Heinäkuun puolivälissä voi erehtyä luulemaan, että koko Suomi on lomalla. Monella tutkimusasemalla on kuitenkin meneillään vuoden vilkkain kausi, kun kenttätyötä tekevät tutkijat ja opiskelijat tekevät mittauksiaan ja keräävät näytteitä. Värriön tutkimusasema sijaitsee Itä-Lapissa tiettömän taipaleen takana. Asemalla tutkitaan muuan muassa ilmansaasteita sekä ilmakehän ja metsän vuorovaikutusta. Lähdin paikan päälle katsomaan mitä Värriöllä on ilmassa.

Kauas on pitkä matka, mietin kun IC 237 kiitää Helsingistä Tampereen ja Seinäjoen kautta Rovaniemelle. ”Vihrein Valinta”, lukee junavaunun kyljessä. Se lohduttaa hieman, kun en saa nukuttua, ja mietin että lentokoneella olisin perillä jopa puolet halvemmalla ja kahdeksan kertaa nopeammin.

Rovaniemellä hyppään bussiin ja matkustan kolme tuntia Savukoskelle, Itä-Lappiin. Hyypiönjärven kohdalla kyytiin nousee mummo, joka on selvästi odotellut autoa tienposkessa jo hyvän tovin. ”Oliko sääskiä?” kuski kysyy. ”Ei tarvinnu ootella yksin”, vastaa mummo. Minua hymyilyttää.

Värriön tutkimusasema on in the middle of nowhere.

Lappilainen versio siitä, että hyttysiä on ihan sikana.

Olen menossa ottamaan selvää mitä muuta Lapin ilmassa on kuin hyttysiä.

Tutkimustyöni pyrkii selvittämään ilmakehän hiukkasten muodostumista, ja se vaatii pitkien havaintoaineistojen keräämistä erilaisista ympäristöistä. Tutkimusasemat mahdollistavat pitkäaikaismittausten tekemisen, ja samalla voidaan kehittää ja testata uusia menetelmiä ja laitteita, jotka tuovat entistä tarkempaa tietoa tutkittavista ilmiöistä.

Savukoskelta on ajomatkaa vielä melkein kaksi tuntia, ensin kohti Tulppiota ja Soklia, sitten ohi Ainijärven lakkautetun raja-aseman. Joka käännöksellä tie kapenee ja taloja on yhä harvemmassa. Olemme tulossa Koilliskairan erämaahan. Lopulta jätämme auton Yli-Nuorttijoen rantaan, Värriön luonnonpuiston rajalle. Edessä on viimeinen etappi, reilun tunnin kävely mönkijätietä pitkin.

Polkutie Värriön tutkimusasemalle alkaa luonnpuiston rajalta. Luonnonpuiston alueella liikkuminen on luvanvaraista. Kuva: Karoliina Paatos

Värriön tutkimusasema todellakin on in the middle of nowhere – keskellä ei mitään, kuten Sallan kunnan slogan sanoo. Sen takia aseman tutkimusaineistot ovatkin niin ainutlaatuisia. Asemalla on kerätty biologisia havaintosarjoja aina sen perustamisvuodesta 1967 lähtien. Toiminta laajeni 1990-luvulla, kun ilmakehän koostumuksen mittaukset aloitettiin.

Lähdemme kuvaajan kanssa tarpomaan asemalle. Helleaalto on yltänyt Lappiin saakka, ja matka on hikinen. Tajuan, että minulla on jalassa samat vaelluskengät kuin 14 vuotta sitten, kun kävelin tänne ensimmäisen kerran aloittaessani aseman kesäpäivystäjänä! Kengät ovat muotoutuneet jalkoihini niin hyvin, että tuntuu kuin ne kävelisivät asemalle itsestään.

Ilma ei ole vain säätila

Tutkimusaseman asuin- ja huoltorakennukset sijaitsevat Kotovaaran rinteessä. Kuva: Karoliina Paatos

Aseman lähestymisen huomaa siitä, että linnunpönttöjä näkyy yhä enemmän ja enemmän. Niissä asustelee muun muassa kirjosieppoja ja leppälintuja. Lopulta tutkimusaseman päärakennuskin sukeltaa esiin Kotovaaran rinteen takaa. Perillä meitä ovat vastassa tutkimusteknikko Teuvo Hietajärvi ja kesäpäivystäjä, metsäekologian opiskelija Esko Karvinen. Lappilaiseen tapaan tulijoille keitetään heti kahvit. Kaikki näyttää samalta kuin ennenkin. Värriöllä aika tuntuu kulkevan omaa verkkaista tahtiaan.

Ylempänä rinteessä sen sijaan ollaan ajan hermolla. Noin kilometrin päässä itse tutkimusasemasta, Kotovaaran laella, on pieni mökki täynnä huipputarkkoja tutkimuslaitteita. Mökin sisällä hurisee ja raksuttaa, kun laitteet imevät sisäänsä ilmaa ja kertovat mitä se sisältää.

Kyltti toivottaa vierailijan tervetulleeksi asemalle. Kuva: Karoliina Paatos

Ilma ei suinkaan ole tyhjää. Jokaisessa kuutiosenttimetrissä, eli noin sokeripalan kokoisessa tilavuudessa, on 2.5·1019 ilmamolekyyliä. Se on sata miljoonaa kertaa enemmän kuin linnunradassa on tähtiä!

Pääosa ilmamolekyyleistä on typpeä ja happea, joukossa vähän argonia ja vesihöyryä. Muita kaasuja on yhteensäkin alle promillen verran. Silti juuri näiden hivenkaasujen pitoisuus kiinnostaa meitä tutkijoita, sillä ne vaikuttavat ratkaisevasti elinolosuhteisiin maapallolla. Kasvihuonekaasut, kuten hiilidioksidi ja metaani lämmittävät ilmastoa, ja ilmansaasteet, kuten rikin ja typen oksidit, huonontavat ilmanlaatua.

Kitukasvuisia mäntyjä kasvaa Värriö Ykkösen laella. Vanha tunturipiirturi seuraa ilmankosteutta ja lämpötilaa. Kuva: Karoliina Paatos

Nousemme Esko Karvisen kanssa polkua ylös mittausasemalle. Tarkistamme että kaikki laitteet ovat toiminnassa ja teemme päivittäiset huoltotoimenpiteet. Kesäpäivystäjien tärkein tehtävä on pitää jatkuvatoimiset mittaukset pyörimässä ja valvoa niiden laatua.

Kesäpäivystäjät kiipeävät päivittäin aseman torniin mittaamaan männynversojen kasvua. Kuva: Karoliina Paatos

Karvinen pukee kiipeilyvaljaat ja kiipeää 16 metrin korkuiseen torniin mittaamaan kuinka paljon männyn versot ovat päivän aikana kasvaneet. Selvitän sillä välin uusimman hiukkaslaskurin toiminnassa havaittua ongelmaa. Mittausmökkiä on vastikään laajennettu, ja sinne on tuotu useita uusia mittalaitteita. Niiden avulla pystytään mittaamaan aiempaa pienempiä aerosolihiukkasia, ja näin saamaan tarkempaa tietoa hiukkasten muodostumisesta.

Ilmassa on kaasumolekyylien lisäksi pieniä nestemäisiä tai kiinteitä hiukkasia, joita kutsutaan aerosolihiukkasiksi. Hiukkaset leijuvat ilmassa, sillä niiden massa on erittäin pieni. Pienimmät hiukkaset ovat kooltaan vain joitain nanometrejä eli metrin miljardisosia.

Tänään hiukkasmittari näyttää pitoisuuden olevan 2300 hiukkasta kuutiosenttimetrissä. Litra ilmaa sisältää siten yli 2 miljoonaa hiukkasta. Värriöltä tiedot hiukkaspitoisuuksista siirtyvät tutkijoiden käsiteltäväksi Helsinkiin. Ne tallennetaan myös kansainvälisiin tietokantoihin, jolloin ne ovat kaikkien tutkijoiden käytettävissä. Tulosten tarkempi analysointi ja uusien havaintojen julkaiseminen tieteellisissä artikkeleissa kestää tyypillisesti vuosia.

Onko ilma ilmaista?

Yksittäisiä aerosolihiukkasia ei voi nähdä. Ilman korkean hiukkaspitoisuuden voi sen sijaan havaita näkyvyyden heikkenemisenä. Osuessaan aerosolihiukkasiin auringon valonsäteet siroavat eli kimpoilevat eri suuntiin. Näin ne eksyvät reitiltään matkalla katsojalle ja näkyvyys huononee.

Kiipeämme Ykköselle eli Värriön tunturiketjun pohjoisimmalle laelle (473 m). Kirkkaalla ilmalla täältä näkyy Saariselälle asti. Tunnistan helposti Nuorttitunturin ja Naltiotunturin. Myös Korvatunturi näkyy kolmihuippuisena. Tunturimaisemaa ei koskaan kyllästy ihailemaan!

Tunturimaisema siintää sinisävyisenä. Näkyvyys on hyvä, silloin kun ilmakehän hiukkaspitoisuus on alhainen. Kuva: Karoliina Paatos

Maisema kertoo myös jotain tieteellisesti kiinnostavaa. Kaukana siintävät tunturit värjäytyvät usein sinisiksi. Sininen usva, blue haze, kertoo, että metsän tuottamista höyryistä muodostuu hyvin pieniä hiukkasia, jotka sirottavat valon sinisiä aallonpituuksia. Prosessi on Värriön ja muiden SMEAR-tutkimusasemien tärkeä tutkimuskohde, sillä se selittää miten metsät tuottavat pilviä, jotka viilentävät ilmastoa.

Suomen kielessä hiukkasten muodostamaa usvaa on kutsuttu runollisella sanalla autere tai auer. Vanhan kansan mukaan autereinen ilma, erityisesti iltarusko, tiesi poutaa.

Alle mikrometrin kokoisten aerosolihiukkasten keskimääräinen pitoisuus kuutiosenttimetrissä ilmaa.

Suurkaupunkien savusumussa ei sen sijaan ole mitään runollista, vaan se aiheuttaa vakavia terveys- ja näkyvyysongelmia. Maailman terveysjärjestön, WHO:n, mukaan yli 90% maailman ihmisistä asuu alueilla, joissa ilmansaasteiden pitoisuudet ylittävät niille asetetut raja-arvot.

Suurkaupunkien savusumussa ei ole mitään runollista.

Aerosolihiukkaset lisäävät kuolleisuutta hengityselin-, sydän- ja verisuonisairauksiin. Yhteyttä muihinkin sairauksiin, kuten diabetekseen ja Alzheimerin tautiin tutkitaan. Ongelma on suurin kehittyvien maiden suurkaupungeissa, mutta hiukkaspäästöjä kannattaa vähentää myös maissa, joissa ilma on jo valmiiksi melko puhdasta. Se vähentää suoraan hiukkasten takia menetettyjä elinvuosia.

Puhdas ilma, samoin kuin puhdas vesi, ovat itsestäänselvyyksiä vain niin kauan kuin niitä on rajattomasti tarjolla. Suomalaisyritys on jo keksinyt myydä puhdasta pullotettua Lapin ilmaa. Se ei kuitenkaan taida riittää ratkaisuksi maailman saasteongelmiin…

Ilma ei tunne rajoja

Värriö on pohjoisin tutkimusasema SMEAR eli Station for Measuring Ecosystem-Atmosphere Relations -verkostossa, jota ylläpitää Helsingin Yliopiston Ilmakehätieteiden keskus, INAR. Nimen mukaisesti verkoston asemien tuottaman tiedon avulla selvitetään miten ilmakehä vuorovaikuttaa ekosysteemin kanssa.

Vuorovaikutus ilmenee muun muassa siinä, miten puut yhteyttäessään imevät hiilidioksidia ilmakehästä. Kasvit myös päästävät ilmaan monenlaisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä. Ihmisnenällä voi tunnistaa muun muassa alfa-pineenin, joka tuottaa mäntymetsän ominaisen tuoksun.

Vuorovaikutusprosessien tutkimuksessa tarvitaan tietoa mm. fysiikasta, kemiasta, meteorologiasta ja metsäekologiasta. ”Eri tutkimusalojen yhteistyöllä pystytään laajentamaan tieteellistä ymmärrystä kokonaiskuvaksi”, kertoo tutkimusaseman johtaja, professori Tuukka Petäjä.

Männyn tuoksun aiheuttama yhdiste osallistuu ilmakehässä hiukkasten muodostumiseen. Kuva: Karoliina Paatos

SMEAR-asemaa kutsuttiin Värriöllä aiemmin leikillisesti saasteasemaksi, sillä se perustettiin seuraamaan Kuolan niemimaalta tulevia kaivos- ja metalliteollisuuden päästöjä. Pohjois- ja itätuulet kuljettavat näitä saasteita, erityisesti rikkidioksidia ja hiukkasia ajoittain Lapin itäosiin. Petäjä kuitenkin kertoo, että suurimman osan ajasta Värriöllä ilma on erittäin puhdasta.

Hiukkasten pitoisuus Värriön ilmassa vuonna 2017. Arvo kertoo aerosolihiukkasten lukumäärän kuutiosenttimetrissä ilmaa. Kevät- ja kesäajan korkeammat pitoisuudet johtuvat yleensä metsän yllä syntyvistä hiukkasista.

Ilmakehämittausten osuus Värriön tutkimustoiminnasta on vuosien varrella kasvanut. On päästy entistä tarkemmin kiinni siihen, minkälaisia hiukkasia metsä tuottaa ja miten ekosysteemi reagoi lämpötilan nousuun.

”Värriön havaintosarjojen aikaperspektiivi on poikkeuksellinen koko maailmankin mittakaavassa, ja erityisesti näillä leveysaseilla”, sanoo Petäjä. Viidenkymmenen vuoden aikasarjojen avulla voidaan tutkia pitkäaikaismuutoksia Koilliskairan luonnossa.

Hiukkasten ja erityisesti rikkidioksidin pitoisuus on Värriöllä laskenut viime vuosikymmeninä, kun Kuolan päästöt ovat vähentyneet. Pienhiukkasilla on pitkäikäisiin kasvihuonekaasuihin verrattuna se hyvä ominaisuus, että ne poistuvat ilmakehästä suhteellisen nopeasti. Hiukkaspäästöjen vähentäminen parantaa siten ilmanlaatua nopeasti.

Yli-Nuortti joki virtaa Värriön luonnonpuiston rajalla. Kuva: Karoliina Paatos

Hiilidioksidipitoisuus sen sijaan jatkaa nousuaan, kuten muuallakin maapallolla. Värriön keskilämpötila on noussut miltei kaksi astetta kolmessakymmenessä vuodessa. Lumen sulaminen on aikaistunut ja hiirenkorvat puhkeavat koivuihin aiemmin. Ilmastonmuutos näkyy myös siinä, miten metsäraja nousee Ykkösen rinteillä. Paikoin tunturipaljakka on muuttunut tunturikoivikoksi.

Saunan terassilta voi ihailla Kuutsjärven kirkasta vettä ja halutessaan pulahtaa uimaan. Kuva: Karoliina Paatos

Savua ilmassa

Värriöllä sauna lämpiää joka ilta. Tutkimusaseman verkkaisessa elämänmenossa sauna on illan tärkein ohjelmanumero. Kuutsjärven vesi on kylmää jopa helteellä ja niin kirkasta, että näemme kalojen uivan laiturin ohi. Leppeä tuuli puhaltaa pois hyttyset.

Sähkökiuas ei savuta, mutta ilmassa on illansuussa silti vieno savun haju. Tuuli on napannut mukaansa kulotus- tai metsäpalosavua jostakin ympäristössä. SMEAR-aseman mittarit poimivat sen ilmasta heti. Hiukkaspitoisuus on kolminkertaistunut lyhyessä ajassa ja häkäpitoisuuskin on koholla.

Pienhiukkasia syntyy kaikissa polttoprosesseissa, esimerkiksi liikenteessä, teollisuudessa ja puun poltossa. Hiukkasten muodostumiseen osallistuu myös kaasuja, jotka voivat olla peräisin joko luonnosta tai ihmistoiminnasta. Kaasut ja hiukkaset voivat kulkeutua ilmakehässä pitkiäkin matkoja ilmamassojen liikkeen mukana.

Tutkimusaseman oleskeluhuoneessa on leppoisa tunnelma. Kuva: Karoliina Paatos

Vierailumme jälkeen selviää, että rajan takana Venäjän puolella oli useita metsäpalopesäkkeitä. Seuraavalla viikolla ne laajenivat lähelle Suomen rajaa Värriön eteläpuolella Sallassa ja luoteispuolella Raja-Joosepissa, ja levittivät runsaasti savua.

Jo on ilmoja pidellyt

Talvella sukset ovat perinteisin kulkuväline luonnonpuistossa. Kuva: Karoliina Paatos

Istumme Värriön keittiössä päivällisellä. Teuvo Hietajärvi on laittanut pöydän korkeaksi ja keittänyt vielä hillakeitonkin jälkiruoaksi. Keittiössä on kuuma, tuuletin vain pyörittää lämmintä ilmaa edestakaisin.

Hietajärvi on ollut Värriöllä töissä yli kolmekymmentä vuotta. Kysyn mikä on muuttunut tänä aikana. ”Tämä pöytä on sama”, hän vastaa kopauttaen keittiön ruokapöytää. ”Mutta mönkijät ja kännykät ovat muuttaneet työn tekemistä. Harva enää hiihtää Värriöllä”. Aseman seinusta on yhä täynnä pitkiä metsäsuksia. Puhumme myös siitä, miten lähiseutujen rajavartioasemat on lakkautettu ja kaupat lopettaneet kylissä. Itä-Lapin kuntien väkiluku on miltei puolittunut 80-luvun alusta. ”Mutta Värriö on pysynyt”, Hietajärvi sanoo.

Miltä sitten näyttää Värriön tulevaisuus? Petäjän mukaan valoisalta: ”Värriöllä tehtävä tutkimus kiinnostaa entistä enemmän myös alueellisesti. Yhteistyö paikallisten toimijoiden kanssa herättää uusia tutkimuskysymyksiä ja mahdollistaa hedelmällisen vuorovaikutuksen”.

Soklin mahdollinen kaivoshanke herättää alueella voimakkaita tunteita puolesta ja vastaan. Tulisiko erämaan säilyä erämaana, vai toisiko hanke kaivattua elinvoimaa alueelle? Loppujen lopuksi kysymys on siitä, onko lisääntyvä ihmistoiminta alueelle suurempi uhka vai mahdollisuus. Asiaa on vatvottu lähes yhtä kauan kuin Värriön tutkimusasema on seissyt Kotovaaran rinteessä.

Muutokset ovat hitaita, mutta Värriöllä ollaan valmiina mittaamaan mitä Itä-Lapin ilmassa ja luonnossa tapahtuu, nyt ja tulevaisuudessa. Uutta tutkimusaineistoa syntyy sekunti sekunnilta, tunti tunnilta ja vuosi vuodelta.

Männyn latvassa olevilla mittalaitteilla tutkitaan puiden yhteyttämistä. Kuva: Karoliina Paatos