1.2. Aseman historiaa

Professori ja kansanedustaja Erkki Pulliainen perusti Värriön tutkimusaseman 1960-luvulla. 1980-luvun lopussa ilmeni, että Kuolan niemimaan sulattojen päästöt olivat huomattavasti aiemmin oletettua suuremmat. Lisäksi oli huomattu, että Kuolan metsät olivat laajalti tuhoutuneet sulattojen ympärillä. Lapin metsiä epäiltiin uhkaavan samankaltainen tuho kuin Keski-Euroopan ruskohiilivyöhykkeellä. Tästä syystä Pulliainen järjesti eduskunnan kautta erillisen rahoituksen, jonka turvin Värriön tutkimusasemalle päätettiin rakentaa Kuolan päästöjä ja päästöjen vaikutuksia tutkiva ilmakehän mittausasema.

Helsingin yliopiston metsäekologian professori Pertti Hari ja tohtori Markku Kulmala suunnittelivat SMEAR I -aseman vuonna 1991 Värriön tutkimusasemalle. Mittausasema on metsäekologien ja fyysikoiden yhteistyön tulos. Rakentamisesta vastasivat Toivo Pohja, Erkki Siivola ja Tapani Lahti. Lyhenne SMEAR tulee ilmaisusta Station for Measuring Ecosystem-Atmosphere Relations eli Ekosysteemi-ilmakehä-suhteiden mittausasema. SMEAR-aseman tehtävänä oli mitata Kuolan niemimaalta saapuvien ilmansaasteiden, erityisesti rikkidioksidin, pitoisuutta ja saasteiden metsävaikutuksia. Tällä hetkellä asemalla tutkitaan lisäksi aerosolihiukkasten pitoisuuksia, mäntyjen yhteyttämistä ja säätä.

Pian mittausten aloittamisen jälkeen todettiin, että rikkidioksidi- ja typenoksidipitoisuudet olivat poikkeuksellisen korkeita tuulen puhaltaessa Venäjältä tai Keski-Euroopasta. Keski-Euroopasta rikkidioksidia ja typenoksideja kulkeutui Suomeen tasaisesti, mutta vähän kerrallaan. Venäjältä päästöjä tuli harvoin, mutta pitoisuudet olivat suuria. Päästöjen ei kuitenkaan havaittu vaikuttavan välittömästi yhteyttämiseen. Asemalla mitattiin myös ilmakehän pienhiukkasia ja havaittiin niiden muodostumisprosessien olevan yhteydessä ilman rikkidioksidipitoisuuteen.

Muualla oli samaan aikaan havaittu, että metsistä haihtuu orgaanisia höyryjä (VOC, Volatile Organic Com-pounds). Ilmeni, että nämä kaasut reagoivat ilmassa, menettävät tällöin haihtuvuutensa ja tiivistyvät ilmassa entuudestaan olevien, hyvin pienien aerosolihiukkasten pinnoille tai osallistuvat uusien hiukkasten muodostumiseen. Pilvet tarvitsevat muodostuakseen tiivistymisytimiä eli aerosolihiukkasia, joiden pinnalle vesihöyry tiivistyy. VOC-yhdisteistä muodostuneet hiukkaset ovat tällaisia ytimiä; ne vaikuttavat pilvien muodostumiseen ja säteilyominaisuuksiin ja tätä kautta ilmastoon. Tämä havainto oli erittäin merkittävä, ja uusien hiukkasten muodostumisesta on sittemmin tullut SMEAR-asemien tärkein tutkimuskohde. Aerosolihiukkasten vaikutus on tällä hetkellä merkittävin avoin kysymys ilmastonmuutoksen mallintamisessa.

Tämän jälkeen perustettiin SMEAR II asema Hyytiälään, Pirkanmaan Juupajoelle, Metsäaseman yhteyteen (1995) ja Helsinkiin Kumpulan ja Viikin kampuksille (2004). Nykyisin SMEAR asemaverkosto on tunnettu kattavasta ilmakehän ja ekosysteemien mittaustoiminnasta ja kuuluu maailman parhaiten varusteltuihin asemiin. Asema-verkoston avulla kerätyt pitkät aikasarjat ovat tuottaneet kymmeniä väitöskirjoja ja lähes tuhat tieteellistä julkaisua. Erityisen merkittävää SMEAR-tutkimusasemissa on se, että niillä tehdään samanaikaisesti sekä kattavia ekologisia mittauksia että ilmakehämittauksia.

SMEAR -asemilla tehdyn tutkimuksen tavoitteena on selvittää aine- ja energiavirtoja ja ilmakehän ja ekosystee-mien prosesseja ainevirtojen taustalla. Tärkeitä ekologisia aihepiirejä ovat mm. metsien hiilensidonta ja haihdutus (fotosynteesi ja transpiraatio), maaperän prosessit (mm. maahengitys, sienijuuren toiminta ja varpukasvien ja heinien yhteytys), typen käyttö ja kierto ekosysteemin eri osissa, VOC-yhdisteiden tuottoprosessit, metsien kasvu ja metsäekosysteemien toiminnan vaikutus hiukkasmuodostukseen. Ilmakehätutkimuksen aiheita SMEAR I -asemalla ovat ilman kaasupitoisuudet (mm. hiilimonoksidi (CO), otsoni (O3), rikkidioksidi (SO2) ja typen oksidit (typpimonoksidi (NO), typpidioksidi (NO2) ja nitraatti (NO3)), hiukkasmuodostusprosessit jne.
Smear I -asema käsittää asemarakennuksen, mittaustornin sekä erillisiä mittalaitteita puissa ja maanpinnalla sekä maaperässä Kotovaaran laella, Kylmäaseman Ylä-Nuorttijoen varressa ja erilliset mittauspaikat aseman ympäristössä Värriön luonnonpuiston alueella. Kotovaaran laella mittauslaiterakennuksessa on ns. vanha puoli ja uusi puoli.

Smear I asema Kotovaaran laella.

Kylmäasema Ylä-Nuorttijoen varressa.