Laserkeilaus paljastaa maaston pienetkin korkeuserot – avoin aineisto auttaa ymmärtämään tuntureiden kosteusoloja

Avoimet kaukokartoitusaineistot tekevät erämaa-alueista yhä saavutettavampia – ainakin ilmasta käsin. Helsingin yliopiston Geotieteiden ja maantieteen osaston BioGeoClimate Modelling Lab -tutkimusryhmä hyödynsi avoimia aineistoja vastikään julkaistussa maaperän kosteuden tutkimuksessaan.

– Pohjoinen luonto mielletään alhaisten lämpötilojen muokkaamaksi, mutta yhtä lailla myös veden alueelliset ja ajalliset muutokset ovat tärkeitä kylmien ympäristöjen ilmiöille ja toiminnoille. Olemme kiinnostuneita siitä, miten maaperän kosteus vaihtelee ja vaikuttaa tunturiekosysteemiin. Ensin meidän oli kuitenkin selvitettävä, mitkä ympäristötekijät säätelevät itse kosteutta, kertoo tohtorikoulutettava Julia Kemppinen.

Pienet harjanteet ja purouomat vaikuttavat maaperän kosteuteen ja sitä kautta koko arktisen erämaan ekosysteemiin, mutta niiden tutkiminen oli aiemmin lähes mahdotonta. Maaperän kosteus on esimerkki luonnonilmiöstä, jonka tutkimus kehittyy jatkuvasti uusien tutkimusmenetelmien ja -aineistojen myötä. Etenkin laserkeilatut aineistot ovat mullistaneet kosteustutkimusta suuresti.

Ikiroudan jäljillä

Laserkeilaus eli lasersäteen avulla ilmasta käsin saatu kolmiulotteinen kuva maastosta, on mahdollistanut entistä tarkemmat korkeusmallit. Tämä heijastuu myös niistä johdettujen ympäristömuuttujien tarkkuuteen.

– Veden jakautumista maastossa mallintavat topografiset kosteusindeksit ovat nyt aiempaa realistisempia, sillä uusien korkeusaineistojen avulla saadaan informaatiota pienistä harjanteista ja purouomista, jotka vaikuttavat keskeisesti veden jakautumiseen maisemassa. Karkeissa korkeusmalleissa tämä informaatio katoaa, toteaa tohtorikoulutettava Henri Riihimäki.

– Tarkemmat alueelliset aineistot eivät palvele vain perustutkimusta. Niiden merkitys on suuri myös soveltavassa tutkimuksessa, esimerkiksi arvioitaessa ilmastonmuutoksen vaikutuksia pohjoisilla alueilla, luonnonmonimuotoisuuden arvioinnissa tai esimerkiksi ikiroudan mallinnuksessa, tarkentaa luonnonmaantieteen professori Miska Luoto.

Kosteusmittausta tunturissa

Maastomittaukset ovat usein erämaaoloissa haastavia, sillä alueellisesti kattavat kenttätutkimukset, sillä ne vievät aikaa ja ovat kalliita.

Todellisiin mittauksiin perustuvia havaintoja kuitenkin tarvitaan, myös kaukokartoitetun aineiston testaamiseen. Siksi BioGeoClimate Modelling Lab -tutkimusryhmä on kerännyt tuhansista mittauksista koostuvan kosteusaineiston.

Soil moisture research benefits greatly from high-resolution data of the heterogenic tundra topography. Photo: Julia Kemppinen

Paljakalla maaperän kosteustutkimus vaatii tarkkaa tietoa maaston pienimmistäkin harjanteista ja painanteista. Kuva: Julia Kemppinen

 

– Mittaamamme kosteusaineisto on tieteelle arvokas, sillä yhtä hienoresoluutioista, mutta alueellisesti kattavaa aineistoa ei ole aikaisemmin ollut saatavilla. Kosteusaineiston hienous piilee siinä, että se voidaan yhdistää kaukokartoitusaineistoihin, mikä mahdollistaa kosteuden tutkimuksen yhä laajemmilla alueilla, summaa tohtorikoulutettava Pekka Niittynen.

Helsingin yliopiston tutkijoista koostuva BioGeoClimate Modelling Lab yhdistää tutkimuksessaan maastohavainnot ja -mittaukset vapaasti saatavilla oleviin aineistoihin. Tutkimusryhmä on erikoistunut kasvillisuuden, maanpinnan prosessien ja ilmaston alueellisten ilmiöiden tutkimukseen ja työskentelee muun muassa pohjoisten tunturialueiden parissa. Viime aikoina ryhmä on laajentanut alueellista tutkimustaan myös Etelä-Afrikan Lohikäärmevuorille yhteistyössä Pretorian yliopiston kanssa.

Tutkimuksessa käytetyt avoimet aineistot ovat Maanmittauslaitoksen tuottamia, ne ovat vapaasti kaikkien ladattavina. Tutkimus kuuluu osaksi Suomen Akatemian rahoittamaan INFRAHAZARD-hankkeeseen. Lisäksi tutkimusta on rahoittanut Helsingin yliopiston GeoDoc-tutkijakoulu, Koneen säätiö ja Societas pro Fauna et Flora Fennica -seura.

Julkaisu: Kemppinen, J., Niittynen, P., Riihimäki, H., Luoto, M. Modelling soil moisture in a high-latitude landscape using LiDAR and soil data. Earth Surface Processes and Landforms. DOI: 10.1002/esp.4301

Lisätietoja

Tohtorikoulutettava Julia Kemppinen, Helsingin yliopisto, +358503118996, julia.kemppinen@helsinki.fiT, @juliajkemppinen

Tohtorikoulutettava Pekka Niittynen, Helsingin yliopisto, pekka.niittynen@helsinki.fi, @PONiittynen

Tohtorikoulutettava Henri Riihimäki, Helsingin yliopisto, henri.riihimäki@helsinki.fi, @hriihima

Professori Miska Luoto, Helsingin yliopisto, +358504480241, miska.luoto@helsinki.fi

BioGeoClimate Modelling Lab -tutkimusryhmä verkossa ja sosiaalisessa mediassa: Web-sivut: helsinki.fi/biogeoclimate
Twitter: twitter.com/biogeoclimate
Facebook: facebook.com/biogeoclimate

 

Lue lisää aiheesta: Luonnontieteet