Voiko lämpenevä arktinen alue muuttua hiilinielusta hiilen lähteeksi? Tutkijat selvittävät muutosta Grönlannissa

Kenttätutkimus on osa Oulun yliopiston ja Aarhusin yliopiston yhteistä OU-BACE30-hanketta. Hankkeessa tutkitaan Zackenbergin alueen hiilitasetta eli alueelle sitoutuvan ja sinne varastoituvan hiilen määrää suhteessa siihen, kuinka paljon hiiltä vapautuu ilmakehään tai huuhtoutuu vesistöihin. Zackenberg sijaitsee arktisella alueella, jonka maaperä on ikiroudassa ja jota luonnehtivat laajat suoalueet. Pohjoiset suot ovat merkittäviä luonnollisia hiilivarastoja, sillä turpeeseen ja maaperään on kertynyt valtavia määriä hiiltä tuhansien vuosien aikana.

Ilmaston lämpeneminen uhkaa kuitenkin näitä hiilivarastoja. Ikiroudan sulaessa ja maaperän lämmetessä varastoitunutta hiiltä voi vapautua kasvihuonekaasuina, kuten hiilidioksidina ja metaanina suoraan ilmakehään tai veden mukana puroihin, jokiin sekä suurempiin vesistöihin. Lämpeneminen voi siten kiihdyttää hiilen vapautumista ja voimistaa entisestään ilmastonmuutosta.

OU-BACE30-hanke kytkeytyy Suomessa käynnissä olevaan suotutkimukseen, erityisesti Oulangan tutkimusaseman tutkimuskohteeseen, Puukkosuon alueeseen. Puukkosuon nykyiset olosuhteet voivat antaa viitteitä siitä, millaisiksi arktisten alueiden olosuhteet muuttuvat tulevina vuosikymmeninä. Tutkijat selvittävät, miten kasvillisuus, sääolosuhteet ja maaperä vaikuttavat soiden hiilensidontaan ja hiilen vapautumiseen. Tulosten avulla voidaan parantaa ennusteita myös Zackenbergin kaltaisilla arktisilla alueilla.

”Suomen soiden ja arktisten alueiden vertaaminen auttaa meitä ymmärtämään, miten hiilen kierto muuttuu olosuhteiden lämmetessä. Tutkimalla Suomessa jo lämpimämmissä olosuhteissa olevia soita voimme selvittää, voivatko vastaavat muutokset tulevaisuudessa vaikuttaa myös arktisten soiden kykyyn varastoida hiiltä,” kertoo tutkijatohtori Jon Cranko Page.

Arktisen alueen pitkäaikainen seuranta

Kenttäkampanjan aikana tutkimusryhmä kartoitti Zackenbergin laakson alaosaa lämpökameroilla varustetuilla droneilla sekä kirjasi kasvilajien rakennetta ja ympäristömuuttujia yli 150 tutkimuspisteessä. Lisäksi tutkijat tutkivat alueen kasvillisuutta, mittasivat kasvihuonekaasuja, seurasivat purojen veden laatua ja ottivat vesinäytteitä. Tämän lisäksi kerättiin turvenäytteitä 15 eri sijainnista kasvien juuriominaisuuksien ja turpeen paksuuden selvittämiseksi. Alueelle asennettiin myös sensoreita maaperän lämpötilan ja kosteuden pitkäaikaista seurantaa varten. Kerättyjen tietojen avulla voidaan tunnistaa Zackenbergin laakson soiden, varpuvaltaisten nummien ja purojen merkittävimmät kasvihuonekaasujen päästölähteet.

”Jos pystymme selvittämään, mitkä kasvilajit ovat voimakkaimmin yhteydessä metaanipäästöihin Puukkosuolla ja Zackenbergissa, voimme tarkentaa arvioita nykyisistä ja tulevista hiilipäästöistä,” kertoo väitöskirjatutkija Eeva Järvi-Laturi.

Väitöskirjatutkija Karoliina Särkelä saapui Zackenbergiin jo kolme viikkoa ennen muuta tutkimusryhmää voidakseen seurata lumen sulamista ja tutkia hiilen kulkeutumista veden mukana. Särkelä asensi suolle vedenlaadun mittausantureita, joiden avulla mitattiin hiilipitoisuuksia maaperän vedestä. Mittausten avulla voidaan arvioida, kuinka suuri osa suon hiilestä poistuu veden mukana verrattuna siihen, kuinka paljon hiiltä suo sitoo ja vapauttaa kasvihuonekaasuina.

Havainnot auttavat ennakoimaan tulevaa

Ensimmäiset havainnot osoittavat, että maaperän olosuhteet vaihtelivat huomattavasti jo lyhyillä etäisyyksillä. Metaanipäästöt puolestaan olivat koko laaksossa suhteellisen vähäisiä. Maaperän vedessä havaitut metaanipitoisuudet olivat kuitenkin samankaltaisia kuin aiemmin Suomen Puukkosuolla mitatut pitoisuudet, vaikka Zackenbergissa ilmakehään vapautui vähemmän metaania. Tämä herättää kysymyksen: Voisiko Zackenbergissa Puukkosuohon verrattuna suurempi osa hiilestä poistua alueelta veden mukana sen sijaan, että se vapautuisi ilmakehään kasvihuonekaasuina?

Puukkosuolla tietyt kasvilajit ovat selkeästi yhteydessä suuriin metaanipäästöihin, mutta Zackenbergissa tehdyt kenttämittaukset eivät vielä osoittaneet selkeitä eroja kolmen tutkitun yleisen kasvilajin välillä. Vesinäytteiden, sensorimittausten ja ilmakehästä tehtyjen mittausten tarkempi analyysi auttaa selvittämään, miten hiili liikkuu Zackenbergin alueella ja vaikuttavatko siihen enemmän tietyt kasvilajit vai ympäristöolosuhteet.

Tutkimusryhmä toivoo voivansa jatkaa seurantaa Zackenbergissa myös tulevina vuosina. Näin voidaan selvittää, miten hiilen kierto vaihtelee vuodesta toiseen eri ympäristöolosuhteissa. Vaikka tutkimuksen tekeminen näin syrjäisellä alueella on haastavaa, kenttähavainnot ovat tärkeitä satelliittidatan tulkinnassa ja laskennallisten mallien kehittämisessä. Pitkäaikainen seuranta voi auttaa ymmärtämään, miten arktiset alueet varastoivat, vapauttavat ja kuljettavat hiiltä ilmaston muuttuessa.