Kansalaisten lähettämät pölynäytteet ovat nyt osa kansainvälistä ilmakehätiedettä – Suomeen kulkeutuneen mineraalipölyn lähteiksi varmistuivat Sahara ja Sahel

Helmikuussa 2021 Saharan suunnalta kulkeutunutta oranssinpunertavaa ja kullankellertävää pölyä havaittiin selvästi lumen päällä Suomessa. Tutkimuksessa pölyn lähdealueeksi paljastui sekä tietokoneella laskettujen mallien että kansalaisnäytteistä analysoitujen magneettisien ominaisuuksien perusteella laaja alue Afrikassa Saharan ja Sahelin alueella. Pöly kulkeutui ilmakehässä siten yli 5 000 kilometrin matkan ja oli peräisin harvinaisen voimakkaasta pölymyrskystä.

Merkittävässä roolissa tutkimuksessa olivat tavalliset kansalaiset. Ilmatieteen laitoksen tutkijat pyysivät kansalaisia kertomaan omista pölyhavainnoistaan ja lähettämään pölynäytteitä Ilmatieteen laitokselle ohjeiden mukaisesti. Suomalaiset innostuivatkin ennen näkemättömällä tavalla, ja tutkijat vastaanottivat yli 500 näytekirjettä, yhteensä tuhansia näytteitä. Luku on epävirallinen kansalaistieteen maailmanennätys.

”Näin suurta määrää pölynäytteitä ei ole dokumentoitu aiemmin missään muualla! Käytimme tässä julkaisussa kaikkien Suomen näytteiden sijaintitietoja mallilaskelmien vertailuun", kertoo tutkimusta johtanut tutkija Outi Meinander Ilmatieteen laitokselta.

Näytteitä kerättiin esimerkiksi päiväkodeissa, kouluissa sekä kotipihoilla ja niiden lähialueilla – jopa monen sukupolven voimin.

”Erilaisten luonnonilmiöiden havainnointi on mukaansatempaavaa, innostavaa ja hyödyllistä. Kiitämme lämpimästi kaikkia osallistuneita”, sanoo Outi Meinander.

Aihe on tälläkin hetkellä ajankohtainen, sillä poikkeuksellisen voimakas ja epätavanomaisena ajankohtana alkanut Saharan pölymyrsky on kuljettanut viime päivinä pölyä eri puolille Eurooppaa. On mahdollista, että pölyä saapuu myös Suomeen, etenkin Kaakkois-Suomeen. Ilmatieteen laitos seuraa tilannetta ja tiedottaa erikseen, jos kansalaisten havaintoja ja näytteiden keruuta toivotaan.

Kansalaistiede on merkittävä apu tutkimukselle

Kansalaisten avulla voidaan saada paljon havaintoja, joihin tietokoneiden tekemiä mallilaskelmia ja satelliittien avulla kerättyä aineistoa voidaan verrata. Tässä tutkimuksessa näytteitä verrattiin ensisijaisesti mallilaskelmiin, sillä Suomen päällä oli pölyn tulon aikaan pilvisyyttä, eikä satelliittien avulla saatu Suomen ilmakehästä olennaista tietoa.

Kansalaisnäytteiden sijaintitiedot ja analyysitulokset olivat välttämättömiä mallilaskelmien todentamisessa. Tutkimuksessa selvisi, että tietokonemallit onnistuivat hämmästyttävän hyvin kuvaamaan pölyn kulkeutumista ilmakehässä. Pölyn laskeuma ennustettiin Ilmatieteen laitoksen SILAM-mallilla oikein jo viisi päivää ennen havaittua laskeumaa.

Tutkijat selvittivät laboratoriossa näytteistä hiukkasten kokoa, mineraaleja, väriä ja magneettisia ominaisuuksia. Kansalaisten lähettämien näytteiden avulla tutkijat saivat selville, että eri puolilla Etelä-Suomea hiukkasten kokojakauma ja ominaisuudet vaihtelivat. Esimerkiksi joissain paikoissa lumelle saatiin punertavampaa pölyä ja toisaalla kellertävämpää.

Tutkimuksen perusteella tutkijat saivat myös täsmennettyä ohjeita, kuinka näytteitä kannattaa jatkossa kerätä ja käsitellä. Tärkeää on, että lumen ja pölyn erotus toisistaan tapahtuu haihduttamalla alle 75 asteen lämpötilassa, jotta niiden magneettiset ominaisuudet säilyvät. Esimerkiksi lumen haihduttaminen keittämällä kattilassa tuhoaisi pölyhiukkasten magneettiset ominaisuudet.

Tutkijat selvittävät seuraavaksi, saapuiko Afrikasta Suomeen jättisuuria hiukkasia

Työssä analysoitujen hiukkasten koko vaihteli yleensä 4–10 mikrometrin välillä. Kuitenkin myös ns. jättisuuria hiukkasia (giant particles), läpimitaltaan jopa 250 mikrometriä, löydettiin joissain näytteissä. Niiden tarkempaa analysointia varten vaaditaan elektronimikroskooppisia ja muita lisätutkimuksia.

Työ jatkuu samojen kansalaisnäytteiden parissa myös vuonna 2024. Jättisuuria hiukkasia ryhtyy tutkimaan Helsingin yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen yhteinen väitöskirjatutkija, joka tekee näytteille laboratorioanalyysejä ja uudenlaista muoto- ja sirontamallintamista.

Jättisuurten hiukkasten kulkeutuminen ilmakehässä on maailmalla uusi ja kuuma tutkimusaihe. Aiemmin on oletettu, että suuret hiukkaset eivät kulkeudu kovinkaan kauas, mutta viime aikoina useammassa kansainvälisessä vertaisarvioidussa tutkimuksessa on raportoitu havaintoja jättisuurista hiukkasista. Miksi niitä on havaittu vasta nyt?

”Olen sitä mieltä, että jättisuuria hiukkasia ei ole aiemmin löydetty, kun ei ole osattua etsiä avoimin mielin, vaan on jääty vanhojen oletusten vangiksi. Tiede vaatii ennakkoluulottomuutta ja monitieteistä lähestymistapaa”, vastaa Outi Meinander.

Saharan pölyllä on vaikutuksia luontoon ja ihmisten terveyteen

Suomen ilmakehään kulkeutuu Saharan pölyä keskimäärin kerran tai kaksi vuodessa. Saharan pölyä on silloin ylempänä ilmakehässä ja se voidaan havaita esimerkiksi punertavina auringonlaskuina. Vain kaksi kertaa, vuonna 1991 Pohjois-Suomessa ja vuonna 2021 Etelä-Suomessa, pöly on laskeutunut laaja-alaisesti ja näkyvästi Suomen lumipinnoille.

Saharan alueelta muualle kulkeutuvalla aavikkopölyllä on merkittäviä vaikutuksia ilmastoon, ympäristöön ja terveyteen. Suorien ja epäsuorien vaikutustensa kautta pöly voi olla joko ilmastoa viilentävä tai lämmittävä tekijä. Lisäksi mineraalipölyn laskeuma tallentaa ilmastonmuutosta esimerkiksi, kun jäätiköille laskeutuu ja kertyy ilmavirtojen eri aikakausina mukana tuomaa pölyä. Mineraalipölyn mukana ympäristöön kulkeutuu hyödyllisiä ravinteita. Terveyden kannalta haitalliset vaikutukset ilmenevät lähinnä Saharan lähialueilla.