Soome laht, ja Tallinna laht sealhulgas, asub piirkonnas, kus veetemperatuuri muutused aasta jooksul võivad isegi avamerel ulatuda üle 20 kraadi: -0,2…-0,3 kraadist talvel kuni +22° suvel (madal rannavesi võib päikesepaistel ka natuke soojemaks minna). Eelöeldu käib muidugi mere pinnakihi kohta, toimub ju soojusvahetus põhiliselt läbi selle. Samas on tulnud ette suvesid, mil veetemperatuur ei ole tõusnud palju üle 12°. Ega see ju nii paha ei olegi, kui arvestada, et Soome laht asub samal laiusel Gröönimaa lõunatipuga, kus ujuvad ringi jäämäed ja veetemperatuurgi tublisti madalam kui Soome lahe suvine minimaalne 12°. Aga eks me ole harjunud siiski kõrgema veetemperatuuriga.
Järgnev jutt veetemperatuurist Tallinna lahes on kirjutatud vaatlusandmete põhjal, mis tehti Eesti ilmateenistuse ekspeditsioonilaevadelt Orion (alias Aleksandr Smirnov) ja Orbiit aastatel 1965–1992 Aegna ja Naissaare vahel. Kuna Tallinna laht on talvel enamasti jääga kaetud ja eelmainitud laevadel jääklassi ei olnud, toimusid vaatlused maist detsembrini, mõned korrad ka aprillis. Kokku sai 27 aasta pikkune vaatlusrida.
Vesi, nagu Maa üldse, saab oma soojuse Päikeselt, kuid erinevalt maapinnast, kus soojeneb otseselt kiirguse mõjul ainult õhu ja maa piirikiht, soojeneb vesi nii sügavalt kui vee läbipaistvus lubab – Tallinna lahes keskmiselt 3–4 m. Sellest tuleb ka maa- ja veepinna erinev temperatuur päikeselisel suvepäeval – maapind võib soojeneda 40–50 kraadini, samal ajal kui veepinna temperatuur sealsamas kõrval jääb kuhugi 20 kraadi kanti ja sedagi ainult suveharja paiku, sest peale energiavoo jagunemise paksu kihi peale, peegeldub veepinnalt kiirgusenergiat rohkem tagasi kui maismaalt ja mida madalamalt Päike käib, seda vähem energiat vette jõuab. Energiat kulub aurumisele (mida kõrgem temperatuur, seda rohkem), jää sulatamisele kevadel, turbulentsele soojuse ülekandele sügavamatesse veekihtidesse ja atmosfääri.
Sooja vee äravool vaatlusalusest kohast mujale ja ka sügavamatest kihtidest jahedama vee kerkimine pinnakihti alandab temperatuuri. Viimatimainitud nähtus (tõusikvool e. “upwelling”) on suvel nuhtluseks suvitajatele-suplejatele, kuna see võib mõne tunniga langetada supelranna temperatuuri kümmekonna kraadi võrra või ehk enamgi, sest nagu näitab temperatuuri käik sügavuti, on isegi suvekuudel 3–4 kraadine vesi kõigest 40–50 meetri kaugusel (Joonis 1). Madalates randades, näiteks Pärnus, seda karta ei ole, sest külm vesi on kaugel – laht on madal ja vesi soojeneb põhjani.
Mõni sõna sellest, mis on konvektiivne segunemine ja miks on sügisel-talvel veetemperatuurid erinevatel sügavustel sarnased.
Mida külmem ja soolasem on vesi, seda raskem ta on ja sellest tulenevalt on merevesi kihiline – pealmine soojem, magedam ja seega kergem vesi ei pääse niisama lihtsalt sügavamatesse kihtidesse, sest sealne vesi on jahedam ja soolasem, seega raskem.
Kui vee pinnakiht annab osa soojust ära atmosfääri ja jahtub, muutub see raskemaks kui tema all olev soojem veekiht ning ta „vajub sellest läbi“. Vajub seni, kuni jõuab sama tihedusega veekihini. Aga et vette auku ei jääks, peab altpoolt tõusma vastav ports soojemat vett asemele. Selline vertikaalne segunemine toimub seni, kuni kogu veemass on saavutanud suurima tiheduse temperatuuri antud soolsuse juures (Joonis 2). Novembris on vesi segunenud 40 meetri sügavuseni, kuid on veel soojem kui põhjakihtides. Seega jahtumine ja segunemine jätkub, kuni veemass saavutab suurima tiheduse temperatuuri.
Edasise jahtumise korral vee tihedus enam ei suurene (mis toimuks teiste “normaalsete” ainetega), vaid hakkab pisitasa vähenema ja see päästab meid suurest ebameeldivusest – kui see nii ei oleks, vajuks moodustunud jää põhja ja raske on ette kujutada jõudu, mis ta sealt üles sulataks. Õnneks nii ei toimu, sest vesi on “ebanormaalne” aine.
Nagu teada, esineb vesi looduses kolmes olekus – gaasilises, vedelas ja tahkes. Vees esineb üheaegselt kõigi kolme oleku iseloomujooni. Vist igaüks on vähemalt kuulnud sellest, et vett täis anum või toru läheb külmumisel lõhki. See tähendab, et jää võtab rohkem ruumi kui vesi, millest ta tekkis ja on seega veest kergem. Vee jahtudes suureneb tema tihedus, kuni jõuab suurima tiheduse temperatuurini. Peale seda vee tihedus jahtumisel ei suurene vaid, jääkristallide lisandumisel, väheneb. Kui temperatuur langeb pinnal külmumistemperatuurini, moodustub jää, mis jääb veepinnale ujuma. Vähemalt sellise soolsuse juures, mis on meil Tallinna lahes.
Tulles tagasi Tallinna lahe temperatuuri juurde, näeme, et märtsis on temperatuur minimaalne – mitu kuud ei ole päikeseenergiat juurde tulnud. Küll on aga soojust ära antud, nii infrapunase kiirguse kui ka otsekontakti teel külma õhuga, rääkimata jää ja lume sulatamisest, mille peale tublisti soojusenergiat kulub.
Talvekuudel (I–IV) on Tallinna lahes mingil määral jääd või vähemalt jää algliike, aga see tähendab, et vee pinnakihis on temperatuur 0° ringis (mõni kümnendik alla või üle selle). Jää all on temperatuur 0° lähedane, kuid sügavuse suurenedes pikkamööda tõuseb. Sügavusel ≥ 60 m saavutab ta aastaringselt enam-vähem stabiilse näidu 4±1°C (Joonis 3).
Juuresolevalt graafikult on näha, et mida lähemal soojusallikale Päikesele (vähemal määral mõjub atmosfäär), seda suurem on veetemperatuuri muutuste amplituud (talvekuude temperatuure ei ole graafikul vaatluste puudumise tõttu) – pinnal 0 kraadist 17-ni ja põhjas 2,6° 4,4-ni.
Joonis 3.
Samuti näeme, et soojuse levik sügavamatesse kihtidesse võtab aega – keskmise temperatuuri maksimum on pinnakihis augustis ja põhja lähedal oktoobris-novembris.
Alates märtsist hakkab pinnakihi temperatuur (Joonis 4) Tallinna lahes tõusma, kuid sõltuvalt erinevatest ilmatingimustest (jää olemasolu, õhutemperatuur, tuule ja lainetuse režiim jne), toimub see erineva kiirusega ent esialgu üsna aeglaselt. Mais, mil keskmine temperatuur on Tallinna lahes 5°, on mõõdetud nii 12, kui ka alla 2 kraadist temperatuuri.
Joonis 4.
Maist juulini toimub soojenemine jõudsamalt – ikka 5 kraadi kuus, kui rääkida keskmisest temperatuurist. Juunis, kui keskmine veetemperatuur on 10°, on fikseeritud nii 16,6 kui ka 4,6 kraadiseid temperatuure. Kõige soojem on vesi augustis, keskmiselt 17° ja maksimaalne koguni 21,4°.
Sügisepoole, kui Päikeselt tulevat energiat jääb Läänemerel päev-päevalt vähemaks, hakkab ka veetemperatuur langema. Keskmine temperatuur väheneb 3–4 kraadi kuus, jõudes 3° detsembris. Edasine langus sõltub talve karmusest. Kõige varasem jää moodustumine Tallinna lahes on toimunud juba novembris ja seega veetemperatuuri langemine –0,2 kraadini, millest allapoole ta vaatlusaluse piirkonna soolsuse juures ei lange. Kuid eriti sooja talve puhul jahtub vesi külmumistemperatuurini alles märtsis või ei jõuagi 0 kraadini vaid jääb oletatavasti +1,5–0,0° vahele.
10 meetri sügavusel (Joonis 5) kordab veetemperatuuri käik üldiselt pinnakihi oma, kuid on omajagu madalam. Eriti käib see minimaalsete näitude kohta, sest juunini on need alla 1° ja kõige soojemal kuul, augustis, ainult 3,1°. Keskmine temperatuur on samal ajal 13,5 ja maksimum koguni 18,2°. Torkab silma, et vaadeldud minimaalsed temperatuurid on palju väiksemad keskmistest, maksimaalsetest rääkimata. Alles novembris–detsembris jõuame võrreldavate väärtusteni.
Joonis 5.
20 m sügavusel (Joonis 6) on temperatuuri käik analoogne, kuid on näha, et kevadine soojenemine toimub aeglasemalt kui ülemistes kihtides ja numbrid jäävad natuke väiksemaks – mais on keskmine temperatuur ainult 2°. Maksimum siiski, tänu 1990. aasta kiirele soojenemisele, 7,8°. Kuid see-eest on minimaalne temperatuur koguni alla 0° (-0,1° 1966. aastal, mil jää sulas alles mai alguses), mis näitab, et külmal talvel on veetemperatuur Tallinna lahe ülemistes kihtides –0,2 – 0,0°.
Joonis 6.
Keskmise temperatuuri osas jõuab maksimum 20 m sügavusele alles septembris, ehkki suurt erinevust juuli ja augusti temperatuurist ei ole.
Sügisel, kui vesi on segunenud jäävad erinevused keskmiste ja maksimaalsete temperatuuride vahel 2–3 kraadi piiresse. Minimaalsed temperatuurid jõuavad oma 4 kaadi lähedaste maksimumideni samuti sügisel 30 m sügavusel (Joonis 7) kordavad temperatuurid 20 meetri käiku, jäädes aga keskmiste ja maksimumide osas paari kraadi võrra viimasele alla. Kõige kõrgem keskmine temperatuur (8,9°) on jälle septembris, kuid sellest ei jää palju maha oktoobri keskmine. Suvekuudel ületavad maksimaalsed fikseeritud temperatuurid keskmisi enam kui 2 korda, ulatudes augustis 16,8°, mis eeldab head dünaamilist segunemist, või korralikku siselainet vaatluste momendil. 1966. aasta mais fikseeriti –0,1 kraadine vesi ka 30 m sügavuses.
Joonis 7.
40 m sügavusel (Joonis 8) tõuseb keskmine temperatuur vähehaaval 1,6 kraadist mais 8,1 kraadini oktoobris. Kevadel (märtsis-aprillis) pinnalt alanud soojenemine on jõudnud 40 meetri sügavusele oktoobris, kui rääkida kõige kõrgemast keskmisest temperatuurist horisondil. Mis puudutab maksimaalset horisondil mõõdetud temperatuuri 16,8°, siis see oli fikseeritud augustis, samas kui miinimum oli ainult 0,9°. Sügise poole keskmised ja maksimaalsed temperatuurid langesid, miinimumid jälle tõusid ja nii jõudsid nad detsembris vaata et kokku.
Joonis 8.
50 m sügavuses (Joonis 9) ei ole temperatuuri käigus midagi uut võrreldes 40 meetriga. Keskmine on 2–3° ringis terve suve ja hakkab tõusma alles septembris, et kulmineeruda oktoobris (7,2°). Novembris-detsembris on keskmine temperatuur märgatavalt kõrgem kui suvekuudel. Tähelepanu äratab veel sooja (12,0–14,4°) vee laskumine 50 m sügavusele augustis, septembris ja oktoobris.
Joonis 9.
60 m sügavuses (Joonis 10) on keskmine veetemperatuur aastaringselt 2,5–3,5 kraadi ja aasta lõpukuudel 5,0– 5,5°.
Joonis 10.
Põhjalähedases kihis (keskmiselt 75 m, joonis 11) on veetemperatuur 3,4 – 4,5° aastaringselt. Märkimata ei saa jätta ebatavaliselt sooja (8,2°) vee laskumist põhjani 1988. aasta oktoobris. Sama mõõtmisega leiti ebatavaliselt kõrge temperatuur (12,1°) ka horisondil 60 m, kuid põhjus, mis sundis nii sooja vett põhjani laskuma on jäänud kahjuks välja selgitamata.
Joonis 11.
Ivo Saaremäe