Forskning mitt bland bränningar – Utö avslöjar sambandet mellan havet och klimatet

Utö är en speciell plats. Det är en av de yttersta öarna i Skärgårdshavet: söderut öppnar sig Östersjön ända till Gotland och längre bort, västerut finns Ålands skärgård.

Havsfjärden som öppnar sig från Utös stränder är en fascinerande möjlighet för forskarna. Samtidigt är det öppna havet en hänsynslös miljö.

Forskning kräver alltid uppfinningsrikedom och tålamod. Dessutom kräver havsforskningen oerhört mycket planering, byggande, reparation, underhåll och förbättring. Detta vet Lauri Laakso, gruppchef för observatorier och observationsmetoder vid Meteorologiska institutet.

Tillsammans

Lauri Laakso är havsforskare och har sedan 2011 ansvarat för Meteorologiska institutets undersökningar på Utö. När Laakso inledde sitt arbete på Utö ville man först bygga moderna och högklassiga förhållanden. Laakso började arbeta snart efter att han återvänt från sin professorsanställning i Sydafrika.

Finlands miljöcentral SYKE blev forskningspartner vid stationen på Utö. Försvarsmakten hade visserligen haft verksamhet på ön i årtionden.

"Vi samarbetar med SYKE i alla avseenden. Jag tänker att det inte spelar någon roll under vilken organisation man arbetar, utan här samarbetar man till förmån för staten och skattebetalarna", säger Lauri Laakso.

Det finns naturligtvis en arbetsfördelning, även om man arbetar tillsammans. Meteorologiska institutets forskning är mer fysikalisk, SYKEs däremot biologisk, men båda strävar efter att förstå fenomenen i Östersjön och atmosfären. Skärgårdshavets forskningscentral vid Åbo universitet, liksom många andra universitet och forskningsprojekt, använder Utös mätningar i sitt arbete.

Forskning är ett internationellt samarbete, även på Utö.

Mätningar under havsytan

Meteorologiska institutet är inte bara intresserat av atmosfären, utan institutet bedriver också havsforskning som en del av den nationella havsforskningsinfrastrukturen FINMARI och det europeiska kustkompaniet JERICO. En stor del av mätningarna på Utö station görs med hjälp av rör som går under ytan och mätinstrument som flyter med hjälp av vajrar.

Särskild uppmärksamhet fästs vid växelverkan mellan atmosfären och havet. I närheten av ytan mäter man till exempel koldioxidflödet i havet – när havet sväljer kol från luften och när det släpper tillbaka kol. Frågan är viktig eftersom haven hittills har sugit upp en stor del av mänsklighetens koldioxidutsläpp. Forskarna vill förstå fenomenet bättre. Då är det viktigt att genom mätningar följa upp hur denna utveckling fortsätter och om havet kanske någon gång i framtiden blir en kolkälla i stället för en kolsänka.

"Även med dessa mätningar tog det fem år att få dem att fungera ordentligt. Fukt och salt är en besvärlig kombination", minns Lauri Laakso.

Även i svåra förhållanden kan vi mäta allt möjligt i havet. Ett stadigt fastsatt rör som går två hundra meter från stranden transporterar 50 liter vatten per minut för mätningar, så att man känner till koldioxidhalten i havet och de faktorer som påverkar den. I atmosfären mäts olika luftföroreningar, såsom svavel- och kvävedioxid och ozon.

Utöver klimatkonsekvenserna övervakar man tillståndet i känsliga Östersjön. Med rören och bojarna mäter man bland annat vågor och strömmar, syre, algmängder och artfördelning, i synnerhet cyanobakterier, dvs. blågrönalger, samt salthalt och temperatur. En boj som rör sig med hjälp av en vinsch mellan botten och ytan följer havets tillstånd genom hela vattenpelaren. Mätningarna är oerhört viktiga för Östersjön, klimatet och forskningen, men de är arbetskrävande.

"Havsvattnet fräter under tiden även syrafast stål och kontinuerlig sjögång skadar utrustningen. Det har funnits mycket att lära sig om hur man kan hålla mätningarna igång. Det behövs mycket underhåll", säger Lauri Laakso.

Forskningshelheten på Utö som förenar havs-, atmosfär- och havsekosystemen är unik med tanke på Östersjön och världen. För närvarande bereds många forskningsartiklar som grundar sig på de långa tidsserierna som samlats in. I dessa har man bland annat kunnat fastställa koldioxidutbytet mellan havet och atmosfären och orsakerna till detta.

Bild: Lauri Laakso

Väder och klimat

Utö har en lång historia av mätningar. Väderobservationer har registrerats sedan 1881. Havets salthalt och temperatur har mätts från början av 1900-talet, även om första och andra världskriget orsakade små avbrott. År 2017 fick Utö den internationella meteorologiorganisationen WMO:s erkännande för sin långa mätningshistoria.

I dag, när klimatet blir varmare, räcker det inte med enbart temperaturmätningar för klimatforskningens behov. På Utö har man genomfört kontinuerliga noggranna mätningar av atmosfären sedan 2012 när den sameuropeiska ICOS-stationen som mäter växthusgaser uppfördes på ön. Numera undersöks också mikropartiklar, dvs. aerosoler, vars inverkan på molnigheten och klimatet är en stor fråga för klimatvetenskapen – i dessa mätningar ingår också det sameuropeiska ACTRIS-nätverket.

Även här orsakar den marina miljön problem, även om man inte placerar atmosfärmätare under vågorna.

"Flödesmätarna finns i en tio meter hög mast, men vid storm slår vågorna högt över dem. När mätarna borde suga upp 10 liter luft per minut är det ett problem om det ständigt kommer in saltvatten i sensorerna", säger äldre forskare, gruppledare Hermanni Aaltonen.

Genom uppfinningsrikedomen har man lyckats skydda sensorerna så att även dessa mätningar numera till största delen fungerar utan störningar.

Främst i kampen mot klimatförändringen

Den huvudsakliga uppgiften av atmosfärmätningarna på Utö, förutom forskning i havsområdets meteorologi och luftkvalitet, är att samla in långa pålitliga serier av halter av växthusgaser och förändringar samt utbyte mellan atmosfären och havsytan.

Utö har ett utmärkt läge för atmosfärmätningar. Ön ligger så långt från fabriker och tung trafik att den direkta effekten av utsläpp från människor på mätningarna är liten. Man kan undersöka vad som händer i atmosfären.

Det går visserligen en fartygsrutt förbi Utö och utsläppen från fartygen måste alltid städas bort från atmosfärmätningar. Eftersom det finns få andra utsläppskällor skiljer sig fartygsutsläppen tydligt från en relativt jämn bakgrund.

Men samtidigt som man städar bort oönskat material från observationsdata mäter man också noggrant utsläppen från förbipasserande fartyg. Laboratorieingenjör Timo Mäkelä såg på fartygsdata och upptäckte att en del av fartygen som passerade Utö förutom koldioxid släppte ut betydande mängder metan.

"Vi upptäckte att vissa typer av motorer som använder flytande naturgas, dvs. LNG, läcker metan", säger Annalea Lohila, enhetschef för undersökningen av klimatsystemet.

Fyndet var viktigt eftersom LNG marknadsförs som ett grönt alternativ. Koldioxidutsläppen är mindre än utsläppen från dieselfartyg, men metan är en så kraftig uppvärmande växthusgas att den totala klimateffekten av motorer som läcker metan blir skadlig.

"Det här var en viktig sidoobservation som kan hjälpa rederibolagen att utveckla sin motorteknik i en bättre riktning", säger Lohila.

En annan viktig observation, även lyckosam, som gjordes vid sidan av den egentliga undersökningen, träffade Utös mätare på hösten.

När Nord Stream-naturgasledningen sprängdes gick metanmolnet över Utö och man kunde mäta en tydlig topp i metanhalterna på stationen.

"Det var tur att gasmolnet kom norrut och ICOS-stationerna på Utö, i Sverige och Norge observerade metanspikar. Det hade mycket sannolikt kunnat hända att metan hade spridit sig över Baltikum till Ryssland och att man inte skulle ha fått några resultat", säger forskare Tuula Aalto.

Nu strävar Aalto och hans grupp tillsammans med internationella forskargrupper efter att med inversionsmetoder räkna ut hur stor metanläckage explosionen i Nord Stream orsakade. Även om det talas mycket om växthusgasutsläpp och deras storlek, behövs det både noggranna mätningar och omsorgsfullt forskningsarbete för att få verkliga siffror.

Bild: Nina Kukkurainen

Speciella Utö

Utö är en exceptionellt bra plats för forskningsstationen. Den ligger vid goda trafikförbindelser, men vid sidan och i utkanten av den yttre skärgården så att mätningar kan göras som om man var på öppet hav.

Utö är inte heller något avlägset skär. På ön bor cirka 30 personer permanent, men Utös samhälle är livligt. Här finns ett hotell, en butik, elektricitet, vattenförsörjning, linjetrafik och snabb optisk kabelförbindelse.

"När man forskar länge blir det svårt om man inte har ordentliga förbindelser eller till exempel toalett. Utö har bra faciliteter", säger Lauri Laakso.

Den goda internetförbindelsen på Utö har sin grund i försvarsmakten: En del av ön är fortfarande militärområde och Meteorologiska institutet samarbetar också med försvarsmakten.

Inga forskare bor permanent på Utö. Ett tjugotal forskare vid Meteorologiska institutet och ett tiotal vid SYKE arbetar regelbundet med mätningar på Utö. Forskningsarbetet utförs huvudsakligen på fastlandet, vilket är möjligt tack vare de mycket snabba dataförbindelserna. Man besöker platsen för underhållsarbeten eller större mätningskampanjer.

"Vi har en anställd som ansvarar för det dagliga underhållet av mätningarna, hen utför regelbundna åtgärder, underhåll av apparaterna och sådant. Det har varit ett utmärkt arrangemang", säger Laakso.

Utö forskningsstation

• Vädermätningar sedan 1881

• Meteorologiska institutets forskningsstation sedan 2012

• Lista på mätningar på Utö: https://en.ilmatieteenlaitos.fi/uto-observations

• Lorskningsdata från Utö i realtid på nätet: http://swell.fmi.fi/Uto/latest.html