EMP480 EESTI LUGEJALE

RANNIK KUI MERERIIGI PÕHIKAPITAL

Rannikualad on mereriikide üks võtmeväärtusi; sageli alahinnatud potentsiaaliga; samas värav maalt merele, kus õitseb kaubandus ja tootmine ning kus ristuvad paljude kasutajate huvid. Sealne habras ja viljakas ökosüsteem toetab meie heaolu; mereelustiku taastootmisest kuni meile toidu ja puhkuse pakkumiseni. Rannik on ka puhver, mis sageli erosiooni hinnaga ning inimtegevusest nõrgestatuna kaitseb merelt lähtuvate ohtude eest, vajades ise kaitset räpaka inimtegevuse eest ja hoolt oma kaitsevõime säilitamiseks.

Norra, Islandi ja Liechtensteini finantseerimise toel [tehniliselt European Economic Area (EEA) Financial Instrument 2014–2021 Baltic Research Programme] tahame mõista, kuidas saaksime paremini hoida Läänemere idaranniku liiva-, kruusa- ja kliburandade tervist ja samas tagada kõigi nende fantastiliste hüvede jätkumine, mida rannad meile pakuvad – ka siis kui vahel peame nende looduslikule käigule vahele segama.

HOIDES RANNAPIIRKONDA

Meie mõtte, soovid, hüpoteesid ja võimalike lahenduste raamistiku visandasime projektina SOLIDSHORE. Eesti keeles on selle pealkiri: Läänemere idaranniku looduslike randade ja rannikuehitiste jätkusuutlik tulevik ning inglise keeles: Solutions to current and future problems on natural and constructed shorelines, eastern Baltic Sea. Kõnesolevas programmis kannab see koodnime EMP480.

Läänemere idaranniku toimimise parema mõistmise, ranniku ressursside efektiivsema, kuid keskkonnasõbraliku ja jätkusuutliku kasutamisega seonduvate praeguste ja tärkavate murede leevendamiseks panustavad projekti Tallinna tehnikaülikooli, Läti veeökoloogia instituudi, Klaipeda ülikooli ja Norra tehnikaülikooli teadlased. Iga rühm kannab unikaalset kompetentsi.

Tallinna tehnikaülikooli (töörühma juht ja kogu projekti vastutav täitja on Tarmo Soomere, soomere@cs.ioc.ee. Klaipėda ülikooli töörühma juht on Loreta Kelpšaitė-Rimkienė, loreta.kelpsaite@jmtc.ku.lt, Läti veeökoloogia instituudi töörühma juht 2020. a oli Māris Skudra, maris.skudra@lhei.lv ning alates aastast 2021 Maija Viška, maija.viska@lhei.lv. Norra tehnikaülikooli töörühma juht on Hans Bihs, hans.bihs@ntnu.no.

SIHTIDES PAREMAT MÕISTMIST

Rannikule toimetavad energia peamiselt tuulelained. Lõviosa ranniku probleemidest (erosioonist kuni sadamate täiskandumiseni) on seotud settematerjali (klibu, kruus, liiv, muda) liikumisega lainete mõjul. Vastav teadmine on põhiosas loodud avaookeani randade jaoks. Seda ei saa niisama lihtsalt Läänemerele üle kanda. Projekti eesmärk on välja töötada sellised keskkonnasõbralikud lahendused ja tehnoloogiad rannikuala jaoks, mis sobivad Läänemere lainetuse, veetaseme muutlikkuse ja rannasetete omadustega ning mis on ülekantavad teiste analoogiliste veekogude jaoks.

Selle saavutamiseks i) arvutame rannalähedase lainetuse omadused Läti, Leedu ja Eesti rannikute jaoks senitehtust kordades detailsemalt (TalTech), ii) mõõdame uut tüüpi anduritega väga täpselt Läänemere lainete (tipp)koormused merepõhjale (TalTech), iii) rakendame saadud teadmise lainete ja ranniku vastasmõju ja settetranspordi arvutamiseks, rannikute evolutsiooni ja ehitiste disainimise ning stabiilsuse hindamiseks (Läti, Norra), iv) koostame igaühe “tööriistakasti” ranna seisukorra ja rannikuehitiste riskide adekvaatseks hindamiseks (Läti, Leedu).

KEERULISEST LIHTSALT

Allpool on proovitud võimalusi projekti käigus korjunud tarkust lahti seletada Eesti randade kontekstis. Kui see tundub liiga keeruline, siis võiks alustada nende ajaleheartiklite lugemisest, mis on algusest peale kirjutatud meie kaasteelistele, aga mille aluseks on allpool kirjeldatud teadus:

Soomere T. Kolm ülesannet Narva-Jõesuus. – Postimees, 211(7548), 08.10.2021, 12, https://arvamus.postimees.ee/7356411/tarmo-soomere-kolm-ulesannet-narva-joesuus.

Soomere T. Kaosest usaldusväärse prognoosini. – Postimees Nädal, 24(7555), 16.10.2021, 8, https://arvamus.postimees.ee/7362577/tarmo-soomere-kaosest-usaldusvaarse-prognoosini.

Soomere, T. Ranniku õiguste nõidus. – Postimees Nädal, 32(7603), 11.12.2021, 8, https://arvamus.postimees.ee/7405805/tarmo-soomere-ranniku-oiguste-noidus. An opinion paper about options for management of Estonian coasts.

Soomere, T., Parnell, K. Rannad tahavad vabalt hingata. – Postimees, 34(7605), 14.12.2021, https://arvamus.postimees.ee/7407785/tarmo-soomere-kevin-parnell-rannad-tahavad-vabalt-hingata.

RAHA PANEB RATTAD KÄIMA EHK KUIDAS INTERPRETEERIDA UURINGUTE TULEMUSI

(ehk kuidas saab võita sotsiaalmeedias ruumi, milles levib asjalik info. Kui soovid vaadata näoraamatu ehk Facebooki postitust ja ilupilte, klikka kuupäeva taga olevale lingile.)

8. oktoober 2020

Nädal algas mõnusalt. Juba esmaspäeval, kui doktoriks väitles end Maris. Nüüd peab muidugi ütlema: doktor Eelsalu. Vastasteks maailmanimed: üks lainemudeli WAM autoritest Luigi Cavaleri Veneetsiast ja tõenäoliselt maailma parim kliburandade spetsialist Gerd Masselink Plymouthist.

Sellest sai nüüd päris mitu aastat, kui Marise analüüsist tuli välja, et suuremahuline energiatootmine Läänemere lainetest ei pruugi saada meie taastuvenergia portfelli oluliseks osaks. Ennekõike selle tõttu, et jämedalt kolmandik aastasest lainetuse energiast jõuab meie randadesse kolme-nelja päevaga ja et terves vaiksemas poolaastas (natuke üldistatuna) sisaldub vaid üks protsent aasta energiast. Seega natuke kurb tõdeda, et lihtsam on tuult väljal kinni püüda. Kuigi mõnes suhteliselt ootamatus kohas võib laineenergia kasutamise peale natuke mõelda. Sinna juurde veel paar põnevat sissevaadet Läänemere veetasemete kujunemise matemaatikasse. Mis selle tõttu oluline, et rannad arenevad kiiresti vaid siis, kui kõrge veetase ja suured lained neid korraga ründavad. See sünnib enamuses kohtadest meie rannikul kord mitme aasta tagant. Kirsiks tordil oskus päris täpselt mõõta, kui palju on meie randades liiva ja mis taktis nähtav liiva hulk muutub.

 

VALIK UUT TARKUST 2021

15. märts 2021  

Valmis! Läti ranniku veetasemete portree on raiutud doktoriväitekirja. Küberneetika instituudi lainetuse dünaamika labori formaalne kvalifikatsioon tegi järjekordse hüppe. Rain Männikus on tänasest doktorikraadiga teadlane.

Mille eest? Ikka selle eest, et midagi päris olulist on selgunud Läänemere veetasemete kohta. Veetasemete mõõtmiste ja nende analüüsiga on olnud kaetud praktiliselt kogu Läänemere rannik. Välja arvatud Läti rand. Nüüd on ka see korralikult pildile saadud.

Kummaline, et Läti rannavetes kasvab veetase aeglasemalt, kui ookeanis tervikuna kombeks. Muidugi on selle kohta olemas hea selgitus. (See on natuke liiga pikk, et siin ära tuua.) Kindlasti aga tuletab see meelde, et kliimamuutuste muster meie regioonis võib olla päris ootamatute omadustega. Paar korda iga kümne aasta kohta võib veetase Liivi lahes tõusta paariks päevaks rohkem kui meetri võrra kõrgemale kui Läänemere avaosas. Need situatsioonid on äärmiselt ohtlikud. Üks neist uputas 2005 jaanuaris suure osa Pärnust. Kõrgete ja madalate veetasemete „aastaajad“ on viimase 30 aasta jooksul nihkunud. Pealtnäha pisiasi, mida justkui nagu teame: et kõrged lained jõuavad meie kandis rannikule enamasti siis, kui ka veetase on kõrge. Mis on aga ootamatu: just selline lainetuse ja veetaseme ajalise käigu kokkulangemine on üks tegureid, mille tõttu meie randade tervis on suhteliselt hea. Väga mitmes kohas lained ei kanna rannast võetud materjali üldse nii sügavale, nagu võiks arvata vaid lainetuse omaduste põhjal.

 

3. aprill 2021  

Tagasi vigade juurde. Kui need on piisavalt vanad, võib neid juba läbi huumoriprisma vaadata. Või kui oled ise piisavalt vana. Siis võid tugineda François de La Rochefoucauld’ tõdemusele: Raugad armastavad seepärast anda head nõu, et nad ei saa enam anda halba eeskuju.

Ligikaudu 10–15 aasta eest teatasid järjest ligi kümmekond Läänemere mereteadlaste seltskonda, et on kaasaegsete lainemudelite abil ja uusima tuuleinfo alusel välja arvutanud, milline on siis tegelikult meie mere lainekliima. See “tegelikult” on muidugi parasiitsõna. Sest tavapärase lainetuse omadused olid üsna hästi teada juba nõuka-aegsetest analüüsidest nii siin- kui ka sealpool raudset eesriiet. Tõsi, ei teatud, kui kangeks võivad lained ekstreemsetes tormides minna ja (väheste eranditega) ei osatud ka aduda, kui oluline on lainelevi suund. Ainult üks “aga” oli neis teadetes. Arvusid ja pilte polnud kuskil näha. (Peale paari erandi, mis vaatasid konkreetseid kohti või üht-kaht aastat.)

Pikka aega ei saanud me aru, mis valesti on. Kuni võtsime erinevatelt maadelt pärineva tuuleinfo, panime arvutisse ja vaatasime, mis välja tuleb. Tuli see, et arvutustulemused omavahel lihtsalt ei klapi. Mis selle põhjus, on omaette pikem jutt.

Ega’s midagi. Katsusime siis vanale heale George Boxi ütlusele (tegelikult peatüki pealkirjale: et kõik mudelid valetavad, aga mõned neist on siiski kasulikud) tuginedes leida üles need asjad, mida isegi valetav mudel õigesti näitab. Üks neist on see, kuidas lainekõrgus eri aastatel muutub. Või kuidas muutub lainekõrgus mere eri osades. Päris sageli on nii, et lainekõrgus ise võib olla lausa metsa poole, aga selle muutumine annab kuldaväärt informatsiooni. Nii saime hulk aega tagasi aru, et meie kandis on tuule suuna muutumine palju tugevam ja olulisem kliimamuutuste ilming kui tuule tugevuse muutumine. Ikka neistsamadest lainetuse arvutustest, mille lainekõrguse väärtusi uskuda ei saanud. Aga muutusi sai. Sest tuuleinfo tuli mitte tuule mudelitest, vaid sai arvutatud õhurõhu alusel. Niinimetatud geostroofiline tuul. Mis on üsna ebatäpne, aga milles on kindla peale sees kliimamuutuse signaal. Kui see üldse olemas on. Sellele kulutas kolleeg Andrus Räämet päris mitu aastat oma elust.

Nojah, kunagi tuli siis ka ausalt ära hinnata, et palju see lainekõrgus siis viltu läks. Et need, kes andmeid kasutada võtavad, teaksid, millega riskivad. No ikka läks küll. Kuskil lõuna pool kohe üsna metsa. Mida selgelt näitavad arvutatud ja mõõdetud lainekõrguste korrelatsioonikoefitsiendid. (Ideaalis võiks need olla peaaegu 1,0 ja kui need on alla 0,5, ei ole asjad üldiselt head.) Suurelt jaolt küll selle pärast, et seda tüüpi tuuleinfo ei taasta kuigi täpselt, kus nimelt tsüklon asub ja millal üle konkreetse koha liigub. Küll aga “teab”, kui palju ja kui kangeid tsükloneid oli ja kus kandis nad suures piires pesitsesid.

Hea uudis on see, et just Soome lahe laiuskraadidel on need vanad arvutused üsna hästi kooskõlas lainetuse tegelike omaduste muutumisega. Mis tähendab, et sellised kummalised nähtused nagu kõige vingemate lainekõrguse kasv samal ajal, kui keskmine lainekõrgus kahaneb, on täitsa võimalikud ja asjakohased. Üldiselt peab aga sellega leppima, et vaid 10–15 aastat tagasi tehtud arvutused võivad täna juba kuuluda kolikambrisse.

Kes väga igatseb teiste vigades näpuga järge ajada, saab kogu loo vabalt kätte ajakirja Boreal Environment Research kodulehelt: http://www.borenv.net/…/pdfs/ber26/ber26-029-041.pdf.

Räämet, A., Soomere, T. 2021. Spatial pattern of quality of historical wave climate reconstructions for the Baltic Sea. Boreal Environment Research26, 29–41.

 25. aprill 2021 

See ujuv praht, mille inimesed vette viskavad või mille vesi inimeste tagant nilpsab, võib küll kaua aega vee pinnal ringi ujuda, aga kunagi jõuab see ikka randa välja. Teadsime Soome lahe ja Läänemere jaoks juba ammu, et sellekski on kindlad kohad. Need kohad püsivad paigal palju aastaid ja mõnel juhul isegi siis, kui tuuled puhuvad hoopis teisest küljest.

Polnud aga selge, kas selline mere omadus püsib ka siis, kui asjasse sekkub tõus-mõõn (mis Läänemeres on praktiliselt olematu). Püsib küll. Praht tabab ikka kindlaid kohti; enamasti mõne poolsaare või saare rannikut. Nii nagu meie mereski kombeks. Aga asjad lähevad huvitavamaks. Prahti tuleb randa rohkem siis kui tõus ise on kõrge, rehkendas tubli noorteadlane Anumsriti Ghosh koos enam kogenud kolleegide Kabir Suara, Scott McCue, Yingying Yu ja Richard Brown’iga (Moretoni lahes Austraalia Queenslandi rannikul muutub tõusu-mõõna kõrgus eri aastaaegadel oma paar korda. Meie osa oli vaadata, kuidas selle kandi mere käitumine suhestub meie mere omaga.) Tuul aitab asjale kaasa. Nagu meilgi. Tundub loomulik. Aga päris põnev on see, et praht jääb randa kinni pigem mõõna ajal. Kuigi kaine mõistus kipub kuklas koputama, et mõõn peaks ju ometi prahi rannast ära viima. Hea meeles pidada: maamehe kaine mõistus ei pruugi tajuda, kuidas meri oma asju ajab.

Ghosh, S., Suara, K., McCue, S.W., Yu, Y., Soomere, T., Brown, R.J. 2021. Persistency of debris accumulation in tidal estuaries using Lagrangian coherent structures. Science of the Total Environment781, art. no. 146808, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146808.

 

30. aprill 2021

Kuigi ennustamine on üldse väga keeruline, eriti tuleviku ennustamine, nagu märkis kunagi Niels Bohr, on vist inimese kõige sügavamas loomuses peidus klassikaline küsimus: Mis meist saab?

Midagi ikka saab. Kunagi ei ole nii, et midagi ei ole. Tulevikus nimelt. Tulevikku prognoositakse ikka mineviku alusel. Enamasti nende seaduspärasuste alusel, mis minevikku määranud. Olgu need võrrandid või statistika. Mõlema puhul tuleb tavaliselt üles otsida väike arv suurusi, näiteks nakatumiskordaja R0. Edasi teeb töö ära arvuti ja mõne praeguseks meie seast lahkunud teadlase tuletatud valem või võrrand. Nii käib ka nende ekstreemsete veetasemete prognoos, mis võiks meil kauges tulevikus vee ahju tuua või Haapsalu Viigi lausa üle ujutada.

Kui kõik need asjad, mis veetaset kujundavad, käituvad tulevikus samuti, nagu minevikus, asendab kristallkuuli nn üldistatud ekstreemväärtuste jaotus. Sellel on natuke ühist kinnise boamaoga, kes on elevandi alla neelanud – ehk kaabukujulise normaaljaotusega. Selles mõttes, et kui on piisavalt palju ja piisavalt häid andmeid, siis annab parima prognoosi just see jaotus. Erinevalt normaaljaotusest on sellel kolm parameetrit. Vaatasime koos hea kolleegi Nadia Kudryavtseva ja värskel doktorikraadini jõudnud Rain Männikusega, kuidas selle jaotuse parameetrid on end minevikus Liivi lahe randades ülal pidanud. Väga kummalisel moel. Seejuures päris erinevalt Liivi lahe sees ja Läänemere avaosas. Midagi juhtus Liivi lahega (tegelikult muidugi sellesse lahte vett pressivate tormidega) lausa kaks korda: 1985. ja 1990. aasta paiku. Hüpped kõnesoleva jaotuse kõige olulisemas parameetris olid selles kontekstis lausa astronoomilised. Kummaline, et nii keskmised kui ka ekstreemsed veetasemed käitusid päris tavapäraselt. Nii juhtub sageli: tulevik on juba muutunud, aga meie lihtsalt ei tea veel seda. Kuni ei vaata asju süvitsi. Kogu lugu on eriti julgetele vabalt kättesaadav: https://doi.org/10.5194/nhess-21-1279-2021

Kudryavtseva, N., Soomere, T., Männikus, R. 2021. Non-stationary analysis of water level extremes in Latvian waters, Baltic Sea, during 1961–2018. Natural Hazards and Earth Systems Sciences, 21(4), 1279–1296, https://doi.org/10.5194/nhess-21-1279-2021.

 

6. juuli 2021  

Laevu võib inimese silma ja isegi radarite jaoks teha nähtamatuks üsna mitmel moel. Väga keerukas on näha pilvise ilmaga selliseid laevu, mis on just hallikassinise mere ja sinakashalli taeva värvi. Kõrgtehnoloogilise ’stealth’ (ehk varjava) kattega ja hästi valitud kujuga laev on radari ekraanil peaaegu eristamatu. Laeva mootorid võib panna käima elektriga ja eralduvad soojuse peita vee sisse. Aga üht asja ei saa vältida: lainete tekitamist. Newtoni seadustest tuleneb, et iga mere häiritus, alates suurest laevast ja lõpetades kalasaba löögiga hakkab levima pinnalainena. Laevalainete kõrgust saab küll vähendada, aga nende lainete muud omadused nagu periood (või pikkus), levikusuund ja üldine muster tulevad vääramatult meres ilmsiks. Seda mustrit loeb oskaja nagu avatud raamatut.

Tubli noore kolleegi Margus Rätsepa ettevõtmisel analüüsisime, kui hästi saab lihtsate vahenditega (ranna lähedale mere põhja pandud rõhuanduritega) laevalainete mustrit lugeda. Saab küll – ja isegi väga hästi. Tallinna lahes seilavad laevad on selliste seadmete jaoks kui peopesal. Loomulikult ainult siis, kui need seadmed on välja mõelnud ja valmis teinud tõelised professionaalid – tehnikaülikooli biorobootika spetsid Maarja Kruusmaa, Jeffrey Tuhtan ja Asko Ristolainen – ja kaasatud on laevalainete uuringute grand (not very) old man Kevin Parnell. Põhimõtteliselt on kogu vajalik info olemas alumise pildirea sinistes ruudukestes. Laeva jälg on seal nähtav iseloomuliku L-kujulise struktuurina.

Suhteliselt lihtne on lainepildist välja lugeda laeva kiirust ja kaugust mõõtekohast. Selle jaoks mõtlesime välja senisest märksa lihtsama ja täpsema meetodi. Märksa keerulisem on laeva kursi määratlemine. Aga nüüd oskab Margus ka seda. Kui just liiga palju laevu korraga mööda ei seila. Mis tähendab, et mõnekümne sellise seadme vaateväljast ei jää välja ükski meie vetes liikuv laev. Hiljemalt paarikümne minuti pärast teame, kus ta oli ning kui kiiresti ja kuhupoole seilas. Nagu kiiruskaamera (mere)maanteel. Nüüd jääb vaid natuke oodata, et see teadmine jõuaks mitte ainult Marguse doktoriväitekirja, vaid saaks ka meie merd jälgivate ja kaitsvate lahenduste osaks.

Ah et mis ajakiri see Ocean Engineering on? Lihtsalt number 1 oma valdkonnas „marine engineering“ ehk mere aspekte käsitlev inseneriteadus.

Rätsep, M., Parnell, K.E., Soomere, T., Kruusmaa, M., Ristolainen, A., Tuhtan, J.A. 2021. Surface vessel localization from wake measurements using an array of pressure sensors in the littoral zone. Ocean Engineering, 233, 109156, https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.109156.

 

29. juuli 2021  

Meie maailm on kord juba selline, et suur hulk väga olulisi ja isegi strateegilisi otsuseid tuleb teha olukorras, kus erinevad arvamused ja soovid moodustavad pea hoomamatu rägastiku ja kus pealtnäha ei ole üldse mingit võimalust kõikide osapoolte meele järgi olla. Ega see pole nõnda ainult inimsuhetes, laste kasvatamisel, looduse hoidmisel või kliimamuutusega kohanemisel. Sama mure ees oleme siis, kui tahame rannikut ja meie merd nautida ja samal ajal seda varandust millegi muu olulise jaoks kasutada. (See muidugi ei tähenda, et rannamõnude nautimine oleks ilma praktilise väärtuseta). Ei aita ka parimate peade kaasamine. Sest isegi parimad eksperdid pakuvad sellistes olukordades sageli päris erinevaid lahendusi (vt Graham Lawton, Paljudel professionaalsetel otsustustel ei ole reaalsusega midagi pistmist, Postimees, 24.07.2021).

Sellegipoolest on olemas meetodid ja tehnoloogiad, mille abil saab sellistest arvamuste rägastikest välja õngitseda (või pigem tuletada) informatsiooni, mille alusel saab teha päris hästi põhjendatud otsuse. Tegelikult on selliseid meetodeid vähemalt tosin. Ühed paremad kui teised; ja sellised veel kõige paremad, mis võrdlevad eri võtetega saadud järeldusi. Nimed on hirmutavad: analüütilise hierarhia protsess, kaalutud lineaarkombinatsioon, kunstlikud närvivõrgud, hägusloogika. Ühesõnaga, igale hirmule midagi. Tegelikult on kõigi selliste taga üsna lihtne matemaatika. Muidugi kui seda osata. Ei midagi üleloomulikku. Kõige alus see, et kaasata tuleb mitu pead ja nii palju erinevaid arvamusi, kui võimalik. Mida rohkem neid on, seda kindlam on soovitus.

Tubli doktorandi Mojtaba Barzehkari ettevõtmisel ja kolme kontinendi spetsialistide koostöös panime kokku selliste meetodite mini-entsüklopeedia. Kõigist võimalikest rakendustest valisime välja need, mis toimivad ranniku haldamise vajadusteks. Eks samad võtted sobivad ka mujale. Vaid eksperdid ja neile esitatud küsimused on teistsugused. See on matemaatika ilu: arvud, tehted ja vastus samad, aga tulemuse mõte vahel hoopis teistsugune. Sellesse kirjutisse mahtus vaid sõnaline ülevaade ja publikatsioonide nimistu. Kui Mojtaba sama suunas jätkab, küllap siis räägime-kirjutame kunagi detailselt paar sellist meetodit lahti, mis meie ranniku jaoks kõige paremini sobivad. Ja erakordselt põnev oleks proovida, kas need võiksid olla abiks ka hästi mõistlike poliitiliste otsuste tegemisel. Vähemalt ranna ja rannikumere probleemide kohta. Sest selles valdkonnas on juba päris palju asjalikku teadmist, mida valemitesse sisestada. Ja ilma sellise teadmiseta ei aita ka parim tehnika.

Barzehkar, M., Parnell, K.E., Soomere, T., Dragovich, D., Engstrom, J. 2021. Decision support tools, systems, and indices for sustainable coastal planning and management: A review. Ocean & Coastal Management, 212, 105813, https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2021.105813

 

6. august 2021 

Saime teada Läänemere lainete järgmised põnevad omadused. Sissejuhatus seekord küll veidi pikem, sest ka ülesanne oli keeruline. Nimelt on lainekõrgus meie mere mõnedes osades aastail 1992–2015 arvestatavalt kasvanud. Kasv ei ole küll teab kui kiire, nii 5 millimeetri jagu aastas. Mis teeb aga 20 aasta kohta kümmekond sentimeetrit. Et keskmine lainekõrgus meie merel on ühe meetri ringis, ei ole selline muutus enam üldse väike. Lainete energia on siis kasvanud juba üle 20% ja energia voog (ehk mõju rannale) isegi ligi kolmandiku võrra. Pole siis imestada, et mõnes kohas kipuvad lained randa hammustama.

Kõik oleks ju muidu lihtne ja loogiline. Kui piirduda selle infoga, mis juba kirjas, siis võiks ju mõelda järgmiselt: eks ikka mingitel aegadel tuule kiirus kasvab ja eks oleme nüüd juhtunud aega, mil tuule kiirus on natuke kasvanud. Ainult üks asi, mis ei mahu kuidagi sellesse pilti. Nimelt on lainekõrgused kasvanud mere läänepoolses osas. Selles osas, kust tuul tavaliselt puhub – ja mitte meie ranniku lähedal. See ei ole nüüd küll võimalik, et Rootsi lähistel on sealtpoolt puhuv tuul kangemaks läinud ja üle mere meie poole tuisates hoopis vaiksemaks jäänud kui paarikümne aasta eest. Midagi muud on juhtunud. Üks selgitus on mõnede tuulte suuna pöördumine.

Püüdsime nüüd tubli doktorandi Fatemeh Najafzadehi ja tema kaasjuhendaja Nadežda Kudryavtsevaga aru saada, kuidas see mäng tegelikult käib ja mis protsessid selle taga võiks olla. Esimese asjana küsisime, kas see, mida näeme, võiks järsku olla mingi puhtjuhuslik värk. Teame ju küll, et inimese silmal on kalduvus näha mustreid seal, kus neid ei ole. Näiteks lambakujulisi pilvi. Peamiseks tööriistaks oli tehnika nimega „empiirilised ortogonaalse funktsioonid“ (empirical orthogonal functions). Nimi keeruline, mõte lihtne: nende abil saab rehkendada, millised muutused millises merealas domineerivad ja kui tugevasti. Analüüs andis kindla vastuse: see, mida näeme, on mingi nähtuse selge signaal. Eriti tugev on see talvekuudel, mis on sageli üsna tormised. Seda „näeme“ loomulikult lainete pildist.

Mis nähtus see siis võiks olla? Meie ilmamustreid ja natuke ka kliimat saab veidi iseloomustada Põhja-Atlandi ja Skandinaavia kohal esinevate ilmastikutingimuste kaudu. Selleks rakendatakse näiteks nn Põhja-Atlandi indeksit (North Atlantic Oscillation, NAO). Ega sealgi pole midagi väga keerulist. Selle üks versioon näitab, kui palju erineb õhurõhk Islandil ja Portugalis. Veidi kummaline, aga mitte päris ootamatu: seda tüüpi indekseid jälgides saab peaaegu ilma arvutamata ja mõõtmata öelda, kui palju väheneb või kasvab lainekõrgus tavapärasega võrreldes Läänemere ida- ja lääneosas. Nende asjade side on meie kandis päris tugev. Ega seegi pole nii kohutavalt ootamatu. Sest seda tüüpi indeksid ütlevad suurelt jaolt ka seda, kas meil on sant või hea ilm. Nüüd on need lihtsalt rakendatud selleks, et ära seletada lainekõrguse kummaliste muutuste muster.

Najafzadeh, F., Kudryavtseva, N., Soomere, T. 2021. Effects of large-scale atmospheric circulation on the Baltic Sea wave climate: application of EOF method on multi-mission satellite altimetry data. Climate Dynamics, 57(11–12), 3465–3478, https://doi.org/10.1007/s00382-021-05874-x.

 

17. august 2021 

Läänemere ümbruse mereteadlastel on komme keskeltläbi kord kuue-seitsme aasta jooksul panna kokku põhjalik ülevaade sellest, mis on meie mere kohta teada, mis on hiljuti teada saadud ja millele peaks tulevikus pilgu pöörama. Justkui lähtudes Nikolai Baturini kuldsetest sõnadest: Kui tahad teada, kuhu edasi minna, pead teadma, kus sa oled.

Esimene selline ülevaade (nn BACC-raamat) ilmus 2008 ja teine 2012. See on internetis vabalt kättesaadav, otsida tuleb “The BACC author team 2015″. Kolmas on praegu koostamisjärgus. Tehniliselt sünnib see teadlaste rahvusvahelise initsiatiivi “Baltic Earth” raames. See pole suure raha jaht. Lausa vastupidi: pühendunud tippteadlased sõnastavad koos olulisi edusamme ja ülesandeid.

Erinevalt eelmistest kordadest süvenetakse nüüd mõnedesse kitsamatesse teemadesse. Esimese “pääsukesena” sellest seeriast ilmus täna ülevaade meretasemest ja ranniku erosioonist. See on samuti kõigile lugemiseks kättesaadav: https://doi.org/10.5194/esd-12-871-2021. Mõlema aspekti mõistmisesse oleme koos hea kolleegi Kevin Parnelliga päris kõvasti panustanud; mina kümmekond ja tema lausa mitukümmend aastat. Eesti vaatevinklist on mõlemad teemad vastuolulised. Ühest küljest jääajajärgne maakerge tasakaalustab meie maal suurelt jaolt ookeani veetaseme tõusu. Teisalt aga kasvavad mõnes kohas (Liivi lahe rannikul ja Soome lahe idaosas) veetaseme ekstreemumid 3–5 korda kiiremini kui keskmine veetase. Selles mõttes on Eesti justkui kliimamuutuste epitsentris. Lisatud pildil on selles mõttes just Eesti rannikud “punases”.

Sama ranniku erosiooniga. Ühest küljest aitab maakerge meie rannikuid stabiliseerida. Teisest küljest hammustavad lained “tänu” jääkatte vähenemisele ja jääperioodi lühenemisele mõnest kohast päris valusasti. Sinna juurde veel üsna hiljuti tajutud nüanss: erinevalt enamusest avaookeani randadest tulevad kõrged lained meie randadesse suhteliselt suure nurga all ja viivad vahel liiva hulga maad piki randa edasi. Selle protsessi tähendus meie rannikute tervisele vajab palju täpsemat analüüsi kui praeguseks oleme suutnud teha.

Weisse, R., Dailidienė, I., Hünicke, B., Kahma, K., Madsen, K., Omstedt, A., Parnell, K., Schöne, T., Soomere, T., Zhang, W., Zorita, E. 2021. Sea level dynamics and coastal erosion in the Baltic Sea region. Earth Systems Dynamics, 12, 871–898, https://doi.org/10.5194/esd-12-871-2021.

 MUUDKUI LISANDUB ehk AINA TARGEMAKS 2022
15. jaanuar 2022 kell 18:19

 

See, et inimene ei ole meie universumis kõigi asjade mõõdupuu, on koos füüsika ja sealhulgas ka merefüüsika ja rannikuteaduse arenguga saanud päris selgeks. Seetõttu küsiks lausa vastupidi: kas või kuidas saame mõõta, kui kõvasti inimene maailma asju mõjutab? See küsimus on eriti sobiv ranniku kontekstis, mis teadupärast keskmise energiatiheduse poolest Maa pinnal auväärsel neljandal kohal pärast vulkaanipurskeid, maavärinaid ja asteroidide lööke.

Läänemeri on hea koht sellele küsimusele vastuse otsimiseks. Siin on inimese mõju nii randadele kui ka merele suhteliselt suur mitmel põhjusel. Nii on siinsetel rannikutel lainete energiat kümmekond korda vähem kui enamuses avaookeani randadest ja mere veevahetus suure ookeaniga nii aeglane, et kestab oma 28 aastat, kuni vesi uueneb.

Läänemere ümbruse mereteadlased panid juba kümmekond aastat kokku ettevõtmise nimega Baltic Earth. Seda võiks tõlkida: Läänemeri – Maa kui terviku väike mudel. Midagi Ernest Hemingway mõttelõime järgi joondudes: kui kuskil maailmas on midagi merega valesti, siis on kindlasti valesti ka Läänemerega. Ka vastupidi: kui oskame Läänemerd korralikult hoida ja kaitsta, oskame mõistlikult ümber käia kogu maailmaookeaniga.

Nende asjade nimistu, mida inimkond teha suudab ja nmis kõik rannikut ja merd mõjutavad, on vähemalt kilomeetri pikkune. Kui hästi väikest tähesuurust tarvitada, saab ehk mõnesaja meetriga hakkama. Asja teeb keerukamaks see, et paljud neist toimivad koos või isegi teineteist võimendades. Mõni hoopis kaudsel, kummalisel ja pikka aega varjatud moel. Näiteks kliimamuutuse mõned aspektid, mis peidus sügaval merel või suutelised liiva liikumist rannas lausa tagurpidi pöörama.

Hea kolleeg Marcus Reckermann võttis paar aastat tagasi endale lausa võimatu missiooni: lugeda peamised merd ja rannikut kujundavad mõjurid üles, vaadata, kui palju on nende toimimisest ja tagapõhjast teada, kui ohtlikud need mere ja ranniku eri aspektidele võivad olla ja kuhu peaks tulevikus pilgu suunama, et neist ükski meile, merele või rannikule ohtlikuks ei saaks. Olgu see rannikuprotsesside mitmesugused „mootorid“, hapnikupuudus mere põhjas, vee happelisemaks muutumine, põhjavee lisandumine, mere ökosüsteemide funktsioneerimine ja hüved, võõrliikide käitumine, põllumajandus, jõgede reguleerimine, heitvee puhastamine, keemiline reostus, sõjaaegsed keemiarelvad, plastireostus, mere tuulepargid. Või mis iganes asi, mida oskame mõõta ja mille mõju hinnata.

27 autorit, neist kolm Eestist. Kaheksakümmend (!) peenes kirjas kahes veerus lehekülge soliidses ajakirjas, mis on maailma top 10% ajakirjade seas oma valdkonnas. Palju sadu tõsiseid teadustöid läbi hekseldatud ja sealsed tulemused ühtsesse süsteemi pandud. Nende nimistu täidab ligi 30 lehekülge. Publitseeritud avatud teaduse printsiipi järgides, nii et igaüks, kes viitsib ja julgeb, saab lugeda: https://doi.org/10.5194/esd-13-1-2022. Üks autoritest on seda ülevaadet pidanud nii tähtsaks, et lülitas selle Eesti riigi teaduspreemia taotlusse.

On au olla selle töö üks juhtautoritest. Ja kui üks aasta juba nii kenasti algab, et selline artikkel ilmub esimesel tööpäeval, siis peab see üks hea aasta tulema. Isegi kui elektri hind jääb üles-alla hüppama.

Reckermann, M., Omstedt, A., Soomere, T., Aigars, J., Akhtar, N., Bełdowska, M., Bełdowski, J., Cronin, T., Czub, M., Eero, M., Hyytiäinen, K.P., Jalkanen, J.-P., Kiessling, A., Kjellström, E., Kuliński, K., Guo Larsén, X., McCrackin, M., Meier, H.E.M., Oberbeckmann, S., Parnell, K., Pons-Seres de Brauwer, C., Poska, A., Saarinen, J., Szymczycha, B., Undeman, E., Wörman, A., Zorita, E. 2022. Human impacts and their interactions in the Baltic Sea region. Earth Systems Dynamics13, 1–80, https://doi.org/10.5194/esd-13-1-2022.

07. mai 2022
https://www.facebook.com/TarmoSoomere/posts/1561270964250891

 

Meie kandis on kliimamuutus laiuskraadidele kohaselt märksa kiirem kui nii mõneski kohas lõuna pool. Arktika temperatuuritõusu kiirusele me muidugi vastu ei saa, aga oma kaks korda oleme maailma keskmisest ikka kõvemad. Lisaks mõnusast kohati üle ulatuvale suvesoojale ja järjest sagedasemale suusataja meelehärmile tähendab see, et merejääd jääb meie rannikutel tasapisi vähemaks. See on muidugi ammu mitmete kolleegide poolt arvudesse ja paberile pandud. Ka see on hästi teada, et kui randu tormide eest kaitsev merejää kaob, siis kulutab meri mitmeid randu kui hiigelhöövliga. Kadunud Kaarel Orviku teadis neid asju väga hästi.

Läänemeri on kui põhja-lõuna suunas välja venitatud soolikas. Lõunapoolsed rannad kuuluvad peaaegu troopilistele Poolale ja Saksamaale. (Troopika tähendab siinses veidi utreeritud kontekstis, et merejääd on seal harva ja selle kaitsev mõju sama hästi kui olematu.) Põhjaosas on aga tavaline, et jää püsib merel pool aastat ja keskmiselt 3–4 kuud (Soome lahe napi kahe kuu vastu).

Praegu tundub, et kliima soojenemine käib edasi veel pikka aega vähemalt samas tempos. Vähemalt pole näha mingeid protsesse, mis selle nüüd kohe peatavad. Üks jahe talv ja kõledavõitu kevad ei mängi selles pea mingit rolli. Mis tähendab, et merejääd jääb veel vähemaks. Randade spetsialistina tahaks kohe küsida, et mis selle peale meie ja meie põhjanaabrite randadest saab, kui lained järjest pikemalt randu hööveldama pääsevad.

Tubli doktorandi Fatemeh Najafzadehi vedamisel katsusime selle aspekti tulevikku piiluda. Aluseks olid satelliidilt mõõdetud jääkatte andmed ja kümmekonna eest Andrus Räämeti (siis veel mitte doktori) lainetuse rehkendused. Sisuliselt rehkendas Fatemeh seda, kui suur osa lainete energiast jääb praegu jää tõttu randa jõudmata. Kui jääd enam üldse ei ole, siis on meie merel tõenäoliselt ka teistsugune tuulekliima, aga selle rehkendamisega seonduvad määramatused on liiga suured.

Selgus paar kummalist asja. Klassikaline aasta keskmine lainekõrgus ei muutu kuigivõrd. Laineid saab küll rohkem, aga need jaotuvad ju terve aasta peale. Siit tähelepanek: sel ajal, kui meie merel on jää, on keskmised lainetuse omadused enam-vähem samad, mis terve aasta vältel. Tegelikult näitab see tähelepanek, kui vähe informatsiooni pakub keskmise mõiste. Veidi huvitavam järeldus on, et jääkate tekib juba sügisesel tormisel ajal ja jääb püsima üsna pikalt vaiksel kevadisel ajal. Muidu ei saa keskmine selline tulla, nagu ta on. Suures piires kehtib sama järeldus ka aasta keskmise lainete energia kohta.

Lainete aastane koguenergia ja selle voog (mis on selle mõõt, kui palju lained tööd teha suudavad) kasvab siis, kui jää kaduma peaks, päris kõvasti; mõnes kohas peaaegu kaks korda. Mis on ka igati loogiline ja tegelikult samuti ammu teada.

Teine pealnäha kummaline joon on, et aasta keskmine lainekõrgus ja lainete energia sõltuvad Botnia meres (ja ka selle põhjaosas ehk Botnia lahes) üsna vähe jääperioodi pikkusest. Ka selle seletus on sama, mis ülal; samuti sisuline soovitus: ära usu keskmisi suurusi. Nende taha on lihtne peita nii hästi keerukaid protsesse kui ka enda küündimatust nende lahtiharutamisel. Sest järgmisena nägime, et Soome lahe laiuskraadidel ilmneb nende kahe suuruse vahel tugev negatiivne korrelatsioon, mis on statistiliselt oluline 99% tasemel.

Ega me (st kõik neli autorit) ei arvanud, et sellest lausest peaks ilma teadusliku ettevalmistuseta lugeja midagi aru saama. Seetõttu seletasime lahti, mida see tähendab. Nimelt: ennekõike Soome lahe laiuskraadidel tähendab jääkattega aja lühenemine seda, et jää tekib hiljem ja tormidel on sügisel rohkem aega (ja lainetel jõudu) randu rünnata. Kõrgematel laiuskraadidel tekib jää ka lähitulevikus tormise aja suhteliselt varajases staadiumis, nii et randa jõudvaid laineid väga palju juurde ei tule. Mis ütleb veel üks kord: meie laiuskraadidel on kliimamuutuse tavaliselt varjatud mõjud märksa tugevamad kui mitmetes teistes Läänemere osades. Seekord lihtsalt lahti harutatud selle kaudu, mida võib oodata meie ja meie naabrite randades. Vaid meie, Soome lõunaranniku ja Peterburi kandi rannikute haldajad peavad olema päris murelikud.

Lisatud pilt on natuke keerulisevõitu, aga püüab näidata, kuidas on suhestunud neljas kohas viimase paarikümne aasta jooksul keskmine laineenergia voog ja jääperioodi pikkus. BB1 on päris põhjas,  Maalahti Kvarki kandis, Kemiönsaari Soome lahe suudme skäärides ja GoF1 muidugi Soome lahes. Lugeda saab igaüks: http://www.borenv.net/BER/archive/pdfs/ber27/ber27-097-116.pdf.

Najafzadeh, F., Kudryavtseva, N., Soomere, T., Giudici, A. 2022. Effect of ice cover on wave statistics and wave-driven processes in the northern Baltic Sea. Boreal Environment Research, 27, 97–116, http://www.borenv.net/BER/archive/pdfs/ber27/ber27-097-116.pdf.

Sadamad püütakse ikka paigutada nõnda, et nende akvatoorium ja sissesõidutee oleks kõrgete lainete eest varjatud. See on ju sadama mõte: et seal sees on turvaline ka tormi ajal. Seetõttu katsutakse, kui vähegi võimalik, suunata sadama sissepääs sinnapoole, kust torme pole. Või siis suunda, kust neid on hästi harva. Nii on ka Ringsu sadam Ruhnu saarel avatud kagusse. Kagust puhuvad tuuled meie kandis harva; ja kui üldse puhuvad, siis mitte tormituule tugevusega. Seda kummalisem tundub sadama kasutajate ja haldaja mure, et sadamasse jõuab päris tihti ebameeldivalt kõrge lainetus.
Kui miski on kummaline (ja selleks ei pea üldse olema kuulus), hakkab lainetuse-inimestel kohe kelluke helisema ja näpud arvutuste järgi sügelema. Sest meie mere sügavas avaosas liiguvad tormilained enamasti samas suunas, kuhu vuhiseb neid tekitav tuul. Kui torm ise edasi nihkub, jätkavad lained oma teed selles suunas, kuhu tuul neid algselt lükkas. Kui nende teel on miski nii suur asi nagu Ruhnu saar, siis esmapilgul võiks ju arvata, et saarest allatuult peaks olema vaikne vesi.
Selline lihtne värk käib ainult kuni sellise sügavuseni (tegelikult madaluseni, aga seda sõna vist eesti keeles veel ei ole), kus lained hakkavad tundma merepõhja mõju. Mida pikemad lained, seda varem nad hakkavad end merepõhja kohaselt ümber sättima. Kui vesi läheb madalamaks, siis lained lähevad aegamisi lühemaks, järsemaks ja vahel ka kõrgemaks. Muutub ka lainelevi suund. Lained püüavad end nimelt nõnda sättida, et nende harjad oleksid paralleelsed põhja samasügavusjoontega. Seda protsessi hüütakse refraktsiooniks. Nimelt selle tõttu tundub sageli, et lained tulevad randa nõnda, et nende harjad sobituvad täpselt rannajoonega. Või hoopis mõnes ootamatust suunast kohtades, kus ranna lähistel on keeruka kujuga madalikud. Nagu Harilaiu ümbruses tavaks. Aga sellegipoolest: kust või millise tormiga siis lained Ringsu sadamasse tulevad?
Ega’s midagi, tuleb rehkendada. Rehkenduse tegi (mitte enam nii väga noor) kolleeg Rain Männikus ja asjad kontrollis üle tubli doktorant Fatemeh Najafzadeh. Tulemus oli päris ootamatu. Pole üldse oluline, mis suunast Liivi lahel torm puhub. Niipea, kui tuul läheb piisavalt kangeks (jämedalt 15 m/s), tekivad just sellised lained, mis pööravad end ümber Ruhnu saare ja sellest lõunas paikneva Gretagrundi madala nii, et tabavad täpselt sadama sissesõiduteed. Nii et need, kes paigutasid Ringsu sadama pealtnäha lainete eest varjatud kohta, kus meri ka suhteliselt kiiresti sügavaks lähevad, sättisid selle tegelikult nii-öelda vihma käest ära, kuid otse räästa alla. Lisatud pilt näitab, kuidas liiguvad lained põhjaloode tormis (mille suunda näitab suuremat sorti nool), mille puhul peaks sadam justkui pakkuma perfektset kaitset.
Ega selline situatsioon pole maailmas päris erakordne, aga haruldane selles mõttes, et sadam ei ole kuigi turvaline praktiliselt mistahes suunast puhuva tormi korral. Mis teha, Liivi lahes puhuvad tuuled ja Ruhnu ümbruse mereala on just nõnda tuunitud. Nojah, ja nüüd on muidugi selge vähemalt üks põhjus, miks Ruhnu ajaloolised lautrikohad olid hoopis mujal. Ikka nendes kohtades, mis just kohalikust refraktsioonist mõjutatud lainete eest paremini varjatud. Mis siis, et pealtnäha merele otse avatud. See teadmine läks koos ruhnurootslastega suure sõja ajal Rootsimaale. Kui nende käest õigel ajal küsida ei osanud, tuleb nüüd seda teadmist kokku korjata mitme finantseerija toel: Eesti teadusagentuur (PRG1129), Euroopa Majanduspiirkond (EMP480) ja Saarte Liinid (LTEE21048). Lugeda saab igaüks meie enda teadusajakirja Estonian Journal of Earth Sciences värskest numbrist. Kui on piisavalt julgust, klõpsa lingile https://doi.org/10.3176/earth.2022.06.

Vaata ka, mida kirjutas selle kohta (lühidalt, aga täpselt) Annely Akkermann

Männikus, R., Soomere, T., Najafzadeh, F. 2022. Refraction may redirect waves from multiple directions into a harbour: a case study in the Gulf of Riga, eastern Baltic Sea. Estonian Journal of Earth Sciences, 71(2), 80–88, https://doi.org/10.3176/earth.2022.06