Väitös: Järvien seurannan kustannustehokkuutta voidaan arvioida tilastotieteen menetelmien avulla (Koski)

Euroopan unionin vesipolitiikan puitedirektiivi (VPD) velvoittaa suojelemaan vesiekosysteemien ekologista tilaa. Tavoitteena on vesistöjen vähintään hyvä tila kaikkialla Euroopassa vuoteen 2027 mennessä. Järvien luokittelu ekologisiin tilaluokkiin perustuu useiden ekologisten indikaattoreiden seurantatietoihin. Jos järven tila on seurannan perusteella heikko, tarvitaan sen parantamiseksi kunnostustoimenpiteitä. Ympäristön seurantaan ja kunnostukseen käytettävien varojen rajallisuus on tärkeä syy, miksi seurantatiedon arvioinnilla on kasvava tarve. Luotettavaa ja perusteltua laskennallista analyysiä tarvitaan, jotta ympäristötutkimuksen aineistojen kustannustehokkuus voidaan konkreettisesti näyttää.  

Informaatioarvo ympäristönseurannassa 

Jyväskylän yliopiston väitöskirjatutkijan Vilja Kosken tutkimuksessa sovellettiin tilastotieteen menetelmiä, erityisesti päätösanalyysin käsitteitä sekä osaotoksen valinta-algoritmeja, jotta järvien seurannan kustannustehokkuus voitiin osoittaa. Tutkimuksen keskeinen aihe oli informaatioarvo, joka on päätösanalyysin käsite.  

- Informaatioarvon avulla voidaan jo ennen aineiston keräämistä arvioida, mikä on aineiston hyöty päätöstä tehdessä, ja verrata saatua rahallista hyötyä aineiston hankinnan kustannuksiin. Päätöksenteko on informaatioarvoanalyysin yhteydessä kaksivaiheinen: ensin pitää tehdä päätös lisäaineiston hankkimisesta informaatioarvon avulla, ja vasta sitten varsinainen päätös, esimerkiksi päätös järven kunnostuksesta. Informaatioarvon käsitettä on aiemmin käytetty laajasti esimerkiksi lääketieteen tutkimuksessa sekä rahoitusalalla, selventää Vilja Koski Jyväskylän yliopistolta. 

Kosken väitöskirjatutkimus on yksi ensimmäisistä yrityksistä soveltaa tätä kehikkoa myös ympäristötutkimuksen tarpeisiin ja aineistoihin.  

- Suurimman haasteen informaatioarvon soveltamisessa järvien seurantaan muodostaa järven hyvän tilan rahallisen arvon määrittäminen. Arvojen määrittäminen voi olla joissain sovelluskohteissa helppoa, esimerkiksi osakesijoituspäätöstä tehtäessä. Ympäristönseurannassa se on haastavampaa, sillä suurin osa ympäristön tuottamista hyödyistä on niin sanottuja julkishyödykkeitä, jotka ovat vapaasti kaikkien käytettävissä, kertoo Koski. 

Informaatioarvo todettiin väitöstutkimuksessa tehokkaaksi tavaksi arvioida järvien seuranta-aineiston arvoa. Erityisesti, jos järven oletetaan olevan hyvässä tilassa, sen seuranta on hyödyllistä hyvän tilan varmistamiseksi ja kalliiden kustannustoimien välttämiseksi. 

Numeeriset menetelmät seurannan kehittämisen tukena 

Päätösanalyysin lisäksi tutkimuksessa käytettiin numeerisia, heuristisia valinta-algoritmeja tunnistamaan järviotoksia, joista kerätty seuranta-aineisto antaa mahdollisimman tarkkaa tietoa järvien tilasta kunnostuspäätösten tekemiseksi.  

- Algoritmien avulla valitut otokset ovat selvästi hyödyllisempiä kuin satunnaisotos tai yksinkertaisemmin kriteerein valitut otokset. Tutkimus suositteleekin hyödyntämään tilastotieteen menetelmiä seurantaa kehitettäessä, selventää Koski.   

Vilja Koski valmistui filosofian maisteriksi matematiikan ja tilastotieteen laitokselta vuonna 2018 pääaineenaan tilastotiede ja aloitti väitöskirjatutkimuksen vuonna 2019. Tutkimuksen ohjaajina toimivat yliopistonlehtori Salme Kärkkäinen ja professori Juha Karvanen matematiikan ja tilastotieteen laitokselta sekä ryhmäpäällikkö, erikoistutkija, Niina Kotamäki Suomen ympäristökeskuksesta. Tutkimuksen rahoittivat Jyväskylän yliopiston matematiikan ja tilastotieteen laitos, Emil Aaltosen säätiö sekä Koneen säätiö.  

FM Vilja Kosken tilastotieteen väitöskirja ”Applying value of information and subsample selection to cost-efficient lake monitoring” tarkastetaan lauantaina 14.12.2024 klo 12 alkaen Jyväskylän yliopiston Agora-rakennuksen Lea Pulkkisen salissa (Ag B431.1). Vastaväittäjänä toimii professori Jarno Vanhatalo Helsingin yliopistosta ja kustoksena yliopistonlehtori, FT Salme Kärkkäinen Jyväskylän yliopistosta. Tilaisuuden kieli on suomi.  

Väitöskirja on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-86-0408-2