Paikkatiedon hyödyntämismahdollisuudet pienvesien tilan ja kunnostustarpeen arvioinnissa Teemu Ulvi, SYKE Metsätalouden vesiensuojelupäivät, Koli 22.9.2015
Sisältö Purojen tila arviointimenetelmien tarve ja kehitystyön lähtökohdat Työssä käytetyt aineistot Arviointimenetelmän sisältö Jatkokehitystyön tarve ja suunnitelmat
Laajemmalle pienvesien tilan arvioinnille paljon tarpeita Lajirikas luontoympäristö, jolla suuri virkistyskäyttöarvo Muodostavat lukumääräisesti suurimman osan pintavesistä Vaikuttavat monin tavoin alapuolisiin vesistöihin Pienvesien tilasta ja muuttuneisuudesta luonnontilaan verrattuna on hyvin vähän tietoa Tärkeitä monien eliölajien elin ja lisääntymisalueina ja luonnon monimuotoisuuden turvaajina
Vesienhoidossa pienvedet jääneet vähälle huomiolle On otettu tarkasteluun aiempaa pienempiä pintavesiä, mutta ei riittävästi tietoa kunnostus ja suojelutarpeen arvioimiseksi Ei resursseja tiedon keruulle perinteisillä maastotarkasteluilla Voitaisiinko hyödyntää paikkatietoaineistoja ja menetelmiä?
Menetelmän kehitystyö PienvesiGIShankkeessa Aloite paikkatietopohjaisen purojen tilan arviointimenetelmän kehittämiseksi pienvesien suojelu ja kunnostusstrategiatyöryhmältä SYKE valmisteli PienvesiGIS hankesuunnitelman, jolla Pohjois Pohjanmaan ELY myönsi EAKR rahoituksen Valittiin testikohteiksi yhteensä 58 puroa Iijoen vesistöalueen keskijuoksulta, jotka on inventoitu maastossa (Metsähallitus ja Pohjois Pohjanmaan ympäristökeskus)
Pohjana purojen maastoinventointitiedot Metsähallituksen Iijoella käyttämässä inventointimenetelmässä (Hyvönen ym. 2005) puro jaetaan jaksoihin, jotka ovat keskeisten hydro morfologisten ominaisuuksien perusteella yhtenäisiä puron osia Jokaiselle purojaksolle arvioidaan luonnontilaisuusluku asteikolla 0 5 0 = puroa voidaan kuvailla suoraksi ränniksi 5 = puroa voidaan pitää luonnontilaisena Valitun 58 puron inventointiaineistosta jokaiselle purolle laskettiin yksi luonnontilaisuutta kuvaava luku väliltä 0 5 purojaksojen luonnontilaisuuslukujen keskiarvona Hyvönen, S., Suanto, M., Luhta P., Yrjänä T. & Moilanen E. 2005. Puroinventoinnit Iijoen valuma alueella vuosina 1998 2003. Aleelliset ympäristöjulkaisut 403. Pohjois Pohjanmaan ympäristökeskus.
Muuttujien laskenta ja soveltuvuuden testaus Seuraavassa vaiheessa laskettiin eri paikkatietoaineistoista puron tai valuma alueen ominaisuuksia kuvaavia muuttujia Muuttujien riippuvuussuhteita luonnontilaisuusastetta kuvaavan muuttujan kanssa testattiin tilastomatemaattisilla menetelmillä Tuloksena löydettiin sellaiset muuttujat, jotka kuvasivat valitussa purojoukossa luonnontilaisuuden astetta parhaiten
Käytetyt paikkatietoaineistot Uoman geometriatieto: Ranta10 aineisto (käsittää virtavesistä 2 5 m leveät joet) MML:n maastotietokannan uoma aineisto tätä pienimmiltä puroilta Maaston korkeusmallit: Laserkeilaukseen perustuva Korkeusmalli 2 (KM2) (2 m x 2 m ruutukoko) Korkeusmalli 10 (10 m x 10 m ruutukoko) Maankäyttöaineisto CORINE Land Cover 2006 (erotuskyky 25 * 25 m) Soiden ojitustilanne SOJT_09b1 (rasterimuotoinen, erotuskyky 25 m x 25 m) luokittaa koko Suomen turvemaat ojittamattomiin, ojitettuihin ja turpeenottoalueisiin. Maaperäaineisto 1:200 000 maaperän digitaalinen aineisto (käytettiin pohjamaadataa) Kasvupaikan päätyyppi Monilähteisen valtakunnan metsien inventoinnin (MVMI) kartta aineisto 2011 Kattaa metsätalouden maan (VMI maaluokista metsä, kitu ja joutomaan). Kasvupaikan päätyyppi jakaa metsämaan, kitumaan ja joutomaan kivennäismaiksi ja soiksi ja suot edelleen korpiin, rämeisiin ja avosoihin.
Testipurojen jakauma luonnontilaisuusasteen mukaan
Purojen fyysisiä ominaisuuksia kuvattiin mutkaisuuden ja kaltevuuden avulla Puron mutkaisuuden arviointi Uoman pituus ei itsessään kerro puron luonnontilaisuudesta, joten kehitettiin mutkaisuutta kuvaava indeksi Indeksissä alkuperäisestä purouomasta laskettiin suoristettu uoma, jota verrattiin alkuperäisen uoman pituuteen Laskennassa määritettiin haluttu rajaarvo, joka kertoo, kuinka kaukana uusi suoristettu viiva voi olla alkuperäisestä viivasta (etäisyys on pienempi kuin määritetty toleranssi, ks. kuva alla) Laskenta tehtiin sekä 10 metrin että 50 metrin raja arvolla.
Mutkaisuusindeksi Mitä lähempänä indeksin arvo on lukua yksi, sitä vähemmän eroa on alkuperäisen ja suoristetun viivan välillä, eli sitä suorempi purouoma on. Indeksi on jatkuva muuttuja, jonka arvo 1. Lukuarvo 1 = täysin suora uoma. ä,,
Kaltevuuden vaikutus mutkaisuuteen Kaltevilla alueilla purot ovat yleensä luontaisesti suorempia, kun taas alavilla alueilla purot mutkittelevat luontaisesti enemmän Puron keskimääräisen kaltevuuden ja luonnontilaisuuden välinen riippuvuus ei ole kovin vahva ja hajontaa on paljon Kaltevimmat purot ovat maastoinventoinnissa saaneet matalampia luonnontilaisuusarvoja kuin alavimmat purot Tulokset viittasivat siihen, että kaltevilla alueilla luonnontilaisuus saa lähtökohtaisesti pienempiä arvoja ja tämän vuoksi testattiin kaltevuuden vaikutuksen poistamista muuttujasta Todettiin kuitenkin, ettei tarkastelussa purojoukossa kaltevuudella ole vaikutusta
Valuma aluemuuttujien tilastollinen tarkastelu Yleisesti ottaen valuma aluemuuttujien hajonnat olivat suuria ja korrelaatiot melko heikkoja luonnontilaisuusindeksin kanssa Kasvupaikan päätyypeillä ei selkeitä korrelaatiota luonnontilaisuusindeksin kanssa Maankäyttöluokat Alueella vain vähän rakennettuja alueita ja maataloutta, eivät korreloineet purojen luonnontilaisuuden kanssa Paras korrelaatio luonnontilaisuuden kanssa harvapuustoisilla metsillä Maankäyttöluokkien muutokset Hakkuiden ja luonnontilaisuuden välinen hajonta oli suurta, ei merkitsevää korrelaatiota Soiden ojitustilanne Maaperä Soiden ojitustilanne ja ojittamaton turvemaa korreloivat melko heikosti luonnontilaisuuden kanssa Yleisimmillä maaperäluokilla, paksulla turpeella ja sekalajitteisella maalajilla, hajonta oli suurta eikä korrelaatiota luonnontilaisuuden kanssa havaittu. Myöskään muut maaperämuuttujat eivät korreloineet luonnontilaisuusindeksin kanssa
Yhteenveto tilastollisista tarkasteluista Vihreällä merkityt muuttujat valittiin purojen luonnon tilaisuuden arviointimenetelmän perusmuuttujiksi. Jos p arvo > 0,05, muuttujan ja luonnontilaisuusasteen riippuvuussuhde ei ole tilastollisesti merkitsevä Vaikka kaltevuuden ja luonnontilaisuuden välinen korrelaatio oli tässä aineistossa heikko, se otettiin menetelmään yhdeksi perusmuuttujaksi, koska eri tyyppisissä luonnon olosuhteissa sen vaikutus voi olla merkittävä Aineisto Muuttuja Purouoman fyysisiä ominaisuuksia kuvaavat muuttujat r s p arvo Ranta10 Mutkaisuusindeksi (offset 10m) 0,341 0,009 KM2 Keskimääräinen kaltevuus 0,294 0,025 Ranta10 Mutkaisuusindeksi (offset 50m) 0,260 0,049 Puskurialuetta kuvaavat muuttujat r s p arvo Kasvupaikan päätyyppi Avosuo 0,425 0,001 Kasvupaikan päätyyppi Korpi 0,197 0,138 Kasvupaikan päätyyppi Räme 0,088 0,513 Kasvupaikan päätyyppi Kangas 0,086 0,519 Valuma aluetta kuvaavat muuttujat r s p arvo Corine 2006 Harvapuustoiset alueet (kiv. maa + turvemaa) 0,470 0,000 Maaperä (pohjamaa) Vesi 0,341 0,009 Corine 2006 Kivennäismaan metsät 0,330 0,012 Corine 2006 Harvapuustoiset alueet kivennäismaalla 0,312 0,017 Corine 2006 Harvapuustoiset alueet turvemaalla 0,308 0,019 Soiden ojitustilanne Ojitettu turvemaa 0,301 0,022 Corine 2006 Vesistöt 0,285 0,030 Maaperä (pohjamaa) Rakka 0,270 0,040 Soiden ojitustilanne Ojittamaton turvemaa 0,219 0,099 Maaperä (pohjamaa) Sekalajitteinen maalaji 0,195 0,142 Corine 2006 Turvemaan metsät 0,191 0,152 Soiden ojitustilanne Muu (sojt) 0,161 0,228 Maaperä (pohjamaa) Hienojakoinen maalaji 0,159 0,235 Soiden ojitustilanne Turvetuotantoalue (sojt) 0,132 0,324 Corine 2006 Turvetuotantoalueet 0,132 0,324 Corine 2006 muutokset Hakattu metsä 0,119 0,375 Maaperä (pohjamaa) Karkearakeinen maalaji 0,106 0,429 Corine 2006 Avosuot ja kosteikot 0,084 0,532 Maaperä (pohjamaa) Kalliopaljastuma 0,072 0,590 Corine 2006 Rakennetut alueet 0,057 0,673 Maaperä (pohjamaa) Kalliomaa 0,051 0,703 Corine 2006 Maatalous 0,033 0,806 Maaperä (pohjamaa) Paksu turvekerros 0,033 0,808 Maaperä (pohjamaa) Kiviä 0,022 0,870 Corine 2006 Rantahietikot 0,019 0,887
Menetelmä kaipaa vielä jatkokehittämistä Pilottihankkeen tulokset osoittavat, että purojen muuttuneisuutta luonnontilasta on mahdollista suuntaa antavasti paikkatietoaineistojen avulla Tulokset pohjautuvat kuitenkin melko pieneen purojoukkoon (58 kpl), joten menetelmän perusteiden varmistamiseksi lisäanalyysejä suuremmalla otoksella tarvitaan Ei voida vielä tehdä johtopäätöksiä arviointimenetelmän sopivuudesta eri tyyppisille alueille, esim. maastonmuodoiltaan jyrkemmille seuduille Myös menetelmän validointi toiseen suuntaan eli sen tulosten varmistaminen maastoinventoinneilla puroilla, joita ei ole aiemmin inventoitu, on ehdottomasti tarpeen
Kehitystyötä ja testausta on tarkoitus jatkaa FresHabit Life hankkeessa Jatkokehitystyötä voitaisiin tehdä vaiheittain esim. seuraavasti: 1. Laajennetaan tehtyjä tarkasteluja Iijoen vesistöalueella hyödyntämällä laajaa, lähes 500 puron inventointidataa Tarkka korkeusmalli ei ole välttämätön, joten hyödyntämätöntä aineistoa jäi paljon 2. Testataan menetelmää puroinventointidatalla muualla Suomessa luonnonolosuhteiltaan erityyppisillä kohdealueilla 3. Testataan menetelmää alueilla, joilta ei ole saatavissa valmista puroinventointiaineistoa. Paikkatietoanalyysien tulosten perusteella valitaan kohdepurojen joukko, jotka käydään inventoimassa maastossa ja verrataan maastokäyntien tuloksia analyysituloksiin. Vasta sitten voidaan tehdä lopullisia johtopäätöksiä, minkä tyyppisiin tarkasteluihin paikkatietopohjainen arviointimenetelmä soveltuu, kuinka luotettavia menetelmän antamat tulokset ovat ja miten menetelmää voitaisiin laajasti hyödyntää valtakunnallisesti
Loppuraportti saatavilla netissä www.syke.fi/hankkeet/pienvesi GIS KIITOS MIELENKIINNOSTA!