Huomasin viime viikolla uutisen jonka otsikossa sanottiin “Kittilässä pakkanen kiristyi -51,5 asteeseen 25 vuotta sitten – ilmaston lämpeneminen voi tuoda hirmupakkaset takaisin”. Minusta otsikko oli harhaanjohtava. Tarkastellaanpa uutisen aihetta vähän lisää.

Huolimatta otsikon väitteestä, talvisäät ovat käyneet lauhemmiksi ja esimerkiksi -40 asteen pakkaset ovat vähentyneet. Se sanottiin uutisessakin. Esimerkiksi Sodankylässä havaittiin -40 °C pakkasia on havaittu 2000-luvulla tähän mennessä vain kerran. Trendi on samankaltainen muuallakin Lapissa. Kylmiä päiviä (keskilämpötila alle -25°C) oli vuosina 1961-1990 keskimäärin noin 10-15 kappaletta per talvi (kuva 1a), mutta 1991-2020 aikana noin 5-10 (kuva 1b). Vuosien 1961 ja 2020 välillä kylmien päivien vähentyminen on ollut tilastollisesti merkitsevää oikeastaan koko Lapissa (kuva 1c).

Kuva 1. Kylmien päivien (päivän keskilämpötila alle -25°C) lukumäärä vuosina a) 1961-1990 ja b) 1991-2020. Kylmien päivien trendi (päivää / 10 vuotta) ajalla c) 1961-2020 ja d) 1991-2020. Pisteytys kuvissa c ja d kuvaa tilastollisesti (5 % tasolla) merkitsevää trendiä. Kuvan lähde: Rasmus et al. (2023).

Sen jälkeen jutussa puhuttiin polaaripyörteestä. On useassa tutkimuksessa näytetty toteen, että polaaripyörteen hajoaminen lisää kylmän talvisään riskiä varsinkin Pohjois-Euroopassa, mutta myös muualla Euroopassa sekä Pohjois-Amerikassa. Uutisessa ei kuitenkaan kerrottu mitään siitä, miten ilmastonmuutos vaikuttaa polaaripyörteen käyttäytymiseen. Sen sijaan mahdollista kylmenemistä perusteltiin merivirtojen heikkenemisellä. Se on kuitenkin vähän eri tarina.

Mihin sitten perustuu mediassa sitkeästi esiintyvä väite, että ilmastonmuutos voisi aiheuttaa hirmupakkasia? Toisessa uutisessa puhutaan siitä miten Jäämeren sulaminen aiheuttaisi aaltoja polaaripyörteeseen. Kuten edellä sanoin, häiriöt polaaripyörteessä tai polaaripyörteen hajoaminen ovat tieteellisesti yhdistetty koviin pakkasiin eri puolilla keskileveysasteita. Uutisen pohjana ollutta tutkimusta on kuitenkin tulkittu leväperäisesti.

Tutkimuksessa esitetään että ilmastonmuutos arktisella alueella suosii “venytettyjä” polaaripyörteen tapahtumia, eli tilanteita jossa pyörteen muoto ei ole pyöreän symmetrinen vaan ikään kuin venytetty kuminauha. Tällainen tilanne esiintyi juuri ennen Texasin pakkasia 2021. Tutkimuksessa sanotaan “Arctic change is likely contributing to the increasing frequency of SPV stretching events” eli vapaasti suomennettuna ilmastonmuutos arktisella alueella vaikuttaa todennäköisesti siihen, että ns. venytetyn polaaripyörteen tilanteet yleistyvät. Tästä ei voi vetää yhtäläisyysmerkkejä siihen että ilmastonmuutos pahentaisi kylmyysjaksoja.

Ensinnäkin, tutkimuksessa ei esitetä asiaa varmana, vaan puhutaan sanoilla likely, contributing. Tutkijat eivät ole aiheesta yhtä mieltä, vaan vastakkaisiakin tutkimuksia on. Nämä ehkä kuitenkin harvemmin ylittävät uutiskynnystä. Toiseksi, kylmän ilman lähdealueet eli napa-alueet ovat lämmenneet viime vuosina nopeasti, vähentäen sieltä peräisin olevien ilmamassojen kykyä tuottaa kovia pakkasia. Tällöin muutokset kylmänpurkauksien esiintyvyydessä ja voimakkuudessa pitäisivät olla hyvin suuria, jotta ne pystyisivät kompensoimaan taustalla tapahtuvaa yleistä lämpenemistrendiä.

Onko polaaripyörre heikentynyt ilmastonmuutoksen seurauksena?

Se että ilmastonmuutos pahentaisi kylmyysaaltoja perustuu usein seuraavaan järkeilyyn (myös muitakin mekanismeja on ehdotettu):

1) Arktisen alueen voimakas lämpeneminen pienentää lämpötilaeroa napa-alueiden ja matalampien leveysasteiden välillä

2) Pienempi pohjois-eteläsuuntainen lämpötilaero heikentää lännestä itään suuntavia suihkuvirtauksia tai koko polaaripyörrettä ns. termisen tuulen lain nojalla

3) Mutkittelevat, heikot suihkuvirtaukset tai heikko polaaripyörre mahdollistaisivat entistä useammin kylmän ilmamassan leviämisen napa-alueilta kohti etelää

Periaatteessa ajatusketju on fysikaalisesti järkevä, mutta tällöin voisi kuvitella, että pitkällä aikavälillä polaaripyörteen voimakkuudessa näkyisi trendinomainen heikkeneminen.

Yleisesti ottaen näin ei kuitenkaan ole. Polaaripyörteen talviaikaisesssa minimivoimakkuudessa ei ole nähtävissä trendiä viimeisen 44 talven ajalta (kuva 2). Polaaripyörteen hajoamisia, eli tilanteita missä polaaripyörrettä kiertävä läntinen suihkuvirtaus kääntyy itäiseksi, on tapahtunut keskimäärin noin joka toinen talvi, eli 21 kertaa viimeisen 44 talven aikana. Pitkällä aikavälillä tilanteet eivät kuitenkaan ole yleistyneet. Toisin sanottuna, aikana, jolloin arktinen alue on lämmennyt jopa neljä kertaa nopeammin kuin maapallo keskimäärin, erityisen heikon polaaripyörteen tilanteet eivät ole käyneet yleisemmäksi.

Kuva 2. Polaaripyörteen minimivoimakkuus joulu-helmikuun aikana vuosina 1980-2023. Siniset pisteet kuvaavat talvia, jolloin polaaripyörre on hajonnut stratosfäärin äkkilämpenemisen seurauksena (ns. major SSW). Aineiston lähde: NASA ja Butler et al. (2023).

Myöskään polaaripyörteen keskimääräisessä joulu-helmikuun voimakkuudessa ei ole trendiä viimeisen 44 vuoden aikana (ei kuvaa). Sen sijaan voimakkuutta luonnehtii suuri vuosien välinen vaihtelu. Kaikista rajuin polaaripyörteen hajoaminen tapahtui tammikuussa 2009, jolloin keskimääräinen itätuuli pyörteen ympärillä painui jopa yli 30 m/s. Sen sijaan toissa talvena (2021/2022) polaaripyörre säilyi harvinaisen voimakkaana koko talven, eikä sitä kiertävät länsituulet heikentyneet kertaakaan alle 30 m/s. Kuriositeettina, talvi 2022 oli kuitenkin Suomessa hitusen kylmempi kuin talvi 2009.

Voi tietysti olla, että aikasarja on vielä liian lyhyt trendin luotettavaan havaitsemiseen, koska voimakkuudessa on suurta vuosien välistä vaihtelua. Onkin mielenkiintoista seurata mitä polaaripyörteelle käy seuraavien talvien aikana. Yleistyvätkö heikon polaaripyörteen tilanteet? On mahdollista, että ilmastonmuutos tuo mukanaan muutoksia suihkuvirtauksiin ja polaaripyörteen käyttäytymiseen. Oleellista on kuitenkin se, ovatko muutokset niin suuria, että ne ovat erotettavissa luonnollisesta sään vaihtelusta.

Ilmastonmuutoksen takia kovat pakkaset muuttuvat heikommiksi

Alkuvuoden kovat pakkaset Fennoskandiassa olisivat olleet hyytävämpiä ilman ihmiskunnan aiheuttamaa ilmastonmuutosta. Sen osoitti eilen julkaistu kansainvälinen attribuutiotutkimus, jossa sain olla mukana. Täytyy kuitenkin korostaa, ettei itse tutkimusta ole vertaisarvioitu, vaikka siinä käytetyt menetelmät ovatkin. Tutkimuksen mukaan 1.-5.1.2024 esiintynyt pakkasjakso olisi ollut noin 4 astetta kylmempi esiteollisella ajalla. Toisin sanottuna (ja vähän yleistettynä), Enontekiön lentokentällä mitattu noin -44 asteen pakkanen olisi ollut -48 astetta jos jo havaittua 1,2 asteen ilmaston lämpenemistä ei olisi tapahtunut. Näitä tuloksia vasten Ylen uutisessa ollut otsikko “ilmaston lämpeneminen voi tuoda hirmupakkaset takaisin” kuulostaa ristiriitaiselta.

Tutkimuksessa käytettiin mm. viimeisen sukupolven CMIP6-ilmastomalleja, joiden simuloimia lämpötiloja vertailtiin havaintoihin. Nämä mallit simuloivat myös polaaripyörteen käyttäytymistä, joten pyörteen mahdollinen heikentyminen ilmaston lämpenemisen seurauksena on implisiittisesti mukana tutkimustuloksissa.

Siis: a) havainnot, b) mallit ja c) maalaisjärki kertovat, että ilmaston lämpeneminen vähentää äärikylmiä pakkasia. Mahdolliset muutokset polaaripyörteessä tai suihkuvirtauksissa ovat toistaiseksi niin heikkoja, ettei tutkijat ole varmoja siitä, ovatko ne ilmastonmuutoksesta johtuvia vai onko kyseessä luonnollista sään vaihtelua. Puhumattakaan siitä, että vaikutus olisi niin suuri, että se voittaisi ilmastonlämpenemisestä johtuvan yleisen lämpenemissuuntauksen.