FINNARP. Science and Support in Antarctica. FINNARP Science and Support in Antarctica 1

Transkriptio

1 FINNARP Science and Support in Antarctica FINNARP Science and Support in Antarctica 1

2

3 FINNARP Science and Support in Antarctica Publisher / Julkaisija/Toimitus: Ilmatieteen laitos / Finnish Antarctic Research Program (FINNARP) Address / Käyntiosoite: Erik Palménin aukio 1, Helsinki Layout / Ulkoasu: Tikkanen Workshop / Hannu Tikkanen Cover picture / Kannen kuva: Lara Harrison Photo / Kuvat: Finnish Antarctic Research Program (FINNARP) ISBN Press / Paino: Nykypaino Oy, Vantaa 2014

4 Contents Sisältö 5 Editorial Pääkirjoitus 6 Finland s Antarctic Research Strategy 2014 Suomen Etelämanner-tutkimuksen strategia Aboa Research Station Tutkimusasema Aboa 10 Antarctic Meteorology and its Interactions with the Cryosphere and Ocean (AMICO) Antarktiksen meteorologia ja sen vuorovaikutus lumen, jään ja meren kanssa 12 Atmospheric Composition and Processes Relevant to Climate Change in Antarctica Etelämantereen ilmakehän koostumus ja prosessit ilmastonmuutoksessa 14 Variation of Antarctic Sea Ice Thickness and Its Effect on the Load Level of Ice Navigating Antarktikan jäänpaksuuden vaihtelu ja sen vaikutus laivan kohtaamiin jääkuormiin 16 Cosmic Rays in the Polar Atmosphere Kosminen säteily ilmakehässä 18 Cenozoic Glacial History of East Antarctica Itäisen Etelämantereen kenotsooisen ajan jäätikköhistoria 20 Remotely Piloted Aircraft Measurements Kauko-ohjatut ilma-alusmittaukset 22 Sea Ice Biogeochemistry Merijään biogeokemia 24 Physics and Ecology of Lakes in the Western Dronning Maud Land Järvien tutkimukset läntisellä Kuningatar Maudin maalla 26 Gravity Change and Contemporary Geodynamics in Dronning Maud Land Painovoimanmuutos ja geodynamiikka Kuningatar Maudin Maalla 28 Seismic Broad-Band Station in Aboa Laajakaistaseismografiasema Aboalla 30 UV Measurements in the Antarctic UV-mittauksia Etelämanner-alueella 32 Long Term Ozonesonde Observations at Marambio Marambio otsoniluotaushavainnot 34 Finnish-Argentinian Measurements on Snow UV Albedo in Marambio Argentiinan Marambio-asemalla mitataan lumen UV-albedoa 36 The Finnish Antarctic Research Program 2013 Expedition Suomen Etelämanner-tutkimusohjelman 2013 retkikunta

5 Editorial Pääkirjoitus The Finnish Antarctic Research Program FINNARP has been operating in Antarctica now for 25 years. During this time FINNARP has organized twenty-two research expeditions in Queen Maud Land to carry out Antarctic research. Prior to these national expeditions had many Finnish scientists worked in Antarctica and begun long-term observation series supported by other national operators. Since 1998, the Academy of Finland has been granting multiyear research funding for Antarctic research projects and FINNARP logistics was established to support Antarctic research. These actions have provided a solid basis for long term research activities. In addition, many research institutes and universities fund their own measurement campaigns in Antarctica to collect long-term observation series supported by FINNARP. The Finnish research activities in Antarctica have significantly expanded and become more diversified over the years. FINNARP logistics at the Finnish Meteorological Institute supports both national and international research projects at the Finnish research station Aboa and from there to other areas in western Dronning Maud Land. Cooperation with other national Antarctic research programs and operators is vital in order to arrange scientists to access research stations, vessels and field campaign locations. Basis for this cooperation is established in international meetings. The updated Finnish Antarctic research strategy encourages increasing international cooperation. It also has an emphasis on long term scientific research opportunities and improvements in scientific prerequisites in Antarctica. This gives FINNARP a clear direction for the future. International co-operation is the key element for successful Antarctic research. I hope that FINNARP Science and Support in Antarctica gives you an insight to the work we do in the Finnish Antarctic Research Program and feeds new research initiatives. Mika Kalakoski Manager FINNARP/ Finnish Meteorological Institute Suomen Etelämanner-tutkimusohjelma, FINNARP, on työskennellyt 25 vuoden ajan Etelämantereella. Tänä aikana FINNARP on järjestänyt 22 tutkimusretkikuntaa Kuningatar Maudin Maalla. Jo ennen omia kansallisia tutkimusmatkoja suomalaisia tutkijoita työskenteli Etelämantereella, ja pitkien aikasarjojen tallentaminen aloitettiin muiden kansallisten toimijoiden tukemana. Suomen Akatemia on vuodesta 1998 lähtien rahoittanut Etelämanner-tutkimusta usean vuoden jaksoissa. Samana vuonna Etelämanner-logistiikka perustettiin pysyvälle pohjalle. Nämä toimet tarjoavat vahvan pohjan pitkäkestoiselle tutkimustoiminnalle. Tämän lisäksi, useat tutkimuslaitokset ja yliopistot ovat tehneet omalla rahoituksella Etelämanner-tutkimusta FINNARP logistiikan tukemana. Suomen Etelämanner-tutkimus on kasvanut ja monipuolistunut vuosien saatossa merkittävästi. FINNARP- logistiikka Ilmatieteen laitoksella tukee suomalaisia ja kansainvälisiä tutkimusprojekteja tutkimusasema Aboalla, ja sieltä tehtävillä kenttämatkoilla. Lisäksi suomalaisia tutkijoita työskentelee eri valtioiden Etelämanner-ohjelmien tutkimusasemilla ja -aluksilla. Yhteistyö muiden kansallisten toimijoiden kanssa on välttämätöntä, jotta tutkijat pääsevät kenttätyöalueilleen. Pohja yhteistyölle luodaan kansainvälisissä kokouksissa. Päivitetty Etelämanner-strategia painottaa kansainvälisen vuorovaikutuksen lisäämistä, tutkimuksen edellytyksistä huolehtimista ja pitkäjänteistä kehittämistä. Tämä antaa selkeän suunnan FINNARP:in tulevalle toiminnalle. Kansainvälinen yhteistyö on avainasemassa Etelämanner-tutkimuksen menestykselle. Toivottavasti FINNARP - tiedettä ja tukea Etelämantereella antaa monipuolisen kuvan Suomen Etelämanner-tutkimusohjelmasta ja kannustaa uusiin tutkimusaloitteisiin. Mika Kalakoski Päällikkö FINNARP/Ilmatieteen laitos FINNARP Science and Support in Antarctica 5

6 Finland s Antarctic Research Strategy 2014 Suomen Etelämannertutkimuksen strategia 2014 Antarctic research will produce high quality scientific knowledge that concern Antarctica or for which data obtained from Antarctica is irreplaceable. Research may be either global or limited to the two polar regions, but would not be possible without data from Antarctica. Moreover research generates knowledge which supports national and international decision-making. In Antarctic research, Finland emphasizes especially those areas in which Finland has the opportunity to promote in a significant way international scientific research. Antarctic research strengthens Finnish know-how on cold climate conditions. The Coordination Committee for Antarctic Research has defined the following vision for Finland s Antarctic research: Finnish Antarctic research is of high-quality, recognized internationally and open for new ideas. The strategy puts emphasis on three priorities: 1. Antarctic research produces new scientific breakthroughs based on its unique data. 2. Antarctic research is internationally interactive. 3. The prerequisites for Antarctic Research are secured and developed with a long-term vision. The Coordination Committee for Antarctic Research ( ) appointed by the Ministry of Education and Culture approved Finland s Antarctic Strategy in April Scientific community and other stakeholders were consulted during the process. 6 FINNARP Science and Support in Antarctica

7 Etelämanner-tutkimuksen tehtävänä on tuottaa korkeatasoista tieteellistä tutkimustietoa, joka koskee Etelämannerta tai jolle Etelämantereelta saatava aineisto on korvaamatonta. Tutkimus voi olla joko globaalia tai molempia napa-alueita koskevaa, mutta sen toteuttaminen ilman Etelämanner-aineistoa ei olisi mahdollista. Lisäksi tutkimus tuottaa tietoa kansallisen ja kansainvälisen päätöksenteon tueksi. Suomen Etelämanner-tutkimuksessa panostetaan erityisesti sellaisiin aloihin, joissa Suomella on mahdollisuus tehdä korkeatasoista kansainvälistä tieteellistä tutkimusta. Etelämanner-tutkimus vahvistaa kylmän ilmanalan osaamista Suomessa. Etelämanner-tutkimuksen koordinaatioryhmä määritteli Suomen Etelämanner-tutkimuksesta vision, jonka mukaan: Suomalainen Etelämanner-tutkimus on kansainvälisesti korkeatasoista ja tunnustettua sekä avointa uusille avauksille. Visiota toteutetaan kolmen strategisen painotuksen kautta: 1. Etelämanner-tutkimus tuottaa ainutlaatuisen aineiston pohjalta uusia tieteellisiä läpimurtoja. 2. Etelämanner-tutkimus on kansainvälisesti vuorovaikutteista. 3. Etelämanner-tutkimuksen edellytykset varmistetaan ja niitä kehitetään pitkäjänteisesti. Opetus- ja kulttuuriministeriön asettama Etelämannertutkimuksen koordinaatioryhmä ( ) hyväksyi kansallisen Etelämanner-tutkimuksen strategian huhtikuussa Strategian valmistelussa on kuultu tiedeyhteisöä sekä muita Etelämanner-tutkimuksen sidosryhmiä. FINNARP Science and Support in Antarctica 7

8 Aboa Research Station Tutkimusasema Aboa The Finnish Antarctic research station Aboa is located in Queen Maud Land, in the Vestfjella Mountains. The station was built in January 1989 on the Basen nunatak. The Swedish research station Wasa is located on the same nunatak, 200 metres from Aboa. The research station comprises a main building, a generator building, an arch shelter, two separate research/ accommodation containers, a container housing a doctor s surgery/accommodation, a container with a gravity laboratory, three 20 feet storage containers (food, spare parts, storeroom), an incinerator container, a garage and a container for climate research with a year-round weather station. Aboa is well-suited for continuous use in the summertime and can accommodate expeditions of up to 13 people. For occasional short stays, the station can accommodate 17 people. The station is powered by two diesel generators used one at a time. Both generators have a capacity of 20 kw. In addition to the generators, the station is equipped with 24V/1200Ah batteries. The batteries are charged by generator and/or by 26 m2 solar panels. The solar panel system powers the station s year-round automatic measuring equipment. Aboa has two different systems for obtaining drinking water. In the early season, when the sun does not provide much heat, water is obtained by melting snow. The station has a 1500 litre melting basin. In the basin, snow is melted by the secondary cooling circuit for the generator s diesel fuel. As sunlight gets stronger, water can be fetched by vehicle from a supraglacial lake. Logistical support is mainly provided by aeroplane, and expeditions arrive and leave by air. Larger shipments of goods have been freighted through the German research station Neumayer III, where it is possible to arrive by ship. From Neumayer III, goods have been driven to Aboa by land in cooperation with the Swedish Polar Research Secretariat. The station uses tracked vehicles, a tractor, snowmobiles and SUVs for maintenance duties and for moving about in the area. 8 FINNARP Science and Support in Antarctica

9 Suomen Etelämanner-tutkimusasema Aboa sijaitsee Kuningatar Maudin maalla, Vestfjellan vuoristossa. Asema on rakennettu tammikuussa 1989 Basen nunatakille. Samalla nunatakilla, 200 metrin päässä Suomen tutkimusasemasta, sijaitsee Ruotsin tutkimusasema Wasa. Tutkimusasema-alueeseen kuuluu päärakennus, generaattorirakennus, kaarihalli, kaksi erillistä tutkimus-/ asuinkonttia, lääkärin hoito-/asuinkontti, painovoimalaboratoriokontti, kolme 20 jalan varastokonttia (ruokakontti, varaosakontti, varastokontti), polttouunikontti, ajoneuvohalli ja ilmastotutkimuskontti, johon on asennettu ympärivuoden toimiva sääasema. Aboa soveltuu hyvin 13 hengen retkikuntien jatkuvaan kesäkäyttöön. Tilapäisesti asemalle voidaan majoittaa 17 henkeä. Aseman voimanlähteenä toimii kaksi dieselgeneraattoria, joista vain yhtä käytetään kerrallaan. Kummankin generaattorin kapasiteetti on 20 kw. Lisäksi asemalta löytyy 24V/1200Ah akusto. Akut ladataan joko generaattorilla ja/tai 26 m2 aurinkopaneeleilla. Aseman aurinkopaneelijärjestelmä tuottaa energiaa ympärivuotisille automaattisille mittauslaitteistoille. Aboan talousvesi saadaan kahdesta eri järjestelmästä. Alkukaudesta, jolloin auringonsäteily ei ole vielä voimakasta, vesi sulatetaan lumesta. Aseman lumensulatusallas on 1500 litraa ja siinä kiertää generaattoridieselin toisiokierron jäähdytysputkisto joka sulattaa lumen. Auringonsäteilyn voimistuessa, vettä saadaan jäätiköltä. Vesi noudetaan ajoneuvolla supraglasiaalisesta järvestä. Aseman logistinen tuki hoidetaan pääasiassa lentokoneella. Retkikunnat saapuvat ja poistuvat Aboalta lentokoneella. Suurempia rahtimääriä on kuljetettu Saksan Neumayer-aseman kautta, jonne päästään laivalla. Neumayerilta Aboalle tavara on kuljetettu maateitse yhteistyössä Ruotsin Polaari Instituutin kanssa. Aseman ylläpitoon ja lähialueilla liikkumiseen käytetään telakuorma-autoja, traktoria, moottorikelkkoja ja maastoautoja. Everyday maintenance work Päivittäisiä lumitöitä Maintenance of the automatic weather station Sääaseman huoltoa Finnish research station Aboa Suomen tutkimusasema Aboa Pumping household water for Aboa Talousveden haussa FINNARP Science and Support in Antarctica 9

10 Antarctic Meteorology and its Interactions with the Cryosphere and Ocean (AMICO) The objectives of the Antarctic Meteorology and its Interactions with the Cryosphere and Oceans (AMICO) project are (a) to obtain better knowledge on the Antarctic climate system, with focus on interaction between the atmosphere, cryosphere, and ocean, as well as interaction between different spatial and temporal scales and (b) to develop better parameterization schemes for numerical weather prediction and climate models. The AMICO project is dived into three work packages: (1) Earth surface energy balance, (2) Atmospheric boundary layer (ABL) and (3) Large-scale atmospheric circulation, cyclones, and moisture budget. The project uses following methods: (a) Field work (controlled balloon experiments at Aboa in summers and with Smith College and Met Norway; Weddell Sea in winter 2013 (R/V Polarstern of AWI); 7th Aboa expedition starting in November 2014, (b) Data analyses (Antarctic weather stations, reanalyses, weather and climate model results) and (c) Model experiments (meteorology WRF, sea ice and ocean). Antarktiksen meteorologia ja sen vuorovaikutus lumen, jään ja meren kanssa Hankkeen tavoitteena on saavuttaa parempi tietämys ilmakehän, lumen, jään ja meren vuorovaikutus-prosesseista Antarktiksella, ja siltä pohjalta kehittää parempia menetelmiä näiden prosessien kuvaamiseksi ilmasto- ja säänennustusmalleissa. Tutkimus kohdistuu (a) lumen ja jään pinnan energiataseeseen mannerjäätiköllä, jäähyllyillä ja merijäällä, (b) ilmakehän ja meren väliseen lämmönvaihtoon ja alailmakehän fysikaalisiin prosesseihin, sekä (c) ilmakehän suuren mittakaavan kiertoliikkeeseen, kosteustalouteen ja matalapaineisiin. Projektissa analysoidaan olemassa olevaa aineistoa (muun muassa vuosina tehdyiltä tutkimusmatkoilta) ja tehdään uusia mittauksia Suomen Aboa-asemalla. Mittauksissa hyödynnetään uusinta teknologiaa, mm. kauko-ohjattavia lennokkeja. Havaintoaineistojen analysointia tukee monipuolinen numeerinen mallitus. Schematic presentation of the AMICO project. AMICO projekti Snow grain size measurements. Lumen kiderakenteen mittausta. 10 FINNARP Science and Support in Antarctica

11 Measurements of incoming and reflected solar radiation as well as incoming and surface-emitted thermal longwave radiation Säteilymittauksia: ylöspäin suunnatut laitteet mittaavat lumen pinnalle tulevaa auringonsäteilyä ja pitkäaaltoista lämpösäteilyä ja alaspäin suunnatut laitteet mittaavat lumesta heijastuvaa auringonsäteilyä ja lumen lähettämää lämpösäteilyä. Participants: Osallistujat: Timo Vihma, Roberta Pirazzini, Tiina Nygård, Priit Tisler, Bin Cheng, Petteri Uotila, Ilona Välisuo, Rostislav Kouznetsov, Elena Shevnina, Karolina Stanislawska, Daniel Kramer, Leena Leppänen, Panu Lahtinen, Hannu Savijärvi, Jouko Launiainen International collaboration: Kansainväliset yhteistyökumppanit: Alfred Wegener Institute, British Antarctic Survey, University of Melbourne, Texas A & M University, Technical University of Braunschweig, Wageningen University, Meteo France, University of South Florida, Met Norway, Smith College, NorthWest Research Associates Contact: Yhteystiedot: Prof. Timo Vihma. Finnish Meteorological Institute, P.O. Box 503, Helsinki. timo.vihma@fmi.fi, Phone: Weather mast Säämasto FINNARP Science and Support in Antarctica 11

12 Concordia station at Dome C. Dome C Concordia asemalla. Atmospheric Composition and Processes Relevant to Climate Change in Antarctica Etelämantereen ilmakehän koostumus ja prosessit ilmastonmuutoksessa The project Atmospheric Composition and Processes relevant to climate change in Antarctica (ACPANT) provides new scientific insight into atmospheric composition and associated processes relevant to climate change in the Antarctic atmosphere. ACPANT focuses on four thematic issues: i) atmospheric new-particle formation, ii) properties and sources of cloud condensation nuclei, iii) aerosol optical properties and iv) oceans and coastal shelf areas around Antarctica as sources and sinks of carbon dioxide and methane. The investigation is based on continuous measurements at three research stations located in Antarctica: the joint Italian-French Concordia station at Dome C in the upper plateau of East Antarctica, the German station Neumayer in coastal Antarctica, and the Argentinian station in Marambio a small island at the northern tip of the Antarctic Peninsula. The continuous measurements will be supported with intensive field campaigns at the Finnish station Aboa and its surroundings. The project is a consortium between the Finnish Meteorological Institute and University of Helsinki and it involves also close cooperation with Italian National Research Council, Institute of Atmospheric Sciences and Climate (CNR-ISAC), Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research (AWI), and the Argentinian national weather service. The project is funded by the Academy of Finland for the period FINNARP Science and Support in Antarctica

13 PhD student Ella-Maria Kyrö measuring flows in the atmospheric research laboratory of Aboa. Tohtorikoulutettava Ella-Maria Kyrö tekee mittauk sia tutkimuslaboratoriossa. Research laboratory for aerosol measurements. Tutkimuslaboratorio aerosolimittauksille. Hankkeessa Etelämantereen ilmakehän koostumus ja prosessit ilmastonmuutoksessa (ACPANT) tuotetaan uutta tutkimustietoa ilmakehän koostumuksesta ja ilmastonmuutoksen kannalta tärkeistä ilmakehäprosesseista Etelämantereella. Hanke keskittyy neljään aihealueeseen: i) ilmakehän hiukkasmuodostus, ii) pilvipisaroiden tiivistymisytimien lähteet ja ominaisuudet, iii) hiukkasten optiset ominaisuudet ja iv) etelämannerta ympäröivien merialueiden toimiminen hiilidioksidin ja metaanin lähteinä ja nieluina. Hankkeessa tehtävä tutkimus perustuu mittauksiin, joita tehdään kolmella jatkuvatoimisella mittausasemalla: mantereen itäisellä ylängöllä sijaitseva ranskalais-italialainen Concordia, rannikolla sijaitseva saksalainen asema Neumayer ja etelämantereen niemimaan kärjen tuntumassa olevalla saarella sijaitseva Marambio. Jatkuvatoimisia mittauksia tuetaan intensiivikampanjoilla Suomen tutkimusasema Aboalla ja sen ympäristössä. Hanke on Ilmatieteen laitoksen ja Helsingin yliopiston yhteinen ja siinä toimitaan yhteistyössä myös italialaisen National Research Council Institute of Atmospheric Sciences and Climate (CNR-ISAC) -tutkimuslaitoksen, saksalaisen Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research (AWI) tutkimuslaitoksen ja Argentiinan ilmatieteen laitoksen kanssa. Hanketta rahoittaa Suomen Akatemia ajalla PhD Theses involving aerosol research at Aboa: Väitöskirjoja, joiden osana on Aboalla tehtyä aerosolitutkimusta: Koponen, I.: Observations of Tropospheric Aerosol Size Distributions, University of Helsinki, Department of Physics, Report Series in Aerosol Science, 63, Teinilä, K.: Size-resolved chemistry of particulate ionic compounds at high latitudes. University of Helsinki, Department of Chemistry, Finnish Meteorological Institute Contributions, 46, Asmi, E.: Experimental studies on new particle formation and ions, University of Helsinki, Department of Physics, Report Series in Aerosol Science, 110, Kyrö, E.-M.: Aerosol processes in polar regions - from formation to climatic implications, University of Helsinki, Department of Physics, Report Series in Aerosol Science, 152, Schematic of the enhancement of meltwater ponds to NPF in Antarctica and other glaciated areas. (Kyrö E.-M., PhD thesis 2014) Skemaattinen kuva sulavesilammikoiden vaikutuksesta uusien hiukkasten muodostumiseen Etelämantereella ja muilla jäätikköalueilla. FINNARP Science and Support in Antarctica 13

14 Variation of Antarctic Sea Ice Thickness and Its Effect on the Load Level of Ice Navigating Antarktikan jäänpaksuuden vaihtelu ja sen vaikutus laivan kohtaamiin jääkuormiin ANTLOAD (Variation of Antarctic sea ice thickness and its effect on the load level of ice navigating) is a project funded by Academy of Finland. ANTLOAD runs from 1 st January, 2013 until 31 st December, The aim of the project is to develop a multidisciplinary approach to analyse the effects of ice thickness variation and shipping activities on ice covered waters. The crucial topics are the determination of ice concentration and ice thickness and linking these on the ice-induced loads and vibrations onboard ships. As a part of the project, three researchers participated the Antarctic voyage onboard SA Agulhas II. The voyage departed from Cape Town to Antarctica on 27 th November, 2013, returning on 13 th February, During the voyage ice induced loads on the ship hull and the propulsion system were monitored with 200 Hz measuring frequency. Ice conditions were monitored by electromagnetic (EM) device and with stereo cameras. Vessel stopped in three different locations to gather ice specimen and to measure the strength of ice. Setting up the stereo camera instrument. Stereokameran asennus. 14 FINNARP Science and Support in Antarctica

15 ANTLOAD (Antarktikan jäänpaksuuden vaihtelu ja sen vaikutus laivan kohtaamiin jääkuormiin) on Suomen Akatemian rahoittama projekti. Projekti käynnistyi ja se päättyy Hankkeen tavoitteena on kehittää monitieteellistä lähestymistä jään paksuuden vaihtelun mallinnukseen ja vaihtelun aiheuttamiin laivan kohtaamien jääkuormien tilastollisuuteen. Tärkeimpinä jääparametreinä on jään konsentraatio sekä paksuus ja hankkeessa etsitään keinoja linkittää nämä laivan kohtaamiin jääkuormiin ja laivapalkin värähtelyihin. Osana hanketta, kolme tutkijaa osallistui SA Agulhas II laivalla Antartikan mittausmatkaan, joka käynnistyi Kapkaupungista ja päättyi Kapkaupunkiin Matkan aikana laivan rungosta ja propulsiolaitteista mitattiin jään aiheuttamia kuormia 200 Hz taajuudella. Lisäksi jään paksuutta mitattiin elektromagneettisella (EM) laitteella ja stereokameroilla. Matkan aikana kerättiin jäänäytteet jään lujuusmittauksia varten kolmesta eri jääolosuhteesta. Stereo camera photos. Stereokamera kuvia. South African research vessel S.A. Agulhas II Etelä-afrikkalainen tutkimusalus S.A. Agulhas II International co-operation: Kansainvälinen yhteistyö: Main partners: Pääyhteistyökumppanit: Measuring ice thickness with EM-device. Jään paksuuden mittausta EM-laitteella. Project website: Projektin nettisivu: FINNARP Science and Support in Antarctica 15

16 Cosmic Rays in the Polar Atmosphere Kosminen säteily ilmakehässä The Project aims to conduct measurements of the nucleonic component of the cascade initiated by extraterrestrial cosmic rays in the polar atmosphere, using a ground-based cosmic ray detector at the Concordia Station (75 6 S, E, elevation 3,233 m) in the Antarctic plateau. The main task is to provide simultaneous in situ measurements of the atmospheric aerosols (performed by the University of Florence) and cosmic ray induced cascade. This aims to shed light on the debated hypothesis that cosmic rays may potentially affect properties of the atmospheric aerosols, providing thus an indirect link for solarterrestrial relation. The proposed location is the optimum. First, the polar location, proximity to the geomagnetic pole and high altitude guarantees the greatest variability of the cosmic ray flux at ground. Second, the extremely clean and isolated from the rest of the world troposphere provides the best conditions to study the aerosol changes, compared to other locations. The timing corresponds to the maximum and decline phase of the solar cycle providing a great opportunity to study the possible cosmic ray atmosphere connection, in comparison with the quiet periods. 16 FINNARP Science and Support in Antarctica

17 Hankkeessa mitataan kosmisten säteiden aiheuttamaa sekundäärisäteilyä polaarialueiden ilmakehässä. Mittaukset tehdään italialais-ranskalaisella Concordiaasemalla (75 6 S, E, korkeus 3,233 m) kosmisten säteiden anturilla. Hankkeessa tehdään in situ -mittauksia ilmakehän aerosoleista (Firenzen yliopisto) ja kosmisten säteiden aiheuttamasta sekundäärisäteilystä. Tällä pyritään selvittämään kiisteltyä hypoteesia, jonka mukaan kosmiset säteet voivat vaikuttaa ilmakehän aerosolien ominaisuuksiin, ja muodostaa siten epäsuoran yhteyden Auringon ja Maan väliseen suhteeseen. Mittaukset toteutetaan optimaalisessa ympäristössä. Sijainti napa-alueella, geomagneettisen navan läheisyys ja suuri korkeus merenpintaan nähden takaavat mahdollisimman suuren vaihtelun kosmisen säteilyn vuossa. Erittäin puhdas ja muusta maailmasta erillään oleva troposfääri tarjoaa aerosolimuutosten tutkimiseen parhaat mahdolliset olosuhteet. Mittauksien toteutusajankohta vastaa aurinkosyklin aktiivisinta vaihetta ja laskuvaihetta, mikä tarjoaa loistavan tilaisuuden tutkia kosmisten säteiden ja ilmakehän mahdollista yhteyttä toisin kuin hiljaisina jaksoina. Participants: Osallistujat: Prof. Ilya Usoskin (Sodankylä Geophysical Observatory) and Mr. Stepan Poluianov (Department of Physics), University of Oulu International Project partners: Yhteistyökumppanit: University of Florence (Italy); North-West University (South Africa) FINNARP Science and Support in Antarctica 17

18 Cenozoic Glacial History of East Antarctica At the Thule Institute, University of Oulu the collaborative research is done in order to verify the history of the East Antarctic Ice Sheet and to increase our understanding of the future behaviour of the Antarctic ice sheets. The principal scientist in this research is Professor Kari Strand. The materials for this research are related to the scientific research drilling on the East Antarctic continental margins including the IODP Wilkes Land Glacial History Exp 318 and the ODP Prydz Bay Glacial History and Paleoceanography Leg 188. A special interest in our present research lies in verifying the onset of Eocene-Oligocene glaciation of the East Antarctica by studying heavy mineral assemblages and quartz grains surface microtextures. The records from the Wilkes Land margin are complementary to same time interval obtained from the Prydz Bay margin. Funding for this research is received from the Academy of Finland. Itäisen Etelämantereen kenotsooisen ajan jäätikköhistoria Oulun yliopiston Thule-instituutissa tehdään tutkimusta Itä-Antarktiksen jääkentän kehityshistoriasta. Tarkoituksena on myös selvittää miten Itä-Antarktiksen jääkentät käyttäytyvät tulevaisuudessa. Vastuullisena tutkijana hankkeessa on tutkimusprofessori Kari Strand. Tutkimusmateriaali on peräisin Itäisen Etelänapamantereen mannerjalustalla tehdyistä tieteellisistä kairauksista, kuten Wilkesinmaan edustan IODP Exp 318 jäätikköhistoria -kairaus ja Prydzinlahden jäätikköhistoria ja paleooseano grafia -kairaus Leg 188. Erityinen mielenkiinto kohdistuu siihen, milloin ensimmäiset mantereelliset jäätiköt syntyivät Etelänapamantereelle. Tutkimuksen kohteina ovat varhaisen eoseeni-oligoseeni -ajan näytteet ja niiden raskasmineraalien ja jäätiköiden alla syntyneiden kvartsirakeiden pintatekstuurit. Nämä kaksi eri tutkimuskohdetta täydentävät toisiaan antaen parhaan kokonaiskäsityksen Itä-Antarktiksen jääkentän kehityksestä. Rahoitus tutkimukseen on saatu Suomen Akate mial ta. Typical quartz grain microtextures in the Wilkes Land margin sediments (Site U1356). Oligocene grains (50R) show concoidal fractures and fractured planes indicating certain cryostatic pressure prevailing under glacial influence, however, Eocene grains (100R) are characterized by weathered surfaces with by rounded outlines and v-shaped percussion cracks indicating non-glacial influences. Also, some relic concoidal fractures are affected by later distinctive scouring. Tyypillisiä Wilkesinmaan edustan (kohde U1356) sedimenttien kvartsirae-mikrotekstuureja. Oligoseenin ajan rakeet (50R) ilmentävät simpukkamaisia ja tasomaisia murtumia, jotka ovat syntyneet voimakkaan jäänalaisen paineen vallitessa ilmentäen jäätiköitymistä, kun taas eoseenin ajan rakeet (100R) omaavat pyöristyneitä, hiertyneitä pintoja. joissa on iskunmerkkejä ilmentäen puuttuvaa tai vain vähäistä jäätikkövaikutusta. Jotkin relikit simpukkamaiset murroksetkin osoittavat myöhempää selkeää hiomisen ilmenemistä. 18 FINNARP Science and Support in Antarctica

19 Locations of the IODP Exp 318, Wilkes Land and ODP Leg 188, Prydz Bay in the East Antarctic continental margin. Kairauskohteiden IODP Exp 318, Wilkes Land and ODP Leg 188, Prydz Bay sijainnit Itäisen Etelänapamantereen mannerjalustalla. Participants: Osallistujat: Prof Kari Strand ( Drs Juho Junttila, Jarkko Lamminen, Juha Köykkä, Antti Huusko, MScs Sami Viljanen, Saija Turunen, Henna Valppu and MSc students Riina Kaikkonen and Tanja Räihä. International partners in this project: Projektin kansainväliset kumppanit: IODP Exp 318 related includes Carlota Escutia, Henk Brinhuis, Steve Bohaty, Sandra Passchier and Tina van de Flierdt and ODP Leg 188 related includes Alan Cooper, Phil O Brian, Sandra Passhier and Fabio Florindo. Project s webpage: Projektin nettisivu: FINNARP Science and Support in Antarctica 19

20 Remotely Piloted Aircraft Measurements Kauko-ohjatut ilma-alusmittaukset M easurements of wind, air temperature, and air humidity were carried out applying remotely piloted aircraft systems (RPAS) during the RV Polarstern Antarctic winter expedition in June August The work was made in collaboration with FMI (under the AMICO project), TU-BS, and AWI. Several RPAS s were applied: unmanned aircraft SUMO (Small Unmanned Meteorological Observer) and a small quadrocopter (both operated by FMI), and the unmanned aircraft M2AV (Meteorological Mini Aerial Vehicle, operated by TU-BS). The data from these airborne instruments were supplemented by the routine meteorological observations and radiosonde soundings at Polarstern and by observations from a mast on the sea ice. SUMO was operated during five ice-stations (51 flights). The typical flight pattern for SUMO consists of vertical profiles with a maximum altitude between 1.0 and 1.7 km. When lower profiles were considered, two profiles were made during one flight. The quadrocopter was operated during three ice-stations (24 flights). It has a rather slow ascending and descending rate and was used in order to get more precise measurements of temperature and humidity from the lowest 100 m layer of the atmosphere. Eleven M²AV flights were made with particular interest in turbulent fluxes. A unique high-quality dataset on the vertical structure of the atmospheric boundary layer over the ice-covered Weddell Sea during winter was obtained. Analyses of the data are expected to yield better understanding of physical processes in the Antarctic marine atmosphere in winter. In addition the data will be used for evaluation and further improvement of boundary layer parameterizations in climate and numerical weather prediction models. Preparations for a flight. Valmistautuminen lennätykseen. SUMO aircraft takes off. SUMO lennokki nousussa. 20 FINNARP Science and Support in Antarctica

21 Tuulen, ilman lämpötilan ja ilmankosteuden mit taukset tehtiin käyttämällä kauko-ohjattua ilma-alusta (RPAS) RV Polarstern -aluksen Etelämantereelle suuntautuneella tutkimusmatkalla kesä-elokuussa Työ tehtiin yhdessä Ilmatieteen laitoksen (AMICO-hanke), Braunschweigin teknisen yliopiston (TU-BS) ja Alfred Wegener -instituutin (AWI) kanssa. Siinä käytettiin useita RPAS-aluksia: SUMO-ilma-alusta (Small Unmanned Meteorological Observer) ja pientä kvadrokopteria (joita molempia käytti Ilmatieteen laitos) ja M2AV-ilma-alusta (Meteorological Mini Aerial Vehicle, jota käytti TU-BS). Ilma-aluksista saatuja tietoja täydennettiin Polarsternin meteorologisilla, radioluotain- ja merijäähavainnoilla. SUMOa lennätettiin viidellä jääasemalla (51 lentoa). SUMOn tyypillisessä lentomallissa on pystyjakaumia, joiden enimmäiskorkeus on 1,0 1,7 kilometriä. Kun otettiin huomioon alempia jakaumia, yhden lennon aikana tehtiin kaksi jakaumaa. Kvadrokopteria lennätettiin kolmella jääasemalla (24 lentoa). Koska kopterin lasku- ja nousuvauhti on hidas, sillä tehtiin tarkempia lämpötila- ja kosteusmittauksia ilmakehän alimmalta sadalta metriltä. Lisäksi tehtiin 11 M²AV-lentoa, joissa kiinnitettiin erityistä huomiota turbulenttisiin virtauksiin. Mittauskampanja keräsi ainutlaatuista ja korkeatasoista tietoa ilmakehän pystysuuntaisesta rakenteesta Weddelinmeren alueelta Etelämantereen talven aikana. Kerätty tieto kasvattaa ymmärtämystä ilmakehän rajakerroksen fysiikasta ja Etelämantereen ilmastojärjestelmästä. Lisäksi kerättyjä tietoja käytetään rajakerroksen parametrioinnin kehittämiseen ja numeeristen sääennustemallien parantamiseen Participants: Osallistujat: Priit Tisler (1), Marius Jonassen (1), Barbara Altstädter (2), Andreas Scholtz (2), Christof Lüpkes (3), Timo Vihma (1), Astrid Lampert (2). 1 Finnish Meteorological Institute (FMI) 2 Technical University of Braunschweig (TU-BS) 3 Alfred Wegener Institute (AWI) Contact: Yhteystiedot: Dr. Priit Tisler Finnish Meteorological Institute P.O. Box 503, Helsinki priit.tisler@fmi.fi Phone: Weather station and observers. Sääasema ja havainnontekijät. Landing of a quandrocopter. Quadrokopterin laskeutuminen. FINNARP Science and Support in Antarctica 21

22 Sea Ice Biogeochemistry Merijään biogeokemia Our task was to quantify the sympagic community composition (algae, protists, bacteria and viruses) and measure their atmospheric carbon uptake rate (primary production) and bacterial production. This, to estimate sea ice gross and net primary production in the Antarctic mid-winter was one of the main tasks assigned for the whole sea ice biogeochemistry group among the other key questions being: What are the air - sea-ice - ocean CO2 and other gases fluxes? Do snow processes and CaCO3 precipitation / dissolution play a significant role? What is the balance between key metabolic and physical controls on the DMSP-DMS-DMSO dynamics in the sea ice and are there potential connections to CH4? These investigations had a significant role also for the entire expedition as explained by the cruise leader Peter Lemke (Alfred Wegener Institute, AWI, Germany): The main motivation was to investigate the sea ice physics and its role as a reaction surface for important chemical conversion processes, and as a source or sink for greenhouse gases, which require thorough understanding of the sea ice biology especially on atmospheric boundary layer processes, biogeochemical processes in the sea ice and ecosystems changes in sea ice and ocean. Diatom frustules, visualized with Scanning Electron microscope after cleaning with acids, staining with KmNO4, dehydration of alcohol series and critical point drying and coating with colloid platinum. Lateral view of diatom Eucampia antarctica and valve view of Fragilariopsis curta (This genus has been related with DMS). Happopestyjen kaliumpermanganaattilla sähkönjohtaviksi, muutoin alkoholisarjan, kriittisen pisteen kuivauksen ja kolloidilla platinalla päällystettyjen piilevien kuorten rakenteet pyyhkäisyelektronimikroskoopilla kuvattuna. Eucampia antarctica ja Fragilariopsis curta, joista viimeksi mainittu tiedetään liittyvän dimetyylisulfaatiin. Tehtävämme oli määrittää merijään eliöyhteisön koostumus (levät, alkueliöt, bakteerit ja virukset) ja mitata niiden ilmakehän hiilidioksidin talteenottotaso (alkutuotanto) ja bakteerituotanto. Merijään brutto- ja nettomääräisen alkutuotannon arviointi Etelämantereen keskitalvessa oli siis yksi koko merijään biokemian ryhmälle osoitetuista päätehtävistä, ja muita keskeisiä kysymyksiä olivat muun muassa seuraavat: Miten suuria ovat ilman, merijään ja meren hiilidioksidin ja muiden kaasujen virtaukset? Onko lumiprosesseilla ja kalsiumkarbonaatin saostumisella/liukenemisella merkittävä vaikutus? Mikä on DMSP DMS-DMSO-dynamiikan tärkeimpien metabolisten ja fyysisten ohjaustekijöiden keskinäinen suhde merijäässä ja onko metaaniin mahdollisia yhteyksiä? Nämä tutkimukset olivat merkittävässä asemassa myös koko tutkimusmatkalla, kuten risteilyn johtaja Peter Lemke (Alfred Wegener -instituutti, AWI, Saksa) totesi: Tutkimusmatkan päätavoite oli tutkia merijään fysiikkaa ja sen asemaa reaktiopintana tärkeille kemiallisille muutosprosesseille ja kasvihuonekaasujen lähteenä tai nieluna, mikä edellyttää perusteellista ymmärrystä merijään biologiasta erityisesti ilmakehän rajakerroksen prosesseissa, merijään biogeokemiallisissa prosesseissa ja merijään ja meren ekosysteemin muutoksissa. 22 FINNARP Science and Support in Antarctica

23 Group photo from the ice station. Ryhmäkuva jääasemalla. Participants and international collaborators: Osallistujat ja kansainväliset yhteistyökumppanit: Janne-Markus Rintala (University of Helsinki, Finland) Anne-Mari Luhtanen (University of Helsinki, Finland) Gerhard Dieckmann (AWI, Germany) Christiane Uhlig (AWI, Germany) Jean-Louis Tisson (Université Libre, Belgium) Jerouen De Jeong (Université Libre, Belgium) Bruno Delille (Universite Liège, France) Daiki Nomura (Hokkaido University, Japan) Nikolaus Gusone (Univärsität Münster, Germany) Julie Janssens (University of Tasmania, Australia) David Thomas (Finnish Environment Institute) Publications: Julkaisut: Carnat, G., J. Zhou, T. Papakyriakou, B., Delille, T. Goossens, T. Haskell, V., Schoemann, F. Fripiat, J.-M. Rintala, and J.-L. Tison (2014): Physical and biological controls on DMS,P dynamics in ice shelf-influenced fast ice during a winter-spring and a springsummer transitions, J. Geophys. Res. Oceans, 119, doi: /2013jc FINNARP Science and Support in Antarctica 23

24 Physics and Ecology of Lakes in the Western Dronning Maud Land Järvien tutkimukset läntisellä Kuningatar Maudin maalla Lakes are found in glaciers and ice sheets with their water balance based on the glacial meltwater. There are two types of such lakes in the western Dronning Maud Land: epiglacial lakes at the ice margin and supraglacial lakes on top of the ice mass. In our lake research, formation, growth, and closing of study lakes in the western Dronning Maud Land are examined for physics, water quality and ecology. This project is a continuation to a pilot study carried out in In this pilot study, the structure, heat balance, water quality and plankton were examined based on samples and soundings. The field study for the project is carried out in study lakes that are located at Basen, Plogen and Fossilryggen nunataks, and their vicinity. The life cycle of lakes in western Dronning Maud Land is sensitive to climate variations. If these lakes grew in size, that would cause further erosion of the ice sheet. In the ecological research, the interest lies in the ecosystem functioning, origins of the species, and adaptation of life into the prevailing extreme conditions. In the austral summer season field studies continue and extend towards development of a mathematical lake model. The flow and transport of substances in the study lakes will be examined and an all-year automated station will be deployed to study the life cycle of these lakes. The ecosystems of the lakes and their surrounds will be studied throughout the summer by frequent sampling. Samples are analysed at the Aboa research station and brought to Helsinki for detailed DNA-RNA analyses. Supraglacial lake Suvivesi Supraglasiaalijärvi Suvivesi 24 FINNARP Science and Support in Antarctica

25 Jäätiköillä muodostuu järviä, joiden vesitalous perustuu niiden sulamisvesiin. Läntisellä Kuningatar Maudin maalla esiintyy kahta tällaista järvityyppiä: jäätikön reunalla olevia epiglasiaalisia järviä sekä jäätikön päällä olevia supraglasiaalisia järviä. Tässä hankkeessa tutkitaan näiden järvien muodostumista, kasvua ja sulkeutumista, veden laatua sekä ekologiaa. Työ on jatkoa vuonna 2010 tehdylle esitutkimukselle. Tutkimusalueena ovat järvet Basenin, Plogenin ja Fossilryggenin nunatakeilla ja niiden lähiympäristössä. Näiden järvien elinkaari on herkkä ilmaston vaihteluille, ja kasvaessaan ne alkaa merkittävästi rapauttaa jäätikköä. Ekologiassa kiinnostuksen kohteina ovat ekosysteemien toiminta, lajiston alkuperä sekä elämän sopeutuminen näihin äärioloihin. Edellä mainitussa esitutkimuksessa tutkittiin järvien rakennetta ja lämpötaloutta sekä luotausten ja näytteiden pohjalta selvitettiin veden laatua ja planktonlajistoa. Kesällä tehtävässä kenttätyössä laajennetaan lämpötaloustarkasteluja matemaattisen mallin kehittämiseksi ja lisäksi tutkitaan veden virtausta ja ainesten kulkeutumaa järvien vesirungoissa. Yhteen tutkimusjärvistä asennetaan ympärivuotinen automaattiasema järvien vuotuisen elinkaaren selvittämiseksi. Järvien ekosysteemin toimintaa tutkitaan koko kesäkauden ajan jatkuvan havaintotoiminnan ja näyteanalyysin avulla. Näytteiden DNA- ja RNA-analyysit tehdään Helsingissä. Evolution of the vertical profile of a supraglacial lake in summer. Supraglasiaalijärven profiilin kehitys kesän aikana. Participants: Osallistujat: Matti Leppäranta (University of Helsinki, Department of Physics) and Lauri Arvola (University of Helsinki, Lammi Biological Station) Period: Aika: ; field work in December 2014 January 2015, planning in 2014 data analyses completed by the end of ; maastotyö joulukuu 2014 tammikuu 2015, suunnittelu v aikana ja aineiston analyysi v loppuun mennessä. International collaboration: Kansainvälinen yhteistyö: Arctic and Antarctic Research Institute, St. Petersburg, Russia Arktinen ja antarktinen tutkimuslaitos, Pietari, Venäjä Publication: Julkaisut: Keskitalo, J., M. Leppäranta & L. Arvola (2013): First records on primary producers of epiglacial and supraglacial lakes in the western Dronning Maud Land, Antarctica. Polar Biology 36(10): DOI /s Leppäranta, M., O. Järvinen & E. Lindgren (2013): Mass and heat balance of snow patches in Basen nunatak, Dronning Maud Land in summer. Journal of Glaciology 59(218), Leppäranta, M., O. Järvinen & O.-P. Mattila (2013): Structure and life cycle of supraglacial lakes in the Dronning Maud Land. Antarctic Science 25(3): FINNARP Science and Support in Antarctica 25

26 The absolute gravity observatory in Indian Maitri research station. Absoluuttisen painovoiman havaintokontti Intian Maitri asemalla. Gravity Change and Contemporary Geodynamics in Dronning Maud Land Painovoimanmuutos ja geodynamiikka Kuningatar Maudin Maalla The Finnish Geodetic Institute (FGI) collects and analyzes long time series of surface gravity change and crustal motion in Dronning Maud Land, East Antarctica. The absolute gravity (AG) station at the Finnish Antarctic Research Station Aboa has been occupied in five FINNARP expeditions starting with 1993/1994, latest in 2011/2012. This is one of the longest AG time series in Antarctica. Crustal motion is observed at the permanent GPS station established by FGI at Aboa in Its data is included in large international cooperation projects. In addition, FGI has performed AG measurements at Maitri (India), Novolazarevskaya (Russia), SANAE IV (South Africa), and Troll (Norway). To separate local and regional/ continental influences in gravity, variation in glacier surface heights within a few km of the AG sites is observed using GPS profiles, and the gravity effect modelled. Contemporary variation in ice load causes changes in height and gravity, as does past variation in ice load (Postglacial Rebound PGR). Joint interpretation of observed gravity change and crustal deformation measured by continuous GPS/GNSS observations helps to separate the two causes. PGR models are essential for e.g. determining the current ice mass balance of the Antarctic from satellite gravity observations. The AG stations are used by many international teams to provide reference values for large-scale airborne gravity surveys. In this way, too, the AG measurements have become an indispensable part of Antarctic scientific infrastructure. 26 FINNARP Science and Support in Antarctica

27 The position (north, east, up) of Aboa relative to the International Terrestrial Reference Frame 2008 (ITRF2008) measured with the permanent GPS. Aboan pysyvällä GPS asemalla mitattu liik e (pohjoinen, itä, ylös) ITRF2008 koordinaatistossa. Absolute gravity measurements in Antactica. Absoluuttiset painovoimamittaukset Etelämantereella. Geodeettinen laitos (GL) pitää yllä ja analysoi pitkiä havaintosarjoja painovoimanmuutoksesta ja maankuoren liikkeistä Kuningatar Maudin Maalla. Suomen Etelämanner-tutkimusasema Aboalla on tehty absoluuttisia painovoimanmittauksia (AP) viiden FINNARP retkikunnan aikana kaudesta 1993/1994 lähtien, viimeksi 2011/12. Aboan painovoima-aikasarja on yksi pisimmistä Etelämantereella. Maankuoren liikkeitä monitoroidaan Aboan pysyvällä GPS-asemalla, jonka GL perusti vuonna Aseman havaintoja käytetään laajoissa kansainvälisissä yhteishankkeissa. Lisäksi GL on tehnyt AP mittauksia Maitrilla (Intia), Novolazarevskayalla (Venäjä), SANAE IV:lla (Etelä-Afrikka) sekä Trollilla (Norja). Jotta paikalliset ja laaja-alaiset syyt voitaisiin erottaa painovoimanmuutoksessa, asemien lähialueiden lumen- ja jäätikön korkeuksia seurataan GPS-mittausprofiilein, ja muutoksien painovoimavaikutus korjataan havaintoihin. Sekä nykyiset että viime vuosituhansien aikana tapahtuneet jääkuorman muutokset aiheuttavat painovoimanmuutosta ja maankuoren liikkeitä. Tulkitsemalla yhdessä painovoima- ja GPS-aikasarjoja voidaan eri syyt erottaa. Vanhojen jääkuorman muutosten vaikutus ( jääkauden jälkeinen maannousu ) on tärkeätä selvittää: esimerkiksi maannousumallit ovat avainasemassa kun satelliittigravimetrialla pyritään määrittämään Antarktiksen jäämassataseen muutoksia. Monet kansainväliset tutkimusryhmät käyttävät AP-asemien tuloksia laaja-alaisten lentokoneesta tehtävien painovoimanmittausten lähtöarvoina. Tälläkin tavalla GL:n AP-mittauksista on tullut oleellinen osa Antarktiksen tieteellistä infrastruktuuria. Project personnel: Osallistujat: Jaakko Mäkinen (FGI, 1993->) Jyri Näränen (FGI, 2011->) Hannu Koivula (FGI, 2003->) Sonja Nyberg (FGI, 2012->) Markku Poutanen (FGI, 2001->) International partners: Kansainväliset yhteistyökumppanit National Centre for Antarctic and Ocean Research, India Arctic and Antarctic Research Institute, Russia Norwegian Polar Institute, Norway South African National Antarctic Program, Department of Environment, South Africa Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory, South Africa Alfred Wegener Institute, Germany National Space Institute, Denmark Selected publications: Julkaisuja: Absolute gravimetry in Antarctica: Status and prospects, Mäkinen J., M. Amalvict, K. Shibuya, and Y. Fukuda (2007): Journal of Geodynamics, Vol. 43, Iss. 3, 2007, pp Widespread low rates of Antarctic glacial isostatic adjustment revealed by GPS observations, Thomas, I. D., M. A. King, M. J. Bentley, P. L. Whitehouse, N. T. Penna, S. D. P. Williams, R. E. M. Riva, D. A. Lavallee, P. J. Clarke, E. C. King, R. C. A. Hindmarsh, and H. Koivula (2011). Geophys. Res. Lett. doi: /2011gl FINNARP Science and Support in Antarctica 27

28 Seismic Broad-Band Station in Aboa Laajakaistaseismografiasema Aboalla seismic broad-band station has been operating since A at the Finnish Antarctic research station Aboa. During service visits two additional temporary stations have been deployed close by. The data are used in structural studies of the crust and the upper mantle, lacal and regional seismicity and the level of background noise. The local seismicity is caused by plate tectonic events and glacial movements. Radial receiver functions (RRF) have been calculated for teleseismic P-waves from large earthquakes recorded at the ABOA station together with the University of Warsaw. Slowness and back azimuth distribution of 708 RRF s are shown in figure 1. The first arrival is direct P wave at time 0.0 s, after which three P-to-S converted phases are observed. The first one is at ~1.2 s arising from the discontinuity in the upper crust at the depth of 10 km, the second one is at ~5 s arising probably from the Moho discontinuity at the depth of 40 km and the third one is at ~7.5 s arising from a discontinuity in the uppermost mantle at the depth of 65 km. The converted phases from the transition zone in the upper mantle could be observed after the moveout-correction and stacking procedure. The results indicate that the seismic structure beneath the ABOA station is rather homogenous. Laajakaistaseismografiasema on ollut toiminnassa tutkimusasema Aboalla lähtien. Huoltokäyntien aikana lyhyitä mittauksia on tehty myös kahdessa muussa pisteessä. Asemalla kerätään aineistoa seismisiä rakennetutkimuksia, alueellista ja paikallista seismisyyden sekä seismisen taustakohinan tutkimista varten. Paikallisten ja alueellisten maanjäristysten lisäksi voidaan havaita jään halkeamisesta, lohkeamisesta tai nopeasta liikkeestä johtuvia jääjäristyksiä. Seismistä rakennetta on tutkittu Receiver Function (RF) -menetelmällä yhteistyössä Varsovan Yliopiston kanssa. Kuvissa esitetään 708 radiaalista RF-rekisteröintiä hitauden (riippuu etäisyydestä) ja suunnan funktiona. Eri rajapinnoilla konvertoituneet aallot (~1.2 s, ~5 s, ~7.5 s) antavat tietoa rajapintojen syvyyksistä (10 km, 40 km, 65 km). Myös vaipan syvemmistä rajapinnoista saadaan tietoa. Tulokset osoittavat, että seisminen rakenne ABOA:n alla on melko homogeeninen. Slowness and back azimuth distribution of 708 RRF s. 708 radiaalista RF-rekisteröintiä hitauden ja suunnan funktiona. 28 FINNARP Science and Support in Antarctica