SEVIRA-hankkeen mallinnus

© Institute of Limnology, Russia Academy of Sciences.

SEVIRA-hankkeen yhtenä tavoitteena oli testata mallien kykyä ennustaa ilmaston muutoksesta aiheutuvia muutoksia ja verrata niiden vaikutusta maankäytön muutoksiin. Malleiksi valikoituivat Venäjällä kehitetyt ILRAS-mallit ja Suomessa operatiivisessa käytössä oleva VEMALA-malli.

SEVIRA-hankkeen pilottialueista Virojoki sijaitsee kokonaan Suomen puolella, Sestra, kokonaan Venäjän puolella ja Rakkolanjoki rajat ylittävällä alueella. Maatalousmaan osuus alueilla vaihtelee 11-13 % välillä maapinta-alasta. Sestrajoen valuma-alueella on eniten rakennettua aluetta. Sestra on alueista myös turvevaltaisin.

Pilottialueiden ominaisuuksia

Mallinnuksella selvitettiin sekä ilmastonmuutoksen että maankäytön muutosten vaikutusta hydrologiaan ja ravinnekuormaan. SEVIRA-hankkeessa kerättyä uutta virtaama- ja vedenlaatutietoa hyödynnettiin mallien kalibroinnissa ja testauksessa. Rakkolanjoella venäläisen ILRAS-mallin tuloksia verrattiin myös Suomessa operatiivisessa käytössä olevan VEMALA-mallin tuloksiin. Laskelmissa käytettiin Institute Pierre Simon Laplacen ilmastomallin (IPSL-CM5A, 2010) skenaariotuloksia. Valitsimme tutkimuksessamme kaksi skenaariota - ympäristövaikutusten kannalta parhaan ja huonoimman, jotka on nimetty RCP2.6:ksi ja RCP8.5:ksi. Luvut 2,6 ja 8,5 osoittavat lisämäärää säteilyenergiaa (W/m²/s), joka ilmakehään kertyy kasvihuonekaasupäästöjen seurauksena. Viimeisten 20 vuoden aikana toteutuneita maankäytön muutoksia selvitettiin CORINE-paikkatietoaineistoilla Suomen puoleisilla alueilla.

Maankäytön muutoksista

Maankäytön muutokset Rakkolanjoen ja Virojoen valuma-alueilla ovat olleet vähäisiä viimeisen 20 vuoden aikana. Maatalousmaa on Virojoen alueella vähentynyt 163 ha (= 3 %), ja Rakkolanjoen valuma-alueella sen osuus on hieman lisääntynyt (11 ha eli 0,3 %). Molemmilla valuma-alueilla rakennetun alueen ala on kasvanut, Virojoella 133 ha (= 10 %) ja Rakkolanjoella 109 ha (= 5,5 %). Sestran valuma-alueelta maankäytön muutostietoja ei ollut saatavilla.

Näiden tulosten perusteella ei ole mahdollista ennustaa muutosten suuntaa eikä sen suuruuttakaan tulevaisuudessa. Muutosten voidaan kuitenkin olettaa olevan melko pieniä ja rakennetun alueen alan voidaan arvioida jatkossakin kasvavan enemmän kuin maatalousmaan alan. Pienilläkin muutoksilla voi silti olla merkitystä, sillä yleensä vesiensuojelumenetelmällä (esim. viljelykäytännön muutos, suojavyöhyke ym.) aikaansaatu vähennys on käytännössä melko vähäistä ja siksi pienikin muutos maankäytössä voi kumota suojelutoimenpiteen positiivisen vaikutuksen valuma-aluemittakaavassa.

Maatalousmaan ja rakennetun alueen kuormat

Venäläisen ILLM-mallin mukaan yhden neliökilometrin alueen rakentaminen lisää fosforikuormitusta noin 5-6 kertaa enemmän kuin saman kokoisen alueen ottaminen maatalouskäyttöön. Sen sijaan typen osalta vaikutukset ovat molemmilla maankäyttömuodoilla samaa suuruusluokkaa; neliökilometrin kokoisen alueen ottaminen maatalouskäyttöön on ILLM-mallin mukaan vain hieman kuormittavampaa kuin samankokoisen alueen rakentaminen.

Ilmastonmuutos

Molemmat mallit ennustavat ravinnekuormituksen vähenemistä Rakkolanjoella jaksolle 2091-2100 RPC 2.6 -skenaariotiedoilla. VEMALA-mallilla laskettu kuormitusvähennys on typelle 20 % ja fosforille 15 %, kun taas ILLM-mallilla molempien ravinteiden kuormituksen vähennys on vain 5 %. Skenaariolla RPC 8.5, ILLM-malli ennustaa melko suurta ravinnekuormituksen kasvua (26-28 %), kun taas VEMALA malli antaa 6 % lisäyksen TP:lle ja -5 % laskun TN:lle.

RCP 8.5 -skenaariossa oletetaan sekä sademäärän että ilman lämpötilan merkittävä nousu tutkimusalueella. RCP 8.5:n ilmastoskenaario on äärimmäinen, joten se ei välttämättä toteudu, vaan todennäköisesti kasvihuonekaasupäästöjen todelliset muutokset ilmakehään ovat pienempiä kuin RCP8.5 -ennusteet.

Lisätietoja:

• tutkimusinsinööri Jari Koskiaho, Suomen ympäristökeskus SYKE, etunimi.sukunimi@syke.fi
• hydrologi Sirkka Tattari, Suomen ympäristökeskus SYKE, etunimi.sukunimi@syke.fi
• SEVIRA modelling report 1 (pdf)