Ilmastonmuutos ja sateet, myrskyt ja tuuli
Keinoja kaupunkien sopeutumisessa ilmastonmuutokseen
Haihdunnan viilennysjärjestelmää, joka perustuu sadeveden kokoamiseen, varastointiin ja uudelleen käyttöön turvepinnan alaisella vesivarastoinnilla ja kapillaarisella kastelujärjestelmällä, testattiin luonnonruoholla, perinteisellä keinoturpeella ja kahdella erilaisella viilennetyllä turvealustalla Hollannissa. Haihdunta viilennetyistä turvealustoista saavutti maksimiarvonsa 4 mm vuorokaudessa kesäaikaan. Alustan pintalämpötilat olivat merkittävästi alhaisempia kuin perinteisessä keinoalustassa. Sadevesi varastoitiin testauksessa koekenttien alle. Kombinoimalla edellä mainittuja toimintoja tällaiset kentät voivat auttaa kaupunkeja sopeutumaan ilmastonmuutokseen.
Rannikkoalueiden kaupungeissa voidaan vesistöjä käyttää myrskyvesien kuivattamisessa. Hydrodynaamisella mallinnuksella voidaan tunnistaa tulville alttiit alueet Ruotsissa. Mallissa yhdistettiin kasvukauden vaihtelu skenaarioilla sademäärästä, jokien tulvista ja merenpinnasta. Koealueella on korkea kasvukaudenaikainen vaihtelu tulvissa, ja ilmastonmuutoksen myötä kaikki kasvukaudet lisäävät tulvia. Kun nykyisin suurimmat tulvat esiintyvät kesäisin, niin vuonna 2100 tulvia tulee esiintymään kaikilla kasvukausilla. Tulviin vaikuttavat sekä sademäärä, jokien tulvinta että merenpinta. Sateella on tulevaisuudessa suuri vaikutus tulviin. Kun tietty merenpinnan taso saavutetaan, merenpinnan taso tulee määräävimmäksi tekijäksi.
Kaupunkisuunnittelun avuksi on luotu dynaaminen malli (ALRCE) ilmaston ennustamiseen, joka sisältää sademäärän, kosteuden, lämpötilan, tuulen nopeuden ja kastepisteen. Mallilla lievennetään äkillisiä luonnonkatastrofeja ja sitä on käytetty Intian suurkaupungissa (Surat City). Mallilla ennustettiin erityisesti sateita ja kuivuushasardeja vuosille 2025–50. Mallin tarkkuus nykyisillä mittaustekniikoilla on 95,5 % ja täsmällisyys 98 %. Malli lisää merkittävästi ilmaston ennuste- ja lievennysriskejä, jotka liittyvät ilmastollisiin hasardeihin.
Rakennussimulointiin käytettiin eräässä tarkastelussa 15 isossa kaupungissa ympäri maailmaa 10 ilmastoalueella nykyisiä ja tulevaisuuteen simuloituja ilmastodatoja. Datat sisälsivät simuloinnissa ilman lämpötilan, suhteellisen kosteuden ilmanpaineen, suoran ja hajaantuneen auringonsäteilyn sekä tuulennopeuden tunneittain. Datat generoitiin paikallisista ilmastomalleista. Menetelmällä saadaan tarkasteltua monimutkaisia muutoksia tulevaisuuden ilmastossa äärilämpötilojen frekvensseissä, kestossa ja suuruusluokassa. Datoja voidaan käyttää eri rakentamisadaptaatioissa ja resilienssitutkimuksessa koskien ilmastonmuutosta ja lämpöaaltoja.
Uusia menetelmiä lumen sulamisvesien monitorointiin
Lumipeite ja valunta ovat tärkeitä arktisessa ympäristössä, joihin ilmastonmuutos vaikuttaa. Viimeisen 30 vuoden aikana talvilämpötilat ovat nousseet kaksi astetta Pohjois-Ruotsissa. Samanaikaisesti myös sadanta on lisääntynyt. Lumen paksuus ja sen kesto sekä lumen sulamisen ajankohta keväällä vaikuttavat merkittävästi alpiinisen tundran kasvillisuuteen. Kasvillisuus tarjoaa tärkeän ravinnon poroille. Sentinental-1 tutkaa (SAP) voidaan käyttää lumen sulamisen alkuajankohdan ja lumipeitteen päättymisen ajankohdan määrittämiseen poronhoitoalueella. Tutkalla saadaan tehokkaasti määritettyä lumivapaa ajankohta maaperässä. Metodi täydentää maailmanlaajuisesti lumen sulamisen monitorointia.
Alhainen lumen paksuus aiheuttaa lumen nopean sulamisen, jolloin valuntaa ei ole lämpimimpinä kuukausina. Veden määrän määrittämiseksi lumen tiheyden määritys on hyödyllistä. Lumen tiheyden määrittämiseen kokeiltiin 7 koneoppimismetodia. Tarkastelussa käytettiin 9 tekijää, joiden arveltiin vaikuttavan lumen tiheyteen. Tulosten perusteella pinnan lämpötilalla oli korkein korrelaatio ja tuulennopeudella alhaisin korrelaatio lumen tiheyteen. Lumen tiheyttä voidaankin arvioida suurella tarkkuudella käyttämällä koneoppimisen ja kaukokartoituksen kombinaatiota.
Puusto ja maisema vaikuttavat tuulituhoihin
Karjan kuumuusstressi aiheuttaa miljardien dollarien menetykset liha- ja maitotuotannolle. Puiden istuttamisella/viljelyllä voidaan tätä stressiä vähentää. Puiden viljelyn vaikutuksia karjan stressiin mallinnettiin sisällyttämällä malliin kaikki vaikuttavat tekijät kuten varjostus, ilman lämpötila, kosteus ja tuulennopeus. Herkkyysanalyysillä vertailtiin eri tekijöiden suhteellisia vaikutuksia Uudessa-Seelannissa. Analyysin tuloksena on tärkeää säilyttää olemassa olevat puut, mutta myös puiden viljely vähentää karjan lämpöstressiä. Puut voivat vähentää karjan kuumuusstressiä jopa 30 %. Vähentävä vaikutus on suurinta korkeilla pituus- ja leveyspiireillä.
Maiseman vaikutusta selvitettiin tuulituhojen laajuuteen ja spatiaalisuuteen ja miten riippuvuussuhteet vaihtelevat tuuli- ja ukkosmyrskyjen välillä. Analyysidatana käytettiin Suomessa vuosina 2011–2021 tapahtuneiden 16 myrskyn jälkeisiä torjuntahakkuita. Lisääntyvällä tuulennopeudella oli suurin vaikutus lisääntyneeseen tuhon laajuuteen ja tuholaikkujen määrään ja vähentyneeseen tuholaikkujen klusteroitumiseen, jonka suuruusluokka vaihteli tuulimyrskyissä ja ukkosmyrskyissä tapauskohtaisesti. Tuulituhojen laajuus ja spatiaalisuus vaihteli riippuen maisemasta ja myrskyjen ominaisuuksista.
Tuulituhoista metsissä tehdyn kirjallisuustarkastelun perusteella eniten tuhojulkaisuja on tehty USA:ssa. Etenkin hurrigaani Hugon aiheuttamista tuhoista on runsaasti raportteja. Tuhotutkimus on keskittynyt 1) tekijöihin, jotka vaikuttavat tuulituhoihin, 2) tuulituhojen vaikutuksiin ja 3) tuhoihin vaikuttavien tekijöiden ja itse vaikutusten yhteiskäsittelyyn. Tärkeimmät aihealueet olivat tuulenkaadot, tuulten liikkeet myrskyjen aikana, eurooppalaiset metsät, tuulituhojen riskien arviointi, hurrikaanien vaikutukset metsiin ja tuulituhojen pitkäaikaisvaikutukset.
Eräässä tutkimuksessa tarkasteltiin metsän harvennuksen vaikutuksia tasaikäisessä eteläsuomalaisessa metsässä. Harvennusvuonna metsä muuttui hiilinielusta kohtalaiseksi hiilen lähteeksi ekosysteemin tuotoksen laskiessa voimakkaasti. Myös hengityksen lisääntyessä vähentynyt latvustiheys lisäsi valon määrää, maanpinnan ilman lämpötilaa ja tuulen nopeutta, mikä paransi fotosynteesin tehoa. Harvennus ei vaikuttanut ekosysteemin kokonaishaihduntaan, mutta muutti sen jakautumista, sillä metsän haihduntakomponentit alenivat, kun taas kokonaishaihdunta metsän aluskasvillisuudesta lisääntyi. Siten harvennuksella on voimakkaita lyhytaikaisia vaikutuksia metsään.
Eräässä tutkimuksessa vertailtiin metsikköominaisuuksia kirjanpainajainvaasiota seuranneiden sanitettihakkuiden aikaan 2012–2020 sairaiden ja terveiden kuusimetsiköiden välillä. Metsikkömuuttujina käytettiin kasvupaikan ravinteisuusluokkaa, metsikön kehitysluokkaa, maalajia, keskimääräistä puiden rinnankorkeusläpimittaa ja metsikön keski-ikää. Maisemamuuttujina käytettiin etäisyyttä tuhoalueelta lähimpään avoalaan, etäisyyttä edellisvuoden tuhoalueisiin ja etäisyyttä edellisvuoden tuulituhometsiköihin. Tulosten perusteella tuhoa esiintyi varttuneissa metsissä (korkea puuston ikä ja rinnankorkeusläpimitta), ravinnerikkailla lehtomaisilla kankailla ja puolikarkeilla tai karkeilla maalajeilla kangasmailla. Hakkuita esiintyi kirjanpainajan takia eniten lähellä avohakkuualoja. Tulokset auttavat kartoittamaan kirjanpainajan riskialueet.
Tuuliolosuhteet vaikuttavat paikallisiin sademääriin
Laaja-alaisia kiertotyyppejä (CT) tarkasteltiin ilmakehän ympäristömuuttujissa ja niiden suhdetta päivittäisiin sademääriin ja niiden ääripitoisuuksiin sekä niiden muutosta suhteessa ilmaston lämpenemiseen tulevaisuudessa Skandinaviassa. Tulosten perusteella CT:t ovat riippuvaisia äärisadannasta koko tarkastelualueella. Äärimmäisten päiväsadantojen intensiteetit nousevat kaikilla tarkastelujaksoilla tulevaisuudessa, johon lämpötilan muutoksen suuruus vaikuttaa eri skenaarioissa. Kuitenkaan merkittävää muutosta äärimmäisen sademäärän ja CT:n suhteessa ei havaittu millään tarkastelujaksolla tai skenaarioilla. Paikallisiin voimakkaisiin sademääriin vaikuttaa laaja-alainen ilmakehän virtaus eli korkea- tai matalapaineen systeemit ja tuulet eri suunnista, kun tarkastellaan muutoksia nykyhetkestä 2000-luvun loppuun.
Tuulivoima säilyy ilmastoskenaarioiden perusteella merkittävänä
Tuulivoiman dynamiikkaa tulevaisuudessa on tarkasteltu Välimerellä eri ilmastoskenaarioilla. Tuulivoiman kapasiteetin arvioidaan lisääntyvän 25-kertaiseksi merialueilla Euroopassa. Tarkastelussa käytettiin historiallista tuulidataa vuosilta 1976–2005 ilmastomalleissa. Tarkastelujaksoiksi laadittiin vuodet 2041–2070 ja 2071–2100. Tarkastelun perusteella tuulivoiman odotetaan säilyvän merkittävänä Välimeren alueella.
Tuulilevinteiset patogeenit uhkaavat vihannessatoja
Vihannessatoja uhkaavat ilmastonmuutos ja patogeenien resistenssin kehitys synteettisiä torjunta-aineita vastaan. Etenkin maalevintäiset patogeenit ovat avainasemassa. Kaalin, chilin, kurkun, vihannesokran ja tomaatin tärkeimmät patogeenit ovat Aspergillus, Fusarium, Macrophomina, Alternaria ja Rhizoctonia -sienet. Sienten tartuntaan vaikuttavat humidi ilmasto, kosteus sadossa, veden määrä maaperässä, tuulen avulla tapahtuva patogeenien leviäminen, kovat myrskyt ja hiekkamyrskyt, pakkaaminen ja kosteus varastoinnissa. Eräässä kokeessa käytettiin biologisena torjuntakeinona näitä patogeeneja vastaan Trichoderma harzianumia ja Paecilomyces lilacinusia sekä Striga hermonthica -rikkaruohon ja Ocimum basilicum -maustebasilikan lehtiuutetta. Tulosten perusteella S. hermonthican -lehtiä voidaan käyttää biolannoitteena maaperässä.
Ilmastonmuutos muuttaa tuulipölytteisten kasvien reagointia ympäristöön
Ilmastonmuutos muuttaa kasvien reagointia ympäristöön. Ilmiö koskee etenkin adaptiivisuutta lisääntymisfenologiassa. Varsinkin tuulipölytteisillä kasveilla ilmastonmuutos vaikuttaa siitepölyn kausittaisuuteen. Eräässä tutkimuksessa seurattiin päivittäisiä siitepölymääriä 7 siitepölytyypiltä ekologisesti, taloudellisesti ja allergeenisesti tärkeillä kasveilla – lepällä, pähkinäpensaalla, pajulla, koivulla, männyllä, ruoholla ja pujolla – 28 vuoden ajan 12 paikkakunnalla Norjassa. Tarkastelussa olivat maksimilämpötila, sademäärä, suhteellinen kosteus, auringonsäteily ja ilmanpaine. Siitepölyn kausivaihtelua mallinnettiin tarkastelussa. Kaikkien muuttujien malli selitti eniten vaihtelusta. Mallit selittivät 54 % – 99 % päivittäisistä siitepölymääristä. Useimpien siitepölytyyppien määriä selittivät enemmän ajalliset muuttujat kuin spatiaaliset ja meteorologiset muuttujat. Kuukausi, korkeuspiiri ja maksimilämpötila olivat tärkeimmät yksittäiset selittävät muuttujat malleissa.
Kirjoittaja
Juha Kaitera
Juha Kaitera toimii Luonnonvarakeskuksessa erikoistutkijana. Hän on myös dosentti Oulun yliopistossa erikoisalueenaan ’Ruostesienten epidemiologia’. Kirjoittaja toimii Valtakunnallisessa vihreän siirtymän koordinaatiohankkeessa asiantuntijana teemassa Ilmastonmuutokseen sopeutuminen ja hillintätoimet.