Metaanipäästöjen ajallinen vaihtelu Lokan tekojärvellä sulavesikaudella 2023

Abstract

Tämän pro gradu -tutkielman aiheena on boreaalisen alueen tekojärvestä vapautuvat metaanipäästöt. Aihe on erittäin ajankohtainen, sillä boreaalisella alueella ilmastonmuutoksen vaikutukset ovat voimakkaita ja näkyvät myös sisävesiekosysteemien toiminnassa. Esimerkiksi jääpeitteinen aika lyhentyy ja valunnassa on havaittu muutoksia. Tekojärvet kuuluvat luonnollisiin metaanilähteisiin, ja ilmastonmuutoksen myötä sisävesistöjen tuottamien metaanipäästöjen on arvioitu kasvavan. Toistaiseksi on kuitenkin vaikeaa arvioida, miten ilmastonmuutos tulee vaikuttamaan esimerkiksi veden kerrostuneisuuteen, joka on yksi boreaalisille järville tyypillinen metaanipäästöjä säätelevä tekijä.

Tutkimuksen kohteena on 1960-luvulla perustettu Lokan tekojärvi. Aineistona käytettiin 155:stä havaintoyksiköstä koostuvaa metaanivuoaineistoa, joka on kerätty tutkimusalueelta kammiomenetelmällä. Mittauskertoja oli kaikkiaan kahdeksan ja ne jakautuivat viiden kuukauden ajalle sulavesikaudella 2023. Vuolla kuvataan kaasun sitoutumista tai vapautumista pinta-alaa ja aikayksikköä kohden. Tarkoituksena oli selvittää, millaista ajallista vaihtelua tekojärven metaanivoissa esiintyy ja millaiset ympäristötekijät vaihtelua selittävät. Ympäristömuuttujina olivat veden pinnan lämpötila, veden syvyys, tuulen nopeus ja mittauspisteen etäisyys rannasta.

Tutkimusmenetelminä käytettiin tilastollisia testejä. Ajallista vaihtelua testattiin ei-parametrisellä Kruskal-Wallis-testillä. Metaanivuon vaihtelua selittävien ympäristömuuttujien analysoinnissa käytettiin Spearmanin rho -korrelaatiotestiä sekä lineaarista regressiomallia. Regressiomalli toteutettiin taaksepäin askeltaen Akaike informaatiokriteeri (AIC) -arvoihin perustuen.

Tulosten perusteella Lokan tekojärven metaanipäästöissä esiintyy tilastollisesti merkitsevää ajallista vaihtelua. Suurimmat metaanipäästöt ajoittuvat elokuun alkuun. Regressioanalyysin perusteella ilmastollisista tekijöistä tuulen nopeus ja veden pintalämpötila selittivät metaanipäästöjä parhaiten. Regressiomallilla voitiin selittää 44 % metaanivuon vaihtelusta. Tulosten perusteella voidaan päätellä, että veden lämmetessä metaanin tuotanto lisääntyy ja tuuli tehostaa metaanin vapautumista. Ilmastollisilla tekijöillä on siis merkittävä rooli metaanipäästöjen taustalla. Jatkossa olisi tärkeää tutkia metaanipäästöissä esiintyvää paikallista vaihtelua ekosysteemitason metaanitaseen selvittämiseksi.