Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta

Routaan liittyvät maanpinnan prosessit ovat ilmastoherkkiä

Koska ikirouta sulaa, voidaan odottaa, että vuosituhannen loppuun mennessä pohjoisilla alueilla maaperän lämpö- ja kosteusoloissa tapahtuu ehkä suuriakin muutoksia.

Pohjoisten alueiden luonnonjärjestelmät, kuten Suomen palsasuot, ovat ilmastonmuutoksen tutkimuksessa nyt tärkeitä, sillä muuttuvien ilmasto-olojen on osoitettu vaikuttavan näiden herkkien ja pitkälle erikoistuneiden ympäristöjen toimintaan.

Luonnonmaantieteen alalta väittelevän Juha Aallon työ on tiettävästi maailmassa ensimmäinen tutkimus, jossa useiden maanpinnan prosessien ilmastoherkkyyttä on arvioitu niin, että myös paikallistekijät, kuten maanpinnan muodot sekä maaperän ominaisuudet, on otettu huomioon.

Väitös avaa uusia näkökulmia useisiin korkeilla leveysasteilla vaikuttaviin ilmiöihin. Tutkimus hyödyntää moderneja tilastollisia mallinnusmenetelmiä ja -lähestymistapoja ja nostaa myös esiin ilmiöiden alueelliseen esiintymiseen eniten vaikuttavia tekijöitä.

Maaperän olojen paikallinen vaihtelu on suurta

Väitöstutkimuksen tulokset paljastivat maaperän lämpö- ja kosteusolojen alueellisen vaihtelun olevan huomattavaa.

- Lämpötila 10 senttimetrin syvyydessä vaihtelee jopa viisi astetta kosteuden vaihdellessa 50 prosenttia noin yhden metrin matkalla riippuen paikallisista maanpinnan muodoista, maaperästä ja kasvillisuudesta, Juha Aalto kertoo.

Väitöksessä käytetyillä parviennustamismenetelmillä on mahdollista pienentää mallinnukseen liittyvää epävarmuutta ja esittää prosessien paikallista vaihtelua luotettavasti.

- Tämä on erityisen hyödyllistä ennustettaessa prosessien alueellista levinneisyyttä tulevaisuuden ilmasto-oloissa.

Väitöstyössä tuotettiin myös alueellisesti tarkkoja ilman äärilämpötilakarttoja. Näiden havaittiin paranevan merkittävästi, kun paikallistekijöiden, kuten korkeussuhteiden ja vesistöjen, vaikutus lisättiin malleihin.

Ilmastonmuutos voi hävittää kokonaisia ekosysteemejä

Ilmastonmuutos tulee vaikuttamaan merkittävästi usean ikiroutaan ja kausittaiseen routaan liittyvän maanpinnan prosessien aktiivisuuteen.

- Aktiiviset maanpinnan prosessit aiheuttavat havaittavia muutoksia, kuten routakuohuntaa, rinneprosesseja tai palsasoita. Esimerkiksi nykyisten keskilämpötilojen nousu kahdella asteella hävitti aktiiviset maanpinnan prosessit Luoteis-Lapin tutkimusalueeltamme lähes täysin. Paikallisten olosuhteiden merkitys on suuri, sillä tämä pienipiirteinen vaihtelu saattaa tulevaisuudessa osoittautua tärkeäksi. Vaihtelu luo ympäristöstään poikkeavia mikroilmastoja, joissa sekä elollisen että elottoman luonnon monimuotoisuus mahdollisesti säilyy ilmaston muuttuessa, Aalto sanoo.

Mallintamalla keskeisten korkeilla leveysasteilla vaikuttavien maanpinnan prosessien esiintymistä sekä nykyisessä että tulevaisuuden ilmastossa voidaan paremmin arvioida esimerkiksi ikiroudan kehitystä ja ekosysteemien toimintaa. Muutokset näissä luonnonjärjestelmissä saattavat käynnistää palautemekanismeja, joilla voi olla merkitystä alueellisiin ilmastojärjestelmiin hiilen kierron ja maanpinnan heijastavuuden muutoksien kautta.

Aallon työ perustuu laajoihin Luoteis-Lapissa Kilpisjärvellä tehtyihin mittauksiin, moderneihin ilmastomallisimulaatioihin, vapaasti saatavilla oleviin paikkatietoaineistoihin sekä Suomen, Ruotsin ja Norjan ilmastohavaintoihin.

Väitöstilaisuus on 23.1.2015 kello 12. Juha Aallon väitöskirjaan New perspectives on climate, Earth surface processes and thermal hydrological conditions in high latitude systems voi tutustua E-thesis-palvelussa.

Kuva: Juha Aalto
Teksti: Minna Meriläinen-Tenhu

12.1.2015