Rannikkomallijärjestelmä
Osittain Sykessä kehitetty selainpohjainen FICOS-malli (Finnish Coastal Nutrient Load Model) auttaa tutkijoita ja viranomaisia vesienhoidollisten toimenpiteiden suunnittelussa, vaikutusten arvioinnissa ja seurannassa. FICOS-mallin avulla voidaan helposti laskea ja vertailla kuormitusmuutosten vaikutuksia rannikon vedenlatuun. Malli kattaa Suomen koko rannikon joitain poikkeuksia lukuun ottamatta talousvyöhykkeelle asti.
FICOS on monen mallin summa
FICOS-kokonaiskuormitusmallissa valuma-alueilta ja ulkoisilta merialueilta tuleva kuormitus yhdistyy merialueen pistekuormittajiin, sisäiseen kuormitukseen ja ilmakehäkuormitukseen, joita virtaukset kuljettavat. Käyttäjä voi itse valita käyttöliittymän kautta haluamansa mallinnusresoluution vesipuitedirektiivin mukaisen vesimuodostumajaon ja merimallin sisäisen resoluution – yksi tai ¼ merimailia alueesta riippuen. Käyttöliittymästä voidaan muokata piste kuormituksia, ja myös eri ajoja voidaan vertailla toisiinsa. Tämä mahdollistaa esimerkiksi uuden kuormittajan vaikutusten tarkastelun rannikkoalueen vedenlaatuun ylimmässä 10 metrissä (pintakerros) ja sen alapuolisessa vedessä (pohjakerros). Vielä monipuolisemmin kuormituksiin ja mallin toimintaan voidaan vaikuttaa käyttämällä sitä suoraan käyttöliittymä ohittaen. Malli tuottaa kokonaistypen ja -fosforin sekä liuenneen epäorgaaninen typen ja fosforin pitoisuudet molemmissa kerroksissa sekä klorofylli-a pitoisuuden ja biomassat sinileville ja muille leville pintakerroksessa. Tuloksia voidaan tarkastella suoraan käyttöliittymässä tai ne voidaan viedä jatkokäsiteltäväksi esimerkiksi taulukkolaskentaohjelmaan.
FICOS-käyttää syötteinään ravinnekuormia, veden virtaus- ja lämpötilatietoja sekä auringon säteilymääriä. Valuma-aluekuormitus lasketaan Vemala-mallilla. Valuma-aluekuormitus yhdistetään rannikkoalueen pistekuormittajiin, ilmakehän aiheuttamaan kuormitukseen, sisäiseen kuormitukseen ja ulkomereltä tulevaan ulkoiseen kuormitukseen. Virtaukset, veden lämpötila ja suolaisuus on mallinnettu etukäteen jopa neljännesmerimailin (noin 460 metriä) tarkkuudella rannikkoalueesta riippuen joko COHERENS- tai NEMO-virtausmallilla. Malli käyttää lähtötietoinaan mitattuja kuormitustietoja, ja se kattaa tällä hetkellä vuodet 2006—2020.
Tavoitteena monistettavuus ja muokattavuus
Mallikokonaisuus on suunniteltu helposti muokattavaksi ja laajennettavaksi ja sen eri osat voivat jopa sijaita eri palvelimilla. Osamalleja, rajapintoja ja käyttöliittymää voidaan muokata toisistaan riippumatta ja malli voidaan monistaa muille rannikkoalueille. Mallinnusjärjestelmä vaatii kuitenkin paljon laskentatehoa, joten suoraan suuren yleisön käyttöön se ei vielä toistaiseksi sovellu.
Mallinnustyökalu on kehitetty monen tahon yhteistyönä. Työssä ovat olleet mukana Syke, Ilmatieteen laitos, Åbo Akademi, ELY-keskukset ja Helsingin yliopisto. Hankkeen päärahoittaja ja toimeksiantaja on ympäristöministeriö. Käynnistysvaiheessa merkittävää apua saatiin myös Kuninkaallisesta teknillisestä korkeakoulusta (KTH), Ruotsista. Mallia on käytetty monissa selvitys- ja tutkimustöissä. Kokonaisuuden ja sen osamallien toimintaa on myös esitelty tutkijayhteisölle ja arvioitu tieteellisissä julkaisuissa.
Tieteellisiä artikkeleita
- Lignell, R., Miettunen, E., Kuosa, H., Ropponen, J., Tuomi, L., Puttonen, I., Lukkari, K., Korppoo, M., Huttunen, M., Kaurila, K., Vanhatalo, J., and Thingstad, F. 2025. Modeling how eutrophication in northern Baltic coastal zone is driven by new nutrient inputs, internal loading, and 3D hydrodynamics. Journal of Marine Systems, 249: 104049. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2025.104049 (sciencedirect.com)
- Hyytiäinen, K., I. Huttunen, N. Kotamäki, et al. 2024. Good eutrophication status is a challenging goal for coastal waters. Ambio 53, 579–591. (sciencedirect.com)
- Puttonen, I., K. Lukkari, E. Miettunen, J. Ropponen, and L. Tuomi. 2024. Estimating internal phosphorus loading for a water quality model using chemical characterisation of sediment phosphorus and contrasting oxygen conditions. Science of the Total Environment 942 173717. (sciencedirect.com)
- Tuomi, L., E. Miettunen, P. Alenius, and K. Myrberg. 2018. Evaluating hydrography, circulation and transport in a coastal archipelago using a high-resolution 3D hydrodynamic model. Journal of Marine Systems 180: 24-36. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2017.12.006 (sciencedirect.com)
- Huttunen, I., M. Huttunen, V. Piirainen, M. Korppoo, A. Lepistö, A. Räike, S. Tattari, and B. Vehviläinen. 2016. A National-Scale Nutrient Loading Model for Finnish Watersheds─VEMALA. Environmental Modeling & Assessment 21:83-109. (link.springer.com)
Muita julkaisuja
Rannikkovesien ravinteiden kuormituskatot ja kuormituksen vähentämisen keinoja : Loppuraportti (julkaisut.valtioneuvosto.fi)
Rannikon (Suomenlahti, Saaristomeri, Selkämeri) kokonaiskuormitusmalli: ravinnepäästöjen vaikutus veden tilaan – Kehityshankkeen loppuraportti (XI 2015-VI 2018) (researchgate.net)
Lisätietoa
Erikoistutkija, Jonna Piiparinen, Suomen ympäristökeskus (Syke), etunimi.sukunimi@syke.fi