Kyse ei ollut vain ennätyksellisestä asemamäärästä. Kun mittalaitteita sijoitetaan useille jääalueille, tutkijat voivat tarkastella, miten arktinen ilmakehä, merijää, ylempi merikerros ja jäänalainen ekosysteemi muuttuvat samanaikaisesti.

Miksi asemat sijoitettiin 82. leveyspiirin pohjoispuolelle?

Kaikki Xuelongin 12 asemaa sijaitsivat 82. pohjoisen leveyspiirin pohjoispuolella. Tutkijat valitsivat tavallista paksumpaa merijäätä, jotta jään pinnalle asennetut laitteet pysyisivät toiminnassa mahdollisimman pitkään kesän sulamiskauden edetessä. Paksumpi jää tarjosi paremman alustan miehittämättömille mittalaitteille, vaikka työskentelyolosuhteet olivat samalla vaativammat.

Jääolosuhteet vaikuttivat myös aikatauluun. Koska tutkimusalueen jää oli suhteellisen vahvaa ja paksua, asemaoperaatiot päätettiin aloittaa vasta heinäkuun lopulla.

Mitä 12 aseman verkostolla mitataan?

Retkikunta sijoitti jäälle yli 30 mittalaitetta. Niihin kuului muun muassa merijään massatasetta seuraavia poijuja, jäältä veteen ulottuvia matalan ja syvän veden profiilipoijuja sekä merijään mukana liikkuvia ajelehtivia poijuja.

Jääasemilla tehtiin havaintoja useista toisiinsa kytkeytyvistä kokonaisuuksista:

• ilmakehän rajakerroksesta;
• merijään rakenteesta ja massataseesta;
• jäänalaisen meren olosuhteista; sekä
• jäänalaisesta ekologiasta.

Tavoitteena on kerätä pitkäkestoisia paikallisia havaintoja ja vertailuaineistoa siitä, miten ilmakehän, merijään ja meren muodostama kokonaisuus muuttuu arktisen merijään vähentyessä nopeasti. Useampaan pisteeseen hajautettu verkosto tarjoaa myös laajemman alueellisen kuvan kuin tavanomainen yhden aluksen retki, jolla perustetaan yleensä noin kuusi toimivaa jääasemaa.

Verkoston käytännön hyöty on parempi vertailtavuus. Tutkijat voivat selvittää, näkyvätkö ilmakehässä havaitut muutokset samanaikaisesti jään paksuudessa, meren olosuhteissa tai biologisessa aktiivisuudessa eri havaintopaikoilla. Näin voidaan täsmentää nopeasti muuttuvan arktisen alueen mekanismeja ja parantaa ilmastoennusteissa käytettävää havaintopohjaa.

Xuelong 2 laajentaa havaintoverkostoa

Toisen tutkimusjäänmurtajan, Xuelong 2:n, oli määrä jatkaa tutkimuksia noin leveysasteella 84°N. Suunnitelmaan kuului kuusi lyhytkestoista ja yksi pitkäkestoinen jääasema sekä yli 20 operaatiota. Niihin sisältyi jääpoijujen sijoittamista, lumen, jäänäytteiden ja jäänalaisen veden keräämistä, merijään kaukokartoitusta, ilmakehän luotausta ja jäänalaisen meren mittauksia.

Alusten asemat suunniteltiin täydentämään toisiaan ja muodostamaan yhteinen havaintoasetelma. Tämän pitäisi laajentaa maantieteellistä kattavuutta ja auttaa tutkimaan tarkemmin ilmakehän, merijään, meren ja ekosysteemin välisiä vuorovaikutuksia keskisellä Jäämerellä.

Kuuden tunnin työ tuotti 1,3 metriä paksun jäänäytteen

Retkikunta keräsi myös suuren merijäälohkon jään mekaanisten ominaisuuksien tutkimista varten. Tutkijat irrottivat noin kuuden tunnin aikana jääkairalla ja moottorisahalla näytteen, joka oli 1,3 metriä paksu ja kooltaan 1,2 × 1,2 metriä.

Näytteestä mitataan, miten merijää käyttäytyy arktisissa olosuhteissa. Työ täydentää arktisten jäänäytteiden kokoelmaa ja tuottaa kokeellista tietoa, jota voidaan hyödyntää tulevien polaarialusten rakenteiden suunnittelussa.

Yli 90 prosenttia keskeisistä laitteista oli kotimaista tuotantoa

Jääasemaoperaatioissa rakennettiin myös miehittämätön arktinen havaintoverkosto ja testattiin Kiinassa kehitettyjä merentutkimuslaitteita. Eniten käytettyjen laitteiden – matalan ja syvän veden jääpohjaisten profiilipoijujen sekä merijään ajelehtivien poijujen – kotimaisuusaste oli keskimäärin yli 90 prosenttia.

Kotimaiset laitteet ja niiden kypsä teknologia mahdollistivat poijujen sijoittamisen suurina ryhminä sekä niiden yhdistämisen automaattiseksi havaintoverkostoksi. Mittauksia voidaan siten jatkaa senkin jälkeen, kun tutkimusalus on siirtynyt eteenpäin, eikä kaikkia havaintoja tarvitse tehdä tutkijoiden ollessa fyysisesti jäällä.

Ekologinen miehittämätön jääasema seuraa elämää jään alla

Yksi retkikunnan kiinnostavimmista uusista laitteista oli ekologinen miehittämätön jääasema, jonka kuvattiin olevan järjestelmän ensimmäinen arktinen sovellusnäyttö. Se yhdistää akustisia, optisia ja sähköisiä antureita ja tarkkailee pitkällä aikavälillä ilmakehää, jäätä, merta ja ekologiaa.

Järjestelmän tarkoituksena on seurata jäänalaista biologista aktiivisuutta valon määrän vaihdellessa vuodenaikojen mukana. Jatkuvat havainnot voivat auttaa selvittämään, miten jäänalaiset eliöt selviytyvät kaamosajan eli polaarisen yön yli ja miten ne reagoivat polaaripäivän palatessa.

Lyhyet kesäretket eivät välttämättä tavoita prosesseja, jotka tapahtuvat muina vuodenaikoina. Miehittämätön asema voi yhdistää eri ajanjaksojen havainnot ja näyttää, miten jäänalainen ekosysteemi reagoi samanaikaisesti valon, jään ja meren muutoksiin.

Ennätys kertoo uudesta tavasta tutkia Arktista

Xuelongin 12 asemaa merkitsevät muutosta havaintostrategiassa yhtä paljon kuin ennätystä asemien määrässä. Kun yhden aluksen 12 asemaa yhdistetään Xuelong 2:n suunniteltuihin seitsemään lisäasemaan, tutkijoille muodostuu aiempaa laajempi alusta keskisen Jäämeren olojen vertailuun.

Yksittäinen retkikunta ei tietenkään ratkaise kaikkia arktista muutosta koskevia kysymyksiä. Sen arvo on siinä, että samaan kokonaisuuteen voidaan yhdistää jäänäytteitä, ajelehtivien poijujen mittauksia, ilmakehän luotauksia, merihavaintoja ja ekologisia sensoreita eri paikoissa ja eri ajankohtina.

Tällainen aineisto auttaa testaamaan malleja todellisia olosuhteita vasten, tunnistamaan ilmakehän, jään, meren ja eliöstön välisiä yhteyksiä sekä parantamaan ymmärrystä nopeasti muuttuvasta Arktiksesta.

Kyse ei ollut vain ennätyksellisestä asemamäärästä. Kun mittalaitteita sijoitetaan useille jääalueille, tutkijat voivat tarkastella, miten arktinen ilmakehä, merijää, ylempi merikerros ja jäänalainen ekosysteemi muuttuvat samanaikaisesti.

Miksi asemat sijoitettiin 82. leveyspiirin pohjoispuolelle?

Kaikki Xuelongin 12 asemaa sijaitsivat 82. pohjoisen leveyspiirin pohjoispuolella. Tutkijat valitsivat tavallista paksumpaa merijäätä, jotta jään pinnalle asennetut laitteet pysyisivät toiminnassa mahdollisimman pitkään kesän sulamiskauden edetessä. Paksumpi jää tarjosi paremman alustan miehittämättömille mittalaitteille, vaikka työskentelyolosuhteet olivat samalla vaativammat.

Jääolosuhteet vaikuttivat myös aikatauluun. Koska tutkimusalueen jää oli suhteellisen vahvaa ja paksua, asemaoperaatiot päätettiin aloittaa vasta heinäkuun lopulla.

Mitä 12 aseman verkostolla mitataan?

Retkikunta sijoitti jäälle yli 30 mittalaitetta. Niihin kuului muun muassa merijään massatasetta seuraavia poijuja, jäältä veteen ulottuvia matalan ja syvän veden profiilipoijuja sekä merijään mukana liikkuvia ajelehtivia poijuja.

Jääasemilla tehtiin havaintoja useista toisiinsa kytkeytyvistä kokonaisuuksista:

• ilmakehän rajakerroksesta;
• merijään rakenteesta ja massataseesta;
• jäänalaisen meren olosuhteista; sekä
• jäänalaisesta ekologiasta.

Tavoitteena on kerätä pitkäkestoisia paikallisia havaintoja ja vertailuaineistoa siitä, miten ilmakehän, merijään ja meren muodostama kokonaisuus muuttuu arktisen merijään vähentyessä nopeasti. Useampaan pisteeseen hajautettu verkosto tarjoaa myös laajemman alueellisen kuvan kuin tavanomainen yhden aluksen retki, jolla perustetaan yleensä noin kuusi toimivaa jääasemaa.

Verkoston käytännön hyöty on parempi vertailtavuus. Tutkijat voivat selvittää, näkyvätkö ilmakehässä havaitut muutokset samanaikaisesti jään paksuudessa, meren olosuhteissa tai biologisessa aktiivisuudessa eri havaintopaikoilla. Näin voidaan täsmentää nopeasti muuttuvan arktisen alueen mekanismeja ja parantaa ilmastoennusteissa käytettävää havaintopohjaa.

Xuelong 2 laajentaa havaintoverkostoa

Toisen tutkimusjäänmurtajan, Xuelong 2:n, oli määrä jatkaa tutkimuksia noin leveysasteella 84°N. Suunnitelmaan kuului kuusi lyhytkestoista ja yksi pitkäkestoinen jääasema sekä yli 20 operaatiota. Niihin sisältyi jääpoijujen sijoittamista, lumen, jäänäytteiden ja jäänalaisen veden keräämistä, merijään kaukokartoitusta, ilmakehän luotausta ja jäänalaisen meren mittauksia.

Alusten asemat suunniteltiin täydentämään toisiaan ja muodostamaan yhteinen havaintoasetelma. Tämän pitäisi laajentaa maantieteellistä kattavuutta ja auttaa tutkimaan tarkemmin ilmakehän, merijään, meren ja ekosysteemin välisiä vuorovaikutuksia keskisellä Jäämerellä.

Kuuden tunnin työ tuotti 1,3 metriä paksun jäänäytteen

Retkikunta keräsi myös suuren merijäälohkon jään mekaanisten ominaisuuksien tutkimista varten. Tutkijat irrottivat noin kuuden tunnin aikana jääkairalla ja moottorisahalla näytteen, joka oli 1,3 metriä paksu ja kooltaan 1,2 × 1,2 metriä.

Näytteestä mitataan, miten merijää käyttäytyy arktisissa olosuhteissa. Työ täydentää arktisten jäänäytteiden kokoelmaa ja tuottaa kokeellista tietoa, jota voidaan hyödyntää tulevien polaarialusten rakenteiden suunnittelussa.

Yli 90 prosenttia keskeisistä laitteista oli kotimaista tuotantoa

Jääasemaoperaatioissa rakennettiin myös miehittämätön arktinen havaintoverkosto ja testattiin Kiinassa kehitettyjä merentutkimuslaitteita. Eniten käytettyjen laitteiden – matalan ja syvän veden jääpohjaisten profiilipoijujen sekä merijään ajelehtivien poijujen – kotimaisuusaste oli keskimäärin yli 90 prosenttia.

Kotimaiset laitteet ja niiden kypsä teknologia mahdollistivat poijujen sijoittamisen suurina ryhminä sekä niiden yhdistämisen automaattiseksi havaintoverkostoksi. Mittauksia voidaan siten jatkaa senkin jälkeen, kun tutkimusalus on siirtynyt eteenpäin, eikä kaikkia havaintoja tarvitse tehdä tutkijoiden ollessa fyysisesti jäällä.

Ekologinen miehittämätön jääasema seuraa elämää jään alla

Yksi retkikunnan kiinnostavimmista uusista laitteista oli ekologinen miehittämätön jääasema, jonka kuvattiin olevan järjestelmän ensimmäinen arktinen sovellusnäyttö. Se yhdistää akustisia, optisia ja sähköisiä antureita ja tarkkailee pitkällä aikavälillä ilmakehää, jäätä, merta ja ekologiaa.

Järjestelmän tarkoituksena on seurata jäänalaista biologista aktiivisuutta valon määrän vaihdellessa vuodenaikojen mukana. Jatkuvat havainnot voivat auttaa selvittämään, miten jäänalaiset eliöt selviytyvät kaamosajan eli polaarisen yön yli ja miten ne reagoivat polaaripäivän palatessa.

Lyhyet kesäretket eivät välttämättä tavoita prosesseja, jotka tapahtuvat muina vuodenaikoina. Miehittämätön asema voi yhdistää eri ajanjaksojen havainnot ja näyttää, miten jäänalainen ekosysteemi reagoi samanaikaisesti valon, jään ja meren muutoksiin.

Ennätys kertoo uudesta tavasta tutkia Arktista

Xuelongin 12 asemaa merkitsevät muutosta havaintostrategiassa yhtä paljon kuin ennätystä asemien määrässä. Kun yhden aluksen 12 asemaa yhdistetään Xuelong 2:n suunniteltuihin seitsemään lisäasemaan, tutkijoille muodostuu aiempaa laajempi alusta keskisen Jäämeren olojen vertailuun.

Yksittäinen retkikunta ei tietenkään ratkaise kaikkia arktista muutosta koskevia kysymyksiä. Sen arvo on siinä, että samaan kokonaisuuteen voidaan yhdistää jäänäytteitä, ajelehtivien poijujen mittauksia, ilmakehän luotauksia, merihavaintoja ja ekologisia sensoreita eri paikoissa ja eri ajankohtina.

Tällainen aineisto auttaa testaamaan malleja todellisia olosuhteita vasten, tunnistamaan ilmakehän, jään, meren ja eliöstön välisiä yhteyksiä sekä parantamaan ymmärrystä nopeasti muuttuvasta Arktiksesta.