ILMASTONMUUTOKSEN VESISTÖVAIKUTUKSET Anne-Mari Ventelä, FT Vesistötoimialan päällikkö, Pyhäjärvi-instituutti Akvaattisen ekologian dosentti, Turun yliopisto
Kuva: IPCC
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
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
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)
PAIKALLISESTI MYLLERRYKSESSÄ: Lämpötilat Valon määrä Tuulet Sadanta kuivuus ja tulvat Jääpeitteen pituus Vaikutukset moniulotteisia ja koko ekosysteemiin vaikuttavia
Water Temperature C Water Temperature C Water Temperature C Water Temperature C Water Temperature C Water Temperature C Pyhäjärven veden lämpötila avovesikaudella (1982-2014) 12 10 8 6 4 2 0 1-May +2.25 C per decade (p<0.001) 18 16 14 12 10 8 6 1-June +1.34 C per decade (p<0.001) 22 20 18 16 14 1-July +0.66 C per decade (p=0.037) 24 1-August 22 20 18 16 +0.59 C per decade (p=0.029) 14 12 1-October 10 8 1-November 10 8 6 +0.32 C per decade (NS) 6 4 2 0 +0.86 C per decade (NS) Source: Lathrop, Kasprzak, Ventelä, Tarvainen, et al., unpubl. data
PYHÄJÄRVEN PINTAVEDEN LÄMPÖTILA NYT JA TULEVAISUUDESSA 26 24 22 20 18 16 14 12 10 2001-2009 2031-2060 max 2001-2009 max 2031-2060 8 6 4 2 0 29.10. 18.12. 6.2. 27.3. 16.5. 5.7. 24.8. 13.10. 2.12. 21.1. Aineisto Niina kotamäki, SYKE
LÄMPÖTILA ALASATAKUNNASSA Mean annual temperature ( C) T 18 mean : Dec.-Apr. May-Sept. Linear fits: 1953-2013 1970-2013 1980-2013 16 14 12 10 1-1 -3-5 -7-9 1953 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2013 (b) Year Mean air Temperature ( C) 8 7 6 5 4 3 2 Equation Weight Residual Sum of Squares y = a + b*x No Weighting 35.26529 Pearson's r 0.46115 Adj. R-Square 0.19931 Tmean Value Standard Error Intercept -31.5228 11.14915 Slope 0.02244 0.00562 Air temperature Linear fit before and after 1970 Linear fit in 1980-2013 1 1953 1960 1970 1980 1990 2000 20102013 (a) Year Equation Weight Residual Sum of Squares y = a + b*x No Weighting 25.35067 Pearson's r 0.51596 Adj. R-Square 0.24875 Tmean Value Standard Error Intercept -58.5956 18.3689 Slope 0.036 0.00922 Equation Weight Residual Sum of Squares y = a + b*x No Weighting 19.42844 Pearson's r 0.55891 Adj. R-Square 0.29089 Tmean Value Intercept -90.45143 Slope 0.05193 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
Ventelä et al. 2011, updated Pyhäjärven jääpeitteisen ajan pituus
JÄRVIEKOSYSTEEMI MUUTOKSESSA
KALAT ILMASTON MUUTTUESSA SKENAARIOT VUOTEEN 2038 1. 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
Muikkuja vähän, vesikirppuihin (eläinplankton) kohdistuu pienempi saalistuspaine Vesikirput runsastuvat Levien määrä (kasviplankton) vähenee kun vesikirput kontrolloivat laiduntamalla
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
Maksimilämpötila Muikun vuosiluokka Jeppesen et al. 2012 -julkaisu
SÄKYLÄN PYHÄJÄRVI Muikun poikaslaskennat Kuoriutuneet muikut Kuoriutuneet siiat Karjalainen et al. 2016
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
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)
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
KASVIPLANKTON ILMASTONMUUTOKSESSA Pyhäjärven kasviplanktonista hieno ja poikkeuksellisen pitkä (1980-) tutkimusaikasarja, jolle tehtiin v. 2015 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
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
mg/m3 mg/m3 PYHÄJÄRVEN ELÄINPLANKTON 140 120 100 80 60 40 20 ep Vuosi 2016 0 Bosmina Daphnia muu vesikirppu Calanoida 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 1987-2016 2003 2005 2007 2009 2011 2015 2013 Calanoida Muut cladocerat Daphnia Bosmina
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
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
VAIKUTUKSET RAVINNEKUORMITUKSEEN JA VIRTAAMIIN
SADANTA ALASATAKUNNASSA Annual precipitation (mm) 350 1953 1963 1973 1983 1993 2003 2013 (a) Year Precipitation (mm) 850 750 650 550 450 285 235 185 135 85 Equation y = a + b*x Apr.-Jun. Precipitation Linear fit Weight No Weighting Sept.-Nov. Residual Sum of 420829.44636 Precipitation Linear fit Squares Pearson's r 0.47322 Adj. R-Square 0.21055 Annual Precipitation Value Standard Error Intercept -4572.51181 1258.90484 Slope 2.5977 0.63498 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) 35 1953 1963 1973 1983 1993 2003 2013 Year Vaihtelu lisääntynyt
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
VIRTAAMAENNUSTEET (SYKE) Ilmatieteen laitoksen laskema 19 globaalin mallin keskiarvo Vuosijaksot 2010-39, 2040-69 ja 2070-99 Vertailujakso 1971-2000 Kaudet tammi-maalis, huhti, touko-syys, loka-joulu Esimerkkeinä Kokemäenjoki ja Eurajoki
Kokemäenjoki m3/s 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 I-III IV V-IX X-XII Koko vuosi 1971-2000 2010-2039 2040-2069 2070-2099 Eurajoki 25,0 m3/s 20,0 15,0 10,0 5,0 1971-2000 2010-2039 2040-2069 2070-2099 0,0 I-III IV V-IX X-XII Koko vuosi
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
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
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
Ilmastonmuutoksen torjunta Vähähiilisyys, hiilen kierto Uusiutuvien polttoaineiden suosiminen Uudet tekniset ratkaisut ja niiden tuomat taloudelliset mahdollisuudet Kierrätys kiertotalous Ajattelun muutos: määristä merkityksiin Pariisin sopimus 4.11.2016
KIITOS!