Maankohoaminen

Maannousu ja isostasia

Maankohoaminen tarkoittaa maan hyvin hidasta kohoamista. Tämä johtuu Suomessa viimeisestä jääkaudesta, jolloin jäätikkö painoi maankuoren lommolleen. Jäätikön aiheuttama maankuoren lommolleen painuminen on havaittavissa nykyään Etelämantereen ja Grönlannin jäätiköistä. Kun jäätikkö on sulanut, lommo pyrkii hitaasti oikenemaan. Kun maa kohoaa vesistön rannan lähellä, kuivaa maata ilmestyy, saaret kasvavat ja merestä ilmestyy uusia saaria. Suomessa maan kohoaminen näkyy selvimmin muun muassa Vaasan seuduilla Merenkurkun rannoilla. Merenkurkun saariston maapinta-ala kasvaa vuosittain noin neliökilometrillä. Koko Suomen pinta-ala kasvaa vuosittain noin seitsemällä neliökilometrillä.

Postglasiaalinen maannousu on suurimmillaan Oulun–Kemin alueella, n. 9 mm vuodessa merenpintaan nähden. Etelä-Suomessa maannousun suuruus on 3–5 mm vuodessa. Suomenlahden pohjukassa nousua ei enää tapahdu. Pohjanmaan muuta Suomea nopeammasta maannoususta johtuen on esimerkiksi Vuoksen vesistön laskusuunta kääntynyt Pohjanlahdesta Suomenlahteen.

Monet nykyiset niemet ja rantaa lähellä olevat mäet ovat entisiä saaria. Tämä on syynä siihen, että suomalaisessa paikannimistössä monia niemiä ja mäkiä kutsutaan edelleen saariksi.

Maannousualue ei rajoitu Suomeen vaan ulottuu koko Fennoskandian yli. Pohjois-Kanadassa on vastaava, mutta paljon laajempi ”Laurentiidinen” maannousualue, kuten Länsi-Siperiassakin. Fennoskandian maannousualue on kuitenkin ainoa, joka on tiheän asutuksen keskellä ja siksi parhaiten tutkittu.

Suomessa Merenkurkku on maankohoamisen takia päässyt Unescon Maailmanperintöluetteloon. Merenkurkun saaristo on Ruotsin Höga Kustenin (Korkean Rannikon) maailmaperintökohteen laajennus.

Tutkimuksen historia

Suomen rantaviivaa viimeisimmän jääkauden jälkeen kuvaavassa kartassa näkyy Perämeren ja Merenkurkun rannikoiden erityisen voimakas maannousu.

Ruotsalainen luonnontutkija Urban Hjärne (1641 - 1724) julkaisi tutkimuksen 1706 maatumisesta Itämeren vedenpintaan liittyen. Myös suomalainen piispa Eerik Eerikinpoika Sorolainen tutki samaa ilmiötä. Ruotsalainen tähtitieteilijä Anders Celsius hakkasi vuonna 1731 vuosiluvun Gävlen edustalla olevaan ”norppakiveen” merenpinnan seurantaa varten ja arvioi maannousun suuruudeksi 1 m/vuosisata. Toisaalta tiettävästi vanhin maankohoamista koskeva kirjallinen dokumentti on Ruotsista vuodelta 1491, jolloin erään kaupungin asukkaat valittivat kaupungin johdolle pakenevasta merenrannasta ja mataloituvasta venereiteistä. Kaupunki vaadittiin rakennettavaksi, ja rakennettiinkin, lähemmäksi merta.

Louis Agassiz (1807-1873) julkaisi jääkausiteorian, joka sai maankohoamiseen liittyvään tutkimukseen vauhtia. Skottilainen tiedemies Thomas Francis Jamieson (1829-1913) kehitti vuonna 1865 glasiaali-isostasiateorian jääkauden jälkeisestä maankohoamisesta. Kun geologian kehityksen myötä tiedostettiin jääkausien olemassaolo, alettiin ymmärtää, että maannousun syy on isostaattisen tasapainon palautuminen Fennoskandian mannerjäätikön sulamisen jälkeen n. 11 000 vuotta sitten viimeisen jääkauden lopulla. Gerard de Geer (1858-1943) esitti tutkimuksen "Merenpinnan muutoksista Skandinaviassa kvartäärikaudella" ja esitti yhtenäisen isobaasin sisältävän maannousukartan Fennoskandiasta ja Pohjois-Amerikasta.

Nykytutkimus

Maannousun seuranta tapahtuu seuraavilla menetelmillä:

1. Mareografit eli vesiasteikot Suomen rannikolla. Merentutkimuslaitos operoi 13 mareografia.
2. Valtakunnallinen tarkkavaaitus. Suomessa Geodeettinen laitos sai kolmannen tarkkavaaituksen valmiiksi v. 2004. Ensimmäinen vaaitus tehtiin 1892-1910 ja toinen 1935-1975.
3. GPS-mittaus. Suomen 12 pysyvän GPS-aseman avulla saadaan määritetyksi maannousua geosentrisesti eli Maan massakeskipisteen eikä keskimerenpinnan suhteen. Ero koostuu kahdesta osasta: (1) ns. geoidin vuotuinen nousu, arvioituna 0,4 mm /v, ja (2) keskimerenpinnan ns. eustaattinen nousu, n. 1–2 mm vuodessa.
4. Painovoiman seuraus Maan pinnalla. Mittaamalla tarkasti painovoiman eroja maannousualueen yli voidaan vuosien myötä havaita painovoiman hidas väheneminen, kun maannousualueen keskiosa nousee pois Maan keskipisteestä. Ks. Yhteispohjoismaiset maannousupainovoimalinjat.
5. Painovoimakentän muuttumisen seuranta avaruudesta käsin. Jo kauan on tiedetty, että maapallon dynaaminen litistyskerroin J₂ muuttuu hitaasti aikaa myöten ensisijaisesti Kanadan maannousun seurauksena. Uusi GRACE-satelliittimissio antanee pajon yksityiskohtaisempia tietoja maannousun vaikutuksista Maan painovoimakenttään.

Geodeettisen GPS-menetelmän avulla voidaan seurata postglasiaalista maannousua jopa kolmessa ulottuvuudessa: se sisältää myös (pienen) vaakakomponentin. Puhutaan mieluummin postglasiaalisesta muodonpalautusilmiöstä (postglacial rebound). Painovoimamittaukset ovat riippumaton tapa tutkia nousun tarkkaa mekanismia, etenkin miten massa virtaa takaisin Fennoskandian maankuoren alle. Maannousututkimuksen avulla voidaan myös selvittää Maan vaipan ns. viskositeetti, eli kuinka tehokkaasti vaipan kalliomassat vastustavat plastista deformaatiota eri syvyyksillä. Ks. kuva. Mareografinen ja tarkkavaaitusten antamat mittaukset kohdistuvat jonkin vuoden keskimerenpintaan ja niiden avulla määritetään ns. havaittu maankohoaminen, joka eroaan maan keskipisteestä mitatusta absoluuttisesta maankohoamiseta.

Toisaalta maankohoamista tutkimisessa on kauan käytetty rannikkoalueiden vanhoja vedenkorkeusmerkkejä sekä vanhoja karttoja. Edelleen perimätieto rannan sijainnista, satamien mataloituminen ja historia tiedot kaupunkien siirrosta ovat luoneet pohjaa maankohoamista koskeville arvioille. Rantakerrostumien perusteella on voitu arvioida muinaisen aallokon rajaa, vedenpinnan korkeutta ja vesistön laajuutta. Stratigrafisella eli kerrostuminen kerrosjärjestystä ja mikrofossiilisisältöä (~piileväfossiilit) tutkimalla on saatu tietoa rannan sijainnista.

Maankohoamisteorian ongelmia

Mannerlaattojen liikkeiden vaikutus maankohoamiseen on pientä, sillä laattojen liikkeellä voidaan selittää vain noin millimetrin suuruinen kohoaminen vuosittain. Kohoamisteorian selittäminen jääkaudella on looginen, joskin teoriaan sisältyy epäsäännöllisyyksiä, joita ainoastaan yksi syy, jääkausi ja isostasia, eivät selitä. Onkin esitetty näkemyksiä siitä, että nykyinen maankohoamisilmiö olisi jatkumo entiselle, jo kauan jatkuneelle maankohoamiselle, ja että maankohoaminen ei olisi vain jäämassan aiheuttama ilmiö, vaan se olisi seurausta laattojen tektonisista liikkeistä. On tehty arvioita jään painosta, jonka perusteella on arvioitu, ettei mannerjää olisi ollut tarpeeksi painava aiheuttaakseen maankohoamisilmiötä vaan pikemmin ollut hidastamassa muinaisista vuoristoista vapautumisista johtuvaan maankohoamista. Tektonisia prosesseja maankohoamisteoria ei pysty selittämään: vaikka mannerjään reuna ulottui laajimmillaan Puolaan saakka, Puolassa maa ei kohoa, vaan se ”teorian vastaisesti” vajoaa. Edelleen kysymyksiä on herättänyt maakohoamisvyöhykkeen jatkuminen Suomesta Mustanmeren ja Kaspianmeren alueelle saakka, vaikka siellä ei tiettävästi ole koskaan ollut mannerjäätä.

Aiheesta muualla

• Maankohoaminen Tieteen Tietotekniikan keskus - Arctinet
• Merentutkimuslaitos: Itämeri-sanakirja
• Continuous GPS measurements of postglacial adjustment in Fennoscandia: 2. Modeling results American Geophysical Union

Lähteet

• Arkisto 11.7.2006
• Martti Heikkinen, HS, 12.7.2006