Hiilidioksidia vapautuu järvistä yhä enemmän ilmastonmuutoksen edetessä

Jyväskylän yliopistossa tarkastettavassa fysiikan alan väitöstutkimuksessa FM Petri Kiuru arvioi, että järvien merkitys ilmakehän hiilidioksidilähteenä on kuluvan vuosisadan lopulla ilmastonmuutoksen myötä yhä suurempi. Tutkimuksessa kehitettiin vertikaalinen järvimalli järvien hiilenkierron tutkimiseen.

Kiuru tutki väitöstyössään järvien hiilenkiertoa prosessipohjaisen, järven lämpötilajakauman ja vedenlaadun aikakehitystä kuvaavan mallin avulla keskittyen erityisesti järviveden ja ilmakehän välisen hiilidioksidivaihdon tarkasteluun. Tutkimuksen tavoitteena oli myös arvioida, kuinka ilmastonmuutos vaikuttaa pohjoisen havumetsävyöhykkeen järvien hiilidynamiikkaan.

Ilmastonmuutoksen aiheuttaman ilman lämpötilan nousun ja vuotuisen sadannan kasvun vaikutuksesta pohjoisen havumetsävyöhykkeen järvet lämpenevät ja järviin kulkeutuvan orgaanisen aineen määrä saattaa kasvaa. Se tutkimuksen mukaan kasvattaa myös järvien hiilidioksidipitoisuutta ja niistä ilmakehään vapautuvan hiilidioksidin määrää. Tämä tulee ottaa huomioon myös arvioitaessa globaalissa hiilen kiertokulussa tapahtuvia muutoksia.

Prosessipohjaiset mallit ovat työkalu järven dynaamisten prosessien hahmottamisessa

Tutkimuksessa selvitettiin mallinnuksen avulla myös, kuinka uudet arviot järvien ja ilmakehän välisen hiilidioksidivaihdon voimakkuudesta vaikuttavat pohjoisen havumetsävyöhykkeen järvien hiilitaseen määrittämiseen. Uusilla mittausmenetelmillä tehdyt jatkuvatoimiset hiilidioksidivuomittaukset ovat osoittaneet, että hiilidioksidia vaihtuu järviveden ja ilmakehän välillä enemmän ja nopeammin kuin on aiemmin arvioitu. Tämän myötä myös järvissä syntyvän hiilidioksidin ja ulkoisen hiilikuormituksen, pohjavesikuormitus mukaan lukien, määrää tulisi arvioida ja selvittää tarkemmin.

Prosessipohjaiset mallit ovat tärkeä työkalu järvessä tapahtuvien monimutkaisten dynaamisten prosessien hahmottamisessa ja tutkimisessa. Niiden avulla järveä voidaan kuvata kokonaisvaltaisesti ja tutkia eri osatekijöiden, kuten jääpeitteen, hydrodynamiikan, lämpöolojen, kemiallisten ja biologisten prosessien sekä valuma-alueen ainekuormituksen aiheuttamaa yhteisvaikutusta. Tutkimuksessa kehitettyä ja käytettyä vertikaalista järvimallia voidaan jatkossa hyödyntää järviekosysteemitutkimuksessa. Mallityökalua voidaan soveltaa erilaisten järvien nykyhetken ja tulevaisuuden hiilenkierron kuvaamiseen varsinkin yhdistettynä malleihin, jotka simuloivat järven valuma-alueen hydrologisia ja biokemiallisia prosesseja ja järven valuma-aluekuormitusta.

Väitöskirja on julkaistu Jyväskylän yliopiston verkkojulkaisusarjassa JYU Dissertations, 89, Jyväskylä 2019, ISSN 2489-9003, ISBN 978-951-39-7777-1.
Linkki julkaisuun: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-7777-1

FM Petri Kiurun fysiikan väitöskirja ”Modeling CO2 emissions from boreal lakes in present and future” tarkastustilaisuus on keskiviikkona 19.6.2019 kello 12 salissa YAA303. Vastaväittäjänä toimii professori Anna Rutgersson (Uppsalan yliopisto, Ruotsi) ja kustoksena professori Markku Kataja (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanninkielinen.

Petri Kiuru kirjoitti ylioppilaaksi Rautjärven lukiosta vuonna 2000. Hän aloitti fysiikan opinnot Jyväskylän yliopistossa fysiikan laitoksella syksyllä 2000 ja valmistui filosofian maisteriksi vuonna 2007 pääaineenaan teoreettinen fysiikka. Väitöstutkimuksen Kiuru aloitti vuoden 2015 alussa. Väitöstyötä tehdessään Kiuru toimi ulkopuolisena tutkijana Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) vesikeskuksessa SYKEn Jyväskylän toimipisteessä. Väitöskirjatyötä ovat rahoittaneet Koneen Säätiö ja Maa- ja vesitekniikan tuki ry.

Lisätietoja:
FM Petri Kiuru, petri.j.kiuru@jyu.fi , puh. 050 308 9678
Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. 050 5818351