Metobs sai 145-aastaseks!

Metobsiks kutsutakse rahvasuus Tartu Ülikooli Meteoroloogiaobservatooriumi, mille 145. sünnipäeva ehk 145 aastat meteoroloogilisi vaatlusi Tartus tähistati 1. veebruaril juubelikonverentsiga Tartu Observatooriumis, mida kõnekeeles nimetatakse asukoha pärast ka Tõravere Observatooriumiks. Lisaks tähistati konverentsi ja koosviibimisega ka 60 aasta möödusmist EMHI Tartu-Tõravere Meteoroloogiajaama rajamisest ning 11 aasta möödumist selle arvamisest päikesekiirguse uurimise ülemaailmsesse baasjaamade võrku.

Tartu Ülikooli Meteoroloogiaobservatoorium (Metobs) alustas pidevaid ja korralikke mõõtmisi 1865. aasta detsembrist, vastavad vaatluspäevikud on kättesaadavad EMHI arhiivist. Pärast Teist maailmasõda sai sellest Geofüüsika Observatoorium (J. Liivi tänaval). 1950. aasta 1. jaanuaril avati Tartu linna piiril aktinomeetriajaam. Esialgu seal meteoroloogilisi vaatlusi ei tehtud, vaid mõõdeti ainult päikesekiirgust (aktinomeetria). Meteoroloogilised vaatlused lõppesid Geofüüsika Observatooriumi vaatlusväljakul 1952. aastal ning siis toodi need üle aktinomeetriajaama.

Uus asupaigavahetus toimus 1965. aastal, sest Tõraveres valmis observatoorium. Täielikud vaatlused algasid 30. septembril 1965. 1. jaanuarist 1997. aastast alates täidab see lisaks veel sünoptilis-klimatoloogilise jaama ülesandeid.

Oluline oli 1993. aasta, kui Tõravere jaam arvati päikesekiirguse uurimise ülemaailmse baasjaamade võrgu (BSRN) kandidaadiks ja veel tähtsam 1999. aasta, kui Tõravere sai selle võrgu täisliikmeks. Võrgul on mitmeid eesmärke, neist tähtsamad on päikese kiirgusvoogude täpne mõõtmine, mõõtmistulemuste võrdlemine satelliitmõõtmistega, kliimamuutuste kindlakstegemine, kuid ka kiirgussensorite katsetamine.

Viivi Russaku sõnul oli Tõravere jaama saamisel BSRN-i täisliikmeks - neid on vähe, sõsarjaamad idas on alles Hiinas ja Jaapanis, Moskvas on kandidaatjaam, lääne pool on rohkem - kolm põhjust: juba 1990. aastateks oli Tõraverel pikk ja usaldusväärne andmerida; kogu aeg oli katkematult kõiki kiirguskomponente registreeritud ja kolmandaks, 1957 alustati pilvisustingimuste (visuaalselt) määramise-kirjapanekuga (pilvisusel on väga oluline roll kiirgustingimuste ja -kliima väljakujunemisel).

Pidupäeva ettekanded: rohkelt juttu ilmast

Konverents algas mõni minut pärast kella 11 Tõravere peahoone konverentsisaalis. Tõravere Observatooriumi direktor Laurits Leedjärv juhatas konverentsi sisse mõne huvitava parafraseeringu ja ütlusega, näiteks: „Ei saa me läbi ilmata, ilm ei saa läbi ilmajaamata ja sealt edasi observatooriumita." Mis kõik on ka tõsi. Samuti tõdes ta, et päike on ikka põhiline tegija.

Sama tõigaga jätkas EMHI peadirektor Jaan Saar, kes kiitis ilmataati, kes tegi tähistamiseks sobiva ilma - lõunatsüklon pakkus rohket lund ning tuisku. Temagi rõhutas, et päike on väga oluline, paneb atmosfääri liikuma, annab energiat. Samuti oli naljaga pooleks juttu, et meteoroloogia teeb ilma ning praeguse külma talve valguses ootame pikisilmi kliimasoojenemist. Samuti kiputakse kurtma, et ikka on ilmavaatlusjaamu ja -poste liiga vähe, kuigi aja jooksul on nende arv kasvanud ja tänapäeval on neid üle riigi kokku 99. Lõputult palju ei saa tahta - kuskil on optimum, olulisim on see, et vaatluskohad oleksid otstarbekalt paigutatud. On arenguruumi, millest osa on juba täidetud moderniseerimisega, näiteks automatiseerimine, mis kestab tänini. Seejärel tegi Saar lühidalt juttu väliskülalistest (nii Soomest kui USAst), kes olid spetsiaalselt konverentsi ja Tõravere pärast kohale tulnud, ning siis anti üle meeneid ei millegi muu kui teenete eest.

Eesti kliima viimasel poolteisel sajandil

Järgmisena esines Tartu Ülikooli klimatoloogia professor Jaak Jaagus. Tema teemaks oli Eesti kliima muutumine viimasel poolteisel sajandil. Jaagus rõhutas, et kliima on üks looduse komponente ja on alalises muutumises ja pole seega püsiv nähtus. Olemas on pidevad vaatlused 1865. aasta detsembrist, mille tõttu saabki seda 145 aasta pikkust perioodi analüüsida. Ajavahemikku iseloomustab üldiselt soojenemine, mida eriti ei vaidlustata, st selles osas valitseb üsna suur üksmeel. Kokku on temperatuur Tartus tõusnud 1,3 kraadi. Kuigi vaatlusjaam on asukohta muutnud ja võib veelgi mõningaid tegureid välja tuua, siis selle kõige mõju on vaid kuni mõni kümnendik kraadi ja soojenemisest saab ikkagi rääkida. Soojenemine ei ole olnud pidev, vaid 1920.-1930. aastatel oli temperatuuri tõusus tagasilöök, kuid edaspidi on domineerinud selge soojenemine.

Jaagus on uurinud muidki kliimakomponente ja muutusi aastaaegades. Sademeid iseloomustab perioodilisus: kuivematele aastatele järgnevad sajusemad: 1920.-1930. ja 1980. olid niisked aastad, neile järgnesid kuivemad, hetkel oleme niiskete aastate tsüklis. Statistiliselt olulist trendi sademetereas näha pole.

Suurem soojenemine on toimunud eelkõige talve ja kevade arvelt. Kevade soojenemist ja varasemat tulekut saab seletada soojade talvedega - viimastele järgneb enamasti ka varane ja soe kevad. Statistiliselt oluline soojenemine on toimunud jaanuaris, märtsis, aprillis, mais, juulis, augustis, kohati ka veebruaris.

Temperatuur määrab ära mitmed teisedki keskkonnategurid. Näiteks jääb lund soojenemise tõttu vähemaks. Analüüsitud lumikatte kestuse rea alusel on lund jäänud 19 päeva võrra vähemaks. Ka Läänemere maksimaalse jäätumise aegrida ja selle muutused kajastavad teatud määral muutusi kliimas. Analüüs on tehtud rannikujaamade alusel, kus tehakse jäävaatlusi. Jääkatte vähenemine on suurem olnud Lääne-Eestis, väiksem aga Soome lahel. Arvestada tuleb, et varieeruvus on tohutu - mõnel aastal pole üldse Lääne-Eesti mõnes rannikujaama ümbruses jääkatet tekkinud, mõnel aastal aga kogu vaateväljas kinnisjää. Soome lahel on vaatlusperioodi jooksul igal aastal jääd olnud.

On muutunud domineerivad tuulesuunad. Tuulesuundade korduvuse näitlikustamiseks tehakse tuulteroos. Ettekandes rääkis Jaagus tuulesuundade muutumisest Vilsandi tuuleroosi alusel. Toodud oli 1966. ja 2008. aasta (Jaagusel on ka 1966. aasta võrdlus 2004. aastaga) tuuleroos. Kui 1966. aastal olid tuuled valdavalt kagust, mis tähendab näiteks korralikku talve, siis 2008. (2004.) aastal oli tuulesuundade korduvuse maksimum pöördunud edelasse, st kõige rohkem on aasta jooksul edelatuuli, mis tähendab näiteks sooja ja muutlikku talve. Kagu- ja edelatuulte domineerimise taga on teatud sünoptiline olukord, mis on esimesel juhul (kagutuuled) täiesti teistsugune kui teisel juhul.

Lõpuks rääkis Jaagus veel NAO-st, mis tähendab Assoori maksimumi ja Islandi miinimumi õhurõhuerinevuste muutumist (võnkumist) ja see kirjeldab läänevoolu tugevust. Kui on NAO positiivne faas, siis on läänevool tugev ja talvisel ajal tähendab see Põhja-Euroopas niisket ja pehmet ilmastikku, kui negatiivne, siis on läänevool nõrk või blokeeritud ja Põhja-Euroopas on ilmastik kuiv ning külm, Lõuna-Euroopas on rohkem tsükloneid ja torme, mägedes sajab rohkelt lund. Suvisel ajal on sellised seosed nõrgemad, kuid läänevool tähendab siiski niiskemat suve, kuid suvi ei pruugi tavapärasest jahedam olla. Jaagus tõi ära NAO indeksi aegrea, kusjuures indeksi maksimum oli 1980. lõpus ja 1990. aastate alguses, hiljem on indeks väiksem olnud. Kuigi viimastel aastatel on selle väärtus küll veidi kasvanud, võib seda juhuslikuks pidada. Käesolev talv tõmbab graafiku otsa kindlasti alla. Samuti analüüsis Jaagus Tartu jaama andmetel, mida ja kui tugevasti NAO indeks väärtus (läänevoolu tugevus) mõjutab. Suurim korrelatiivne seos on talvel, sealjuures temperatuuri vahel suurem, sademete vahel on seos nõrgem. On isegi ennustatud, et NAO negatiivne faas (laias laastus kontinentaalsem kliima, korralikud talved) domineerib lähiaastatel ja aastakümnetel.

Järeldustena rõhutas Jaagus, et kliima muutub, mis on loomulik ning nende muutuste vastu võitlemine on nonsenss, see oleks nagu aastaaegade vastu võitlemine. Selle kohta küsiti publiku hulgas ka veidi selgitust, kuid nagu Jaagus selgitas, on tegemist terminoloogilise, mitte sisulise väitega - võidelda tuleks saasteainete emissiooni suurenemise, mitte aga kliimamuutuste vastu. Temperatuuri tõus on seotud eelkõige talvede soojenemisega, sest läänevool on intensiivsemaks muutunud. Lähiaastatel võib olukord mõneti vastupidine olla - läänevool on nõrgem ja talved külmemad.

Sada aastat kiirguskliima mõõtmisi

Teise ettekande tegi tuntud klimatoloog ja meteoroloogia populariseerija Ain Kallis. Tema teemaks oli „Sajand kiirguskliima mõõtmisi". Kallise esinemised on tavaliselt vürtsitatud teravmeelsete ütluste ja tähelepanekutega ja ega seegi ilma ei jäänud: ta viitas, et kuupäev 01.02.2010 on palindroom, st tagurpidi lugedes annab sama välja, ja seetõttu oli kuupäev presentatsioonis värviliselt esile tõstetud. Samuti sõnas ta huvitava naljaütlemise, et Kuu on päikesest tähtsam seetõttu, et annab meile valgust öösel, kuid päeval on niigi valge. See oli sissejuhatus päikese ja selle kiirguse mõõtmise tähtsusele. Päike on elu elus, paneb atmosfääri liikuma, on selle energiaallikaks, päike on ilmastikuteatri peanäitejuht - need olid mõned Kallise olulised väited ja ütlemised päikese tähtsuse kaitseks. Seega on väga oluline mõista, kuidas see mootor töötab ja teha tuleb vastavaid mõõtmisi.

Seejärel tutvustas ta lühidalt aktinomeetriliste mõõtmiste ajalugu Eestis. Tartus alustati neid mõõtmisi 1904. aastal (kestsid 1915. aastani). Kasutati selliseid instrumente, nagu Hvolsoni aktinomeeter ja Callendari aktinograaf. Seejärel tuli vahe sisse ja järgmine episood oli 1931.-1937. aastal (kasutati näiteks Ångströmi pürheliomeetrit), tol ajal oli sellega seotud ka esimene eesti soost meteoroloogiaprofessor K. Kirde. Pidevad mõõtmised algasid 1950. aastal. Esimesed aastad olid rasked ja mõõtmiste kvaliteet halb, kuid J. Rossi pingutused hiljem aitasid mõõtmisi kvaliteetsemaks muuta, mis oli kindlasti aluseks ka BSRN võrgu täisliikmeks saamisel. Muud ajalooga seonduvat on artikli alguses juba käsitletud.

Ei saanud üle ega ümber ka burromeetrist, mida võib ka ilmaeesliks pidada (mõni ajakirjanik on selle ristinud eeselmeetriks). See võimaldab ülilihtsalt saada mitme meteoroloogilise elemendi kohta teavet, tasub vaid pilk peale heita (loe valmistamise ja selle toimimise kohta siit). 

Perspektiividest tõi Kallis välja, et eesmärgiks on Eestisse rajada GAW ehk atmosfääri kompleksse uurimise jaam, samuti oleks tore teha tihedamat koostööd teiste asutustega.

Lõpetuseks rääkis Kallis veel olulise ilmauudise: selgus, et Tõravere 2010.
aasta jaanuari keskmine õhutemperatuur jagab mõõtmisperioodi jooksul 6.
kohta (kuu keskmine -13,8ºC), kuid kui võtta kokku detsember ja jaanuar, siis läheb 2009./2010. aastale (-9,3 kraadi) 3. koht!

Tõravere kiirguskliimast

Viimase, kolmanda ettekande tegi Viivi Russak, kes on väga teenekas Eesti kiirguskliima uurija. Ta rääkis kiirgustingimuste põhijoontest Tõraveres.

Ta selgitas, et spetsialistide sõnul piisab vaid 20-25 aastasest vaatlusreast, et saaks päikesekiirguse iseloomuliku pildi antud koha kohta kätte. Kiirgusekliima seisukohalt on tähtsaim kindlasti geograafiline asukoht, sest päikese kulminatsiooni kõrgusest ja päikesepaiste ööpäevasest kestusest sõltub selle koha maksimaalne saadav kiirgushulk. Teisele kohale jääb kindlasti pilvisus: Eesti asub Läänemere lähedal ja Atlandi ookean pole kaugel, mis tähendab palju madalrõhkkondi ja niiskust. Selline Eesti asend on aga pilvede suurele hulgale väga tähtis. Eriti olulised kiirgustingimuste mõjutajad on just madalad pilved. Enne 1955. aastat oli küsitavusi mõõtmistes, hiljem juba kõik komponendid olemas.

Päikesekiirgusel on kaks vormi: otsekiirgus (selle tunnuseks on teravate varjude tekkimine maapinnale) ja hajuskiirgus (viimane saabub poolsfääri kõikidest punktidest). Seejärel tutvustas ja selgitas Russak kiirgusliikude ja -komponentide aastast käiku Tõraveres. Summaarse kiirguse maksimum on suurim suvel, kui päike kulminatsioon on horisondist maksimumkõrgusel ja kiirgust tuleb kõige rohkem. Hajus- ja otsekiirgus. Aasta jooksul on mõlema kiirgusliigi osa võrdne (väike varieeruvus), sealjuures maksimum on suvel ja miinimum talvel (põhjuseks päikese madal kõrgus, suur pilvisus ja selle suurem mõju).

Kui otsese kiirguse vahekord pilvega on selge (poolläbipaistvate pilvede puhul, nagu kiud- ja kiudkihtpilved, otsekiirgus nõrgeneb, madalate pilvede puhul tavaliselt kaob), siis hajusa oma mitte ja seda on tarvis täpsemate mõõtmiste ning uuringutega kindlaks teha. Lisaks on veel olemas peegeldunud kiirgus - see sõltub sellest, kui palju kiirgust peale langeb ja milline on aluspind (täpsemalt selle albeedo ehk tagasipeegeldamisvõime). Maksimum on märtsis, kuid ainult siis, kui on lund, sest lume albeedo võib ulatuda 0,9-ni, teiste pindade puhul palju vähem ja lauge maksimum on suvel, sest aluspinnale langeb lihtsalt palju kiirgust peale. Kokkuvõtlikult, kiirgused on muutlikud talvel, suvel vähem.

Need olid kiirgused, mis suudavad silmas aistingut tekitada, sest asuvad nähtavas osas, nn lühilainelisem päikesekiirguse osa. Silmaga ei näe selliseid olulisi kiirgusi, nagu aluspinna soojuskiirgus ja atmosfääri soojuskiirgus. Need lahkuvad 24 h ööpäevas (erinevalt lühilainelisest kiirgusest, kui päike peab asuma horisondi kohal). Nende kiirguste puhul pole teravat aastast käiku. Aastas jõuab päikesekiirgust maapinnale 3x vähem kui atmosfääri soojuskiirgust, sest viimane on väga tundlik pilvisuse suhtes. Täispilves ilmaga on see alati suurem kui päikesekiirguse hulk. Pilvitu ilmaga võib olukord olla vastupidi. On huvitav, et seda soojuskiirgust saime ka ise Tõraveres tunda: lõunatsüklon kinkis pilves taeva ja lumesaju. Oli ekskursioon ka Tõravere Observatooriumi stellaariumisse, kus sees oli temperatuur nullilähedane, kuid õues 4-5º külma. Stellaariumist välja astudes oli tunda, et ilm on märksa soojem, kusjuures ikka taeva poolt. Ju siis see oligi atmosfäärne soojuskiirgus, mida pilved emiteerisid.

Lõpuks tutvustas Russak kiirguste mõõtmiste aegridasid ja toimunud muutusi ning kõikumisi. Summaarse kiirguse summad kõiguvad aastast aastasse. On tendents, et kuni 1990. aastani see vähenes, kuid hiljem tõusis. Otsese ja summaarse käigud on sarnased, kuigi absoluutarvuliselt erinevad. Hajusas kiirguses muutust esialgu polnud, kuid praegu on siiski jälgitav kahanemistendents. Põhjus: pilvisuse tingimuste muutused. Nagu Jaagus selgitas, et viimasel paarikümnel aastal NAO indeks vähenenud ja seetõttu vähenes Eestini jõudvate tsüklonite arv ja ühtlasi ka madala pilvisuse hulk (olulisim kiirgustingimuste mõjutaja).

Atmosfääri läbipaistvus. 1950. a alates on olemas usaldusväärne aegrida. Läbipaistvus on pidevalt kõikunud, kuid on olnud suuri miinimume seoses vulkaanipursetega (nendega paiskub väävlit ja tolmu atmosfääri, mis vähendab läbipaistvust tunduvalt). Umbes aasta hiljem jõudis vastav mõju Eestisse. Praegu on atmosfäär puhtam, kui 1950. a algul, sarnanedes 1930. aastatega. Murdepunkti on raske määratleda, kuid see langeb ilmselt 1970.-1980. aastatesse Eks põhjused ole atmosfäärse saaste vähendamises. Näiteks väävelhappesoolad (ka väikeses kontsentratsioonis) on suured kiirguse hajutajad. Enamik aerosoolist, mis Eestisse jõuab, on ju mujalt pärit.

Kiirgusbilanss (see võtab arvesse ka atmosfääri soojuskiirguse) ja soojuskiirguse bilanss. Näidati 40 aasta pikkust mõõtmisrida. Kuna pärast 2000. a andmetöötlus muutus, siis seda graafikul ei toodud. Kogubilanss on kasvanud ning tekib küsimus, mille arvelt, kas pikalainelise ehk soojus-, päikese- või mõlema kiirguse muutus? Russak analüüsis erinevaid võimalusi, sealhulgas aluspinna kiirguse kahanemise võimalust, kuid see pole tõenäoline, sest see on kasvanud, seega jääb üle, et on kasvanud atmosfääri soojuskiirgus. See oleneb pilvisusest ja kas see tähendab, et pilvisususe hulk on suurenenud? Ei ole, sest pilvisus on vähenenud. Seega on põhjuseks ilmselt mingid muud ained, mis muudavad kiirguse väärtusi (näiteks on tugevnenud kasvuhooneefekt Tõraveres).

*

Russaku esinemisele järgnesid vabad sõnavõtud ning seejärel viidi külalised kahes grupis ekskursioonile: esimene läks Tartu Observatooriumisse stellaariumi (seal rääkis tähetark Indrek Kolka), teine viidi Tartu-Tõravere Meteoroloogiajaama, mille tööst rääkis insener Enn-Märt Maasik. Kallis tegi eraldi ekskursiooni väliskülalistele vaatlusväljakule. Ekskursioonidel olles sai nautida asjatundlikku juttu, väljas ka lumesadu ja uurida, milliseid helbeid ja lumekristalle taevast pudenes.

Pärast ekskursioone pakuti veini, kohvi ja igasuguseid maitsvaid toite.

Juubeli puhul andis EMHI välja ka voldiku „145 aastat meteoroloogiliste vaatluste algusest Tartus".

LOE JA VAATA VEEL

• Fotoreportaaž konverentsist ja ekskursioonidest Tõraveres
• EMHI pressiteade
• Konverentsi ajal Eestit külastanud lõunatsüklonist