Ilmastonmuutoksen vaikutukset vesistöön

Transkriptio

1 Tammikuu 2050? Ilmastonmuutoksen vaikutukset vesistöön Lauri Arvola Helsingin yliopisto Maaliskuu 2050?

2 Ilmatieteen laitos: Lämpötila etenkin talvilämpötilat kohoavat hyvin alhaiset lämpötilat harvinaistuvat hellejaksot yleistyvät Sademäärät talvisateet lisääntyvät talviset vesisateet yleistyvät rankkasateet voimistuvat enemmän kuin keskimäärin vesisateet Lumipeite ja routa lumipeiteaika lyhenee lumen vesiarvo vähenee aluksi runsaat lumisateet voivat yleistyä etenkin sisämaassa ja P-Suomessa routaa on nykyistä vähemmän maaperä on usein märkä ja sen kantavuus on huono Tuulen nopeus eri ilmastomalleihin pohjautuvat arviot poikkeavat toisistaan

3 Yksinkertaistettu kaavio ilmaston vaikutuksista vesistöihin Ilmasto Lämpötila Tuuli Vesistöt Kuormitus Metsät ja muu kasvillisuus Vesi/hydrologia Ravinteiden huuhtoutuminen Maaperä H y d r o l o g i a B i o g e o k e m i a Suora vaikutus Vaikutus suoraan vesistöön Epäsuora vaikutus Vaikutus valuma-alueen kautta Ravinnekuormitus Vesistön P, N ja muut ravinteet Vesistön todellinen tila

4 Suora vaikutus järveen Lämpötila Pintalämpötilat Alusveden lämpötilat Pintalämpötila Vesipatsaan kerrostuminen Alusveden lämpötila Jääpeitteen muodostuminen/sulaminen Sademäärä Suoran sadannan osuus yleensä pieni Tuulen voimakkuus Vesipatsaan sekoittuminen Resuspensio Suora laimenemisvaikutus yleensä pieni Vesipatsaan kerrostuminen Sedimentin sekoittuminen

5 Epäsuora (=valuma-alueen kautta tuleva) vaikutus Sademäärä Hydrologiset ja kemialliset muutokset Viipymä Rapautuminen, ravinteiden ja epäpuhtauksien huuhtoutuminen ja kulkeutuminen Lämpötila Hydrologiset, kemialliset ja biologiset muutokset Haihdunta, rapautuminen, biologiset prosessit

6 Muutosherkkyys ILMASTO Hydrologia Viipymä Sijainti valuma-alueella Pintavalunta vs. pohjavesi Kemia Puskurikapasitteetti Karu vs. rehevä järvi Biologia Yksipuolinen lajisto Monimuotoinen lajisto Yhteydet muihin vesistöihin Pienet järvet Isot järvet Syvät järvet Termisesti kerrostuneet Matalat järvet Järvi Valuma-alue

7 Jääpeitteinen aika lyhenee 300 Mean length of Ice-Season (mean with min-max) VK Days Jääpeitteen keskimääräinen kesto ( ) 50 0 Kilpisjärvi Kevojärvi Ounasjärvi Inari Oulujärvi Pielinen Lappajärvi Kallavesi Vesijärvi Längelmävesi Saimaa Pääjärvi Näsijärvi Päijänne Pääjärvi jääpeitteen kesto Päivää ennen ja jälkeen vuoden vaihteen

8 Fosforin kuormitus nyt ja tulevaisuudessa - esim. Lammin Pääjärvi Finland Northern Region Sweden kg P month Tot P loading Dec Nov Oct Sep Aug Jul Jun May Apr Mar Feb Jan Kg Km -2 mon Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec United Kingdom Western Region Ireland 1 - Hydrologia muuttuu Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Fig.. 4. Simulated seasonal patterns in phosphate phosphorus export based on all simulations as outlined in Table 2. The line shows the median of the control (present day) simulations, while the shaded area shows the range of variation associated with all future scenarios. The light gray shows the range of the medians of 6 series of future simulations. The dark gray shows the range between the maximum 75 percentile and minimum 25 percentile limits derived from all future climate simulation series. Pierson et al Fosforin kuormitus kasvaa muutos suurin syksyllä ja kevättalvella

9 Orgaanisen aineen kuormitus Valkea-Kotinen, Evo, Lammi ph Colour (October) ph (October) 120 Col Lammin Pääjärvi Colour (October) Col Q Discharge (June-October) Colour mg Pt L Summer flood in Arvola et al

10 Valuma-alueelta huuhtoutuvan orgaanisen aineen vaikutukset vesistössä Colour < > DOC Physics Chemistry Biology Heterotrophy > Autotrophy Liuenneen orgaanisen aineen (DOC) ja kasviplanktonin perustuotannon (PP) pitkäaikaismuutokset pienessä metsäjärvessä 10 9 Valkea-Kotinen, 5 m (Valkea-Kotinen, Lammi) 8 7 oc Alusveden lämpötila Arvola et al. 2011

11 Ekosysteemivaikutukset monimutkaisia esimerkkinä tuulisuus Mixing Wind/Artificial Thermal stratification Chemical stratification Heat content Light climate Oxygen Nutrients Thermal stability Thickness of epilimnion Phytoplankton composition Primary production Fish and benthic animals Zooplankton Meromictic features Nutrients in hypolimnion Phototrophic bacteria Muutokset voivat olla palautuvia tai palautumattomia

12 Eliömaantieteelliset muutokset Muutokset lajistossa Esim. kuhan levinneisyysalue laajenee kohti pohjoista Kylmään sopeutuneet nk. kylmästenotermiset lajit vaikeuksissa (mm. reliktiäyriäiset ja lohikalat) Vierasperäiset lajit Istutetut lajit Uusien eksoottisten leviäminen kasvava riski myös sisävesissä

13 ILMASTO Valuma-alue Järvi? Kuormitushistoria Järven ominaisuudet Valuma-alueen ominaisuudet, mm. koko suhteessa järveen Maankäyttö Sadanta vs. haihdunta -> valunta +/- Sisäisen kuormituksen rooli? Mitä tapahtuu talvella? Jäätalvi lyhenee - Talvivirtaama kasvaa - Orgaanisen aineen huuhtouma kasvaa - Eroosio lisääntyy - Vesistö lämpenee kesällä ja kylmenee talvella - Heterotrofia > autotrofia - Uusia lajeja ilmaantuu -? Ekosysteemipalvelut -?

14 Kiitokset! XXVI, 507 p. (Aquatic Ecology Series, Vol. 4) Hardcover