Subarktisten lampien veden ominaisuuksien vaihtelu ja niihin vaikuttavat tekijät muuttuvassa subarktisessa ympäristössä

Arktis on suuren käännekohdan edessä ilmastonmuutoksen myötä ja alueen ilmasto tulee kokemaan erityisen voimakasta lämpötilan nousua. Subarktiset lammet ovat tärkeitä elinympäristöjä ja suojapaikkoja monille alueen eliöille, mutta siitä huolimatta huonosti tunnettuja verrattuna isompiin vesistöihin. Ilmaston muuttumisen myötä lampien tutkimisen tärkeys korostuu, sillä ne ilmentävät ensimmäisenä muuttuvaa ilmastoa. Subarktisiin lampien vesien ominaisuuksiin vaikuttavia tekijöitä on valuma-alueen ominaisuudet, kuten sen sijainti suhteessa mereen, lammen korkeus merenpinnasta sekä kallio- ja maaperä. Ilmastollisista tekijöistä suuri merkitys on kesäkuukausien lämpötilalla sekä sadannan määrällä. Tämän tutkielman tarkoituksena oli selvittää lampien vesien ominaisuuksiin vaikuttavia tekijöitä Kilpisjärven alueella sekä sitä, miten vesien ominaisuudet vaihtelevat lampien välillä. Vesinäytteet kerättiin 94 tundralammesta Mallan luonnonpuistosta ja sen läheisyydestä sekä Ailakkavaaraa ympäröiviltä alueilta vuosien 2018 ja 2019 elo-syyskuussa. Kerätyt näytteet analysoitiin myöhemmin Helsingin yliopiston geotieteiden ja maantieteen osaston laboratoriossa. Tutkittuja vesikemiallisia muuttujia olivat veteen liuenneet metallit, pääionit sekä kokonaisfosfori ja -typpi. Valuma-alueen ominaisuuksista kertovat muuttujat kuten NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), TWI (Topographic Wetness Index) sekä ilmastolliset muuttujat kuten kesäkuukausien sadanta ja heinäkuun keskilämpötila kerättiin avoimista paikkatietolähteistä. Pääkomponenttianalyysin (PCA) tulosten perusteella lampien vesien kemialliset ominaisuudet vaihtelevat keskimäärin vähän Mallan ja Ailakkavaaran välillä, mutta alueiden sisällä vaihtelua on enemmän. Valuma-alueiden ominaisuudet ja ilmasto vaikuttivat selvästi lampia ympäröivään kasvillisuustyyppiin, mutta nämä tekijät eivät näkyneet yhtä voimakkaasti lampien vesien ominaisuuksissa. Ravinteiden ja veteen liuenneiden metallien absoluuttiset määrät ovat pienet, mutta näiden suhteellinen vaihtelu lampien välillä on suurta. GAM-mallinnusten perusteella pohjavesivaikutus (deuterium excess) oli merkittävin yksittäinen tekijä vesiin vaikuttavista tekijöistä, joka oli selittävänä tekijänä useampaan veden ominaisuuteen. Mittausvuosina keskimääräistä kuivemmat kesäkuukaudet korostavat valunnan merkitystä veden ominaisuuksiin. Kesäkuukausien sademäärä, korkeus merenpinnasta, heinäkuun keskilämpötila sekä kasvillisuuden määrä (NDVI) olivat tärkeimmät tutkimuksen subarktisiin lampiin vaikuttavista tekijöistä. Ilmastonmuutoksen aiheuttama lämpötilan kasvu nostaa lampien vesien lämpötilaa sekä lisääntynyt sadanta lisää metallien valuntaa lampien vesiin.The Arctic is facing a major turning point with climate change and the region's climate will experience a particularly sharp rise in temperature. Subarctic ponds are important habitats and shelters for many organisms in the area but are nevertheless poorly known compared to larger water bodies. Along with climate change, the importance of studying ponds becomes more important as they are the first to manifest a changing climate. Factors affecting the water properties of subarctic ponds include the characteristics of the catchment area, such as its location relative to the sea, altitude, bedrock, and soil. Of the climatic factors, the temperature in the summer months and the amount of precipitation are of great importance. The purpose of the thesis was to find out the factors influencing the water properties of ponds in the Kilpisjärvi region and how the water properties vary between ponds. Water samples were collected from 94 tundra ponds in and around Malla Strict Nature Reserve and in the areas around Ailakkavaara in August-September 2018 and 2019. The collected samples were later analyzed in the laboratory of the Department of Geosciences and Geography in University of Helsinki. The hydrochemical variables studied were metals dissolved in water, major ions, and total phosphorus and nitrogen. Variables describing catchment characteristics such as the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), TWI (Topographic Wetness Index) and climatic variables such as precipitation during the summer months and average temperature in July were collected from open spatial data sources. Based on the results of the principal component analysis (PCA), the chemical properties of pond waters vary slightly on average between Malla and Ailakkavaara, but there is more variation within the regions. The characteristics of the catchment areas and the climate clearly influenced the vegetation type surrounding the ponds, but these factors were not as strongly reflected in the characteristics of the pond waters. The absolute amounts of nutrients and water-dissolved metals are small, but the relative variation between ponds is substantial. Based on GAM-modeling, influence of groundwater (deuterium excess) was the single most significant factor influencing water quality, which was the explanatory variable for several water properties. The drier-than-average summer months in the study years emphasize the importance of runoff to water quality. Rainfall during the summer months, altitude, mean temperature in July, and amount of vegetation (NDVI) were the main factors influencing the subarctic ponds in the study. The increase in temperature caused by climate change will raise the temperature of pond waters and increased precipitation will increase the runoff of metals dissolved in ponds