Suomen ympäristökeskus | Finlands miljöcentral | Finnish Environment Institute

sykefi header valkoinen

Ilmastonmuutoksen adaptaatiostrategiat ja hillintä Euroopan sisävesissä - uudet mallinnustekniikat (REFRESH)

+ Näytä tiedot

Hankkeen perustiedot

Hankkeen taustat ja päätavoitteet

Vesistöalueiden ja vesivarojen hoidon ja suojelun tutkimuksessa tulevat jatkossa vieläkin enemmän korostumaan kokonaisvaltaiset ratkaisut, joilla etsitään kestäviä ja taloudellisia ratkaisuja vesiensuojeluongelmiin. Ilmastonmuutoksen myötä lisääntyvät leudot talvet aiheuttavat haasteita sekä hajakuormituksen vähentämistavoitteille että ympäristön seurannalle ja tutkimukselle.

REFRESH -hankkeessa http://www.refresh.ucl.ac.uk/ (2010-2014) tutkitaan ilmastonmuutoksen vaikutuksia ja adaptaatiostrategioita sisävesissä Euroopan eri osissa.  Hankkeeseen osallistuu 23 eurooppalaista tutkimuslaitosta ja/tai yliopistoa.  Keskeisiä REFRESHin kysymyksiä ovat mm. miten vesiekosysteemi valuma-alueineen muuttuu ilmaston lämmetessä, ja miten muutosta voidaan torjua tai siihen sopeutua. REFRESH hankkeessa kehitetään  uusia indikaattoreita, työkaluja ja menetelmiä ekologisen tilan ja tilan muutosten arvioimiseksi Euroopan sisävesissä. Euroopassa käytössä olevat ekologiset arviointijärjestelmät vaativat tutkimusta ja lisäkehitystä, jotta ne täyttäisivät vesipuitedirektiivin vaatimukset myös muuttuvassa ilmastossa ja tuottaisivat vertailukelpoisia tuloksia pintavesien ekologisesta tilasta.  REFRESH kehittää matemaattisia malleja ja mallinnustekniikoita etenkin ilmastonmuutoksen fysikaalis-kemiallis-biologisten vaikutusten arvioimiseksi, mukaan lukien kustannustehokkaiden adaptaatio- ja hillintätoimien selvittäminen. Yhteistyötahoihin kuuluu mm. vesistöpuolen toimijoita ja ympäristöviranomaisia.

Kuva 1. Euro-limpacs- ja REFRESH-hankkeiden painopistealueet ja tärkeimmät vuorovaikutukset.

Kohdealueita euroopan eri osissa

Mallinnuksen, prosessitutkimusten ja ympäristöpoliittisen tutkimuksen pääkohteena on kahdeksan kohdealuetta ,flagship sitea, Euroopassa http://www.refresh.ucl.ac.uk/Work_Programme_5. Kohdealueet ovat kansallisesti hyvin tunnettuja, niistä on olemassa pitkät seuranta-aikasarjat ja runsaasti myös aiempaa tutkimusta.  Suomesta on hankkeeseen valittu sekä alueellisesti että kansallisesti merkittävä Säkylän Pyhäjärvi valuma-alueineen (kuva 2).

Kuva 2. Hankkeen päätutkimusalue Suomessa: Säkylän Pyhäjärvi valuma-alueineen.

SYKEn tutkijat osallistuvat eri työpaketteihin

SYKE on mukana järvitutkimuksen (WP3), integroidun mallinnuksen (WP5) ja ympäristöpolitiikan (WP6)  WPeissä.  Lisäksi SYKE yhdessä Readingin yliopiston AERC (Aquatic Environment Research Centre) koordinoi hankkeen mallinnustyöpakettia WP5.

WP3 Ilmastonmuutos ja järvet Työpaketissa keskityttiin muuttuvan ilmaston vaikutuksiin järvien ekologisessa tilassa. Työssä on tarkasteltu mm. ilmastonmuutoksen vaikutuksia järvien lämpötilan muutoksiin ja kerrostuneisuuteen ja sitä kautta ravinnepitoisuuteen ja planktonyhteisöihin (Järvinen et al, 2012a, 2012b). Tärkeimpänä suomalaisena kohdejärvenä oli Säkylän Pyhäjärvi, jossa on avovesikausina käytössä sääasemalla varustettu automaattinen järvimittauslautta (kuva 3). Lautan mittaustuloksia käytetään prosessitutkimukseen, mallitulosten vertailuun, ja ympäristön tilan seurantaan.

Kuva 3. Säkylän Pyhäjärven eteläosassa sijaitsevan automaattisen järvimittausaseman asennus- ja huoltotyöt.  Lautalla käymässä Pyhäjärven järvipelastajien iskuryhmä toukokuussa 2010. Kuva: Pia Mattila-Lonka.

WP5 Ilmastonmuutoksen vaikutusten mallinnus  Työpaketissa WP5 on kehitetty uusia työkaluja laajojen valuma-alue -järvikokonaisuuksien mallintamiseksi. Mallien ketjutus Suomen kohdealueella toteutettiin periaatteella: hydrologinen vesistömalli – INCA-N ja P -kuormitusmallit – LLR ja MyLake –järvimallit, sekä vesiekologisten vasteiden tarkastelu. Työssä huomioitiin sekä ympäristömuutokset että mahdolliset sopeutumistoimet joilla voitaisiin vastata äärevöitymässä olevan ilmaston aiheuttamiin haasteisiin. Tulevaisuuden skenaariot tehtiin maankäytön muutoksista ja ilmastonmuutoksesta, yhdessä WP6:ssa tehtävien kustannustarkastelujen kanssa. Mallisovellukset on kuvattu WP5:n yksityiskohtaisessa raportissa (Lepistö et al., 2013a), josta löytyy malliketjun eri mallien kuvaukset, sovellukset valuma-alueelle ja itse järveen, sekä skenaariot eri tulevaisuusvaihtoehdoista. Järven tila (VPD) vaihtelee eri ennusteiden ja kuormituksen vähennyskeinojen seurauksena hyvän ja tyydyttävän välillä – ulkoisen kuormituksen vähentäminen edelleen on oleellista että järven tila pysyisi tulevaisuudessa hyvänä.

WP6 Adaptaatiostrategiat ja ilmastonmuutoksen hillintätoimet Työpaketissa WP6 on haettu työkaluja ja uutta tietoa vesistökuormituksen vähentämiseksi ja vesiensuojelun tehostamiseksi. Olennaista on kustannustehokkuus ja toimenpiteiden aiempaa tarkempi suuntaaminen valuma-alueella. Hankkeessa selvitettiin mm. peltojen talviaikaisen kasvipeitteisyyden lisäämistä eri tavoin, mahdollisimman kustannustehokkaasti, ja lisäämisestä aiheutuvia hyötyjä vesistöjen ravinnekuormituksen vähentämisessä. Lisäksi tarkasteltiin suojelutoimenpiteiden tuottamia muita hyötyjä, esimerkiksi luonnon monimuotoísuudelle. Kustannustehokkuuden lisäksi taloudelliset tarkastelut tutkivat vesiensuojelun kustannusten kohtuullisuutta suhteessa odotettavissa olevissa hyötyihin. Työpaketti keräsi tutkimusalueen toimijoiden näkemyksiä vesiensuojelun keinoista, kustannuksista ja hyödyistä sekä järjestämällä työpajoja että haastatteluin (Varjopuro et al., 2013).

Hankeryhmä SYKEssä

  • Ahti Lepistö, erikoistutkija (VK), SYKEn osuuden koordinaatio, WP5 mallinnus ja skenaariot
  • Marko Järvinen, erikoistutkija (VK), WP3 vastuuhenkilö, järviprosessit ja ilmastonmuutos
  • Kari Kallio, vanhempi tutkija (MK) , WP3 järvitutkimus ja automaattimittaukset
  • Olli Malve, erikoistutkija (VK), WP3 järvimallinnus
  • Katri Rankinen, erikoistutkija (VK), WP5 valuma-aluemallinnus ja huuhtoutumisprosessit
  • Kirsti Granlund, hydrologi (ILMO), WP5 valuma-aluemallinnus ja skenaariot
  • Niina Kotamäki , tutkija (VK), WP5 järvimallinnus ja skenaariot
  • Riku Varjopuro, vanhempi tutkija (PK), WP6 vastuuhenkilö, sidosryhmätyöskentely ja kustannus-hyötyanalyysit
  • Anna Tainio, tutkija (PK), WP6 kustannus-hyötyanalyysit
  • Riina Pelkonen, tutkija (PK), WP6, sidosryhmät alueella
  • Timo Huttula, professori (VK), järvimallinnuksen asiantuntemus, sidosryhmät
  • Maria Koski, EU projektisuunnittelija (EU-tiimi), hankkeen talouden seuranta ja talousraportoinnit

Julkaisut

Etheridge, J.R., Lepistö, A., Granlund, K., Rankinen, K., Burchell, M.R. & Birgand F. 2010.  Calibration of the INCA-N Model in the Pyhäjoki and Yläneenjoki Catchments in Finland. Proc. ASABE Annual International Meeting, Pittsburgh, June 20-23, 2010. ASABE Paper No. 1008920. 

Etheridge, J.R., Lepistö, A.,  Granlund, K., Rankinen, K.,  Birgand, F.,  Burchell, M.R. 2013. Reducing uncertainty in the calibration and validation of the INCA-N model by using soft data. Hydrology Research  doi:10.2166/nh.2013.039.

Etheridge, J.R., Birgand, F., Burchell, M.R., Lepistö, A.,  Rankinen, K. & Granlund, K. 2013. Technical note: Alternative in-stream denitrification equation for the INCA-N model.  Hydrology and Earth System Sciences Discuss., 10, 14557–14569.

Järvinen Marko,  Lepistö Ahti, Kallio Kari, Adrian Rita, Nõges Tiina, Nõges Peeter & Tuvikene Arvo. 2012a. Effects of temperature induced changes in mixing depth on nutrient concentrations in lakes. REFRESH Deliverable 3.1.
http://www.refresh.ucl.ac.uk/webfm_send/1851

Järvinen Marko,  Lepistö Ahti,  Kallio Kari, Søndergaard Martin & Jeppesen Erik. 2012b. Manuscripts on effects of temperature change on internal loading in shallow and deep lakes. REFRESH Deliverable 3.5.
http://www.refresh.ucl.ac.uk/webfm_send/1852

Lepistö, A., Huttula, T., Granlund, K., Kallio, K., Kiirikki, M., Kirkkala, T., Koponen, S., Koskiaho, J., Liukko, N., Malve, O., Pyhälahti, T., Rasmus, K ja Tattari, S. 2010. Uudet menetelmät ympäristöntutkimuksessa ja seurannassa – pilottina Säkylän Pyhäjärvi. Suomen ympäristö 9/2010, Ympäristönsuojelu. Suomen ympäristökeskus. 46 s.

Lepistö, A. Huttula, T., Koponen, S. Kallio, K. Lindfors, A., Tarvainen, M. & Sarvala, J. 2010. Monitoring of spatial water quality in lakes by remote sensing and transect measurements. Aquatic Ecosystem Health & Management 13(2): 176-184.

Lepistö Ahti, Etheridge J.Randall, Granlund Kirsti, Kotamäki Niina, Malve Olli, Rankinen Katri & Varjopuro Riku. 2013a. Report on the biophysical catchment scale modelling of Yläneenjoki –Pyhäjärvi demonstration site. REFRESH Deliverable 5.5.
http://www.refresh.ucl.ac.uk/webfm_send/2161

Lepistö A, Futter MN & Kortelainen P. 2013b. Almost 50 years of monitoring shows that climate, not forestry, controls long-term organic carbon fluxes in a large boreal watershed. Global Change Biology doi:10.1111/gcb.12491.

Pelkonen Riina, Varjopuro Riku, Tainio Anna & Lepistö Ahti. 2012. Workshop proceedings on collaborative scoping of solutions, Lake Pyhäjärvi/River Yläneenjoki catchment, Finland. REFRESH Deliverable 6.7.
http://www.refresh.ucl.ac.uk/webfm_send/1770

Rankinen, K., Granlund, K., Futter, M.N., Butterfield, D., Wade, A.J., Skeffington, R., Arvola, L., Veijalainen, N., Huttunen, I. & Lepistö, A. 2013. Controls on inorganic nitrogen leaching from Finnish catchments assessed using a sensitivity and uncertainty analysis of the INCA-N model.  Boreal Environment Research 18, 373-386.

Varjopuro Riku, Tainio Anna, Pelkonen Riina, Lepistö Ahti & Rankinen Katri. 2013.  Cost-effectiveness analysis report for the Lake Pyhäjärvi including analysis of disproportionality. REFRESH Deliverable 6.14.
http://www.refresh.ucl.ac.uk/webfm_send/2210

Lisätietoja

Erikoistutkija Ahti Lepistö, Suomen ympäristökeskus (SYKE), etunimi.sukunimi@ymparisto.fi 

Julkaistu 17.1.2014 klo 12.37, päivitetty 17.1.2014 klo 13.21

Kohderyhmä: