Tutkijoiden yllätykseksi leuto talvi pienensi järven hiilikuormaa

Miten normaalia lämpimämpi talvi näkyy järven hiilikuormassa eli siinä, minkä verran järvi poistaa hiiltä ilmakehästä tai vapauttaa hiiltä takaisin ilmakehään ja meriin? Helsingin ja Itä-Suomen yliopistojen tutkimus paljastaa leudon talven vähentävän järven hiilikuormaa merkittävästi, jolloin järven kautta kulkee vähemmän kasvihuonekaasuja ilmakehään ja meriin.

Järvet ovat olennainen osa valuma-alueiden hiilitasetta, joka muodostuu sidotun ja siitä vapautuvan hiilen määrästä. Järvien kautta kulkee merkittävä määrä metsien ja soiden hiilestä, mikä lopulta päätyy meriin ja ilmakehään. Orgaaniset hiiliyhdisteet vaikuttavat myös järviveden laatuun.

Helsingin ja Itä-Suomen yliopistojen tutkimuksessa selvisi, että järveen kulkeutuneen hiilen määrä oli normaalitalvena puolitoistakertainen verrattuna leutoon talveen.

- Kaiken kaikkiaan lämmin talvi johti tilanteeseen, jossa hiiltä liikkui puroissa ja järvessä normaalia vähemmän. Kenttätutkimukset, joissa tarkastelimme metsän, purojen ja järven muodostamaa kokonaisuutta, toivat esiin uutta, yllättävääkin, tietoa järviin kohdistuvasta hiilikuormasta muuttuvassa ilmastossa, koska pelkkä lämpötilan nousu vaikuttikin vähentävästi hiilen määrään – päinvastoin kuin aikaisemmin on ajateltu. Maiseman peruselementtien eli metsien, purojen ja järvien liittyminen yhteen kannattaa siis pitää mielessä pohdittaessa ilmastonmuutoksen vaikutuksia vesiekosysteemeihin, toteaa tutkimusta johtanut Anne Ojala bio- ja ympäristötieteellisestä tiedekunnasta.

Järvi jäänlähdön aikaan © Anne Ojala

Lämpimänä talvena ilmakehään vapautuvaa hiilidioksidia oli järvivedessä normaalia vähemmän, mikä pienentää järvestä ilmakehään vapautuvien kasvihuonekaasujen määrää.

Tal­vien kes­ki­näi­nen läm­pö­ti­la­vaih­te­lu se­koit­ti hii­len­kier­toa

Järven hiilitaseen kannalta merkittävin aika osuu normaalina lumitalvena kevääseen lumen sulamisen aikaan. Lumitalven jälkeen vettä järviin tuovien purojen virtaamat, ja veden mukana kulkeutunut hiilikuorma kasvoi nopeasti huhtikuun puolen välin jälkeen, ja virtaamat olivat koholla aina toukokuun puoleen väliin asti. Leutona talvena keväinen virtaama kasvoi hyvin vähän, mutta talvella oli selvä virtaamapiikki jo tammikuussa. Virtaaman muutosten seurauksena myös hiilikuorma siirtyi keskitalveen eli aikaan, jolloin järvi oli jäässä. Normaalivuonna hiilikuorma ajoittui jäiden lähtöön.

Virtaaman huipun siirtyminen keskitalveen vaikutti hiilikuorman ajoittumisen lisäksi myös sen määrään, mutta ei lisäävästi vaan vähentäen.

– Järveen kulkeutuneen hiilen määrä oli normaalitalvena puolitoistakertainen verrattuna leutoon ltalveen. Talven ja kevään sääoloista riippumatta yli 80 prosenttia kulkeutuvasta hiilestä oli liuenneen orgaanisen hiilen muodossa eli yhdisteissä, jotka myös tummentavat vettä, toteaa professori Jukka Pumpanen Itä-Suomen yliopistosta.

Tutkimuksessa pystyttiin mittaamaan myös yleensä vähemmälle huomiolle jäävän, maaperästä peräisin olevan hiilidioksidin kulkeutumista veden mukana järveen. Sen osuus hiilen kokonaiskuormasta oli molempina tutkimusvuosina 12 prosenttia.

Järven pintavedessä oli molempina vuosina havaittavissa keväinen nousu hiilidioksidipitoisuudessa, mutta normaalin talven jälkeen pitoisuudet kasvoivat nopeammin ja nousivat korkeammiksi kuin leutona vuonna, jolloin pitoisuuksien nousu myös ajoittui pidemmälle ajanjaksolle. Jäiden lähdön jälkeen tämä metsistä peräisin ollut hiili vapautui nopeasti ilmakehään. Lämpimänä talvena tätä ilmakehään vapautuvaa hiilidioksidia oli vedessä normaalia vähemmän, mikä pienentää järvestä ilmakehään vapautuvien kasvihuonekaasujen määrää. 

Pit­kä­jän­teis­tä tie­don­ke­ruu­ta ja jal­ka­työ­tä

Tutkimuksessa yhdistettiin jatkuvatoimista tiedonkeruuta perinteisempään, paljon jalkatyötä maastossa vaativaan lähestymistapaan. Vertailuparina tutkimuksessa oli niin kutsuttu normaali talvi ja talvi, joka lämpötilaltaan ja lumioloiltaan vastasi ilmastonmuutoksen ennusteita. Tutkimus keskittyi vuosiin 2013 ja 2014, jolloin talvien väliset erot lämpötilassa ja lumipeitteessä olivat tutkimusalueella Pirkanmaan Juupajoella sijaitsevan Hyytiälän metsäaseman ympäristössä selvät.

– Vuosi 2013 oli sellainen kuin lapsuudesta yleensä muistamme: hangen syvyys keskimäärin 40 senttimetriä, lunta 140 päivän ajan ja järvi jäässä 155 päivää. Lumet sekä jää hävisivät maisemasta vasta vappuna. Seuraavanakin vuonna, jolloin talven lämpötila oli keskimäärin noin neljä astetta korkeampi kuin vuonna 2013, talvi tuli ja maa routaantui, mutta lumipeite oli vähäistä läpi talven ja hävisi kokonaan jo maaliskuussa. Järvi vapautui jäistä huhtikuun toisella viikolla, useita viikkoja totuttua aikaisemmin, kertoo jatko-opiskelija Heli Miettinen Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteellisestä tiedekunnasta. 

Al­ku­pe­räi­nen ar­tik­ke­li

Miettinen, H., Pumpanen, J., Rantakari, M. & Ojala, A. 2020. Carbon dynamics in a Boreal land-stream-lake continuum during the spring freshet of two hydrologically contrasting years. Biogeochemistry. https://doi.org/10.1007/s10533-020-00648-9

Lisätietoja

Anne Oja­la, nna e.o -ΤΤÄ_alaj helsi .ikn fi , Yhteystiedot ja julkaisut

Heli Miet­ti­nen, .ileh m. itteim ne h-TΑn elsinki. if  , Yhteystiedot ja julkaisut

Julkaistu: 26.3.2020
Luokat: Tutkimus

Alkuperäinen tiedote

Tuottajatahot