Sadevesi kuljettaa eloperäistä ainesta maalta vesistöihin. Tästä seuraa suomalaisille järville tyypillinen veden ruskea väri. Veden väri vaikuttaa koko järveen, niin lämpökerrostumiseen kuin jääpeitteen kestoon. Lisäksi eloperäinen aines käsitellään järvessä, jolloin kasvihuonekaasuja vapautuu ilmakehään.
– Näiden vuoksi järvet sekä edistävät ilmastonmuutosta että reagoivat siihen esimerkiksi sadannan muuttuessa, kertoo limnologi Jouni Heiskanen väitöstiedotteessaan.
Järvistä ilmakehään vapautuvien kasvihuonekaasujen määrä riippuu valuma-alueen, järven ja ilmakehän välillä tapahtuvista prosesseista.
– Koska valtaosa maailman järvistä sijaitsee pohjoisilla leveysasteilla, tutkimuksen tuloksilla on vaikutusta myös globaalisti. Järvien biogeokemian parempi ymmärtäminen tarkentaa kasvihuonekaasujen vuoarvioita järvistä eri alueilla sekä järvien roolia ilmastonmuutoksessa, Kuivajärvellä Hyytiälässä työtä tehnyt Heiskanen sanoo.
Ylikyllästyneet järvet kasvihuonekaasujen lähteitä
Vaikka maapallon pinta-alasta vain kaksi prosenttia on järviä, nykyisten arvioiden mukaan järvistä vapautuu noin kymmenen prosenttia siitä hiilestä, jonka maaekosysteemit vuosittain sitovat.
Valuma-alueelta tuleva orgaaninen aines määrittää suurelta osin veden sameuden ja värin, jotka tuulen ja lämpövuon ohella vaikuttavat keskeisesti lämpötilan harppauskerroksen eli termokliinin muodostumiseen.
Lämpökerrostumisen vuoksi vain veden pintakerros on hyvin sekoittunutta, jolloin kasvihuonekaasuja pääsee kertymään alusveteen. Järven eliöstö hajottaa orgaanisen aineksen tuottaen hiilidioksidia, kun happea on saatavilla.
– Jos alusvesi on hapetonta, hajotettaessa tuotetaan myös metaania. Kasvihuonekaasut vapautuvat lopulta ilmakehään ohuen pintakerroksen läpi, Heiskanen kertoo.
Järvet ovat tyypillisesti ylikyllästyneitä suhteessa ilmakehän hiilidioksidi- ja metaanipitoisuuteen. Tällöin järvet ovat kasvihuonekaasujen lähteitä.
Kasvihuonekaasut vapautuvat järvistä luultua nopeammin
Kaasuvoita arvioitaessa on tärkeää tietää, kuinka nopeasti kaasut liikkuvat järven ja ilmakehän välillä. Eddy kovarianssi -tekniikalla (EC) tehdyt suorat vuomittaukset mahdollistavat kaasunvaihdon nopeuden tarkan arvioinnin.
Järvillä EC-tekniikan käyttö on kuitenkin uutta, minkä vuoksi yleisesti hyväksyttyjä käytäntöjä ei vielä ole.
Heiskasen väitöstyön tavoite olikin tarkastella globaaleja arvioita järvistä vapautuvista kasvihuonekaasuista pureutumalla eri kaasunvaihdon nopeuden parametrisaatioihin.
Hänen mukaansa tarkat mittaukset paljastavat, että kaasunvaihto on yli kaksi kertaa nopeampaa kuin yleisesti käytössä olevilla malleilla on arvioitu.
– Ovatkohan globaalit arviot järvistä vapautuvista kasvihuonekaasuista sittenkin aliarvioita, Heiskanen kysyy.
Veden kirkkauden vaikutusta tutkittava lisää
Väitöstutkimuksessa selvitettiin veden kirkkauden vaikutuksia vesipatsaan fysiikkaan ja vesi-ilmakehä -rajapinnan prosesseihin, mikä mahdollistaa tarkemmat tulevaisuuden ennusteet järvistä vapautuvista kasvihuonekaasuista.
Heiskasen mukaan veden kirkkaus oli keskeinen tekijä, joka vaikutti järven lämpökerrostumiseen.
Jos järven vesi muuttuu tummemmaksi, päällysvesi lämpenee voimakkaammin, mutta termokliini on lähempänä pintaa. Syksyllä järvi viilenee nopeammin ja jääpeitteen tulo aikaistuu. Näillä tekijöillä on vaikutusta järven eliöstöön ja kasvihuonekaasupäästöihin.
– Jatkossa tulisi tutkia, kuinka ilmastonmuutos vaikuttaa järvien sameuteen, kun sadanta ja siitä aiheutuva valunta ja ulkoinen kuormitus muuttuu, Heiskanen sanoo.
Limnologi Jouni Heiskasen väitöskirja Lake-atmosphere greenhouse gas exchange in relation to atmospheric forcing and lake biogeochemistry tarkstetaan perjantaina 5. kesäkuuta Helsingin yliopistossa.