Pohjoisten ekosysteemien hiilinielujen ja -päästöjen laskenta tarkentuu

Metsien, peltojen ja soiden hiilitaseita mitataan yleisesti pyörrekovarianssimenetelmällä. Menetelmä mittaa ekosysteemien ja ilmakehän välistä hiilidioksidin vaihtoa jatkuvatoimisesti. Osa mittauksista joudutaan aina hylkäämään epäsopivien mittausolosuhteiden vuoksi, ja katkoja syntyy myös laitevikojen seurauksena. Puuttuvien mittausten arvioiminen aikasarjojen täydentämiseksi on olennainen osa hiilitaseiden laskentaa.

Uudessa tutkimuksessa selvitettiin ensimmäistä kertaa sitä, miten hiilidioksidimittausten paikkausmenetelmät vaikuttavat ekosysteemien hiilitaseiden arviointiin pohjoisilla leveysasteilla. Tutkimuksen tulokset on julkaistu Scientific Reports -lehdessä.

Tutkimuksessa osoitettiin, että yleisin kansainvälistenkin mittausverkostojen käyttämä paikkausmenetelmä aiheuttaa systemaattisen virheen nimenomaan pohjoisten ekosysteemien hiilitaseisiin. Tämän virheen takia hiilinielut on arvioitu todellista pienemmiksi ja hiilen lähteiden päästöt on yliarvioitu. Virhe on merkittävä, jopa samaa suuruusluokkaa kuin ekosysteemin koko vuotuinen hiilitase. Virhe johtuu auringonsäteilyn voimakkaasti epäsymmetrisestä jakaumasta pohjoisilla leveysasteilla.

Uusi koneoppimismenetelmä korjaa aiemman menetelmän virheen

Virheen korjaamiseksi tutkimuksessa hyödynnettiin uutta koneoppimiseen perustuvaa menetelmää. Uusi menetelmä on aiempaa tarkempi eikä se aiheuta systemaattista virhettä. Myös vanhaa paikkausmenetelmää muokattiin paremmin pohjoisiin olosuhteisiin sopivaksi.

Pohjoiset ekosysteemit kattavat valtavan 20 miljoonan neliökilometrin maa-alan. Tutkimuksessa havaittu systemaattinen virhe vaikuttaa merkittävästi pyörrekovarianssimenetelmää hyödyntäviin pohjoisen alueen hiilitaseen arvioihin. Kun parannetut menetelmät otetaan käyttöön kansainvälisissä vuomittausverkostoissa, pohjoisten ekosysteemien hiilitaseista saadaan entistä totuudenmukaisempia arvioita. Pyörrekovarianssimenetelmän avulla voidaan arvioida ja parantaa kansallisissa kasvihuonekaasujen inventaariojärjestelmissä käytettävien metsien ja peltojen hiililaskentojen luotettavuutta.

Lisätietoja:

väitöskirjatutkija Henriikka Vekuri, Ilmatieteen laitos, p. 050 477 4910, henriikka.vekuri@fmi.fi

Tieteellinen artikkeli on saatavilla Scientific Reports -tiedelehdessä.

Viite: Vekuri, H., Tuovinen, JP., Kulmala, L. et al. A widely-used eddy covariance gap-filling method creates systematic bias in carbon balance estimates. Sci Rep 13, 1720 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28827-2