Olgugi külmad, kauged ja peaaegu inimtühjad, mõjutavad polaaralad siiski oluliselt kogu maakera, selle kliimasüsteemi. Sestap on nabamaade, eriti Arktika keskkonna kiire muutumine viimaste aastakümnete jooksul palju kõneainet pakkunud. Mullu märtsis alanud neljas rahvusvaheline polaaraasta on samuti korraldatud selleks, et neile piirkondadele rohkem tähelepanu pöörata.

On 2006. aasta 4. septembri õhtu pehmes polaarvideviku valguses Uus-Siberi saartest põhjas oleva Arktika jäävälja serva ääres kusagil 78. laius- ja 141. pikkuskraadil. Peagi horisondi taha vajuva päikeseketta viimaste valguskiirte käes seisab jää külge vaierdatult kahemastiline prantsuse kuunar Tara. Temast vaid mõnisada meetrit eemal, samuti jäävälja küljes kinni, on vene diiseljäälõhkuja Kapitan Dranitsõn. Nende kahe laeva vahel käib vilgas sagin. Kümneid inimesi tõttab jääväljal, laadides maha pakke, kandes ja vedades varustust ning paigaldades jääle teadusaparatuuri. Algab ekspeditsioon “Tara-Arctic 2007–2008” ehk Tara jäätriiv üle Põhja-Jäämere. Kogu selle jooksul tehakse arvukalt välitöid mahuka teadusprojekti Damocles jaoks; ühtlasi on see ettevõtmine pühendatud neljandale rahvusvahelisele polaaraastale.

Tara ekspeditsiooni eestvedajad said inspiratsiooni kuulsalt Norra polaaruurijalt Fridtjof Nansenilt, kes oma laevaga Fram ja kaheteistkümne kaaslasega sai sellise triiviga esimest korda hakkama üle sajandi tagasi (vt. # 1). Tollal tundus Nanseni idee transpolaarsest jäätriivist ning võimalikkusest spetsiaalselt konstrueeritud laevaga see teekond läbi triivida paljudele hullumeelsena, rohkem oli neid, kes Nansenit hukka mõistsid. Tugeva kriitika kiuste saavutas tema meeskond edu, Fram triivis läbi Põhja-Jäämere kolme aastaga: 1893–1896.

Nansen tõi teadusmaailmale rohkelt uut teavet Arktika looduskeskkonna, sealsete jääolude, jäävälja liikumise, transpolaarse jäätriivi jpm. kohta. Paljud tol korral tehtud avastused on praegusajal Arktika teadusuuringute alustaladeks, ehk on need isegi andnud tõuke uurida seda piirkonda veelgi põhjalikumalt.

Tänini, Tara teeleasumiseni, oli Frami jäätriiv ainuke sellelaadne edukalt lõppenud üritus. 2006. aasta sügisel peaaegu samast kohast triivi alustanud kahemastiline kuunar Tara püüab seda seiklust korrata ja samamoodi kui Fram täiendada meie teadmisi Arktika keskkonna, kliimasüsteemi ning selle muutumise kohta.

Polaaraasta, et märgata ja mõista. Mullu 1. märtsil välja kuulutatud rahvusvaheline polaaraasta (2007–2008) on sedapuhku juba neljas. Tegu on hiiglasliku teadusprogrammiga, mis keskendub Arktika ja Antarktika tavapärasest põhjalikumale ning ulatuslikumale uurimisele ning vältab ametlikult kuni 2009. aastani. Rahvusvahelise polaaraasta korraldajad on rahvusvaheline teadusnõukogu (ICSU) ja ülemaailmne meteoroloogiaorganisatsioon (WMO).

Polaaraastate ajalugu ulatub tagasi 19. sajandisse, 1882. aastasse, kui algas esimene nendele aladele pühendatud aasta (1882–1883). Järgmine polaaraasta korraldati 1932–1933; kolmas sama laadi üritus oli aga juba aastail 1957–1958. See kandis rööpnimetust rahvusvaheline geofüüsika aasta ning ühtlasi oli esimene Antarktikat käsitlev polaaraasta.

Praegune, neljas hõlmab mõlemat poolusala, koondab tuhandeid teadlasi rohkem kui kuuekümnest riigist ja ühendab üle kahesaja teadusprojekti füüsika, bioloogia, sotsiaal- ja majandusteaduste alal. Ent polaaraastal on palju laiem tähendus kui ainult teadusuuringud: see tähendab ka riikidevahelist igakülgset koostööd, sellega püütakse juhtida üldsuse tähelepanu polaaraladega seotud probleemidele ja muutustele ning algatada ulatuslik debatt nende alade tuleviku teemal.

Paraku tuleb nüüdsele polaaraastale tagasi vaadates tõdeda, et teaduslikest eesmärkidest ja koostööst on tihtipeale kõrgemale seatud riikide majanduslik- poliitilised huvid ning arukast diskussioonist näiteks Arktika teemadel on kujunemas pigem tuline võimuvõitlus. Põhjus on ikka veel seni hõivamata rikkalikes loodusvarades (peamiselt nafta), mis on kergitanud päevakorda Arktika territoriaalse jagamise. Siinkohal on paslik tagasihoidliku irooniaga meelde tuletada, et just samalaadsest polaaraastaga kaasnevast koostööst sündis 1961. aastal Antarktika leping, millega lõunamandrist sai rahumeelne rahvusvahelise teaduskoostöö piirkond.

Vajaduse kuulutada mullu taas välja polaaraasta tingisid ennekõike globaalse kliima soojenemisega kaasnenud ulatuslikud ja kiired muutused polaaraladel. Jää- ja lumikatte kahanemine viimastel aastakümnetel on olnud märkimisväärne ja murettekitav. Alates 1979. aastast, kui satelliitide abiga hakati tegema Põhja-Jäämere jääkatte monitooringut, on olnud märgata suvise jääkatte ulatuse selget kahanemist.

Teadlastele on Arktika huvitav tööpõld. Meie teadmisi Arktika regiooni kliimasüsteemist peetakse praegusajal üsna tagasihoidlikuks võrreldes muu maailma osadega. Ühest küljest on polaaralade põhjalikku uurimist takistanud võrdlemisi keeruline ligipääs ja sealsed karmid olud, teisest küljest tuleb arvestada aluspinna (jää ja lumi) eripära. Jää toimib ookeani ja atmosfääri vahel kui isolaator, mis kiirgab tagasi suurema osa aluspinnale jõudvast päikesekiirgusest ning takistab merevee soojenemist. Suure albeedo väärtusega jääl ja lumel on sulamisprotsessis positiivne tagasisidemehhanism. Mida enam jääd sulab, seda rohkem tekib tumedamat vabaveepinda ja seda enam kiirgust neeldub, tõuseb temperatuur, ning seeläbi kiireneb kogu sulamine veelgi. Seepärast on kiirgusbilansi muutusi Arktikas, kus jääkate pole ka lausaline ning triivi tõttu pidevalt muutuv, üsna raske uurida ja hinnata.

Nüüdisaja võimalused ning arenenud kõrgtehnoloogia annavad siiski palju eeliseid seesuguste keerukate piirkondade uurimiseks. Ka Damoclese uurimistöödel on rakendatud palju moodsat teadusaparatuuri. Nii nende arvukate automaatseadmetega kui ka traditsiooniliste välitöödega kogunenud andmed aitavad teha selgemaid järeldusi Arktika ja globaalse kliimasüsteemi vastastikuste seoste kohta, ühtlasi parandavad pikaajalist ilmaprognoosimist ning kindlasti ka keerukate atmosfääri-ookeani tsirkulatsioonimudelite täpsust.

Tulles tagasi Tara jäätriivi juurde – kogu teadustöö laeva pardal ning jääl kuulub Euroopa Liidus 6. raamprogrammist rahastatava Damoclese (Developing Arctic Modelling and Observing Capabilities for Long-term Environmental Studies) teadusprojekti alla. See on ELi peamine panus rahvusvahelisse polaaraastasse ning käsitleb kompleksselt nii mere-, jää- kui ka atmosfääriuuringuid ja ühtlasi on tegu läbi aegade ühe ulatuslikuma ning pikaajalisema Arktika uurimisprojektiga. Tara on küll üks peamisi, kuid mitte ainus Damoclese projekti väljund. Peale selle ekspeditsiooni tehakse vaatlusi ning paigaldatakse mõõtmisseadmeid muudeski välijaamades, triivjaamades ja jäälõhkujatel ühtekokku nelja aasta jooksul. Taral tehtav on vaid osa teadustööst Arktikas rahvusvahelise polaaraasta raames.

Ühineme polaaruuringutega. Polaaralasid ei saa käsitleda isoleeritud piirkonnana. Neil on väga oluline osa kogu maailma, ennekõike suurte ja keskmiste laiuskraadide kliima- ning ökosüsteemis. Ega ilmaasjata nimeta teadlased polaaralasid kliima köögiks. Seega võrdlemisi suurel laiuskraadil paiknev Eesti on samuti Arktika kliimasüsteemi ja selles aset leidvate võimalike muutuste mõjualal. Kuid ka teine ulatuslik polaarala – Antarktika – mõjutab kogu globaalset kliimasüsteemi, sealhulgas kaudselt meiegi ilmastikku.

Sestap võiks eestlaste osalust polaaralade uurimisel pidada vajalikuks ja oluliseks. Ja tegelikult on aegade jooksul neis piirkondades teadusuuringutel käinud omajagu eestlasi: aastaid on ju osa võetud Antarktika ekspeditsioonidest. Käikudest polaaraladele on kirjutatud ka Eesti Looduses, näiteks 2002. aasta aprillinumbrist võib lugeda Kalle Olli osalemisest teadusekspeditsioonil Põhja-Jäämerele [2]. Meil on kujunenud traditsioon, mida tasub tulevikuski jätkata.

Soome meteoroloogia instituudi kaudu, mõneti juhuste tõttu, kaasati eestlased ka Damoclese projekti. Kogu koostöö sai alguse Eestit mõjutavate põhjapoolkera tsüklonite uurimisest, seda teeb Mait Sepp TÜ geograafia osakonnast. Seejärel liituti Arktika tsüklonite uurimisrühmaga, mille kaudu jõutigi “Damoclese” projektini. Triiviva kuunari Tara juures jäid Tartu ülikooli väikesel töörühmal korraldada atmosfääriuuringud: 2006 septembris tuli paigaldada merejääle mõõteseadmed ja 2007 aprillist kuni septembrini teha seal välitöid. Eestis koordineerib projekti Tartu ülikooli geograafia osakonna professor Jaak Jaagus.

Teadustöö suvel Tara jäälaagris. 2007. aasta kevadeks oli talv triivjääs Tara kaheksal meeskonnaliikmel (viis prantslast, üks uusmeremaalane, kaks venelast) edukalt üle elatud. Aprillikuus, kui polaarpäev juba käes, oli aeg jääle lennutada vahetusmeeskond, toidulisa ja muu vajalik. Minulgi oli au asuda üheks uueks meeskonnaliikmeks.

Kaheks nädalaks oli Tarale minemas ka paarkümmend eri riikide teadlast. Samuti ajakirjanikud ja filmivõtterühm, et tutvustada rahvusvahelist polaaraastat ning Tara triivi laiemale kuulajas- ja vaatajaskonnale.

Olles trotsinud logistilisi probleeme ning Teravmägedel kannatlikult paremaid ilmaolusid oodanud, algasidki ühel kenal päeval lennud Tara juurde. Kokku nelja lennuga viidi meid pooluse lähedale 88. laiuskraadile. Pika ootamise hind oli aga see, et jääle saabunud teadlastel tuli nüüd oma uuringud teha nädala võrra lühema aja jooksul.

Selle kibekiire nädalaga tehti kohapealseid mõõtmisi, paigaldati suveks jääle uut aparatuuri, anti laevameeskonnale juhiseid, kuidas teadusprogrammis osaleda; samuti vajasid parandamist või asendamist talvel kannatada saanud mõõteseadmed.

Eestist olime jääl kahekesi koos Erko Jakobsoniga. Tema lahkus nädala pärast koos teiste teadlastega, minu polaarseiklus Tara suvemeeskonnas teadusmõõtmiste tegijana jätkus aga veel kuus kuud kuni järgmise meeskonnavahetuseni 2007. aasta septembri lõpus.

Tara jäätriivi algusest 2006. aasta septembris tõime laeva juures olevatele atmosfääriandmeid koguvatele seadmetele (radiomeetrid, ultraheli anemomeetrid ja automaatilmajaam) kevadel lisaks sensoritesüsteemiga aerostaadi. Sellega saab kompleksselt uurida atmosfääri piirikihti: heeliumiga täidetud õhupalli abil viiakse nöörliini otsa kinnitatud sensorid üles kuni kahe kilomeetri kõrgusele (vt # 3). Selliselt võetakse temperatuuri, õhuniiskuse, õhurõhu, tuule kiiruse ja suuna profiil. Kogu süsteemi saab juhtida elektrilise vintsi abil; raadioside kaudu näeb andmeid reaalajas arvuti ekraanilt. Atmosfääri piirikihi uurimine Arktikas on väga oluline. See näitab meile mõndagi aluspinna (jää ja lumi või vaba merepind) muutuste kohta, sest jää ja lume omaduste (suur peegeldusvõime, intensiivne jahtumine) tõttu on jäämere kohal püsiv õhu kihistumine. Muutused piirikihis kajastavad ka muutusi jääkattega ala ulatuses ning lausalisuses. Atmosfääriuuringutel oli kasutusel ka eespool mainitud automaatilmajaam, millel temperatuuri ja tuulekiiruse sensorid 1, 2, 5 ja 10 meetri kõrgusel; tuule suunda mõõtis see 10 meetri, õhurõhku ja suhtelist õhuniiskust 2 meetri kõrguselt. Automaatjaamas mõõdetud temperatuuri aastast käiku Tara jäälaagris või uurida jooniselt # 2.

Radiomeetrite komplektis olid sensorid nii pikalainelise kui ka lühilainelise kiirguse jaoks – kummaski spektris üks sensor vaatamas üles atmosfääri ja teine alla aluspinnale. Kaks ultrahelil töötavat anemomeetrit mõõtsid turbulentseid õhuvoole.

Samuti kuulub atmosfääriuuringute programmi alla laeva pardal olev Kanada teadlaste spektromeeter, mis registreerib jäävälja kohal oleva atmosfääri gaasilist koostist, mõõtes näiteks ka osooni kontsentratsiooni.

Peale atmosfääri omadusi mõõtvate seadmete oli Tara juures palju muud aparatuuri okeanograafia- ja jääuuringuteks. Terasliini külge kinnitatava CTD- (conductivity, temperature and depth) sensoriga koguti andmeid ookeanivee kohta: seadeldis mõõdab vee temperatuuri ning juhtivust, need omakorda aitavad määrata soolsust. CTD-sensori sai okeanograafia vintsi abil lasta kuni nelja kilomeetri sügavusele. Sedalaadi mõõtmisi, kuid väiksema sügavusulatusega teevad veel mitu Arktikas triivivat analoogse seadmega poid, mis satelliitside kaudu edastavad andmed otse laborisse. Nanseni batomeetrite abil korjasime aga merevee proove eri sügavustelt vee keemiliste ja bioloogiliste analüüside tarvis.

Jääuuringute jaoks oli ümber laeva jääle paigutatud mitu seismoloogias kasutatavat instrumenti. Need registreerivad pisimadki muutused ja deformatsioonid jääkatte liikumises ning seega aitavad selgitada jää dünaamilisust ja lagunemisprotsessi. Kompleksset jääuuringut teeb jääle paigutatud automaatne IMB (ice mass balance) poi. Sellega uuritakse jääkatte paksuse muutumist ajas ning jäämassi bilanssi. Meil oli tarvitusel veel teinegi jääkatte paksust registreeriv mõõteriist: radarseade EM-31, mida veeti kelgu järel mööda määratud transekti. Jääuuringute raames kasutasime ka temperatuuri profiili märkivaid termistore ning võtsime jääpuursüdamikke.

Välitöödel mõõdeti ka regulaarselt lumikatte paksust ja määrati selle kihilisus, eri kihtide tihedus, temperatuur ning soolsus. Kogu triivi jooksul jälgiti kajaloodiga mere sügavuse muutust.

Mis juhtus mullu Arktika jääkattega? Nii triiviva Tara juures kui ka mujal Arktikas kogutud andmete maht on suur ja mitmekesine. Seda rohkem jagub tööd eri valdkondade teadlastele, kes neid andmeid analüüsima asuvad.

Veel ei saa rääkida tõsistest teaduslikest järeldustest, kuid uuringutes kasutatud satelliitide ning automaatjaamade andmetele tuginedes on välja toodud hulga tähelepanekuid. Neist kõige enam kõneainet on tekitanud jääga kaetud ala ulatus: septembrikuuks oli see kahanenud hämmastavalt, viimaste aastakümnete kohta lausa rekordiliselt väikeseks (vt. # 1). Kui 2005. aastal oli jääkatte minimaalne ulatus Arktikas 5,6 miljonit ruutkilomeetrit, siis 2007. aasta suve lõpus oli see vaid 4,3 miljonit ruutkilomeetrit – 23% vähem kui senine 2005. aasta miinimum! [4]. See on niivõrd ekstreemne kahanemine, et 2007. aasta suve lõpus oli loodeväil täiesti ja kirdeväil peaaegu laevatatav. Satelliidipiltidele tuginedes on välja toodud, et viimase kümne aastaga on jääkate Arktikas vähenenud keskmiselt 100 000 km² võrra aastas [5].

2007. aasta jääkatte ulatuse vähenemist peetakse siiski pigem erandlikuks, nagu ka 2005. aastal, mitte kliima soojenemise järsuks hüppeks.

Mõnevõrra üllatuslik oli ka ala, mille arvelt jääkate Arktikas kahanes. Võiks eeldada, et suveperioodi intensiivse sulamise all kannatab pigem Euroopa-poolne ala, kuna sealt poolt avaldab mõju soe Põhja-Atlandi hoovus, samuti kanduvad üle Barentsi mere soojad õhuvoolud. Ent mullu vabanes suur ala jääst hoopis Põhja-Jäämere idasektoris Siberist põhjas ja Beauforti merel (vt. #1). Niisugust drastilist kahanemist Arktika idaosast on seletatud tavapärasemast tugevama meridionaalse sooja õhu sissevooluga Vaikselt ookeanilt ja Beringi merelt [3]. Tugevate tuultega kuhjati tavapärasemast rohkem jääd ka Gröönimaa põhjarannikule. Viimase kinnituseks on paljud teised ekspeditsioonid andnud teada tavapärasest raskematest jääoludest Gröönimaa rannikul.

Elades suvel Tara jäälaagris, võis samuti tunnetada erakordse sooja suve mõjusid. Alates juuni lõpust hakkas jääkate meie laagri ümber aina kiiremalt sulama. Pärast esimeste sulaveelompide teket jääl laienesid need jõudsasti ja tasapisi sulasid ka sügavusse. Mida rohkem lahvanduste ja sulaveelompide tumeda veepinnaga osa suurenes, seda enam kiirgust neeldus ja sulamine kiirenes. Kui Arktikas on talvel üsna tavaline temperatuuri inversioon (temperatuur kõrgusega tõuseb) ja õhu püsiv kihistumine jäävälja kohal, siis suvel on pigem iseloomulik temperatuuri suur vertikaalne gradient, kus aluspind ja selle kohal olev õhk on soojenenud ning temperatuur kõrgusega kahaneb. Nõnda on loodud soodsad olud tõusvate õhuvoolude (konvektsiooni) tekkeks ja udu ning pilvisuse arenguks. Võrdlemisi sooja õhutemperatuuri ja sulamise tõttu oligi suveilm meie jäälaagris sageli pilves, udune ja niiske: pilved püsisid umbes 200–300 meetri kõrgusel ja õhuniiskus küündis enamjaolt üle 95%.

Suve lõpul, augustis oli jääkate juba niivõrd rohkelt sulaveelompe ning lahvandusi täis pikitud, et liikumine jääl oli küllaltki raske katsumus. Paljusid teadlasi üllatas ka tõik, et üsna pooluse lähedal võis leida omajagu selliseid kohti, kus poolteisemeetri paksune jää oli suve lõpuks ookeaniveeni läbi sulanud.

Muutuste kohta Arktikas võib järeldada midagi ka Tara triivi kiiruse järgi: Tara on Nanseni Framist liikunud ligikaudu kaks korda kiiremini, kuigi tema teekond üle Põhja-Jäämere kulges märksa enam põhja poolt. Tara triivimiskiirus ületas isegi kõige optimistlikumad ootused, iga kuuga anti Põhja-Jäämerest vabanemise kohta üha varasemaid tärmineid.

Kliimamuutuste käes kannatav nabamaa. Globaalne kliima soojenemine on tänapäeval üks teravaim keskkonnaprobleem ja enim vaidlusi tekitanud teema. Tuhanded teadlased töötavad selle nimel, et aset leidvaid sündmusi selgitada, muutusi mõista ning tulevikku ette näha.

Üsna üksmeelselt on tõdetud, et polaaralad, iseäranis Arktika, on muutuste suhtes kõige tundlikumad piirkonnad, kliimamuutuste võtmealad. Seal toimuv võib tekitada veelgi ulatuslikumaid muutusi. Jääkate, mis ookeani isoleerib ja kiirguse tagasi atmosfääri peegeldab, toimib kui jahuti. Kui see kaob, võib kaasneda veelgi hoogsam soojenemine.

Palju on räägitud Arktika jääkatte ulatuse vähenemisest, kuid peale selle on jõudsalt kahanenud ka paakjää paksus. Ameeriklaste allveelaevadel tehtud uurimuse tulemused on küllaltki jahmatamapanevad: kui satelliidifotod on viimase kolmekümne aasta jooksul näidanud jääkattega ala kahanemist 8–10%, siis paakjää paksus on vähenenud lausa 40% võrra [7].

On avaldatud arvamust, et Arktika jääkate võib kaduda märksa kiiremini, kui ennustavad kõige julgemad mudelid. Kas põhjapolaarala on suveks jääprii juba selle sajandi keskel? Satelliidipiltide põhjal koostatud mudelid pakuvad, et selline olukord võib saabuda aastail 2070.–2080, mõnede hinnangute järgi aga veelgi varem: juba viieteist- või kahekümne aasta pärast [1].

Praegu, sügavas polaaröös on Tara koos kümne meeskonnaliikmega oma triivteekonda läbi jäise Arktika lõpetamas. Kuidas neil on läinud, saab järele uurida Interneti-lehelt www.taraexpeditions.org

1. Arctic ice cap is melting fast – http://www.spacecenter.dk/research/microwaves-and-remote-sensing/arctic-ice-cap-is-melting-fast

2. Olli, Kalle 2002. Uurimislaevaga Põhja-Jäämerel ja põhjapoolusel. – Eesti Loodus 53 (4): 180–185.

3. Overland, James etc. 2007. Atmosphere. Arctic Report Card 2007. NOAA: http://www.arctic.noaa.gov/reportcard/atmosphere.html

4. Richter-Menge, Jacqueline etc. 2007. Sea Ice Cover. Arctic Report Card 2007. NOAA: http://www.arctic.noaa.gov/reportcard/seaice.html

5. Satellites witness lowest Arctic ice coverage in history – http://www.esa.int/esaCP/SEMYTC13J6F_index_0.html

6. Spreen, G. etc. 2007. Sea ice remote sensing using AMSR-E 89 GHz channels, J. Geophys. Res., doi: 10.1029/2005JC003384.

7. The great planetary collapse 2006. – Le Journal Tara expeditions and Damocles