Metsien ja vesistöjen välinen epäorgaanisen hiilen vaihto; Akvaattisten systeemien merkitys alueellisissa hiilitaseissa. Exchange of inorganic carbon between forests and water bodies; Role of aquatic systems in regional scale carbon balance (Vesihiisi)

Verrattuna esimerkiksi metsiin on kuva vesiekosysteemien merkityksestä ilmakehän hiilidioksidin eli tärkeimmän kasvihuonekaasun nettonieluna tai lähteenä edelleen selkiytymätön. Ne tulisi kuitenkin huomioida arvioitaessa ilmakehän ja maaekosysteemien välisiä alueellisia hiilivirtoja. Erityisen tärkeää tämä on boreaalisella vyöhykkeellä, jossa vesistöjen osuus maapinta-alasta on suuri. Trooppisella ja temperaattisella vyöhykkeillä suoritettujen tutkimusten mukaan maaekosysteemeistä siirtyy huomattavia määriä hiiltä valumavesien mukana vesistöihin. Maailmanlaajuisesti on arvioitu että maaperästä jokiin kulkeutuva hiilimäärä vastaa 10% ekosysteemien nettotuotoksesta. Joki- ja puroveden mukana kulkeutuvan orgaanisen hiilen (TOC) määrää on tutkittu boreaalisella vyöhykkeellä, mutta epäorgaanisen hiilen (IC) kulkeutumisesta on huomattavasti vähemmän tutkittua tietoa vaikka tiedetäänkin, että epäorgaaniset fraktiot, erityisesti hiilidioksidi, ovat hiilitaseiden dynaamisimpia osia.

Suomalaisten järvitutkimusten perusteella tiedetään, että järvivedestä ilmakehään purkautuvan hiilidioksidin määrällä on huomattava vaikutus koko valuma-alueen hiilitaseeseen, mutta yksityiskohtainen tieto järvi- ja jokiekosysteemien ja ilmakehän välisestä hiilenvaihdosta sekä niiden kytkennöistä maaekosysteemeihin kuitenkin puuttuu. Tässä projektissa on tarkoitus yhdistää eri tieteenalat, so. limnologia, metsätieteet, maaperätieteet ja mikrometeorologia ja muodostaa kokonaisvaltainen käsitys valuma-aluetason hiilivirroista ja hiilitaseesta. Lisäksi saadaan yksityiskohtaista ja uutta tietoa maa- ja vesiekosysteemien sekä ilmakehän välisten hiilivirtojen taustalla olevista prosesseista.

Olemme kehittäneet edeltävissä projekteissamme CO2EKO ja TRANSCARBO uudentyyppisen, jatkuvatoimisen mittausmenetelmän, jolla voidaan seurata vesiekosysteemin metaboliaa suurella aikaresoluutiolla in situ -olosuhteissa. Tässä hankkeessa aiomme tutkia perustuotannon vuodenaikaista vaihtelua ja sen syvyysprofiilia. Yhdistämällä nämä mittaukset järven/joen yläpuolelta tehtyihin hiilidioksidivuomittauksiin voidaan yksityiskohtaisesti selvittää niitä ekologisia prosesseja, jotka ovat akvaattisten ekosysteemin kaasunvaihdon taustalla.

Mittaukset suoritetaan Hyytiälän Kuivajärvelle rakennetulla lautalla. Projekti on käynnissä 1.1.2009-31.12.2011.

Tutkimuksen tavoitteena on:

Saada uutta valumaaluetason tietoa hiilen siirtymisestä maaekosysteemeistä vesiekosysteemeihin niin, että tarkastelussa ovat mukana myös kytkennät ilmakehään

Tuottaa valumaaluetason hiilivirroista uutta tietoa, jota voidaan hyödyntää
hiilitaselaskelmissa

Tutkia vuosien välistä, vuodenaikaista ja lyhyen aikavälin vaihtelua hiilidioksidin
siirtymisessä järvien, jokien ja ilmakehän välillä

Tutkia voimakkaiden sääilmiöiden vaikutusta (lumen sulaminen, kevättulva, rankkasateet) hiilidioksidin siirtymiseen maaperästä vesiekosysteemeihin.

Tuottaa tiheän aikaresoluution tietoa järvija jokiveden sekä maaperän ja metsän
hiilidioksidipitoisuuksista ja hiilidioksidivirroista yhdistettynä ympäristömuuttujiin, kuten PARsäteily, lämpötila, tuulisuus ja sademäärä

Käyttää näin kerättyä laajaa aineistoa hiilenvaihdon keskeisten prosessien (fotosynteesi ja hengitys) mekanistiseen mallinnukseen