Sulamisveden ja lumipatjan isotooppien (18O ja 2H) spatiotemporaalinen vaihtelu ja niiden käyttö subarktisen valuma-alueen hydrologian tutkimuksessa

Lumi on oleellinen osa pohjoisten alueiden vesivaroja. Lumen roolin parempi ymmärtäminen purojen, jokien, ja järvien hydrologiassa, sekä vesihuollossa ja vesivoiman tuotannossa on ensiarvoisen tärkeää. Tässä väitöstyössä tarkastelimme lumen sulamisprosesseja hyödyntäen veden stabiileja isotooppeja (δ18O and δ2H), jotka toimivat ainutlaatuisina merkkiaineina lumen sulamisprosesseista. Menetelmän avulla voidaan tutkia miten lumi käyttäytyy sulamisen aikana, ja miten sulava lumi liikkuu valuma-alueen läpi. Isotooppimenetelmiä voidaan hyödyntää lumen sulamisveden osuuden määrittämisessä puroissa, joissa ja järvissä.

Kenttätutkimukset suoritettiin Pallaksen tutkimusvaluma-alueella. Keväällä, kun lumi alkaa sulaa, isotooppiarvot lumessa muuttuivat enemmän verrattuna talven aikaisiin muutoksiin lumipatjassa. Lisäksi isotooppiarvot vaihtelivat enemmän ajallisesti talven ja kevään aikana, kuin alueellisesti eri näytteenottopaikoissa valuma-alueella. Tulokset osoittivat, että lumen sulamisnopeus ja muut meteorologiset tekijät vaikuttavat isotooppiarvoihin sulamisvedessä. Tutkimme erilaisia tapoja kerätä luminäytteitä ja hyödynsimme matemaattisia menetelmiä selvittääksemme, kuinka suuri osuus valuma-alueen purovedestä tulee sulavasta lumesta kevään aikana. Tulosten perusteella suosittelemme lumilysimetrejä parhaaksi tavaksi kerätä kenttäaineistoa sulavan lumen isotooppikoostumuksesta. Jos lysimetrien hyödyntäminen ei ole mahdollista, niin sulamisen aikana kerättävät näytteet lumipatjasta voivat antaa lähes yhtä hyviä arvioita sulamisveden osuuksista virtavesissä.

Väitöstutkimus lisäsi ymmärrystä lumen roolista veden kierrossa pohjoisilla alueilla. Tarkka tieto veden stabiilien isotooppien (δ18O and δ2H) vaihtelusta osoittautui hyödylliseksi työkaluksi lumen hydrologian tutkimuksessa. Tämä tieto on erityisen tärkeää, sillä se auttaa meitä ymmärtämään, kuinka paljon sulavaa lumivettä päätyy puroihin keväällä. Tulokset tarjoavat uusia näkökulmia ja työkaluja kevään tulvien ennustamiseen ja veden saatavuuden arviointiin pohjoisilla alueilla.