Ilmastonmuutos sekoittaa Suomen vesipalettia

Ilmastonmuutos muuttaa vesivarojen määrää ja niiden ajallista esiintymistä. Sademäärän kasvu lisännee valuntaa ja jokien virtaamia, mutta muutokset vaihtelevat alueittain ja ovat erilaisia eri vuodenaikoina. Sadannan ja lämpötilojen kasvun takia myös tulvien ajankohta ja suuruus muuttuvat. Kuivuusjaksojen piteneminen voi vähentää pohjaveden määrää kesällä.

Sademäärien kasvu lisää veden määrää, lämpötilan nousu myös kuivuusjaksoja

Suomen vesivaroihin vaikuttavat monet ilmastonmuutoksen myötä muuttuvat tekijät. Veden määrää lisäävät kasvavat sademäärät (sadanta) ja voimistuvat rankkasateet. Muutokset sateissa ovat suhteellisesti suurempia talvella kuin kesällä ja suurempia pohjoisessa kuin etelässä [1], [2].

Talvella lunta kertyy aiempaa vähemmän ja lumipeitteinen aika lyhenee, erityisesti Etelä- ja Keski-Suomessa [2]. Joillakin alueilla Pohjois-Lapissa lumimäärä kuitenkin pysyy ennallaan tai jopa hieman kasvaa vuosisadan alkupuolella [3], [4]. Myös järvien jääpeiteaika lyhenee. Lumi ja jää voivat sulaa jo talven aikana, mikä lisää sulamisvesien määrää talvella mutta pienentää niitä keväällä [5]. Myös haihdunta on talvella pientä (taulukko 1).

Vaikka kesälläkin sademäärä todennäköisesti kasvaa rankkasateiden voimistumisen takia, haihdunta ja kevään aikaistuminen voivat silti vähentää veden määrää kesällä. Haihdunta lisääntyy talvien lyhentymisen, lämpötilojen nousun ja aiempaa yleisempien hellejaksojen vuoksi, mistä voi seurata nykyistä pahempia kuivuusjaksoja. [5]

Edellä mainitut muutokset heijastuvat veden valuntaan, jokien virtaamiin, järvien vedenkorkeuksiin, tulvien esiintymiseen ja pohjaveden määrään. Muutokset ovat erilaisia eri vuodenaikoina ja eri puolilla Suomea. Tulvat todennäköisesti pienenevät Kainuussa ja Pohjois-Pohjanmaalla, kun taas Järvi-Suomen suurilla järvillä tulvat pahenevat [6].

Taulukko 1. Keskeisimmät veden määrään liittyvät käsitteet [7], [8], [9]

SadantaSademäärä. Se on maahan sataneen veden määrä pinta-alaa ja aikaa kohden. Yleensä se ilmoitetaan millimetreinä pinta-alayksikköä kohden. Jos sadanta on yhdessä vuorokaudessa ollut 1 mm, se vastaa yhden millimetrin paksuista vesikerrosta, eli vettä on 1 litra neliömetriä kohden.
ValuntaSe sadannan osa, joka valuu kohti uomaa maan pinnalla tai sisällä. Ilmoitetaan millimetreinä.
VirtaamaVirtaamalla tarkoitetaan uoman poikkileikkauksen läpi kulkevan vesimäärän tilavuutta aikayksikössä (m3/s). Keskivirtaama on tietyn havaintojakson keskimääräinen virtaama
PohjavesiMaanalainen vesikerros, jossa kaikki maa- ja kallioperän huokoset ovat veden kyllästämiä.
HaihduntaEvaporaatio. Haihdunnalla tarkoitetaan veden muuttumista vesihöyryksi kiehumispistettä alemmassa lämpötilassa. Haihtumisessa raskaampi aine (vesi) muuttuu kevyemmäksi (höyry). Vettä haihtuu maan, veden tai lumen pinnasta.

Valunnan lisääntymisestä huolimatta alueellisia eroja esiintyy

Vuosivalunta muuttunee vuoteen 2050 mennessä -10…+25 prosenttia riippuen etenkin siitä, miten sadanta muuttuu eri kasvihuonekaasupäästöskenaarioiden eli kehityspolkujen mukaan [5]. Keskimäärin valunta kasvaa noin 7 prosenttia (kuva 1). Vuosivalunnan kasvu ei ole tasaista joka puolella Suomea, vaan se vaihtelee alueellisesti. [10]

Muutoksia ei tapahdu vain valunnan määrässä vaan myös sen jakaumassa vuodenajoittain. Valunta lisääntyy talvisin kasvavan sademäärän ja lumen sulamisen vuoksi. Keväisin lumen sulaminen aikaistuu ja sitä seuraava valunta pienenee, etenkin Etelä-Suomessa. [11], [5]

Ilmastonmuutoksen myötä kesien välinen vaihtelu valunnassa kasvaa. Muutoksen suunta riippuu haihdunnan ja rankkasateiden muutoksista. Useimpien ilmastoskenaarioiden mukaan kesän valunta ja sitä myötä jokien virtaamat pienenevät pitkällä aikavälillä. [11] Muutokset sadannassa ohjaavat myös syksyn valuntamäärien kehitystä, mutta niiden muutoksia on hankalampi arvioida. [12] Syksyn valunta kuitenkin kasvaa, erityisesti Pohjois-Suomessa, jossa talvi alkaa nykyilmastoa myöhemmin [5].

Ilmastonmuutos sekoittaa Suomen vesipalettia

Kuva 1. Ilmastonmuutoksen vaikutukset valuntaan, vesistöjen virtaamiin ja vedenpinnan korkeuteen Suomessa. Valunnan määrän muutokset riippuvat muun muassa siitä, miten sademäärä muuttuu eri kasvihuonekaasupäästöskenaarioissa. [5] Kuvan saa suuremmaksi sitä klikkaamalla.

Virtaamien ja vedenkorkeuksien vuodenaikaisvaihtelu muuttuu

Ilmastonmuutos vaikuttaa erityisesti vesistöjen eri vuodenaikojen virtaamiin [5]. Talvella jokien keskivirtaamat voivat jopa moninkertaistua vuoteen 2100 mennessä lämpötilan nousun ja sateiden lisääntymisen seurausten vuoksi [12]. Kasvavat talvivirtaamat voivat lisätä eroosiota ja kasvattaa maaperästä ja pelloilta huuhtoutuvien typen, fosforin ja orgaanisen hiilen määrää vesistöissä [3], [13]. Keväällä virtaamat sen sijaan pienenevät, kuten valuntakin [5].

Muutokset virtaamissa vaikuttavat järvien vedenkorkeuteen, ja vaikutuksen suuruus riippuu järven sijainnista. [3] Pienenevien kevätvirtaamien myötä veden pinta järvissä ei nouse alkukeväällä yhtä korkealle kuin aiemmin. Kevätvirtaamien mahdollinen pieneneminen ei kokonaan poista kevättulvien riskiä, mutta tulvien ennustettavuus voi entisestään vaikeutua. [3] Suurten keskusjärvien, kuten Päijänteen ja Saimaan, vedenpinnan maksimitasot voivat nousta. [3], [5]

Järvien vedenkorkeudet voivat kesän aikana laskea entistä alemmas, mikä johtuu pienemmistä kevätvirtaamista ja kasvavasta haihdunnasta. [5] Vähäisessä vesimäärässä ravinteiden suhteellinen osuus voi kasvaa suureksi ja voimistaa rehevöitymistä. [3] Alhaisesta virtaamasta johtuva kuivuus on nykyisin ongelmallista matalissa järvissä etenkin talvisin, mutta tulevaisuudessa etenkin loppukesäisin. Kun tulovirtaama ei tuo riittävästi hapekasta vettä, voivat järvien happikadot lisääntyä ja aiheuttaa muun muassa kalakuolemia. [14]

Kevättulvat muuttuvat talvitulviksi

Suomessa tulvia aiheuttavat lumen sulaminen, jää- ja hyydepadot, rankkasateet sekä meriveden nousu. Ilmastonmuutos vaikuttaa näihin kaikkiin. Pitkällä aikavälillä lumensulamisen aiheuttamien tulvien osuus laskee ja sadannan aiheuttamien tulvien määrä kasvaa. Tulvariski kasvaa erityisesti suurten vesistöjen keskusjärvillä ja niiden laskujoissa, kuten Kokemäenjoessa, Kymijoessa ja Oulujoessa, sekä rankkasateille ja talvitulville alttiilla kohteilla. [5]

Tulevaisuudessa vesistöjen syys- ja talvitulvat yleistyvät ja kasvavat, kun taas kevättulvat aikaistuvat ja mahdollisesti Pohjois-Lappia lukuun ottamatta pienenevät. Muutos riippuu kuitenkin vesistön sijainnista ja ominaisuuksista. [6]

Suurten keskusjärvien vedenkorkeudet nousevat talvella nykyistä ylemmäksi, ja niiden laskujoissa talvivirtaamien kasvu voi lisätä hyydetulvien riskiä, erityisesti lähitulevaisuudessa. Vuosisadan loppupuolella hyyderiski pienenee pakkasjaksojen vähenemisen myötä. [15] Hyydetulva syntyy, kun alijäähtyneessä vedessä muodostuu jääkiteitä, jotka tarttuvat uoman pohjaan pohjajääksi tai vesirakenteisiin haitaten veden kulkua ja nostaen vedenkorkeuksia [8].

Etelä-Suomessa kevättulvien on ennustettu pienenevän huomattavasti vähenevän lumimäärän vuoksi. Samalla talvitulvat voivat yleistyä (kuva 1). Talvitulvien riski kasvaa myös Keski-Suomessa. Pohjois-Suomessa lumen sulaminen aiheuttaa jatkossakin suurimman tulvauhkan. Lähitulevaisuudessa kevättulvat voivat joidenkin ilmastoskenaarioiden mukaan vielä hieman kasvaa Pohjois-Suomessa johtuen talven lisääntyneestä sadannasta, mutta pidemmällä aikavälillä tulvat pienenevät. [5]

Talvitulva Östersundomissa Helsingissä © Antti Below

Kuva 2. Talvitulva Östersundomissa Helsingissä. Talvitulvat voivat yleistyä Etelä-Suomessa.

Rankkasateiden voimistuessa ilmastonmuutoksen seurauksena tulvien ennustetaan yleistyvän taajamissa (rankkasateiden aiheuttamat hulevesitulvat) ja pienissä vesistöissä. Myös merenpinnan nousulle herkillä alueilla tulvariski voi kasvaa, etenkin Etelärannikolla, jossa maan kohoaminen ei kompensoi merenpinnannousua yhtä paljon kuin länsirannikolla. [16], [3]

Pohjavettä on talvella enemmän ja kesällä ehkä vähemmän

Ilmastonmuutos vaikuttaa pohjavesivarantojen täyttymiseen ja vesien tasoon. Pohjaveden saatavuus riippuu pääasiassa sadannan ja kokonaishaihdunnan vaikutuksesta [3]. Näiden suorien vaikutusten lisäksi ilmastonmuutos voi vaikuttaa pohjaveteen myös epäsuorasti, jos kasvillisuus muuttuu ilmastonmuutoksen myötä. [17] Pohjaveden määrässä on sekä ajallista että paikallista vaihtelua luonnostaan. Vaihtelua kontrolloi mekanismi pohjaveden muodostumisesta ja purkautumisesta, joka on riippuvaista ilmastosta ja vaihtelee maantieteellisesti. [3]

Ilmastonmuutos voi vaikuttaa käytettävissä olevan veden määrän sekä paikalliseen että vuodenaikaiseen jakautumiseen. [3] Talvisin pohjaveden tason arvioidaan nousevan nykyistä korkeammalle lisääntyneen sadannan ja lauhemman sään vuoksi. Lisäksi pidentynyt sulan maan aika ja lumipeitteen väheneminen mahdollistavat pidemmän pohjaveden imeytymisajan, mikä voi kasvattaa varantoja. [3], [14] Tulvat voivat olla riski pohjaveden laadulle, sillä pohjavettä suojaa vain ohut maakerros [10].

Talvien lyheneminen nostaa alhaisimpia pohjaveden korkeuksia Keski-, Itä- ja Pohjois-Suomessa, sillä pohjaveden korkeudet saavuttavat nykyisin miniminsä näillä alueilla tyypillisesti alkukeväällä. Kevään aikaistuminen voi alentaa pohjaveden tasoa loppukesällä etenkin Etelä- ja Länsi-Suomessa [18]. Myös kesän kuivuusjaksot voivat laskea pohjaveden pintaa. [3], [14]

Veden vähyys voi kiusata kesiä

Ilmastonmuutoksen myötä kuivuus lisääntyy maaperän kosteuden laskiessa. Syynä tähän on se, että lämpötilan nousu pidentää kesiä ja lisää maahaihdunnan määrää. [11] Muutos on suhteellisesti suurin Pohjois-Suomessa, jossa maaperän nykyinen kosteusarvo on korkea lyhyiden ja kylmien kesien sekä alhaisen maahaihdunnan vuoksi. Etelä-Suomessa maan kosteuden minimiarvot ovat jo nyt alhaiset. Tulevaisuudessa kesäisiä kuivia jaksoja esiintynee nykyistä enemmän sekä Etelä- että Pohjois-Suomessa. [3]

Kuivuus etenkin kesäisin voi johtaa vesipulaan, josta aiheutuu ongelmia varsinkin pienille vesivarannoille ja maaseudulle. [3] Etenkin Lounais-Suomessa kärsitään entistä useammin alkukesän kuivuudesta, jolloin maatalousmaita pitää kastella nykyistä enemmän. [19] Kuivuus voi haitata niin vedenhankintaa, vesiliikennettä, energiantuotantoa kuin teollisuuttakin. Kesäaikainen kuivuus voi pienentää jokien virtaamia ja näin ollen laskea vesivoimalla tuotetun energian määrää. [14]

Keinot ovat monet tulvariskien haltuunotossa

Veden määrään liittyviin ilmastonmuutoksen vaikutuksiin voidaan sopeutua eli varautua esimerkiksi laatimalla tulvalainsäädännön vaatimia tulvakarttoja ja tulvariskien hallintasuunnitelmia. Niiden avulla voidaan ohjata rakentamista ja muita tulville herkkiä toimintoja tulvavaara-alueiden ulkopuolelle. Hulevesitulvia voidaan ehkäistä suunnittelemalla viheralueita ja muita vettä läpäiseviä pintoja yhdyskuntarakenteen lomaan, jolloin pinta- ja hulevesillä on enemmän aikaa imeytyä maaperään. [17], [9]

Tulvan aikaisia vahinkoja voidaan estää muun muassa etukäteen rakennetuilla tulvapenkereillä tai väliaikaisilla tulvasuojauksilla (kuva 2). Säännösteltyihin järvialtaisiin voidaan jättää tilaa tulvavesille vesistöjen ennakoivalla säännöstelyllä. [17] Useiden järvien nykyisiä, kalenteriin sidottuja säännöstelykäytäntöjä voidaan tulevaisuudessa joutua muuttamaan joustavammiksi [5], [15], [20].

Tulvasuojausta Kauppatorilla © Riku Lumiaro

Kuva 3. Tulvasuojauksia käytettiin myrskyn aiheuttama merivesitulvaa vastaan Helsingin kauppatorilla talvella 2005.

Sopeutumistoimilla voidaan pienentää ilmastonmuutoksen haitallisia vaikutuksia järvien virkistyskäyttöön ja ekologiseen tilaan. Lisäksi niillä voidaan pienentää jokien ohijuoksutustarvetta, mikä voisi lisätä vesivoiman määrää tulevaisuudessa. [5], [15], [20]

 

14.7.2016 (Artikkeli on päivitetty VNTEAS-osarahoitteissa ELASTINEN-hankkeessa.)

Lähteet

  1. Ruosteenoja, K. 2013. Maailmanlaajuisiin ilmastomalleihin perustuvia lämpötila- ja sademääräskenaarioita. Sektoritutkimusohjelman ilmastoskenaariot (SETUKLIM) 1. osahanke. Ilmatieteen laitos. 15 s. http://ilmatieteenlaitos.fi/c/document_library/get_file?uuid=c4c5bf12-655e-467a-9ee0-f06d8145aaa6&groupId=30106
  2. Jylhä, K., Ruosteenoja, K., Räisänen, J. & Fronzek, S. 2012. Ilmasto. Julkaisussa: Ruuhela, R. (toim.) 2012. Miten väistämättömään ilmastonmuutokseen voidaan varautua? - yhteenveto suomalaisesta sopeutumistutkimuksesta eri toimialoilla. Maa- ja metsätalousministeriö, Helsinki. MMM:n julkaisuja 6/2011: 16–23. http://mmm.fi/documents/1410837/1721026/MMM_julkaisu_2012_6.pdf/c01a813c-8538-4efa-b29e-4844d723c0af
  3. Suomalainen, M., Vehviläinen, B., Veijalainen, N., Lepistö, A. & Mäkinen, R. 2006. Effects on the hydrological cycle – inland waters. In: Silander, J., Vehviläinen, B., Niemi, J., Arosilta, A., Dubrovin, T., Jormola, J., Keskisarja, V., Keto, A., Lepistö, A., Mäkinen, R., Ollila, M., Pajula, H., Pitkänen, H., Sammalkorpi, I., Suomalainen, M. & Veijalainen, N. 2006. Climate change adaptation for hydrology and water resources. (Ilmastonmuutokseen sopeutuminen hydrologiassa ja vesivarojen hallinnassa. Tiivistelmä suomeksi.) FINADAPT Working Paper 6, Finnish Environment Institute Mimeographs 336, Helsinki: 5–13. http://hdl.handle.net/10138/41044
  4. Jylhä, K., Ruosteenoja, K., Räisänen, J., Venäläinen, A., Tuomenvirta, H., Ruokolainen, L., Saku, S. & Seitola, T. 2009. Arvioita Suomen muuttuvasta ilmastosta sopeutumistutkimuksia varten. ACCLIM-hankkeen raportti 2009. 102 s. http://hdl.handle.net/10138/15711
  5. Veijalainen, N., Jakkila, J., Nurmi, T., Vehviläinen, B., Marttunen, M. & Aaltonen, J. 2012. Suomen vesivarat ja ilmastonmuutos – vaikutukset ja muutoksiin sopeutuminen. WaterAdapt-projektin loppuraportti. Suomen ympäristökeskus, Helsinki. Suomen ympäristö 16/2011, Luonnovarat. 138 s. http://hdl.handle.net/10138/38789
  6. Veijalainen, N., Lotsari, E., Alho, P., Vehviläinen, B., & Käyhkö, J. 2010. National scale assessment of climate change impacts on flooding in Finland. Journal of Hydrology, Volume 391, Number 3: 333–350. http://dx.doi.org/ 10.1016/j.jhydrol.2010.07.035
  7. Ilmatieteen laitos. 03.07.2015 (Päivitetty). Ilmakehä-ABC [Viitattu 14.4.2016.] http://ilmatieteenlaitos.fi/ilmakeha-abc
  8. Suomen ympäristökeskus SYKE. 16,9.2014 (Päivitetty). Tulvasanasto [Viitattu 14.4.2016.] http://www.ymparisto.fi/fi-FI/Vesi/Tulviin_varautuminen/Tulvasanasto
  9. Suomen ympäristökeskus SYKE. 8.2.2016 (Päivitetty). Hulevesisanasto [Viitattu 14.4.2016.] http://www.ymparisto.fi/fi-FI/Vesi/Vesiensuojelu/Yhdyskunnat_ja_hajaasutus/Hulevesien_hallinnan_kehittaminen/Hulevesisanasto
  10. Silander, J., Vehviläinen, B., Niemi, J., Arosilta, A., Dubrovin, T., Jormola, J., Keskisarja, V., Keto, A., Lepistö, A., Mäkinen, R., Ollila, M., Pajula, H., Pitkänen, H., Sammalkorpi, I., Suomalainen, M. & Veijalainen, N. 2006. Climate change adaptation for hydrology and water resources. (Ilmastonmuutokseen sopeutuminen hydrologiassa ja vesivarojen hallinnassa. Tiivistelmä suomeksi.) FINADAPT Working Paper 6, Finnish Environment Institute Mimeographs 336, Helsinki. 52 p. http://hdl.handle.net/10138/41044
  11. Olsson, T., Jakkila, J., Veijalainen, N., Backman, L., Kaurola, J., & Vehviläinen, B. 2015. Impacts of climate change on temperature, precipitation and hydrology in Finland–studies using bias corrected Regional Climate Model data. Hydrology and Earth System Sciences, Volume 19, Issue 7: 3217–3238. http://dx.doi.org/10.5194/hess-19-3217-2015
  12. Korhonen, J. 2007. Suomen vesistöjen virtaaman ja vedenkorkeuden vaihtelut. Suomen ympäristökeskus, Helsinki. Suomen ympäristö 45/2007. 120 s. http://hdl.handle.net/10138/38428
  13. Huttunen, I., Lehtonen, H., Huttunen, M., Piirainen, V., Korppoo, M., Veijalainen, N., Viitasalo, M. & Vehviläinen, B. 2015. Effect of climate change and agricultural adaptation on the nutrient loading from Finnish watersheds to the Baltic Sea. Science of the Total Environment, Volume 529: 168–181. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.05.055
  14. Maa- ja metsätalousministeriö. 2005. Ilmastonmuutoksen kansallinen sopeutumisstrategia. Maa- ja metsätalousministeriö, Helsinki. MMM:n julkaisuja 1/2005: 105–113. http://mmm.fi/documents/1410837/1721050/MMMjulkaisu2005_1.pdf/7dd5b555-20f0-44a5-ab1b-880425432c8a
  15. Jakkila, J., Dubrovin, T., Miettinen, T., Marttunen, M., & Vehviläinen, B. 2014. Ilmastonmuutoksen vaikutus Nilsiän reitin säännösteltyjen järvien vedenkorkeuksiin ja virtaamiin sekä säännöstelyjen kehittämistarpeeseen. Pohjois-Savon elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus, Raportteja 119/2014. 89 s. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-314-192-6
  16. Johansson, M. M., Pellikka, H., Kahma, K. K., & Ruosteenoja, K. 2014. Global sea level rise scenarios adapted to the Finnish coast. Journal of Marine Systems, Volume 129: 35–46. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmarsys.2012.08.007
  17. Kundzewicz, Z. W., Mata, L. J., Arnell, N. W., Döll, P., Kabat, P., Jiménez, B., Miller, K. A., Oki, T., Sen, Z. & Shiklomanov, I. A. 2007: Freshwater resources and their management. In: IPCC. 2007: Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Parry, M. L., Canziani, O. F., Palutikof, J. P., van der Linden, P. J. & Hanson, C. E., Eds.), Cambridge University Press, Cambridge, UK: 173–210. http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg2/en/ch3.html
  18. Veijalainen, N., Vehviläinen, B., Nurmi, T., Jakkila, J., Marttunen, M. & Käyhkö, J. 2012. Suomen vesivarat ja ilmastonmuutos – vaikutukset ja muutoksiin sopeutuminen. Julkaisussa: Ruuhela, R. (toim.) 2012. Miten väistämättömään ilmastonmuutokseen voidaan varautua? - yhteenveto suomalaisesta sopeutumistutkimuksesta eri toimialoilla. Maa- ja metsätalousministeriö, Helsinki. Maa- ja metsätalousministeriön julkaisuja 6/2011: 61–65. http://mmm.fi/documents/1410837/1721026/MMM_julkaisu_2012_6.pdf/c01a813c-8538-4efa-b29e-4844d723c0af
  19. Pajula, H. & Triipponen, J.-P. (toim.) 2003. Selvitys Suomen kastelutilanteesta – esimerkkialueena Varsinais-Suomi. Suomen ympäristökeskus, Helsinki. Suomen ympäristö 629. 86 s. http://hdl.handle.net/10138/40552
  20. Dubrovin, T., Hjerppe, T., Huttunen, I., Huttunen, M., Jakkila, J., Piirainen, V., Miettinen, T., Vallinkoski, V.-M. & Vehviläinen, B. 2016. Iisalmen reitin ilmastonmuutostarkastelut - säännöstelyjen toimivuus ja ilmastonmuutoksen vaikutukset kuormitukseen. Pohjois-Savon elinkeino, liikenne- ja ympäristökeskus, Raportteja 13/2016. 71 s. http://urn.fi/URN:ISBN 978-952-314-403-3

Tuottajatahot