Kui Päike oma teekonda järjest madalamalt sooritab, saabub hiilides karm pakane, mis veekogud kaanetab.

Maa akvatooriumist kattub talvel jääga 35 miljonit ruutkilomeetrit, jäätunud pind on 8000 korda suurem kui Eesti. Suvel sulab sellest 70 protsenti, mujal jääkate üksnes kõhnub. Niisiis on maakeral 22 miljonit ruutkilomeetrit veepinda, kus olud külmade saabumise ning kadumisega dramaatiliselt muutuvad.

Põhja-Jäämeres on jää paksus keskmiselt 3, Antarktika vetes 1–1,5 meetrit. Läänemeres ulatub jää paksus karmil talvel 1,1 meetrini, kuid on talvesid, kus jää ei saavuta isegi mere põhjaosas poolt meetrit. Erandiks on rüsijää, mille mõjuvõimu oleme viimastel aastatel nii Peipsil kui ka Läänemere rannikul tunda saanud. Eesti asub parasvöötme põhjaosas, mistõttu meie kliima on suhteliselt muutlik. Eesti siseveekogud on aastas keskmiselt viis ja rannikumeri kolm kuud jääkatte all. Pärnu lahes on pikim jääperiood kestnud pool aastat.

Mis siis õigupoolest juhtub, kui jää veekogud kaanetab? Jää on vahelüli veekogu ja atmosfääri vahel, olles ise väga tundlik õhkkonnas toimuvatele muutustele. Külmadega tekkiv isoleeriv kate eraldab vee väliskeskkonnast, muutes nõnda suurel määral veekogu füüsikalisi tingimusi.

Jääkate:

· piirab vete ja atmosfääri soojusvahetust;

· piirab valgustingimusi;

· muudab vee keemilist koostist;

· ahendab veekogu tsirkulatsiooni;

· vähendab pinnakihi segunemist õhuga.

Soojal ajal, kui tuul pääseb laineid ja hoovusi tekitama, rikastuvad vee ülemised kihid mehaanilise segunemise käigus õhuga. Talvel aga piirab jääkilp segunemist ja vee hapnikusisaldus väheneb.

Jääkoorik on isoleeriv kate, mis piirab ka soojuse vahetust atmosfääri ning veekogu vahel. Termodünaamiliste protsesside käivitajaks Maal on Päikeselt saabuv kiirgus, jää aga on tugev kiirguse peegeldaja. Suvel neeldub vees suurem osa Päikeselt saabuvast energiast, jääpinnalt aga peegeldub tagasi üle 40 protsendi, helkivalt lumelt kuni 90 protsenti päikesekiirgusest. Niisiis – jää kujunedes muutuvad oluliselt veekogu valgustingimused, takistatud on nii soojuse kui valguse juurdepääs. Ka keldris, kuhu päike ei ulatu, on ju jahe ja hämar. Pole vähetähtis, et märkimisväärne osa päikeselt tulevast energiast saabub meile optilise kiirgusena, millest suurem osa muundub neeldudes omakorda soojuseks. Sellest tulenevalt võib näiteks juuni keskmine veetemperatuur olla mõne kraadi võrra kõrgem kui keskmine õhutemperatuur. Talvel, kui soojusvoog Maale on niigi defitsiidis, peegeldub osa valgust (30–99 protsenti) hoopis maailmaruumi tagasi, ilma et see neelduks ja vee temperatuuri tõstaks.

Kuidas mõjutab jää ilmastikku?

Peale selle, et jää muudab tähelepanuväärselt veekogu tingimusi ning peegeldab osa energiat tagasi atmosfääri, on jääl muidki rolle. Lokaalses energiabilansis on vägagi tähtis näiteks jää tekkele ja sulamisele kuluv energia. Külmade saabudes annab veekogu soojust väliskeskkonda, vesi jahtub külmumistemperatuurini. Edasi vesi vaatamata madalale välistemperatuurile enam ei jahtu, vaid eralduva energia arvel moodustuvad hoopis jääkristallid. Jää tekkeprotsessis eraldub keskkonda sama palju soojust, kui läheb vaja samaväärse koguse jää sulatamiseks. Näiteks Peipsi järve jäätumisel paksuseni 50 sentimeetrit eraldub keskkonda sama suur energiahulk, kui toodetakse Põlvamaa kateldes kogu talve jooksul. Jääkristallide tekkega eraldub soojus, mis hoiab ära suured temperatuurikõikumised sügisel, ja sulamisega läheb vaja soojust, mis mõjub samamoodi kevadel. Küllap saarel saabub talv hiljem ja teatepulk kevadele antakse viivitusega võrreldes keskmaaga.

Niisiis on jää ja ilmastik tihedas sõltuvuses. Sobilikud tingimused põhjustavad jää tekke, mis omakorda mõjutab atmosfääritingimusi. Sellises süsteemis leidub peidetud ressursse ja hulk regulatsioonimehhanisme, nii et suuri muutusi esile kutsuda polegi kerge. Süsteemi ühe komponendi muutuse kompenseerivad ülejäänud liikmed, “sõbrad” – nii nagu inimene, vigastades juhtkätt, õpib teise käega tegema vajalikke toiminguid, mis võimaldab tal taas edukalt toime tulla.

Vaatamata asjaolule, et kliimasüsteem püüab hoida end “elus”, st kogu kiirgus pendeldab tasakaaluasendi ümber, on süsteem siiski “surelik” ning selle suurim lubatud hälve pole teada. Selleks, et hinnata inimtegevuse mõju sellele süsteemile, on vaja täpsemini tunda eri nähtuste vahelisi seoseid. Inimene, olles alles õpipoisi rollis, mängib justkui ruletti. Oleks hirmus kahju, kui meie lapselapsed räägiksid vaid legende jääst ja lumest.

Ove Pärn,
TTÜ Meresüsteemide Instituut

ATMOSFÄÄRI, JÄÄ JA VEEKOGU SOOJUSBILANSS

Termodünaamiliste muutuste käivitajaks Maal on Päikeselt saabuv kiirgus. Soojusbilanssi iseloomustab soojuse koguvoog ehk atmosfäärist vette tulevate ja sealt lahkuvate soojusvoogude summa. Ühe komponendi muutuse – puuduse või liigsuse – kompenseerivad teised. Nii polegi kiirguse koguvoogu paigast nihutada eriti lihtne, ent see pole ka võimatu.

Soojusbilansi komponentide otsene mõõtmine on liiga töömahukas, et seda pikka aega meteoroloogilise vaatlussüsteemi raames teha. Seetõttu kasutatakse soojusvoogude määramiseks teoreetilisi ja poolempiirilisi mudeleid. Vee temperatuuri ning jääkatte muutusi põhjustavad füüsikalised protsessid on mitmekesised, neid mõjutab hulk tegureid: kui Päikese kõrgus muutub korrapäraselt, siis näiteks õhu temperatuur, pilvisus, õhuniiskus, veepinna, jää ja lume albeedo, tuule tugevus, veepinna temperatuur ja valguse neeldumiskoefitsiendid on väga muutlikud. Seetõttu on soojusvoogude kohta tehtud üldistused eelkõige mingi piirkonna ning vaatlusperioodi kohta antud statistilised hinnangud. Nõnda loodust modelleerides suudetakse tänapäeval küll märgata ja lühiajaliselt prognoosida ilmastikumuutusi, kuid arvutusvigade, meteoandmete lühiajalisuse ja seoste keerukuse tõttu on inimese mõju kliimale raske usaldusväärselt hinnata.