Maannousu

Kuva 1. Pohjois-Pohjanmaan maannousu aikavälillä 5000 eaa.- 2000. Maastotiedot: (c) Maanmittauslaitos, 2012; Karttadesign ja animaatio: (c) Juha Oksanen, 2012.

Fennoskandian maannousu on tunnettu jo vuosisatojen ajan. Vuonna 1491 Östhammarin kaupungin asukkaat valittivat rantaviivan etääntyneen niin kauas kaupungista, että vanhaan satamapaikkaan ei enää päässyt. Ilmiö tunnettiin kaikkialla Pohjanlahden rannikolla, jossa uutta maata nousi jatkuvasti merestä ja vanhat satamat mataloituivat käyttökelvottomiksi. Tunnetuin varhaisista maannousun tutkijoista oli Anders Celsius, joka 1740-luvun alussa määritti Gävlen edustalla muutoksen suuruudeksi kolmetoista millimetriä vuodessa. Vaikka Celsiuksen saama arvo on varsin lähellä nykyisin tiedettyä, ei hänellä ollut käsitystä maannousun syystä. Pikemminkin ajateltiin, että ilmiö johtui merenpinnan laskusta eikä maan noususta.

Merenkorkeusmittareiden, mareografien ja yksinkertaisempien vesiasteikkojen avulla voidaan seurata vedenkorkeuden muutosta rantaviivaan nähden. Tukholman merenkorkeushavainnot ulottuvat aina 1770-luvulle saakka. Havainnot tehtiin aluksi vesiasteikolta. Jatkuvasti rekisteröivä mareografi aloitti toimintansa Tukholmassa vuonna 1889, kaksi vuotta Suomen vanhimman mareografin, Hangon, jälkeen. Gerard de Geer julkaisi 1800-luvun lopulla Fennoskandian maannousukartan ja kun samanaikaisesti alettiin ymmärtää jääkauden aiheuttamia ilmiöitä, alkoivat maannousun mekanismi ja vaikutukset selvitä.

Sisämaassa korkeudenmuutoksia voidaan seurata toistettujen tarkkavaaitusten avulla. Suomen Ensimmäinen valtakunnallinen tarkkavaaitus tehtiin vuosina 1892–1910, Toinen 1935–1975 ja Kolmas 1978–2006. Suomen maannousu tunnetaan varsin hyvin. Pohjoismaissa tehtyjen tarkkavaaitusten perusteella koko Fennoskandian alueen maannousu on tarkasti tunnettu. Nykyisin maankuoren liikkeitä, myös maannousua, voidaan seurata jatkuvasti havaitsevien GPS-asemien avulla. GPS-asemilla voidaan havaita myös maannousun aiheuttama pieni vaakaliike.

Maa kohoaa nopeimmin Merenkurkun lähistöllä, lähes senttimetrin vuodessa. Pienintä maannousu on Kaakkois-Suomessa, jossa se on alle kolme millimetriä vuodessa. Pietarissa maannousua ei ole enää havaittavissa.

Kuva 2. Fennoskandian maannousu Maan keskipisteen suhteen (millimetriä vuodessa).

Jäiden vetäytyessä Fennoskandian päältä runsaat 10000 vuotta sitten, maankuori oli painunut noin kaksi kilometriä paksun jäämassan painosta puoli kilometriä syvälle kuopalle. Painon hellitettyä maankuori alkoi kohota ja palautuminen jatkuu edelleen. Pohjanlahden rannikolla jäät olivat paksuimmillaan ja siellä maa voi nousta vielä sata metriä.

Maannousu on vain yksi seuraus globaalista jäätiköitymisten aiheuttamasta muodonpalautumisilmiöstä (GIA, Glacial Isostatic Adjustment). GIA vaikuttaa niin Maan kuoreen kuin vaipan yläosiin, mutta myös merenpinnan korkeusmuutoksiin, jäätiköitymisiin ja painovoimamuutoksiin. Maan muoto muuttuu, massajakautuma muuttuu ja samalla myös Maan vaipassa tapahtuu massavirtauksia. Massavirtaukset ovat valtavia jopa koko Maan mittakaavassa: toistuvien jäätiköitymisten synnyttämässä noin 100000 vuoden jaksoissa merenpinta nousee ja laskee toista sataa metriä. Maan massoja siirtyy 5×1019 kg verran paikasta toiseen (tämä vastaa lähes kymmenestuhannesosaa koko maapallon massasta!) ja valtavat jäätiköt kasvavat ja sulavat painaen maankuorta lommolle ja taas päästäen sen vapautumaan. Tätä on jatkunut säännöllisesti ainakin viimeiset kaksi miljoonaa vuotta.
 

Kuva 3. Jäätiköitymisen sykli ja sen vaikutus merenpinnan korkeuteen ja Maan vaippaan. a) tilanne ennen jäätiköitymistä. b) Jäätiköityminen alkaa. Vettä siirtyy merestä jäätikköön, merenpinta laskee paitsi lähellä jäätiköityvää aluetta, jonka lisääntyvä painovoima muuttaa geoidin (merenpinnan) muotoa. Maankuori painuu kasaan elastisesti. c) Jäätiköityminen jatkuu. Maan vaipan hitaat virtaukset alkavat, massaa virtaa pois jäätikön alaisesta vaipasta; jäätikön ulkopuolella maannousua. Merenpinta laskee edelleen paitsi jäätikön lähellä. d) Jäätikkö sulaa, vesi siirtyy takaisin mereen, merenpinta nousee paitsi sulavan jäätikön lähellä, jossa muutos on hyvin pieni. Maankuoren elastinen painuma palautuu välittömästi. Vaipan massavirtaus nostaa jäljelle jäänyttä painumaa hitaasti, tilanne vastaa nykyistä maannousua Fennoskandiassa.


Viimeisin jääkausi oli voimakkaimmillaan pohjoisen pallonpuoliskon alueella, Fennoskandiassa, Luoteis-Venäjällä ja Pohjois-Amerikassa. Näillä alueilla maannousu kertoo jäätiköitymisen historiasta. Grönlannissa ja Etelämantereella jääkausi jatkuu.

Jäätiköiden sulaminen nostaa merenpintaa. Nykyinen globaali merenpinnan nousu on runsaat 1,5 millimetriä vuodessa mutta viime vuosina nousunopeus on likimain kaksinkertaistunut. Merenpinnan nousu pienentää rannikoilla havaittavaa maannousua. Toistaiseksi merennousu on pienempää kuin Suomen rannikon maannousu, joten uutta maata tulee edelleenkin näkyviin merestä. Erityisesti Pohjanlahden rannikolla ilmiö näkyy selvästi.

Suomen maannousu tunnetaan tarkkavaaitusten ja GPS-havaintojen ansiosta varsin tarkasti. Silti meillä on vielä tutkittavaa sekä maannousun mekanismissa, sen aiheuttamassa painovoiman muutoksessa että maannousun yksityiskohdissa. Geodeettinen laitos tutkii maannousua ja merenpinnan muutosten vaikutusta rannikoillamme.

Kuva 4. Suomen maannousu suhteessa Maan keskipisteeseen. Merenpinnan nousu on noin 1,5 millimetriä vuodessa, joten maannousu suhteessa merenpintaan on vastaavaa määrää pienempi.