Pienilmastollinen vaihtelu on suurta boreaalisella metsävyöhykkeellä ja tunturipaljakalla

Pienilmaston käsitteellä tarkoitetaan sää- ja ilmastosuureiden pienen mittakaavan vaihtelua. Sää- ja ilmastosuureita ovat esimerkiksi lämpötila, kosteus, tuuli ja säteily. Pienilmastot saattavat poiketa huomattavasti suurilmastollisista olosuhteista, joita sääasemat mittaavat. Pienilmastot kytkeytyvät erityisen vahvasti muun muassa luonnon monimuotoisuuteen ja ekosysteemien toimintaan, sillä ne edustavat sää- ja ilmasto-olosuhteita, joita monet eliöt kokevat maanpinnan läheisyydessä. Pienilmastollisen vaihtelun suuruutta ei ole aiemmin kattavasti arvioitu boreaalisissa ja tundraympäristöissä. Agricultural and Forest Meteorology -sarjassa julkaistu tutkimus tarkasteli pohjoisten ympäristöjen pienilmastojen lämpötiloja perustuen lähes 450 mittausaseman havaintoihin. Maailmanlaajuisesti ainutlaatuinen mittausverkosto kattaa seitsemän tutkimusaluetta etelän hemiboreaalisista sekametsistä aina puuttomalle tunturipaljakalle asti. Tutkimuksessa havainnot maaperä-, maanpinnan- ja ilmanlämpötiloista sekä tarkat paikkatiedot maanpinnan muodoista ja kasvillisuudesta yhdistettiin tilastolliseen mallinnukseen. Näin saatiin selville eri tutkimusalueilla lämpötilavaihteluita säätelevät tärkeimmät ympäristötekijät. Uuden mittausaineiston avulla tutkijat pystyvät jatkossa arvioimaan esimerkiksi uhanalaisille eliölajeille suotuisien elinolosuhteiden muutoksia, tuhohyönteisten kannanvaihteluita sekä hiilen- ja vedenkierron prosessien pienen mittakaavan vaihtelua.

Paikallinen lämpötilavaihtelu suurta

Tutkimus korostaa pienilmastojen lämpötilojen huomattavan suurta ajallista sekä alueellista vaihtelua. Pohjoisilla tutkimusalueilla vaihtelua säätelevät erityisesti monimuotoinen topografia sekä lumipeite, kun taas eteläisillä alueilla metsälatvuston ja vesistöjen roolit lämpötiloja säätelevinä tekijöinä korostuvat. Tutkimuksessa havaittiin, että pienilmastollisen vaihtelun suuruus on riippuvainen vuodenajasta – esimerkiksi alkukesästä tunturialueilla havaittiin hetkittäin jopa yli 30 asteen lämpötilaeroja mittausasemien välillä. Tällaisia tilanteita esiintyy, kun etelään aukeavilla paisterinteillä voimakas auringonsäteily lämmittää maanpintaa ja vastaavasti suojaiset pohjoiseen aukeavat rinteet ovat vasta sulamassa lumipeitteen alta. Eteläisillä tutkimusalueilla hetkittäiset lämpötilaerot olivat 20 astetta. ”Tutkimusalueesta riippumatta maanpinnan läheisyydessä lämpötilojen pienipiirteinen vaihtelu on huomattavan suurta”, toteaa tutkimusprofessori Juha Aalto Ilmatieteen laitokselta. ”Tuloksemme korostavat kentällä mitatun lämpötilatiedon merkitystä, kun halutaan ymmärtää pienilmastollisen vaihtelun suuruutta pohjoisissa ympäristöissä”, hän jatkaa.

Pienilmastotiedolle suuri tarve

Tulevaisuudessa sään ääri-ilmiöiden kuten helle- ja kuivuusjaksojen ennustetaan yleistyvän. ”Uuden mikroilmastollisen tiedon valossa on mahdollista tunnistaa luonnon monimuotoisuuden säilymisen kannalta suotuisia, erityisen viileitä paikallisilmaston taskuja. Näiden taskujen avulla monet pohjoiset lajit voivat selviytyä lämpiävässä ilmastossa”, kiteyttää professori Miska Luoto Helsingin yliopistosta. Suuri pienilmastollinen vaihtelu voi tarkoittaa sitä, että ilmaston lämmetessä ympäristössä on edelleen eliöille suotuisia olosuhteita, jolloin niiden ei tarvitse pyrkiä siirtymään pitkiä matkoja selvitäkseen uusissa olosuhteissa. Aikaisemmin esimerkiksi lajilevinneisyysarviot ovat perustuneet alueellisesti (> 1 km) ja ajallisesti (monen vuoden keskiarvo) karkean erotuskyvyn ilmastoaineistoihin, kuten sääasematietoihin, jolloin ilmastonmuutoksen aiheuttamat muutokset levinneisyyskuvissa on mahdollisesti yliarvioitu. Tutkimuksen yksi keskeisistä viesteistä onkin, että sääasemien mittaustiedot kuvaavat huonosti paikallisia lämpötilavaihteluita. Uusi pienilmastoaineisto auttaa kehittämään ennustejärjestelmiä, joilla voidaan arvioida entistä tarkemmin muun muassa kasvukauden pituutta ja sen aikaisten hallatilanteiden esiintymistä. Pienilmastotiedon avulla voidaan myös seurata erityisesti kuusimetsille haitallisten kaarnakuorijaisten lämpösummakynnysarvojen ylittymistä. Tulevaisuudessa pienilmastoihin tulevat vaikuttamaan suurilmastonmuutoksen lisäksi esimerkiksi muutokset kausittaisessa lumipeitteessä ja järvien jäätymisessä. Nämä muutokset vaikuttavat pinnan ja ilmakehän alaosien väliseen energianvaihtoon. Lisäksi ihmistoiminta muokkaa pienilmastoja muun muassa metsänhoidon ja maankäytön toimenpiteiden kautta. Toimenpiteet vaikuttavat maanpinnan säteilytasapainoon ja ilman sekoittumiseen (erilaiset hakkuutavat) sekä kosteusoloihin (ojitus). Seuraavaksi onkin tärkeää tutkia, kuinka paljon pienilmastot tulevat muuttumaan eri vuodenaikoina, ja millaisia vaikutuksia muutoksilla on boreaalisen ja tundravyöhykkeen ekosysteemeille. Tutkimukseen osallistui tutkijoita Ilmatieteen laitokselta, Helsingin yliopistosta sekä Oulun yliopistosta. Tutkimus on osa Suomen Akatemian ACCC -lippulaivahanketta (Ilmakehän ja ilmaston osaamiskeskus).

Tutkimus perustuu maailmanlaajuisesti ainutlaatuiseen pienilmaston mittausverkostoon, jonka seitsemän tutkimusaluetta ulottuvat hemiboreaaliselta vyöhykkeeltä (Karkalinniemi KAR, Lohja) aina tunturipaljakalle asti (Mallan luonnonpuisto MAL, Ailakkavaara AIL, Enontekiö). Jokaisella tutkimusalueella on 50–100 pienilmaston mittausasemaa, joiden tuottama tieto antaa kattavan kuvan pienilmastojen lämpötiloista eri vuodenaikoina. Lähde: Aalto et al. (2022)

Lisätietoja:

tutkimusprofessori (tenure-track) Juha Aalto, Ilmatieteen laitos, juha.aalto@fmi.fi professori Miska Luoto, Geotieteiden ja maantieteen osasto, Helsingin yliopisto, miska.luoto@helsinki.fi Tieteellinen artikkeli on saatavilla Viite: Aalto, J., Tyystjärvi, V., Niittynen, P., Kemppinen, J., Rissanen, T., Gregow, H., & Luoto, M. (2022). Microclimate temperature variations from boreal forests to the tundra. Agricultural and Forest Meteorology, 323, 109037. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.109037