GISBLOOM LEVÄKUKINTOJEN ENNUSTEET, KUSTANNUSTEHOKAS HALLINTA JA SOSIAALINEN MEDIA VESISTÖALUEIDEN HOIDOSSA. Malliyksikkö.

Transkriptio

1 GISBLOOM LEVÄKUKINTOJEN ENNUSTEET, KUSTANNUSTEHOKAS HALLINTA JA SOSIAALINEN MEDIA VESISTÖALUEIDEN HOIDOSSA TkT Olli Malve Malliyksikkö, Vesi SYKE Malliyksikkö Vesistömallijärjestelmä Hydrologiset ennusteet, varoitukset ja ilmastonmuutosarviot Hydrauliset mallit Huuhtoutumis-, järvi- ja meri- sekä habitaattimallit Sosio-ekonomiset kustannus-hyötymallit Tilastolliset suunnittelu- ja päätöksentekomallit ja -menetelmät Vesi Vesi Vesi Vesienhoito Vesienhoito Vesivarat Vesivarat Sisävedet Sisävedet Mallit SYKE tukee vesiensuojelua ja vesivarojen hallintaa monitieteisen tutkimustyöllä kokoamalla tietoa kehittämällä arviointityökaluja etsimällä kestäviä ratkaisuja vesihuoltoon ja vesirakentamiseen, hajakuormituksen vesiensuojeluun ja vesivarojen käyttöön. Vesi SYKEn organisaatio Luonto- Luontoympäristökeskuympäristö Pääjohtaja Pääjohtaja Johdon Johdon tuki tuki Esikunta Esikunta Kv. Kv. palvelut palvelut Viestintä Viestintä Hallinto-osasto Hallinto-osasto Ilmastonmuutoksen Ilmastonmuutoksen strateginen strateginen ohjelma ohjelma Ympäristöpolitiikka Ympäristöpolitiikka Tieto Tieto SYKE seuraa ja arvioi vesivarojen vaihtelua pinta- ja pohjavesien tilaa. Meri Meri Kulutuksen Kulutuksen ja ja tuotannon tuotannon Laboratoriot Laboratoriot Kemikaalit Kemikaalit

2 GISBLOOM Life+ hakemus 2009 DEMONSTROIDAAN JA ARVIOIDAAN JÄRJESTELMÄN KÄYTTÖKELPOISUUTTA Havaintoihin ja erilaisiin malleihin pohjautuvat analyysit ja ennusteet leväkukinnoista Leväkukintojen ja vedenlaadun muutoksen sosioekonomisten vaikutusten arviointi ja kustannustehokas hallinta Nettipohjaisten informaatiotyökalujen ja karttapalvelujen tuottaminen osallistuvan suunnittelun tueksi ja olemassa olevan aineiston kokoamiseksi ja demonstroimiseksi. LISÄTÄÄN KANSALAISTEN, SIDOSRYHMIEN JA VIRANOMAISTEN YMMÄRRYSTÄ Leväkukinnoista ja niiden vasteista ravinnekuormitukselle ja maankäytön muutoksille Vesiensuojelutoimenpiteiden ja kunnostusmenetelmien kustannustehokkuudesta, vesiensuojelun kustannuksista ja hyödyistä paikallisesti ja valuma-aluetasolla Parantaa eri sidosryhmien valmiuksia osallistua ja ymmärtää vesistön tilaan vaikuttavia tekijöitä ja niiden keskinäisiä tärkeyssuhteita TUOTETAAN Luotettavaa tietoa leväkukinnoista kansallisella ja paikallisella tasolla (Karttapalvelu) Ravinnekuormitus- ja maankäyttösuosituksia Vuorovaikutteisia tiedon keruu- ja jako-ohjelmia (järvi-wiki), joihin kansalaiset voivat tallentaa havaintojaan Paikallisella, kansallisella ja kansainvälisellä tasolla kansalaisille, viranomaisille, sidosryhmille ja erilaisille verkostoille GISBLOOM TUKEE EU DIREKTIIVIEN TOTEUTUKSTA Vesipuitedirektiivi Nitraatti direktiivi Meri strategia Uimavesi direktiivi

3 GISBLOOM HANKKEEN TAVOITEET HANKE KOOSTUU 5:STÄ TYÖPAKETISTA 1. Koordinointi 2. Leväkukintojen seuranta, olemassa olevan aineiston kokoaminen, analysointi ja tiedottaminen Järvet Rannikkoalueet Valuma-alue kuormitus ja maankäyttö Kaukokartoitus ja automaattinen mittaustoiminta Interaktiivinen karttapalvelu, järviwiki ja tietojärjestelmä 3. Leväkukintavaste kuormitukselle ja maankäytölle sekä kustannustehokkaiden toimenpiteiden tunnistaminen Leväkukinta- ja kuormitusvasteet ja -ennusteet: LAKESTATELLR-malli, vesistömallijärjestelmä, tilastolliset mallit, estuaari- malli, hajakuormitusmallit, data assimilaatio, Vihma- malli Vedenlaadun paranemisen hyötyjen arviointi Toimenpiteiden kustannusten, kustannustehokkuuden ja toteutettavuuden arviointi: Kutova-, Virva- ja Vihma- malli 4. Demonstrointi ja evaluointi vesienhoitoalueilla ja paikallisissa hankkeissa LOSKarvianjoki LSULapuanjoki Hiidenvesi, Lohjanjärvi, Pohjanpitäjänlahti, Längden Vesijärvi, Pien Saimaa 5. Yhteenveto ja tiedonjakelu Verkkosivut, esitteet, kansalliset ja kansainväliset seminaarit, vesienhoitoalueiden työryhmät PROJEKTIKAAVIO GISBLOOM PROJEKTIN PARTNERIT SYKE (VTO, HYD, VES, GTO, VIE) Arbonaut Oy Länsi-Uudenmaan vesi ja ympäristö, Vesijärvisäätiö LOS LSU Tvärminnen eläintieteellinen asema

4 GISBLOOM HANKKEEN HAASTEET Ilmaston muutoksen ja siihen sopeutumisen Verkostoituminen uusien partnereiden kanssa verkoston laajentaminen - uudet tuoreet näkökulmat MALLIN KÄYTTÖ HOIDON JA SEURANNAN SUUNNITTELUSSA Vesistöseurannan suunnittelu Ennusteiden virhe-varianssin minimointi Ennusteet Ennusteiden tarkentuminen Vesistöjen seuranta Malli Ennusteet Hoitotavoitteiden saavuttamisen testaaminen (2015) Hoitotoimien mitoitus 2008 Hoitotoimien tarkentaminen 6 vuoden välein Hoitotoimien toteutus ( ) Vesistöseuranta ja -tutkimus Vesistöalueiden hoito LakeStateLLR- malli Projektiryhmä: Olli Malve, Niina Kotamäki, Anita Pätynen, Kai Rasmus, Ninni Liukko, Timo Huttula, Hanna Arola Mallin kehitys LakeState- malli järven ravinne-, klorofylli- ja leväkukintaennusteiden tekemiseen ja tavoitekuormituksen laskentaan (Yhteistyö DUKE n ja HY:n yliopiston kanssa) LLR- käyttöliittymä vesistöalueiden hoidon suunnittelijoille Internet versio valmis, Malli asennettu ns. COHERENS-serverille Laajat helpit mallin käyttliittymässä Kaksi käyttäjäkoulusta v Englanninkeileinen versio EU-WISERhankkeessa

5 Tavoitekuormien laskeminen Tavoitekuormien laskeminen Hyvän ja tyydyttävän (HT) vedenlaadun luokkarajalle on määritetty järvityyppikohtaiset pitoisuusarvot *) Kokonaisfosforille (TotP, µgl) Kokonaistypelle (TotN, µgl) Klorofylli a:lle (Chla, µgl) Kasviplanktonbiomassalle (mgl) *) Suomen ympäristö, Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos. Pintavesien ekologisen luokittelun vertailuolot ja luokan määrittäminen LLR:llä voidaan laskea kokonaisfosforin ja -typen tavoitekuormat eri muuttujien HT luokkarajojen mukaan Esim. voidaan laskea millaisella järveen tulevalla kokonaisfosforikuormalla saavutetaan järven hyvää tilaa vastaava järviveden kokonaisfosforipitoisuus LLR etusivu Kuvaajasta näet miten hyvin mallin antamat arvot vastaavat järvessä havaittuja pitoisuuksia havaittu pitoisuus 90 %:n luottamusraja + mallilla laskettu ennuste Kuvaajista näet miten järven kokonaisfosforipitoisuus eri mallien mukaan muuttuu, kun järveen tuleva kokonaisfosfo-rin pintakuorma muuttuu. Vaakaviivat näyttävät järven eri tilojen luokkarajat kokonaisfosforipitoisuuksille. Tärkein on HyväTyydyttävä raja, jonka alapuolelle jäävät pitoisuudet ovat vesipuitedirektiivin vaatimusten mukaisia. Kuvaajista näet miten Chapran järvikohtaiseen aineistoon perustuvan mallin ennustama tavoitekuorma muuttuu eri ennustetodennäköisyyksillä Ohjelma laskee tavoitekuormalle kolmen eri mallin antamat ennusteet. Mallit perustuvat erilaisiin järviaineistoihin. Lisätietoja malleista saat

6 Kuvaajista näet, millaisilla kokonaisfosforin ja kokonaistypen pintakuormilla järviveden klorofylli a -pitoisuus saadaan alle HyväTyydyttävä -luokkarajan Klorofylli a-ennuste on laskettu Chapran mallia, jonka tarkemman kuvauksen löydät Prosenttiluvut tarkoittavat eri ennustetodennäköisyyksiä. Voidaan siis tarkastella, miten erilaiset ennustetodennäköisyydet vaikuttavat tavoitekuormiin Hertta-data Nuolet näyttävät mikä on mallin mukaan järven klorofylli a - pitoisuus kuormituksen nykytasolla. (Mallin antaman pitoisuuden ylittymismahdollisuus on 50 %.) Järvikohtaiset ja järvityyppikohtaiset ravinne-, klorofyllia a ja kasviplankton ennusteet ja tavoitekuormitukset Keskeinen LakeState-mallin kehitys- ja sovellus data Lehesjärvi Keskeinen LakeState-mallin sovelluskohde LLR:n tarvitseman kuormitusdatan arviointimenettelyn vertailut Näytteenotto jatkuu v LakeState- mallin testaamista ja hajakuormituksen havainnoinnin kehittämistä varten, satunnaistettu ajassa Lehesjärvi-Vähäjärvi pinta-ala 87 ha tilavuus 2,5*10 6 m 3 keskisyvyys 3,24 m viipymä ~38 vrk keskivirtaama 0,76 m 3 s

7 Lehesjärvi-Vähäjärvi Pieni humusjärvi (tyyppi 2, Ph) Tila tyydyttävä. TotP 44 µgl TotN 800 µgl a klorofylli 31,3 µgl (välttävä) Valuma-alue 98,51 km 2 Metsätalous ~71 % Maatalous ~15 % Järven lähiympäristö maatalousvoittoinen Järvisyys ~5,2 % Alueella 22 muuta järveä Julkaisuja E. Conrad Lamon III, Olli Malve, Olli-Pekka Pietilainen, Lake classification to enhance prediction of eutrophication endpoints in Finnish lakes, Environmental Modelling & Software, Volume 23, Issue 7, July pp doi: j.envsoft Malve, O Water quality prediction for river basin management. Doctoral dissertation. Helsinki University of Technology. Espoo, Finland. TKK-DISS ISBN URL: Malve, O., Laine, M., Haario, H., Kirkkala, T. and Sarvala, J Bayesian modelling of algae mass occurrences using adaptive MCMC methods with a lake water quality model. Environmental Modelling and Software, 22(7), pp DOI: j.envsoft Malve, O. and Qian, S Estimating nutrients and chlorophyll a relationships in Finnish Lakes. Environmental Science & Technology, 40(24),pp DOI: es061359b. Julkaisuja Pätynen, A Tavoitekuormien määrittäminen vesipuitedirektiivin mukaisessa vesialueiden hoidossa. Gradu Jyväskylän yliopisto. Yhteenveto Internet-pohjainen käyttöliittymä YHAn käytössä Mallin tarvitsemien kuormitustietojen arviointi vertailuja tehty Järvien hajakuormituksen seurantaa kehitettävä, jotta saadaan tarkempia ennusteita ja tavoitekuormitusestimaatteja. LakeStateLLR mallin kehitystyö jatkuu GISBLOOM- ja WISER hankkeissa: kerätään kaikki mahdollinen havainto- ja kaukokartoitusaineisto GIS -pohjaiseen verkkopalveluun ja yhdistetään vesistömallijärjestelmään.