Arktis-alpiinisen alueen hiilidioksidivuon mittaaminen ja mallintaminen maisemamittakaavassa

Hiilidioksidivuon alueellista jakautumista maisemamittakaavassa on tutkittu melko vähän. Suurin osa aiemmasta hiilidioksidivuotutkimuksesta on keskittynyt temporaalisten vaihteluiden selvittämiseen tai suuremman mittakaavan alueelliseen vaihteluun. Arktis-alpiiniselle alueelle on tyypillistä, että kasvillisuuden määrä vaihtelee voimakkaastikin hyvin pienellä alueella. Sen takia ilmiötä lähdettiin tutkimaan myös maisemamittakaavassa. Etenkin pensaikon odotetaan lisääntyvän tundralla lämpötilojen noustessa, joten hiilidioksidivuonkin voi tundralla odottaa muuttuvan tulevaisuudessa. On mahdollista, että tundra muuttuu vähitellen hiilidioksidin nielusta hiilidioksidin lähteeksi. Kasvillisuuden määrän ja lämpötilojen voi odottaa vaikuttavan hiilidioksidivuohon, mutta muutkin ympäristömuuttujat voivat olla merkittäviä tekijöitä. Kammiomittauksessa hiilidioksidivuon voimakkuutta tutkitaan asettamalla maahan valoa läpäisevä kammio, jonka sisältä mitataan hiilidioksidipitoisuutta säännöllisin väliajoin. Mittauksia tehdään kirkkaassa valossa, himmennetyssä valossa ja pimeässä. Näitä tuloksia käsittelemällä saadaan määriteltyä kohteen tuotanto ja respiraatio. Tutkimusalueen koko on n. 50 km2 ja se sijaitsee pohjoisessa Norjassa n. 40 kilometrin päässä Jäämeren rannalta Rastigaissa-tunturin ympäristössä. Koealojen korkeus vaihtelee välillä 121m m.p.y ja 1004m m.p.y. Alueen vuotuinen keskilämpötila on -2,5°C. Alueella on ollut melko vähän ihmistoimintaa. Suuri korkeusgradientti tarjoaa monipuoliset ympäristömuuttujat kohtuullisen kokoisella tutkimusalueella. Hiilidioksidivuoaineistoa on 27 koealalta, yhteensä 57 mittauskaulukselta. Tuotannon ja respiraation jakautumista alueella tutkittiin GAM (generalized additive model) -mallien avulla. Koealakohtaista tietoa selitettiin kaukokartoitusmuuttujilla ja kauluskohtaista tietoa paikan päältä mitatuilla ympäristömuuttujilla. Kaukokartoitusaineiston perusteella tärkein hiilidioksidivuota selittävä tekijä on NDVI (normalized different vegetation index). Kauluskohtaisella aineistolla tärkein ympäristötekijä on keskilämpötila. Keskilämpötila on myös oleellinen NDVI:n selittäjä, joten lämpötilan vaikutusta voi pitää varsin merkittävänä. Tärkeimmän selittävän muuttujan osalta vaikutus oli samanlainen sekä fotosynteesille että respiraatiolle. Kammiomittausta kokeiltiin tässä tutkimuksessa uutena menetelmänä Helsingin yliopiston Geotieteiden ja maantieteen laitoksella. Merkittävässä osassa tutkimusta oli menetelmän käyttökelpoisuuden ja luotettavuuden arviointi. Kammiomenetelmä on kohtuullisin ponnistuksin käytettävissä erämaisissa olosuhteissa, vaikkakin mittaamiseen kuluu melko paljon aikaa. Mikäli verkkosähköä ei ole tutkimusalueella käytettävissä, on laitteistoa mahdollista ladata aurinkopaneeliin perustuvalla järjestelmällä. Useista epäluotettavuuslähteistä johtuen mittauskampanjaa ei kuitenkaan voi pitää pelkästään mekaanisena suorittamisena, vaan on jatkuvasti kiinnitettävä huomiosta useisiin yksityiskohtiin. Virheitä voivat aiheuttaa esimerkiksi vääränlainen kauluksen asennus maahan, varomaton kammion asetus kaulukselle, liikkuminen koealalla mittauksen aikana, liian lyhyt kammion tuuletusaika mittauksen jälkeen ja olosuhteiden muutokset. Ottamalla kaikki virhelähteet huomioon on kuitenkin mahdollista kerätä aineistoa melko hankalassakin maastossa