Turun AMK:n tutkimusryhmä vesienhoidon ja ympäristötiedon kehittäjänä - Saaristomeren tilan parantamisen toimenpiteet perustuvat tutkimustietoon, osa 5/5

Interpoloitu kartta sameuden vaihtelusta Saaristomerellä kesällä 2024. © Scheinin Matias

Saaristomeren tilkkutäkki ja ympäristöhavainnoinnin merkitys

Maankuoren muotojen vaihtelusta johtuva ympäristön pirstaleisuus on Saaristomeren ja sen valuma-alueen leimallisin piirre. Pinnan yllä tämä ilmenee kukkulaisena maastona sekä saarten, niemien ja kannasten muodostamana mosaiikkina, jossa vedenjakajat erottavat omiksi, pieniksi kokonaisuuksikseen pinnanmuodoiltaan, maaperältään ja maankäytöltään vaihtelevia alueita. Pinnan alla sama vaihtelu toistuu pohjanmuodoiltaan, malliltaan ja mittakaavaltaan erilaisina allasmuodostumina, joiden välillä veden vaihtuminen on monimutkaisten virtausolosuhteiden myötä vaihtelevaa ja vaikeasti ennustettavaa. Näin ollen Saaristomeren sokkeloiset ja matalat vedet muodostavat paitsi luontotyypeiltään myös ympäristöpaineiltaan ja kuormittuneisuudeltaan toisistaan vahvasti poikkeavien elinympäristöjen tilkkutäkin. Tämän maailmanlaajuisesti ainutlaatuisen kokonaisuuden ja siinä tapahtuvien muutosten ymmärtäminen edellyttää pienipiirteisen ympäristövaihtelun todellisia mittakaavoja kattavasti edustavaa havainnointia.

Ympäristön luontaiset olosuhteet huomioon ottavat ja siinä esiintyvää vaihtelua edustavat tiedot vesiympäristön tilasta ovat ensiarvoisen tärkeitä paitsi käytännön vesienhoitotoimenpiteiden kohdentamisessa ja valinnassa, myös niiden ja vesiä kuormittavien toimien vaikutusten seurannassa. Turun ammattikorkeakoulun Vesien- ja ympäristönsuojelun tutkimusryhmässä panostetaan vahvasti Saaristomerta ja sen valuma-aluetta edustavasti kattavan havainnoinnin kehittämiseen, havaintojen edistyneeseen käsittelyyn ja tulkintaan sekä tulosten jalkauttamiseen suoraan yhteiskuntaa ja ympäristöä palvelevassa muodossa. 

Ravinteiden ja eloperäisen aineksen hajakuormitus Saaristomereen on lisääntynyt pääosin muuttuneen maankäytön ja ilmaston myötä. Ravinnevalumien vesissä aiheuttama eloperäisen aineksen tuotannon kasvu sekä maalta veteen valuva eloperäinen aines ilmentyvät rehevöitymisenä eli vesien eloperäisen aineksen kokonaismäärän lisääntymisenä. Samalla vedet muun muassa tummuvat, happamoituvat, samentuvat ja liettyvät muokaten siten niiden eliöstöä ja sen toimintaa. Nämä muutokset vaikuttavat myös rannikkovesien osuuteen hiilen kierrossa. Metaanin ja hiilidioksidin vapautuminen pintavesistä ilmakehään on vahvasti rehevöityneisyyden sanelemaa. Maalta mereen päätyvien valumien määrä ja laatu ratkaisevat, toimivatko Saaristomeren rannikkovedet ilmakehän kannalta merkittävinä hiilen nieluina vai päästölähteinä. Valuma-alueiden maaperä ja maankäyttö ovat tässä keskeisessä asemassa. Esimerkiksi keskimääräistä suurempi maa- ja metsätalouden osuus valuma-alueella kasvattaa rannikkovesien kasvihuonekaasupäästöjä. Vaikka rannikkovedet ovat vahvasti ihmistoiminnan muokkaamia ympäristöjä, niitä ei luonnonvesinä oteta huomioon hallitustenvälisen ilmastopaneelin (IPCC) tai kansallisten kasvihuonekaasuinventaarioiden laskennoissa.

Hiilen ja ravinteiden kierto rantavesissä

Hiilen ja ravinteiden kierron ymmärtäminen rannikkovesissä on niin Saaristomerellä kuin maailmanlaajuisestikin keskeisen tärkeää – erityisesti rehevöitymisen, ilmastonmuutoksen ja luontokadon hillitsemisen kannalta. Nykytietoon liittyy kuitenkin huomattavia sisällöllisiä puutteita ja laadullisia aukkoja. Saaristomeren vesimuodostumat on luokiteltu tyypiltään ja tilaltaan sillä oletuksella, että pääosin niiden keskiosissa tehdyt havainnot edustavat koko muodostumaa.

Hiilen ja ravinteiden kiertoon liittyvässä tutkimuksessa sekä ympäristön tilan seurannassa on perinteisesti keskitytty erityisesti suurten jokien kautta tulevaan kuormitukseen sekä etäämpänä rannasta sijaitseviin, syvempiin vesialueisiin. Maanmuodoiltaan ja virtausolosuhteiltaan monimutkaisten rannikkovesien suolaisuus- ja lämpötilavaihtelua sekä hiilen ja ravinteiden jakautumista koskeva tieto ei edusta näille ympäristöille ominaista alueellista ja ajallista vaihtelua.

Lisäksi arviot maalta mereen kulkeutuvan ulkoisen kuormituksen määrästä ja laadusta ovat suurimpia jokiuomia lukuun ottamatta karkeita, vaikka merkittävä osa rannikkovesiin päätyvistä valumista on peräisin muualta kuin suurista joista. Saaristomeren valuma-alueesta lähes puolet kuuluu niin sanottuun harmaaseen vyöhykkeeseen, josta mereen päätyvän kuormituksen määrää ja laatua arvioidaan parhaassa tapauksessa viitteellisiin kertoimiin perustuvin mallein. Vastaavasti arvioissa Saaristomeren pohjasta veteen vapautuvan sisäisen kuormituksen määrästä ja merkityksestä on huomattavaa epätarkkuutta.

Ympäristöseurannan kehittäminen

Vesien- ja ympäristönsuojelun tutkimusryhmässä luodaan ja sovelletaan yhteistyössä usean muun Turun ammattikorkeakoulun tutkimusryhmän kanssa uudenlaista, objektiivista ja harmonisoitua ympäristöseurantakokonaisuutta, jossa vedenlaadun vaihtelua rannikkovesissä ja niihin maalta laskevissa uomissa pystytään mittaamaan muuttujavalikoimaltaan monipuolisesti sekä yhä enemmän todellista ympäristövaihtelua vastaavilla alueellisilla ja ajallisilla mittakaavoilla.

Mittaushavaintojen edustavuuden ansiosta seurantakokonaisuus tuottaa entistä tarkempaa tietoa siitä, miten vesiympäristön kuormittuneisuus sekä siihen kohdistuva kuormitus vaihtelee vallitsevien ympäristöolosuhteiden myötä. Nykyhetkelle ominaisen taustavaihtelun ottaminen huomioon on välttämätöntä ympäristön tilan ja siihen kohdistuvien paineiden ymmärtämisen kannalta. Sekä vesienhoidon suunnittelussa että seurannassa on keskeisen tärkeää tunnistaa, mistä alueelliset erot ja ajalliset muutokset vesistöihin kohdistuvassa kuormituksessa ja niiden kuormittuneisuudessa johtuvat.

Saaristomerellä suurin osa keskeisimpien kuormittuneisuusindikaattoreiden arvojen vaihtelusta selittyy havaintokontekstilla eli muun muassa sääolosuhteilla, vesien sekoittuneisuudella ja vuodenajalla. Virtavesissä valuma-alueen hydrologiset ominaisuudet kuten maaperä ja pinnanmuodot sekä sääolosuhteiden vaikutus vesien virtaamaan ovat merkitykseltään vastaavassa asemassa tarkasteltaessa rannikkovesiin päätyvän kuormituksen määrää ja laatua. Käytännön vesienhoidon kannalta uuden ympäristöseurantakokonaisuuden päätarkoituksena ei ole pelkästään tuottaa riittävän paikallista havaintoaineistoa vesien kuormittuneisuudesta tai niihin kohdistuvasta kuormituksesta vaan myös paikallisesti adekvaatteja vertailuarvoja vesiympäristön tosiasiallisen tilan ja siihen kohdistuvien, ihmisperäisten paineiden määrittämiseksi.

Mittausaluksia ja edistyneitä malleja

Vesien- ja ympäristönsuojelun ympäristöseurantainfrastruktuuri perustuu liikkuvaan ja jatkuvatoimiseen Coastrider-automaattimittausalustaan sekä RTEON (Real-Time Environmental Observation Network) -havaintoasemaverkostoon. Muiden tutkimusryhmien kanssa tehtävän yhteistyön kautta toiminnassa kehitetään ja hyödynnetään myös täysin automatisoituja ja autonomisia mittausaluksia sekä muun muassa edistyneitä, matemaattisia ja tekoälypohjaisia malleja. Alueellisesti ja ajallisesti edustavat mittaushavainnot ympäristön tilasta ja siihen kohdistuvista paineista sekä havaintojen tulkitseminen oikeanlaisessa kontekstissa luovat uudenlaiset edellytykset Saaristomeren monimutkaisen ja dynaamisen ympäristön tutkimukselliselle ymmärtämykselle ja siihen perustuvalle hallinnoinnille. Todellisen ympäristövaihtelun kattamiseen tähtäävä havainnointi tuo tarkasteluun ennennäkemätöntä tilastollista voimaa, joka on välttämättömän tärkeää ympäristömuutosten vaikutusten luotettavan ennustamisen ja nopean havaitsemisen kannalta niin paikallisesti kuin koko Saaristomerenkin tasolla. 

Tutkimustiedosta toimenpiteiden kohdentamiseen ja kokeiluhankkeisiin

Turun ammattikorkeakoulun Vesien- ja ympäristönsuojelun tutkimusryhmässä tehtävän työn keskeisenä elementtinä on fasilitoida käytännön vesienhoitoa tuottamalla tutkittua tietoa todennettavasti tuloksellisten ja kustannustehokkaiden toimenpiteiden tueksi. Tuotetun tiedon pohjalta on suunniteltu ja toteutettu mm. lukuisia kuormitusvähennys- ja kunnostustoimenpiteitä.

Tutkimusryhmässä suunnitellaan ja toteutetaan laaja-alaisesti käytännön hankkeita ja vesienhoitotoimenpiteitä Saaristomeren tilan parantamiseksi. Tutkimusryhmä on osallistunut kokeiluihin, joissa maanparannusaineiden (rakennekalkki, kuitu) käytöllä pyritään puuttumaan maatalouden hajakuormitukseen. Ryhmä on toteuttanut hulevesien pidättämis- ja puhdistusratkaisuja, hulevesien hallinnan sääntelyn ja ohjauskeinojen toimivuutta arvioivia selvityksiä sekä ilmastonmuutoksen varautumiseen tähtäävien toimenpiteiden kehityshankkeita. Toiminnassa on myös perustettu kosteikkoja ja kunnostettu ruovikoita laajasti rannikkoalueilla. Niin ikään ruokobiomassan hyötykäyttömahdollisuuksia on kehitetty monipuolisesti ja pitkäjänteisesti. Kaikessa toiminnassa on panostettu vahvasti Saaristomeren tilaa koskevan tietoisuuden lisäämiseen muun muassa tuottamalla tarkoituksenmukaista ja kohdennettua tietoa eri kohderyhmille kuten esimerkiksi kuntapäättäjille.

Kirjoittaja:
Matias Scheinin, [email protected]