Jää on jokatalvinen ilmiö meille suomalaisille. Järvien jäähän, jäätymiseen ja sulamiseen liittyy kuitenkin monenlaista ilmiötä. Keskustelimme vesiemme jäätymisestä, sulamisesta ja jään erikoispiirteistä geofysiikan emeritusprofessori Matti Leppärannan kanssa.
Mikä on saanut teidät kiinnostumaan jäästä?
Kyllä tähän on vaikuttanut sattuma, kuten moneen muuhunkin asiaan elämässä. Matematiikan opinnoista päädyin Merentutkimuslaitokselle tekemään matemaattisia malleja. Pääsin tutkimaan matematiikkaa ja fysiikkaa ja sain olla vuosittain kuukauden tai enemmänkin merellä, mikä tuntui mielekkäältä työmaalta. Väitöskirjavaiheessa pääaine vaihtui matematiikasta geofysiikkaan ja jäät veivät mukanaan.
Jos ajatellaan järven jäätymistä, niin miten ja millaisissa olosuhteissa se tapahtuu?
Syksyllä järven syystäyskierto jäähdyttää veden neliasteiseksi, jonka jälkeen järvi on kypsä jäätymiselle. Tämän jälkeen tarvitaan pakkasilmaa, joka jäähdyttää järven pintakerrosta edelleen. Jäätymiseen vaaditaan veden hienoinen alijäähtyminen, jonka jälkeen itse jäätyminen voi tapahtua. Ensimmäinen vakaa jääkide muodostaa kasvualustan jääpeitteen laajenemiselle. Tyynenä pakkasyönä tuuli ei sekoita järven pintaa ja koko selkäalue voi olla alijäähtyneessä tilassa ja jäätyä ”kerralla”.
Kovilla pakkasilla jää paksunee nopeasti jäätymisen jälkeen. Teräsjää paksuuntuu alapinnastaan ja tällöin järvivedestä muodostuu lisää jäätä. Jäätymisessä vapautuu lämpöä, joka kulkeutuu jään läpi ilmaan. Jos jään päällä on eristeenä lunta, niin teräsjään vahvistuminen hidastuu. Kohvajää puolestaan kasvaa teräsjään päälle ylhäältä päin sohjoon, joka on syntynyt järviveden tulviessa jäällä olevaan lumeen.
Miten paksu järven jää tyypillisesti on tai voi olla?
Jään paksuuteen vaikuttaa ilman lämpötila ja toisaalta lumipeitteen paksuus, minkä vuoksi jään paksuuden kehittyminen on epäsäännöllistä. Suomen suurin havaittu jäänpaksuus on 1,22 m Torniossa hyvin kylmänä talvena vuonna 1985. Keskimäärin Päijät-Hämeessä on jäätä noin 40–50 cm. Ilmaston lämpeneminen ei juuri ole vaikuttanut jään paksuuteen, mutta jääpeitteen keston on havaittu lyhentyneen. Jäätyminen tapahtuu nykyisin keskimäärin noin viikon myöhemmin ja sulaminen noin viikon aiemmin kuin 50 vuotta sitten.
Mitä paksumpi jääpeite on, sitä voimakkaampana eristeenä se toimii. Näin ollen paksu jää eristää itsensä, eikä jäätyminen pääse edes Siperiassa paria metriä syvempään.
Miten jään sulaminen etenee?
Keväällä jää alkaa sulaa yhtä aikaa pinnasta, pohjasta ja sisältä. Pinnan sulamiseen vaikuttaa ilman lämpötila ja auringon valo, ja aurinko myös haurastuttaa jäätä sisältä päin. Jään alapinta sulaa veden lämmöstä, sulatusteho kasvaa, kun lumien sulettua auringon lämpöenergia alkaa lämmittää vettä jään läpi. Haurastumisen jälkeen lopullinen sulaminen on hyvin nopea prosessi.
Miten puhdasta jää on?
Erityisesti teräsjää on hyvin puhdasta. On arvioitu, että vain noin kymmenesosa järviveden sisältämistä liuenneista aineista jää siihen. Monet epäpuhtaudet, kuten humusvesien humus tai suolaisten vesien suola, jäävät jään sisään erillisiin taskuihin. Kohvajäähän järviveden epäpuhtaudet tulevat sellaisinaan. Merijäässä on suolaa suhteessa enemmänkin, ja sen suolataskuissa on eliöitäkin.
Jään voima aiheuttaa monenlaista harmia rannoilla, mistä tämä valtava voima kumpuaa?
Mökkilaiturit tosiaan kannattaa nostaa talveksi ylös järvestä suojaan jään voimalta. Ilmiössä on kyse ensisijaisesti tuulen voimasta, järvissä ei tyypillisesti ole sellaisia virtauksia, jotka jäitä siirtäisivät. Tuulella on vaakasuoraan pintaan kohdistuvaa työntövoimaa, joka kertautuu suuren pinta-alan yli. Tämä voima liikuttaa suurten selkäalueiden jäitä. Esimerkiksi Laatokalla tuulet voivat kuljettaa jäitä läpi talven pitkiäkin matkoja.
Suomen järvillä erityisesti keväisin jään haurastuessa sisältäpäin tuuli hajottaa rakenteen helpommin ja työntää jäätä liikkeelle, kuten Päijänteen ja Vesijärven rannoilla usein havaitaan. Jään lämpölaajeneminen aiheuttaa myös jonkin verran jään siirroksia, sen vaikutus voi olla kymmeniä senttejä 1 km selällä.
Jää voi pitää monenlaista ääntä. Mistä prosesseista ääniä muodostuu?
Jään äänet voivat olla mieleenpainuvia ja pelottaviakin. Pääosin jään äänet kertovat ilman lämpötilan muutoksesta. Jään suurimmat halkeamat muodostuvat, kun jää on lumeton ja ilman lämpötila muuttuu nopeasti.
Ujeltava ääni voi kuulua, kun jäähän muodostuu halkeama. Jään sisällä ääni kulkee nopeammin kuin ilmassa ja ujeltava vaikutelma syntyy, kun ihmiskorva kuulee korkeat äänet ensin ja matalat äänet vasta myöhemmin. Helinä on sulavan, hajoavan jään ääntä, talvella jäät myös paukkuvat. Joskus jää saattaa keväällä ”humahtaa”, mutta kyse ei vielä ole jään hajoamisesta käsiin.
Mitä jäästä ei yleensä tiedetä?
On kiinnostavaa, että jäässäkin voi olla elämää. Kun jäässä on nestemäistä vettä, ravinteita ja valoa tarjolla, ja elämän mahdollistavat olosuhteet ovat olemassa. Erityisesti merijään suolataskut ovat tunnettuja jäälevistään, niitä löytyy myös Itämeren jäästä. Jään sisällä oleva elämä on lähinnä perustuottajille mahdollinen, miksei myös bakteereille ja muillekin eliöille.
Millaisia uskomuksia tai tarinoita jäähän liittyy?
On useita sanontoja, joissa on tehty havaintoja etenkin kevään etenemisestä suhteessa jään ja lumen määrään.
On olemassa vanha sanonta, että ”Syysjää varoittaa, kevätjää pettää”. Jos syksyllä jää ritisee, silloin on viisasta kääntyä takaisin. Keväällä jää muuttuu laikulliseksi, kun lumi sulaa paikoin ja aurinko pureutuu jäähän suoraan. Pettävä kohta voi tulla yllättäen eteen. Silloin ei jäälle pidä enää mennä.
Sanonta ”Kun kuulet kuovin äänen, älä enää mene jäälle.” Tarkoittaa, että jossain on jo sulaa ja jäät ovat heikkenemässä. Sanonnasta on versioita eri vesilinnuilla, kuten kurki ja kuikka, mutta viesti on sama. Neuvosta on syytä ottaa vaarin.
Sanonta ”Mitä Mariana katolla, sitä vappuna vaolla.”, puolestaan viittaa Marian ilmestyspäivään (tänä vuonna 26.3., mutta 1950-luvulle asti kiinteä 25.3.), joka on ollut perinteisesti päivä, jolloin reet pantiin orrelle ja valmistauduttiin kevään tuloon. Sanonnalla viitataan siihen, että jos tuolloin on ollut lunta katolla, niin maassa on sitä ollut paljon, jolloin vappuna vielä rippeitä löytyi ojista. Lumen ja jään sulaminen vaatii paljon lämpöä, lumi ei voi sulaa määräänsä enempää päivässä.
Haluaisitko jakaa jonkin omakohtaisen kokemuksen jäähän liittyen?
Itse olen tippunut jäihin kolmesti. Lapsena kerran ja tutkijan uralla kahdesti. Yksi näistä kerroista oli Etelämantereella, jossa teimme tutkimuksia arktisen kesän aikaan. Jäätikön päälle muodostuu kesällä jäätikköjärviä. Jään oheneminen kesän aikana oli selvää; alkuun päästiin moottorikelkalla, sitten kävellen ja lopulta suksilla. Suksien alta jää kerran kuitenkin petti, vettä ei onneksi ollut kuin metrin verran eikä tilanne ollut vaarallinen. Tilanne vaati vähän pakertamista, että sain sukset pois jääsohjosta. Mukana ollut harjoittelija ei tohtinut ottaa kuvaa tilanteesta, se on jäänyt vähän harmittamaan.
Termejä
| TERÄSJÄÄ | jääkiteet kasvavat jään pohjasta järviveteen, teräsjää on kirkasta, epäpuhtautena lähinnä kaasukuplia, kovaa ja kantavaa, termi rautajää myös joskus tullut vastaan. |
| KOHVAJÄÄ | jäätynyttä sohjoa, muodostuu jään päälle, kun lumen paino painaa jäätä pinnan alle ja jään päälle tulvinut vesi jäätyy, jäätyneessä sohjossa lumikiteiden väliin jää ilmataskuja ja jäästä tulee vaaleaa ja sameaa. |
| AVANTO | jäähän tehty tai luonnostaan syntynyt avopaikka jääpeitteessä |
| SULA | esimerkiksi tulouoman tai puron tekemä sula paikka |
| UVEAVANTO | syntyy luonnostaan, kun jään pohjaan kohdistuu lämpöä. Alapuolinen lämpö kovertaa jäähän reiän. Näkyy esim. lumisateen jälkeen, kun pystysuora kierto tuo pohjan lämpöä jään alapintaan. Kaasun tai pohjaveden purkautuminen voi myös nostaa lämpöä jäähän. Joskus Lohjanjärvellä uveavantoa on ajateltu Ufon jäljeksi. Meteoriitti voi tehdä ja on myös joskus tehnyt jäähän reiän. |
| RAILO | jäähän tullut halkeama levenee tuulen vaikutuksesta |
| AHTOJÄÄ | tuuli kuljettaa ja kasaa jäälauttoja röykkiöiksi |
Kuvassa Matti Leppäranta: (c) Leena Leppäranta
