Tutkijat mallinsivat kasvillisuuden hiilen kiertoa satelliittidatan avulla

Tutkimuksissa selvitettiin, miten kasvit sitovat hiiltä ilmakehästä ja miten nämä prosessit muuttuvat ajan kuluessa esimerkiksi ilmastonmuutoksen tai ympäristökuormituksen seurauksena. Tutkimuksissa kehitetyt mallit auttavat ymmärtämään myös typen ja fosforin kiertoa, joilla on suuri merkitys kasvien kasvulle ja hiilensidonnalle.

Mitä paremmin osaamme mallintaa luonnon hiilensidontaa ja sen muutoksia, sitä paremmin voimme arvioida esimerkiksi ilmastopolitiikan vaikutuksia ja luonnon roolia ilmastonmuutoksen hillinnässä.

Yksinkertainen mutta tehokas D&B-malli kehitettiin monipuolisella datalla

Ensimmäisessä tutkimuksessa kehitettiin uusi niin sanottu D&B-malli, joka kuvaa maanpinnan ja kasvillisuuden toimintaa. Malli on rakenteeltaan yksinkertainen, mutta pystyy hyvin kuvaamaan kasvien vedenkäyttöä ja hiilensidontaa sekä paikallisesti että koko maapallon mittakaavassa.

Mallin kehityksessä yhdistettiin useita datalähteitä: satelliittien avulla saatua uusinta kaukokartoitustietoa, kentällä mitattuja havaintoja Sodankylästä sekä havaintoja Espanjan savannialueelta. Näin saatiin monipuolinen kuva ekosysteemien toiminnasta erilaisissa ympäristöissä.

Kehitystyö oli osa Euroopan avaruusjärjestön rahoittamaa Land Carbon Constellation -projektia, joka kokosi ainutlaatuisella tavalla yhteen paikkatiedon, kaukokartoituksen ja mallinnuksen asiantuntijat.

Mallin kehityksessä hyödynnettiin mittauksia 2O vuoden ajalta

Toisessa tutkimuksessa tarkasteltiin Kanadassa sijaitsevaa lehtimetsää 20 vuoden ajalta käyttäen QUINCY-mallia, joka ottaa huomioon hiilen lisäksi myös typen ja fosforin kierron. Malli sisältää yksityiskohtaista tietoa esimerkiksi lehtien klorofyllin eli lehtivihreän määrästä, jota voidaan havaita myös satelliiteilla.

Tutkimus osoitti, että metsän kyky sitoa hiiltä oli kasvanut ajan myötä, vaikka kasvukauden pituus ei ollut muuttunut. Tämä viittaa siihen, että kesäaikainen yhteyttäminen eli kasvien hiilidioksidin sidonta auringonvalon avulla on voimistunut. QUINCY-malli ei täysin pystynyt ennustamaan tätä kehitystä, ja yksi mahdollinen selitys voi olla metsän toipuminen aiemmasta typpi- ja rikkilaskeumasta.

Tutkimus oli osa Ilmatieteen laitoksen vanhemman tutkijan Tea Thumin Suomen Akatemian rahoittamaa akatemiatutkijaprojektia.

Lisätietoja

vanhempi tutkija Tea Thum, Ilmatieteen laitos, p. 050 592 7359, tea.thum@fmi.fi

Tieteellisten artikkelien viitteet:

Knorr, W., Williams, M., Thum, T., Kaminski, T., Voßbeck, M., Scholze, M., Quaife, T., Smallman, T. L., Steele-Dunne, S. C., Vreugdenhil, M., Green, T., Zaehle, S., Aurela, M., Bouvet, A., Bueechi, E., Dorigo, W., El-Madany, T. S., Migliavacca, M., Honkanen, M., Kerr, Y. H., Kontu, A., Lemmetyinen, J., Lindqvist, H., Mialon, A., Miinalainen, T., Pique, G., Ojasalo, A., Quegan, S., Rayner, P. J., Reyes-Muñoz, P., Rodríguez-Fernández, N., Schwank, M., Verrelst, J., Zhu, S., Schüttemeyer, D., and Drusch, M.: A comprehensive land-surface vegetation model for multi-stream data assimilation, D&B v1.0, Geosci. Model Dev., 18, 2137–2159, https://doi.org/10.5194/gmd-18-2137-2025, 2025.

Thum, T., Miinalainen, T., Seppälä, O., Croft, H., Rogers, C., Staebler, R., Caldararu, S., and Zaehle, S.: Modelling decadal trends and the impact of extreme events on carbon fluxes in a temperate deciduous forest using a terrestrial biosphere model, Biogeosciences, 22, 1781–1807, https://doi.org/10.5194/bg-22-1781-2025, 2025.