Kilpisjärvellä tutkitaan nyt myös hiilitasetta
Hiilidioksidin lähdettä tai nielua osoittava hiilidioksiditase saadaan, kun kasvien fotosynteesissä sitoman hiilidioksidin (CO₂) määrästä vähennetään mikrobien ja kasvien hengityksen myötä ilmakehään vapautuva hiilidioksidi.
Päästöjä on mitattu maastossa pienialaisilla kammiomittauksilla, joissa maan pintaa vasten sijoitetaan pleksimuovista tehtyjä kupuja, joiden tilavuus on kuutiometrin luokkaa. Kuvun sisällä olevan ilman sisältämän hiilidioksidin määrää ja sen muutoksia seurataan säännöllisin mittauksin, jotka kertovat suoraan, vapautuuko kuution alla olevasta maakerroksesta hiiltä vai sitoutuuko pintakasvillisuuteen enemmän hiiltä kuin sitä vapautuu.
Kammio on ollut ensimmäisiä tutkijoiden käyttämiä mittausmenetelmiä. Se on näppärä mutta varsin työläs tapa, eikä se sovellu ympärivuotisiin mittauksiin.
– Kammiolla mitataan tyypillisesti joidenkin viikkojen tai kuukausien jakso. Sen kanssa pitää varoa, ettei maaperä, johon kammio asetetaan, häiriinny eikä kammio ala itsessään toimia kasvihuoneena.
Kammiomittausten rinnalle on kehitetty eddy kovarianssi -menetelmä, joka mittaa hiilitasetta kammiota laajemmalta alueelta ja on automatisoitavissa. Sellainen perustettiin elokuussa 2024 Kilpisjärven tutkimusasemalle.
Mittauspisteessä on kolme metriä korkea masto. Sen nokalla on mittalaitteita keräämässä hiilidioksidipitoisuuden ohella tuulen ominaisuuksia ja muuta meteorologista tietoa, joiden perustella voidaan laskea hiilitase.
– Meteorologisia olosuhteita havainnoimalla pyritään ymmärtämään, miksi hiilenkierto toimii niin kuin se toimii. Kolmen metrin korkeudelta tietoa saadaan laajemmalta alueelta ja ymmärretään maanpinnan pyörteet, jotka kuljettavat hiilidioksidia paikasta toiseen, Virkkala kuvaa.
– Mittaustorni toimii automaattisesti ja vaatii paikalla käyntiä vain joidenkin viikkojen tai kuukausien välein. Dataa se tuottaa kymmenen mittausta sekunnissa, josta siistitään mittaustulokseksi puolen tunnin keskiarvo. Kun kaikki nämä 30 minuutin mittaukset summataan halutulle ajanjaksolle, esimerkiksi vuodelle, saadaan tietää, oliko mitattu alue sinä aikana hiilen lähde vai nielu, ja mihin suuntaan hiilitase on muuttumassa.
Monipuolinen Kilpisjärvi
Virkkala teki väitöskirjaansa varten CO2-kammiomittauksia Kilpisjärven 60-vuotta täyttäneellä tutkimusasemalla. Se oli tutkijalle tärkeä tukikohta.
– Olin erityisesti kiinnostunut siitä, miten hiilipäästöt vaihtelevat maisemassa ja Kilpisjärvi on siihen erinomainen alue, koska siellä on pensaikkoja, niittyjä, kosteikkoa, hyvinkin paljasta tunturimaisemaa ja -koivikkoa. Pyrin mittaamaan kaikissa näissä ympäristöissä, sillä kammiolla tunnistaa hotspotit eli paikat missä vapautuu paljon tai missä sidotaan paljon.
Kilpisjärvi on Virkkalan mielestä hyvä tutkimusympäristö ja suomalaiseksi täysin poikkeuksellinen maisema.
– Meillähän on paljon näitä boreaalisia mitta-asemia, eddy kovarianssi -asemiakin on lähes kaksikymmentä, mutta lähes kaikki ovat täällä etelämmässä. Pallas on kyllä samalla korkeudella kuin Kilpisjärvi, mutta sijaitsee siihen verrattuna selkeästi boreaalisella vyöhykkeellä.
Virkkala ihastelee aina Kilpisjärvelle päin ajaessaan tieltä näkyviä palsasoita isoine kumpuineen, jotka ikirouta on nostanut ylös. Alueella on oikeasti ikiroutaa, mitä ei juurikaan ole etelämmässä.
– Olin ensimmäisiä hiilimittauksia tehneitä tutkijoita siellä. Aikaisemmat mittaukset olivat satunnaisia laidunnukseen tai kasvien biodiversiteettiin liittyneitä tutkimuksia. Nyt siellä on uuden aseman myötä alettu panostaa hiilenkiertotutkimukseen. Lisäksi siellä toimii muitakin tutkijoita, jotka mittaavat esimerkiksi metaania ja mikrobiyhteisöjä, ja pyrkivät ymmärtämään, mitkä mikrobit nimenomaan tuottavat hiilidioksidia tai metaanipäästöjä, Virkkala sanoo.
– Historiallisesti Kilpisjärven asema tunnetaan ekologisista pitkäaikaisseurannoistaan. Esimerkiksi sopuleista ja mustikasta siellä on hyvin vahvaa ekologista tietoa ja tuntemusta. Nyt käyttöön otetun hiilenkiertotutkimusinfran ansiosta on mahdollista ymmärtää aikaisempaa paremmin ekosysteemien rakennetta ja prosesseja, ja niiden vaikutusta ilmastonmuutokseen. Mitä enemmän erilaista dataa kerätään, on nykymaailmassa juuri se kultakaivos ilmastonmuutoksen vaikutusten ymmärtämiseksi.