2026-09-21T21:52:34Zhttps://helda.helsinki.fi/server/oai/request

oai:helda.helsinki.fi:10138/396682026-08-13T08:22:30Zcom_10138_18060com_10138_17738com_10138_1col_10138_18070col_10138_34216

Uusikivi, Jari University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physics, Division of Geophysics and Astronomy Helsingin yliopisto, matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, fysiikan laitos Helsingfors universitet, matematisk-naturvetenskapliga fakulteten, institutionen för fysik Wadhams, Peter Leppäranta, Matti Vähätalo, Anssi Itämeri 2013-06-07T13:39:59Z 2013-06-18 2013-06-07T13:39:59Z 2013 978-952-10-8098-2 http://hdl.handle.net/10138/39668 URN:ISBN:978-952-10-8098-2 Sea ice has been recognized as one of the key elements of polar and sub-polar seas, including Baltic Sea. The existence of sea ice cover and its properties have influence to many aspects of marine biology, climate and seafaring. This thesis is concentrated on describing physical and optical properties of landfast ice, and also pack ice, in the Baltic Sea. The aim of the thesis is to use measurements to study the interactions between optical and physical properties of sea ice and how these can affect the biology in sea ice. Decade long observations of ice properties were used to construct a statistical model of properties of landfast ice. Temperature was found to be the most important factor determining ice thickness and contribution of snow ice to the ice thickness was determined by the amount of winter time precipitation. Stratigraphy of ice and growth history had influence to the vertical distribution of organisms in the ice cover as snow ice layers and columnar ice layers were found to favor different types of organisms. Thickness of meteoric ice layer, including snow ice and superimposed ice, controlled the albedo of ice cover when no snow cover was on the ice. Based on the observations of fast ice conditions and albedo, the effects of snow thickness and meteoric ice thickness to the albedo of sea ice were formulated as albedo parameterization equations. The optical properties of sea ice with spectral resolution were studied on the landfast sea ice. Emphasis in these studies was given to optical properties in the ultraviolet and visible wavelengths. Organic matter, dissolved and particulate, was the most important factor determining the ultraviolet properties of sea ice cover. The optical properties in the ultraviolet were also actively modified by the living organisms in the ice cover by producing mycosporine like amino acids (MAAs) in relatively high amounts. MAAs are a family of photoprotective compounds that absorb UV radiation efficiently. At the visible part of spectrum the ice by itself and the thickness of meteoric ice layer were the most important determinants. Salinity and the initial salt entrapment during ice growth in the Baltic Sea were measured to be less than in the oceans with equal ice growth rates. The turbulent fluxes of heat and salinity under the landfast sea ice were measured to be small. Itämeri on Suomen rannikoilla joka vuosi useiden kuukausien ajan jään peittämä. Tämä jääpeitteinen aika vaikuttaa suuresti Itämeressä vallitseviin olosuhteisiin, vaikuttaen merenkulkuun, kasvien ja eläinten toimintaan sekä veden liikkeisiin. Tässä työssä on tutkittu Itämeren jään kasvua ja ominaisuuksia, sekä näiden vaikutuksia leviin, joita esiintyy jäässä ja jään alla. Jään ominaisuuksista tässä työssä on keskitytty auringonvalon kulkeutumiseen jäässä ja sen heijastumiseen jäästä, jään erilaisiin kasvutapoihin ja jään suolaisuuteen. Itämeren jää jakaantuu kiintojäähän, joka on tasaista ja jääkansi on rannassa kiinni sekä ajojäähän, joka on usein epätasaista ja liikkuu merellä tuulien ja veden virtausten mukaan. Kiintojään kasvu tapahtuu joko pohjasta käsin muodostamalla teräsjäätä tai pinnasta ylöspäin muodostamalla kohvajäätä, kun jäälle tulvinut vesi jäätyy. Kiintojääalueilla suurimman osan jään paksuudesta muodostaa teräsjää, noin 80 %. Kohvajään osuus on keskimäärin noin 20 %. Nämä suhteet vaihtelevat eri vuosina ja sää vaikuttaa suuresti tähän. Sateisina talvina kohvajään osuus on suurempi, jopa 50 %. Ajojääalueilla jään paksuutta kasvattaa myös suppojää. Suppojään osuus jäänpaksuudesta oli Perämeren ajojäissä tehdyissä mittauksissa 2-13 %. Jään kasvutavalla havaittiin olevan vaikutusta jäässä esiintyviin eliöihin. Teräs- ja kohvajääkerroksissa vallitsevina lajeina olivat eri levälajit. Auringonvalon määrä vaikuttaa jään sulamiseen ja kasvuun sekä jäässä ja jään alla olevaan elämään. Tässä työssä tutkittiin auringonvalon heijastumista jäästä takaisin ilmakehään sekä valon kulkeutumista jään läpi. Jäähän tulevasta valosta takaisin heijastuu 10- 90 %. Tärkein heijastumista määräävä tekijä on jäällä olevan lumipeitteen paksuus. Lumettomasta jääpinnasta heijastumisen määrää kohvajääkerroksen paksuus. Merijäässä olevissa suolataskuissa on Itämeressä runsaasti eloperäistä liuennutta ainetta, joka absorboi tehokkaasti ultraviolettivaloa. Elämälle haitallisen ultraviolettivalon määrä jäässä onkin hyvin pitkälti tämän aineksen määrästä riippuvainen. Jäässä olevat levät voivat suojautua haitalliselta valolta myös muodostamalla itselleen suojapigmenttejä, jotka absorboivat tehokkaasti tätä valoa. Tällaiset pigmentit voivat muuttaa ultravoilettivalon määrää jäässä merkittävästi ja siten suojata myös muita eliöitä, jotka muuten eivät voi suojautua ultraviolettivalolta. unknown accessibility ei tietoa saavutettavuudesta okänd tillgänglighet 49 application/pdf fulltext eng Helsingin yliopisto Helsingfors universitet University of Helsinki Report series in geophysics 978-952-10-8097-5 0355-8630 73 This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. On optical and physical properties of sea ice in the Baltic Sea Tutkimuksia Itämeren jään optisista ja fysikaalisista ominaisuuksista Doctoral thesis Väitöskirja Doctoral dissertation (article-based) Artikkeliväitöskirja Artikelavhandling Text doctoralThesis geofysiikka meritiede merijää open.access