ILMASTONMUUTOKSEN VESISTÖVAIKUTUKSET

Transkriptio

1 ILMASTONMUUTOKSEN VESISTÖVAIKUTUKSET Anne-Mari Ventelä, FT Vesistötoimialan päällikkö, Pyhäjärvi-instituutti Akvaattisen ekologian dosentti, Turun yliopisto

2 Kuva: IPCC

3 EPÄVARMUUKSIA LÄHDE: FICCA-ILMASTONMUUTOSTUTKIMUSOHJELMA (SUOMEN AKATEMIA) Laaja kehys selvä: ilmastonmuutos etenee, muutoksia tapahtuu nyt Paikallisella tasolla ennusteissa epävarmuutta: 1. Pienhiukkasten rooli 2. Metaanin vapautuminen 3. Mannerjään sulaminen: tuulet, merivirrat, dynamiikka Tulossa myös seuraavaan IPCCyhteenvetoon

4 ENTÄ SITTEN? Ilmastomallien välillä suuret erot Eli muutoksen dynamiikkaa, ajoitusta ja seurauksia ei pystytä ennustamaan paikallisella tasolla (maanosien mittakaavassa) Varmaa on vaihtelu ja ennusteiden epävarmuus Paikallisesti odotettavissa ääreviä olosuhteita: kuumaa, kylmää, kuivuutta, rankkasateita

5 MAAILMANLAAJUISIA VESIHAASTEITA Mannerjäiden sulaminen merenpinta nousee Suomessa 43% ihmisistä asuu alueella vaikutusalueella (100 km merenrannasta ja alle 100 m nykyisen merenpinnan yläpuolella) Maailmassa 28% Monet suurkaupungit jäämässä veden alle Juomavesi ja kasteluvesi Veden puute kuumenevilla alueilla Monet alueet riippuvaisia vuoristojäätiköiden sulamisvesistä Esim. Hindu Kushin ja Himalajan vuoristot, sadat miljoonat ihmiset Kiinassa ja Intiassa Tulvat Tulokaslajit (kalat, loiset, äyriäiset, vesikasvit)

6 PAIKALLISESTI MYLLERRYKSESSÄ: Lämpötilat Valon määrä Tuulet Sadanta kuivuus ja tulvat Jääpeitteen pituus Vaikutukset moniulotteisia ja koko ekosysteemiin vaikuttavia

7 Water Temperature C Water Temperature C Water Temperature C Water Temperature C Water Temperature C Water Temperature C Pyhäjärven veden lämpötila avovesikaudella ( ) May C per decade (p<0.001) June C per decade (p<0.001) July C per decade (p=0.037) 24 1-August C per decade (p=0.029) October November C per decade (NS) C per decade (NS) Source: Lathrop, Kasprzak, Ventelä, Tarvainen, et al., unpubl. data

8 PYHÄJÄRVEN PINTAVEDEN LÄMPÖTILA NYT JA TULEVAISUUDESSA max max Aineisto Niina kotamäki, SYKE

9 LÄMPÖTILA ALASATAKUNNASSA Mean annual temperature ( C) T 18 mean : Dec.-Apr. May-Sept. Linear fits: (b) Year Mean air Temperature ( C) Equation Weight Residual Sum of Squares y = a + b*x No Weighting Pearson's r Adj. R-Square Tmean Value Standard Error Intercept Slope Air temperature Linear fit before and after 1970 Linear fit in (a) Year Equation Weight Residual Sum of Squares y = a + b*x No Weighting Pearson's r Adj. R-Square Tmean Value Standard Error Intercept Slope Equation Weight Residual Sum of Squares y = a + b*x No Weighting Pearson's r Adj. R-Square Tmean Value Intercept Slope Ilman keskilämpötila on noussut 0.59 C/10 v vuodesta 1980 eli jo yli 2 C Ilman lämpötila on noussut - Talvi-kevät (joulu-huhtikuu) 0.51 C/10 v. vuodesta 1980 Kevät-kesä-alku syksyn lämpötila nousust 0.52 C/10 v. vuodesta 1980 Lämpötila nousee

10 Ventelä et al. 2011, updated Pyhäjärven jääpeitteisen ajan pituus

11 JÄRVIEKOSYSTEEMI MUUTOKSESSA

12 KALAT ILMASTON MUUTTUESSA SKENAARIOT VUOTEEN Muikku: Kylmän veden kalana muikku kärsii maksimilämpötilan noususta. Matalassa järvessä lämmintä vettä ei pääse pakoon. Muikku voi olla jatkossa vuosikausia kokonaan poissa Pyhäjärvestä, mutta suotuisana vuonna populaatio voi hetkellisesti elpyä (esim. 2016). Muikun väheneminen vähentää eläinplanktoniin kohdistuvaa saalistusta ja voi vaikuttaa positiivisesti Pyhäjärven veden laatuun

13 Muikkuja vähän, vesikirppuihin (eläinplankton) kohdistuu pienempi saalistuspaine Vesikirput runsastuvat Levien määrä (kasviplankton) vähenee kun vesikirput kontrolloivat laiduntamalla

14 Muita muikkukantoihin vaikuttavia tekijöitä: aikainen jäänlähtö lisää epäonnistuneen lisääntymisen riskiä muikulla, 2 viikkoa jäänlähdön jälkeen kriittistä aikaa poikasille ahvenkannan koko, ahven peto muikulle vähäisessä määrin myös rapukannan koko eläinplanktonin määrä jääpeitteen lyheneminen vaikeuttaa talvinuottausta avovesinuottaus

15 Maksimilämpötila Muikun vuosiluokka Jeppesen et al julkaisu

16 SÄKYLÄN PYHÄJÄRVI Muikun poikaslaskennat Kuoriutuneet muikut Kuoriutuneet siiat Karjalainen et al. 2016

17 2. Ahven Lämpimän veden kalana ahven hyötyy veden lämpötilan noususta. Ahvenkanta vahvistuu. Ahven on sekä peto että planktivori (pienenä), vaikutus vedenlaatuun kahdensuuntainen. Muita vaikuttavia tekijöitä: kannan sisäinen säätely ja saalistus vaikuttavat runsauteen jääpeitteen lyheneminen voi vaikeuttaa talvikalastusta

18 3. Täplärapu Lämpötila on olennainen tekijä täpläravun lisääntymisen onnistumisessa. Erityisesti syksyn lämpötilojen arvaamattomuus voi aiheuttaa vaihtelua lisääntymisen onnistumisessa. Muita vaikuttavia tekijöitä: Ravustus säätelee Saalistus (ahven, hauki)

19 MUITA NÄKÖKULMIA: muita lämpenemisestä hyötyjiä: särki, lahna lämpeneminen lisää tulokaslajien ja tautien riskiä istutus- ja kalastuspolitiikka vaikuttaa ammattikalastuksen sopeuduttava talvikalastus vaikeutuu luonnonkalan ja sisävesikalojen menekin kehittyminen (erityisesti särki ym muut nyt vähempiarvoiset) Ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta järvikala on vähähiilistä lähiruokaa

20 KASVIPLANKTON ILMASTONMUUTOKSESSA Pyhäjärven kasviplanktonista hieno ja poikkeuksellisen pitkä (1980-) tutkimusaikasarja, jolle tehtiin v laaja monimuuttuja-analyysi Kasviplanktonissa tapahtunut paljon muutoksia vuosien kuluessa 2000-luvulla tapahtuneet muutokset selittyivät ilmastoon liittyvillä muuttujilla Planktothrix sinilevä on selvästi ilmastonmuutoksen myötä runsastunut Levän rasvahappokoostumus ja ravintoarvo niin huono, että Daphnian lisääntyminen estyy Ei kuitenkaan ainakaan vielä koko ajan valtalaji

21 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Kasviplankton vuonna 2016 Planktothrix MUUT RYHMÄT VIHERLEVÄT SILMÄLEVÄT PIILEVÄT KULTALEVÄT PANSSARILEVÄT NIELULEVÄT SYANOBAKTEERIT

22 mg/m3 mg/m3 PYHÄJÄRVEN ELÄINPLANKTON ep Vuosi Bosmina Daphnia muu vesikirppu Calanoida Calanoida Muut cladocerat Daphnia Bosmina

23 PYHÄJÄRVEN KASVIPLANKTONMALLINNUS Protech kasviplanktonmalli (Pätynen et al. 2013): Simulaatioissa sinilevät kasvoivat selvästi paremmin lämpimämmässä vedessä, erityisesti kesällä Vaikka fosfori- ja typpikuormitus pysyisi samana ja klorofyllipitoisuus ei olennaisesti muuttuisi, suurempi osuus kasviplanktonista olisi sinileviä Sama suuntaus myös muissa järvissä

24 VESIKASVIEN JA RIHMALEVIEN ROOLI Kasviplankton (levät) voi hävitä ravintokilpailussa vesikasveille ja rihmamaisille leville, jos valaistusolosuhteet suotuisat Vesikasvit suojelevat pohjasedimentti tuulieroosiolta (tuuli vapauttaa pohjasta ravinteita) ja vähentävät siten sisäistä ravinnekuormitusta Vesikasvit tarjoavat suojapaikkoja vesikirpuille ja hankajalkaisille kalojen saalistusta vastaan

25 VAIKUTUKSET RAVINNEKUORMITUKSEEN JA VIRTAAMIIN

26 SADANTA ALASATAKUNNASSA Annual precipitation (mm) (a) Year Precipitation (mm) Equation y = a + b*x Apr.-Jun. Precipitation Linear fit Weight No Weighting Sept.-Nov. Residual Sum of Precipitation Linear fit Squares Pearson's r Adj. R-Square Annual Precipitation Value Standard Error Intercept Slope Vuosittainen sadanta - Vaihtelun voimakkuus muuttunut vuosien kuluessa - Sateisten päivien lukumäärä on vähentynyt (10,6 päivää/10 v.), mutta sadanta lisääntynyt sateet voimakkaampia Vuodenaikainen sadanta - kasvaa (b) Year Vaihtelu lisääntynyt

27 VAIKUTUKSIA Sadanta lisääntyy virtaamat lisääntyvät kuormitus kasvaa Voimakkaat sateet maaperän eroosio kasvaa Valuma-alue sulana myös talvella kuormitus kasvaa Kasvipeitteisyys ym. Talviaikainen kuormitus kasvanut Ravinne- ja kiintoainekuormituksen vuodenaikaisuuden muutos lisää kasvukauden ulkopuolista ravinnekuormitusta. Valumavesien ravinteiden pidättäminen entistä vaikeampaa esim. talvitulvatilanteissa

28 VIRTAAMAENNUSTEET (SYKE) Ilmatieteen laitoksen laskema 19 globaalin mallin keskiarvo Vuosijaksot , ja Vertailujakso Kaudet tammi-maalis, huhti, touko-syys, loka-joulu Esimerkkeinä Kokemäenjoki ja Eurajoki

29 Kokemäenjoki m3/s I-III IV V-IX X-XII Koko vuosi Eurajoki 25,0 m3/s 20,0 15,0 10,0 5, ,0 I-III IV V-IX X-XII Koko vuosi

30 VALUMA-ALUEEN VESIENSUOJELUN HAASTEITA Menetelmien jatkuva kehittäminen Kosteikot, altaat, patoketjut, suodattimet, kemialliset käsittelyt Uudet ratkaisut Ravinteiden huuhtoutumisen ja vesistöön kulkeutumisen estäminen muuttuvissa olosuhteissa entistä tärkeämpää Viljelymenetelmät, metsätalous, turvetuotanto, hulevedet, jätevedet Vesitalouden hallinta keskeistä Virtausten hidastaminen, vesitilavuuden lisääminen valuma-alueella Ennallistaminen? Hyödyt ja riskit? Uusia keinoja kehitettävä Ruoantuotannon osalta koko ketjun osallistuttava ympäristötalkoisiin

31 ILMASTONMUUTOKSEN VAIKUTUS VALUMA- ALUETYÖHÖN Varauduttava lähes kaikkeen Jos suuri osa kuormituksesta tulee kasvukauden ulkopuolella, biologiset menetelmät toimivat huonosti kosteikot! Vesien varastointi Tulvien hallinta Varautuminen kuivuuteen Kasteluvesien laatu Ravinteiden kierrätys resurssitehokkuus

32 LOPUKSI. Erityisen varmaa on se, että ääritilanteet ja ennaltaarvaamattomuus lisääntyvät Vanhan tiedon perusteella EI voi aina ennustaa tulevaa, koska mekanismit muuttuvat Ekosysteemitason muutokset todennäköisiä eivät palaudu Lajit tai jopa kokonaiset ekosysteemit voivat kadota (korallit) Suuria haasteita tiedossa, niihin valmistautuminen käynnissä jo

33 Ilmastonmuutoksen torjunta Vähähiilisyys, hiilen kierto Uusiutuvien polttoaineiden suosiminen Uudet tekniset ratkaisut ja niiden tuomat taloudelliset mahdollisuudet Kierrätys kiertotalous Ajattelun muutos: määristä merkityksiin Pariisin sopimus

34 KIITOS!