Vaihtelevat virtaamat, hupenevat hanget - ilmastonmuutos sekoittaa Suomen vesipalettia

Muutoksia sateisuudessa ja sademäärissä

Sademäärän ennustetaan kasvavan 10-30 % vuoteen 2080 mennessä. Sadanta lisääntyy kaikkina vuodenaikoina, mutta sademäärän muutos voi olla suurempaa talvisin. Sademäärien kasvusta huolimatta kesäisin voi esiintyä myös kuivuusjaksoja. [1] Sadannan lisääntyminen yhtenä vuodenaikana ja vähentyminen toisena johtanee muutoksiin myös maailmanlaajuisessa makeanveden kierrossa. [2] Sadannan lisäksi ilmastonmuutos voi vaikuttaa sateiden voimakkuuteen. Ääri-ilmiöiden yleistyminen lisännee rankkasateita ja siten mahdollisesti myös rankkasadetulvia. Muutokset veden määrässä voivat vaikuttaa vedenhankintaan, energiantuotantoon, vesiliikenteeseen, rakentamiseen, teollisuuteen ja maatalouteen.

Vaihtelevat virtaamat ja vedenkorkeus

Sateisuuden lisääntyminen vaikuttaa vesistöjen maksimivirtaamiin. [3] Keskivirtaamat talvella voivat kaksinkertaistua vuoteen 2100 mennessä. Kasvu johtuu lisääntyneestä sademäärästä, leudommasta säästä ja pienestä haihdunnasta talvisin. Leudon sään vuoksi lumi voi sulaa jo talven aikana. [4] Kasvavat virtaamat voivat lisätä eroosiota ja kasvattaa maaperästä huuhtoutuvien typen ja orgaanisen hiilen määrää vesistöissä. [1]

Järvien pinnankorkeuksien muutokset johtuvat vaihtelusta jokien tulovirtauksissa, sadannasta ja haihdunnasta [2]. Virtaamien lisääntyminen talvisin ja väheneminen keväisin tulee vaikuttamaan järvien vedenkorkeuteen. Vaikutuksen suuruus riippuu järven sijainnista. [1] Alhaisesta virtaamasta johtuva kuivuus on ongelmallista etenkin talvisin matalissa järvissä, joissa tulovirtaama ei tuo riittävästi hapekasta vettä. Tällöin järvien happikadot voivat lisääntyä ja aiheuttaa muun muassa kalakuolemia. [5] Suurilla keskusjärvillä, kuten Päijänteellä ja Saimaalla, vesien maksimitasot voivat puolestaan nousta etenkin talvisin. [1]

Pienenevät kevätvirtaamat voivat hidastaa tai vaikeuttaa järvien täyttymistä keväisin ja alkukesästä. Pieni vesimäärä voi aiheuttaa ongelmia myös rehevöitymisen kannalta. Vähäisessä vesimäärässä ravinteiden suhteellinen osuus voi kasvaa suureksi. Kevätvirtaamien mahdollinen pieneneminen ei kuitenkaan kokonaan poista kevättulvien riskiä. Sen sijaan tulvien ennustettavuus voi entisestään vaikeutua. Vedenkorkeuden ja virtaaman vaihtelu aiheuttaa vaikutuksia niin taloudelle, yhteiskunnalle kuin luonnolle. [1]

Sademäärän muutokset heijastuvat valuntaan

Vuosivalunta kasvanee vuoteen 2100 mennessä 0-60 % riippuen sadantaskenaariosta. Vuosivalunnan kasvu ei ole tasaista joka puolella Suomea, vaan vaihtelee alueellisesti. Valunta lisääntynee talvisin kasvavan sademäärän ja lumensulamisen vuoksi. [6] Etelä- ja Keski-Suomen järviseudulla vuosivalunta voi myös pienentyä ilmaston lämpenemisestä aiheutuvan järvihaihdunnan kasvun vuoksi. [4] Valunnassa ei tapahdu muutoksia vain määrässä, vaan myös jakaumassa vuodenajoittain. Vuodenaikaisen valunnan muutokset ovat tärkein ilmastonmuutoksen aiheuttama vaikutus vedenkiertoon. [6]

Keväisin lumen sulaminen aikaistuu ja sitä seuraava valunta pienenee. Samalla Etelä-Suomessa kevättulvat vähenevät. Ilmastonmuutoksen myötä kesien välinen vaihtelu valunnassa kasvaa. Muutoksen suunta riippuu haihdunnan ja rankkasateiden muutoksista. Kokonaishaihdunnan määrä ja rankkasateiden riski kesäisin voi kasvaa. Pitkän aikavälin ennusteissa kesän valunta tullee pienenemään. Muutokset sadannassa ohjaavat myös syksyn valuntamäärien kehitystä, mutta niiden muutoksia on hankalampi arvioida. [4] Kasvun uskotaan olevan 0-70 %. [1]

Kevättulvista talvitulviin

Tulvat aiheutuvat lumen sulamisen lisäksi myös rankkasateista, joita voi tulevaisuudessa esiintyä useammin ilmastonmuutoksen lisätessä sään ääri-ilmiöiden esiintymistä. [3] Vuoteen 2100 mennessä kerran 100 vuodessa tapahtuvan tulvan riski kasvanee Etelä- ja Keski-Suomessa 15 %. Kerran 20 vuodessa tapahtuvan tulvan riski noussee 10 %. Pitkällä aikavälillä lumensulamisen aiheuttamien tulvien osuus laskee ja sadannan aiheuttamien tulvien määrä kasvaa. Lisäksi merenpinnan nousulle herkillä alueilla tulvariski voi kasvaa. Etenkin Perämeren rannikoilla maan kohoaminen kompensoi merenpinnannousua. [1] Lisäksi Suomessa suo- ja järvialueet tasaavat virtaamahuippuja, jolloin tulvatuhojen riski pienenee.[3]

© Antti Below

Talvitulva Östersundomissa Helsingissä.

Ilmastonmuutos voi tuoda muutoksia niin tulvariskiin kuin tulvien esiintymiseen. Etelä-Suomessa kevättulvien on ennustettu vähenevän noin 50 %. Kevättulvien riskiä pienentää vähenevä lumimäärä. Samalla talvitulvat voivat yleistyä. Talvitulvien riski kasvaa myös Keski-Suomessa. Pohjois-Suomessa lumen sulaminen aiheuttaa jatkossakin suurimman tulvauhkan. Lähitulevaisuudessa kevättulvat voivat vielä hieman kasvaa Pohjois-Suomessa johtuen lisääntyneestä sadannasta, mutta pitemmällä aikavälillä tulvat pienenevät 10-20 %. Muutokset tulvien ajoittumisessa vaikuttavat esimerkiksi vesivoimatuotantoon ja vesistöjen säännöstelykäytöntöihin. Talvivalunnan kasvu ja kevättulvien väheneminen voi pienentää ohijuoksutustarvetta, mikä voisi lisätä tuotetun energian määrää. [1] [3] [4]

© Riku Lumiaro

Myrskyn aiheuttama merivesitulva Helsingin kauppatorilla.

Vedenpinnat voivat nousta tulvalukemiin rannikkoalueilla sateen lisäksi myös myrskyjen vuoksi . Suomessa myrskytuulet voivat jonkin verran kiihtyä syksyisin ja talvisin  Voimakas matalapaine tuulineen voi aiheuttaa myrskyvuoksen eli merenpinnan äkillisen nousemisen. Tällaiset äkilliset vedenpinnan kohoamiset voivat aiheuttaa yllättävää vahinkoa esimerkiksi rakennuksille, teollisuudelle, maataloudelle ja tierakenteille. [1]

Pohjaveden pinnantason tulevaisuus

Pohjaveden määrässä on sekä ajallista että paikallista vaihtelua luonnostaan. Vaihtelua kontrolloi mekanismi pohjaveden muodostumisesta ja purkautumisesta, joka on riippuvaista ilmastosta ja vaihtelee maantieteellisesti. Pohjaveden saatavuus riippuu pääasiassa sadannan ja kokonaishaihdunnan vaihtelusta. Ilmastonmuutos voi vaikuttaa käytettävissä olevan veden määrän sekä paikalliseen että vuodenaikaiseen jakautumiseen. [1]

Ilmastonmuutos vaikuttaa pohjavesivarantojen täyttymiseen ja vesien tasoon. Tietämys pohjavesiprosessista on kuitenkin vielä heikkoa. Vaikutukset pohjavesivarantoihin voivat tulla suorina esimerkiksi sadannasta ja epäsuorasti ilmastonmuutoksesta mahdollisesti aiheutuvien kasvillisuusmuutosten myötä. [2] Vaikutus pohjaveden tasoon on erilainen eri osissa maata.

Pohjaveden tason voidaan olettaa olevan korkeammalla talvisin lisääntyneen sadannan vuoksi. Lisäksi pidentynyt sulan maan aika ja lumipeitteen väheneminen mahdollistavat pidemmän pohjaveden imeytymisajan, mikä voi kasvattaa varantoja. Toisaalta useammin ja pidempinä toistuvat kuivat kesät voivat laskea nykyistä pohjaveden pintaa. [1] [3]

Ilmastonmuutoksen myötä pohjaveden kysyntä voi kasvaa. Kysynnän kasvuun vaikuttaa sekä lisääntynyt veden käyttö että mahdollisesti pienenevä pintavesien hyödyntämismahdollisuus. Pintavesivarantoja vähentävät sekä lisääntynyt sadannan vaihtelevuus että pienemmät virtaukset kesäisin alueilla, joissa vesi saadaan lumen sulamisesta. [2] Myös mahdolliset tulvat voivat olla pohjavesille vaaraksi. Pohjavesiä suojaa ohut maakerros, mikä lisää pohjaveden pilaantumisriskiä varsinkin tulvien aikana. [6]

Hupeneva lumi- ja jääpeite

Ilmastonmuutos voi lisätä lämpimien ajanjaksojen määrää ja pienentää lumipeitettä. [1] Tulevaisuudessa lumen vesiarvon eli lumikuorman on arvioitu vähenevän ja lumipeitteisten päivien määrän laskevan. Pieneneminen on Etelä- ja Keski-Suomessa vuosisadan loppuun mennessä 70-80 %. [7] Tällä voi olla merkitystä veden määrän lisäksi myös sen laatuun. Pohjois-Suomessa sademäärän lisäys voi nostaa lumen vesiarvoa. Pohjois-Suomessa lumen väheneminen onkin lievempää kuin Etelä-Suomessa. Arviot vaihtelevat 20-50 % välillä. Käsivarren alueella lumimäärä ei vähene yhtä paljon, ja joillakin alueilla Lapissa lumimäärä voi kasvaa. [1] [7]

Muutosta ei tapahdu pelkästään lumikuormassa ja lumipeitteisten päivien määrässä, vaan myös lumipeitteen rakenteessa. Tulevaisuudessa lumi voi olla tiheämpää ja suurikiteisempää. Lisäksi nietosten keskilämpötilassa tapahtunee muutosta ja lumi voi olla lähellä sulamispistettä myös keskitalvella. Kuiva kenkien alla narskuva pakkaslumi voi tulevaisuudessa olla entistä harvinaisempaa ja tilalle saadaan sulavaa sekä jäistä lunta. Talvenaikaisen sulamisen ja sulamisvesien valunnan todennäköisyys kasvaa. [7]

© Riku Lumiaro

Ihmisiä kevätjäillä. Ilmastonmuutos lyhentää aikaa, jolloin jäillä voi liikkua turvallisesti.

Itämeren jääpeite on kutistunut 1800-luvun lopulta alkaen. Viimeisen sadan vuoden aikana jäätalvi on lyhentynyt Itämerellä 14-44 päivällä. Ilmastonmuutos vähentänee jääpeitettä ja jääpeitteisten päivien määrää. [8] Jäät hupenevat myös järvistä. Eräässä tutkimuksessa on mallinnettu jääpeitteen muutoksia Päijänteellä eri ilmastoskenaarioilla. Pahimman skenaarion mukaan vuosisadan loppuun mennessä Päijänteellä jääpeitteinen aika lyhenee alle kolmeen kuukauteen nykyisestä reilusta neljästä kuukaudesta ja joinakin vuosina peitettä ei muodostu lainkaan. [9] Jääpeitteiden väheneminen tekee etenkin talviulkoilusta riskialttiimpaa. Jääpeitteiden väheneminen tai puuttuminen voi toisaalta myös parantaa joidenkin vesistöjen happitilannetta. Toisaalta järvissä, joissa on paljon orgaanista ainesta, kohoava lämpötila voi myös lisätä happikatojen ja rehevöitymisen määrää. [1]

Veden vähyys kesien kiusa

Ilmastonmuutoksen aiheuttama lämpötilan nousu johtaa haihdunnan ja järvihaihdunnan tason kohoamiseen keväisin ja alkukesästä. Kesäaikainen maan kosteus laskee tulevaisuudessa suhteessa eniten Pohjois-Suomessa, jossa tällä hetkellä kosteusarvo on korkea lyhyiden ja kylmien kesien sekä alhaisen maahaihdunnan vuoksi. Etelä-Suomessa maan kosteuden minimiarvot ovat jo nyt alhaiset. Kuivien jaksojen potentiaalinen esiintyminen kasvanee sekä Etelä- että Pohjois-Suomessa. [1]

Kuivuus etenkin kesäisin voi johtaa veden vajaukseen. Vesipulasta aiheutuu ongelmia etenkin pienille vesivarannoille ja maaseudulle. [1] Etenkin Lounais-Suomessa kärsitään alkukesän kuivuudesta, jolloin maatalousmailla käytetään kastelua. 2000-luvun alussa Suomen kokonaispelto- ja puutarhapinta-alasta 4 %:lla käytettiin kastelua. [10] Kuivuus voi vaikuttaa negatiivisesti niin vedenhankintaan, vesiliikenteeseen, energiantuotantoon kuin teollisuuteenkin. Kesäaikainen kuivuus voi pienentää virtaamia ja näin ollen laskea energiatuotantoa. [3]

Keinot ovat monet tulvariskien haltuunotossa

Muutokset tulvien suuruudessa, esiintymisalueissa ja -ajankohdissa ovat merkittävimpiä vesistöihin liittyviä sopeutumishaasteita Suomessa ja vaativat enemmän varautumista kuin kuivuusjaksot. Vaikka Suomessa on monilla alueilla totuttu tulvien esiintymiseen ja niiden torjuntaan, muutokset tulvien esiintymisalueissa ja -ajankohdissa aiheuttavat tulevaisuudessa monenlaisia sopeutumishaasteita. Ohjaamalla rakentamista ja muita tulville herkkiä toimintoja tulvavaara-alueiden ulkopuolelle voidaan etukäteen vähentää vahinkojen syntymistä tulvatilanteissa. Tämä on kuitenkin mahdollista lähinnä uusia alueita ja toimintoja suunniteltaessa. Kun tulvatilanne on jo syntynyt, tulvavahinkoja voidaan estää suojaamalla rakennuksia ja muita tulville herkkiä toimintoja esimerkiksi etukäteen rakennetuilla tulvapenkereillä tai väliaikaisilla tulvasuojauksilla. Viheralueiden ja muiden vettä läpäisevien pintojen sijoittaminen yhdyskuntarakenteen lomaan puolestaan ehkäisee tulvien syntyä, sillä pinta- ja hulevesillä on tällöin enemmän aikaa imeytyä maaperään. Vesistöjen säännöstely on myös keskeinen tulvasuojelun keino. Ennakoivalla säännöstelyllä, kuten esimerkiksi jättämällä säännösteltyihin järvialtaisiin tilaa tulvavesille, voidaan ehkäistä tulvatilanteiden syntyä. [2] [11]

Tulvariskien hallintaa ohjaavat laki ja asetus tulvariskien hallinnasta, jotka ovat osa EU:n tulvadirektiivin toimeenpanoa Suomessa. Direktiivi edellyttää, että tulvaherkille alueille tulee laatia tulvakartat ja tulvariskien hallintasuunnitelmat. Myös vesistöjen säännöstelyä voidaan joutua sopeuttamaan muuttuvaan ilmastoon. Esimerkiksi useiden järvien nykyiset, kalenteriin sidotut säännöstelykäytännöt voivat tulevaisuudessa osoittautua epätarkoituksenmukaisiksi. Niitä voidaan joutua muuttamaan joustavimmiksi niin, että ne toimivat sekä lauhtuvissa, vähälumisemmissa talvissa, että myös runsaslumisen talven sattuessa. [12]