Yksi äänekoskelainen on Jyväskylän yliopiston tuoreella listalla, joka kertoo huhti–toukokuussa suoritetuista tutkinnoista. Tämä yksi on Merja Johanna Pulkkanen.
Äänekosken lukiosta vuonna 1997 ylioppilaksi tulleesta Pulkkasesta tuli keväällä filosofian tohtori. Hän väitteli maaliskuussa jäänalaisten virtausten yhteydestä järviekosysteemin toimintaan.
Filosofian maisteriksi Pulkkanen valmistui vuonna 2002 Kuopion yliopistosta (nyk. Itä-Suomen yliopisto) pääaineenaan ympäristötiede. Pulkkanen on toiminut Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitoksella tutkijana ja tohtorikoulutettavana vuodesta 2004 lähtien.
Matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan alaisessa, akvaattisten tieteiden väitöksessään – ”Under-ice temperature and oxygen conditions in boreal lakes” (Boreaalisten järvien jäänalaiset lämpötila- ja happiolosuhteet) – Pulkkanen tarkasteli erityisesti syksyllä järvien jäätymisen aikaisia, keskitalven ja jäiden lähdön aikaisia oloja.
SISÄVESIEN TUTKIMUS on keskittynyt avovesikauteen, vaikka suuri osa pohjoisen pallonpuoliskon järvistä on jäätyneenä ainakin osan vuodesta. Avovesikauden ja jääpeitteisen ajan vuorottelu vaikuttaa merkittävästi järvien biologiaan. Syys- ja kevättäyskierron aikaan järven veden lämpötila tasoittuu koko vesipatsaassa, ja samoin veteen liuenneiden aineiden pitoisuudet tasoittuvat. Järvet toimivat alueellisella tasolla ilmaston säätelijöinä, ja toisaalta ilmasto vaikuttaa järvissä tapahtuviin prosesseihin. Ilmakehän lämpötilan nousu vaikuttaa ratkaisevasti talvikauden kehitykseen boreaalisissa järvissä, ja jääpeitteisen ajan lyheneminen on jo havaittavissa pitkistä aikasarjoista.
– Vesiensuojelun tehostamiseksi tarvitaan lisätietoa myös vähemmän tutkituista talviajan prosesseista järvissä, Pulkkanen muistuttaa.
Syksyllä suurten, tuulelle alttiiden järvien vesi jäähtyy usein hyvin kylmäksi ennen jäätymistä. Lämpötila voi laskea huomattavasti alle 4 asteen. Tällöin talven aikana ja erityisesti keväällä jäänalaisten vesikerrosten alkaessa lämmetä veden tiheys kasvaa sen lämpötilan noustessa, mikä vaikuttaa merkittävästi jääpeitteen alla syntyvien virtausten dynamiikkaan järvissä.
Veden happipitoisuus on yksi keskeisimmistä järvien veden laatuun vaikuttavista tekijöistä. Järven jäänalainen happitilanne riippuu syystäyskierron aikaan veteen liuenneen hapen määrästä ja hapenkulutuksen voimakkuudesta jääpeitteen alla. Tutkimuksen pääkohteena oli Suomen neljänneksi syvin järvi, Lammin Pääjärvi Etelä-Suomessa. Lisäksi tutkimuskohteina olivat Iso-Roine ja Orimattilan Pyhäjärvi Etelä-Suomessa, Päijänteen Ristinselän syvänne Keski-Suomessa ja subarktinen Kilpisjärvi Lapissa. Näiden järvien veden lämpötila on talvisin tyypillisesti alle 4 oC.
Syvien järvien vesi sekoittuu jo jääpeitteen alla
Pulkkanen havaitsi järven pohjanläheisen veden lämpötilan olevan alhaisimmillaan jo ennen järven jäätymistä, minkä jälkeen jään alla pohjasedimentistä vapautuva lämpö lämmitti keskitalven aikana hiljalleen pohjanläheisiä vesikerroksia. Sedimentin lämpövuon aiheuttaman vaakasuuntaisen, pohjanläheisen veden virtauksen havaittiin kerryttävän lämpöä ja vähähappista vettä kohti järvien syvännettä keskitalvella.
Lumipeitteen ja kohvajään sulamisen jälkeen alkukeväällä auringonsäteily voi läpäistä kirkkaan teräsjään ja lämmittää jäänalaista vesikerrosta. Auringonsäteilyn lämpö lisää veden tiheyttä aiheuttaen kevätkierron alkamisen pystysuuntaisen veden virtauksen myötä.
Sekoittuneen kerroksen syvyyden Pääjärven syvänteessä havaittiin riippuvan veden lämpötilajakaumasta syyskierron lopussa. Myös vaakasuuntainen, lämpimän veden virtaus matalilta ranta-alueilta, jotka vapautuvat jäästä ja lämpenevät aikaisemmin, vaikutti vesipatsaan sekoittumiseen syvännealueella.
On oletettu, että järvien kevättäyskierto alkaa jääpeitteen sulamisen jälkeen tuulen vaikutuksesta. Pulkkasen seitsenvuotisessa tutkimuksessa Lammin Pääjärven havaittiin sekoittuvan täysin kolmena vuonna syvännealueen ollessa vielä jääpeitteinen.
HAVAINTO JÄÄNALAISESTA täyskierrosta on harvinainen, ja yllättävää on ilmiön yleisyys syvässä järvessä. Jäänalainen kevätkierto vaikuttaa happipitoisuuden nousuun vähäravinteisten järvien syvänteissä, ja sen havaittiin olevan yleisempää syvänteen pohjanläheisen veden ollessa kylmempää.
Rehevissä järvissä, joissa happipitoisuus talven aikana on laskenut alhaiseksi, jäänalainen kevätkierto voi johtaa vähähappisen veden sekoittumiseen koko vesipatsaaseen. Vähähappisella vedellä voi olla haitallisia vaikutuksia järven kalaston ja muun aerobisen eliöstön toimintaan, ja pahimmillaan tämä voi johtaa jäänalaisiin kalakuolemiin.
Vastaväittäjänä toimi professori Martin Forsius (Suomen ympäristökeskus, Helsinki) ja kustoksena professori Juha Karjalainen (Jyväskylän yliopisto).
