin kaksi metriä sekunnissa, eli kävelyvauhtia, nopeimmillaan virtaus on yli 300 metrin syvyydessä. Tämä nopeimman virtauksen alue on varsin kapea, sillä sen leveys on vain 20–30 km. Kokonaisuudessaan virta on kuitenkin laaja, jopa noin 200 km, mutta virtaus laita-alueilla on luonnollisesti hitaampaa.

Tyypillistä virtaukselle on myös se, että se on pyörteinen ja katkonainen. Sen sisällä ja reunoilla on koko ajan syntyviä ja muuttuvia erikokoisia pyörrealueita, joita kutsutaan meandereiksi. Virran alku etelässä ja sen pää pohjoisessa Grönlannin itäpuolella ovat haaraisia: etenkin loppuosa on röpelöinen, kun viilenevä ja hidastuva virtaus leviää eri puolille laajaa merialuetta Islannin, Brittein saarten ja meren alla olevien muodostelmien ohjaamana.

Golfvirta kuljettaa päiväntasaajalta pohjoiseen noin 30 miljoonaa kuutiometriä vettä sekunnissa ja kerää sen jälkeen voimiaan niin, että virtaama on huipussaan noin 150 miljoonaa kuutiometriä vettä sekunnissa 65. pituuspiirin itäpuolella Uudesta Englannista itään. Virran lämpötila on alkupäässään noin 27°C ja vielä talvellakin pohjoisilla merillä on virtaaman lämpötila noin 13°C.

Virta hajoaa moneen osaan jotakuinkin paikassa 50° pohjoista leveyttä ja 30° läntistä pituutta, kartalla katsottuna hieman Suomen sijaintia etelämpänä Atlantin keskiselänteen päällä. Yksi virtaus suuntaa pohjoiseen kohti Islantia ja toinen kääntyy Grönlannin suuntaan. Pääosa vedestä jatkaa Englannin pohjoispuolitse Norjan ohi, ja juuri tämä virta lämmittää Englantia ja Norjaa sekä samalla Pohjoismaita.

Vielä Norjan ohi kohti Huippuvuoria suuntaavassa virrassa virtaama on noin kolme miljoonaa kuutiometriä vettä sekunnissa. 

Pohjoisilla alueilla merivirta vajoaa meren syvyyksiin ja sekoittuu monelle mutkalle menneen arktisen merivirran kanssa.

Lämpötila ja nopeus

Yllä on Yhdysvaltain liittovaltion sää- ja valtamerentutkimusorganisaation NOAA:n tekemä ennuste Golfvirran lämpötilasta ja nopeudesta huhtikuun 30. päivälle. Ennusteita tehdään päivittäin niin Yhdysvalloissa kuin Kanadassa ja Euroopassakin, koska virran vaikutus on meille suuri.

Olennaisin Golfvirran suora vaikutus on sen osa Pohjoisen Atlantin sääilmiöissä. Virta pumppaa energiaa pohjoisille alueille ja virtauksen aikana siitä nousee ilmaan vettä ja lämpöä.

Nature-lehdessä vuonna 2005 julkaistun brittitutkimuksen mukaan Golfvirta olisi hidastunut edeltävien 12 vuoden aikana peräti 30 %, mutta vielä ei osata sanoa, onko ilmiö pysyvä tai johtuuko se ilmastonmuutoksesta. Nyttemmin on saatu lisää vastaavanlaisia havaintoja ja näyttää siltä, että ilmastonmuutoksen aiheuttama napajäätiköiden sulaminen muuttaa Atlantin pohjoisosien suolaisuutta ja siten hidastaa sekä muuttaa virtausta. Esimerkiksi keväällä 2015 raportoitiin tutkimuksesta, jonka mukaan Golfvirta olisi heikentynyt 15 – 20 %.

Huimimpien ennusteiden mukaan virtaus saattaisi lopulta jopa pysähtyä. Sillä olisi dramaattiset viilentävät vaikutukset Pohjois-Euroopan ilmastoon. Tosin samalla ilmaston lämpeneminen muuttaa tilannetta niin, että Pohjois-Euroopan ilmaston odotetaan kaikesta huolimatta lämpenevän – ja muuttuvan odottamattoman oikulliseksi, missä kuumat ja kylmät jaksot saattavat vaiheilla nopeastikin, kun tasaisen luotettava, lämpöä keskuslämmityksen tapaan tuova Golfvirta ei olisikaan enää mukana kuviossa (ainakaan yhtä merkittävästi kuin aikanaan).

Omituinen kylmä alue havaittu Grönlannin luona

To, 10/01/2015 - 19:15 Jari Mäkinen
Lähikuva lämpötilaerokartasta

Mittaukset kertovat, että tästä vuodesta on tulossa ennätysmäisen kuuma. Keskilämpötilat ovat paljon tavanomaista korkeampia paitsi globaalisti, niin myös monilla alueilla paikallisesti – paitsi pienellä alueella Grönlannin kaakkoispuolella.

Siellä vuoden alusta alkaen mitattuina lämpötila on ollut keskimääräisesti huomattavasti normaalia matalampi. Onko sinne kehittymässä ilmastonmuutoksesta kertoneessa The Day After Tomorrow -elokuvassa olleiden kylmän ilman virtauksen kaltainen ilmiö?

Ei ole, mutta jotain omalaatuista on kyllä meneillään, kuten Yhdysvaltain ilmaston- ja merentutkimuslaitos NOAA:n tuoreet lämpötilojen keskiarvokartat (kuten alla, mistä otsikkokuva on suurennos) osoittavat. Pohjoisella Atlantilla Grönlannin kaakkoispuolella ja Islannin lounaispuolella on alue, missä on ollut viimeisen kahdeksan kuukauden ajan ennätyksellisen kylmää.

Tilanteelle ei ole selvää selitystä. Yksi mahdollisuus löytyy maaliskuussa Nature Climate Change -julkaisussa olleesta artikkelista. Siinä Stefan Rahmstorf Potsdam-instituutista ja Michael Mann Penn Staten yliopistosta epäilevät Atlantin merivirtojen olevan heikkenemässä. Kyseessä olisi niin sanottu AMOC, Atlantin keskialueiden lämpösuolavesikierto, jonka osana on lämmintä, vähäsuolaista merivettä pinnalla etelästä pohjoiseen kuljettava Golfvirta ja syvemmällä tapahtuva kylmän, suolaisemman veden liike pohjoisesta kohti etelää.

Mannin ja Rahmstorfin mukaan Grönlannin jäätiköiden normaalia kiihkeämmästä sulamisesta mereen valuva makea vesi häiritsisi kiertokulkua, koska viilennyt ja suolapitoisuudeltaan kasvanut pintavesi ei pääse vajoamaan aiempaan tapaan syvyyksiin virratakseen takaisin eteläisimmille alueille jälleen pintaan noustakseen ja lämmetäkseen.

Tätä teoriaa tukee myös viime vuonna Nature Geoscience -lehdessä ollut artikkeli, missä Readingin yliopiston tutkija Jon Robson työryhmineen esitteli mittauksiaan, joiden mukaan syvällä Labradorin meressä ja Grönlannin lounaispuolella syvällä meressä olevan veden tiheys ei ole yhtä tiheää kuin aikaisemmin. Siinä on siis vähemmän suolaa. Artikkelissa todettiinkin, on AMOCissa on meneillään selvä ja huomattava muutos.

Toisaalta nyt havaitut muutokset pohjoisessa mahtuvat vielä epävarmuuden ja mahdollisen luontaisen vaihtelun rajoihin; kunnollisia mittauksia lämpötioista pohjoisessa on alle sadalta vuodelta ja merivirtojen käyttäytymistä ei tunneta kunnolla.

Mutta se on varmaa, että lähinnä koomisen kuvan ilmastotutkimuksesta antaneen The Day After Tomorrowin kaltaistesta kylmän ilman virtausta stratosfääristä alempaan ilmakehään ei ole kyse. Sellainen on luonnolakien vastainen, ja kuten yleensä luonnossa oikeasti, on tässä merivirtojen muutoksessa ja pohjoisen kylmässä alueessa kyse hitaasti kehittyvästä ilmiöstä. 

Tosin aiempaan kehitykseen verrattuna tilanne on selvästi muuttumassa nyt nopeasti...