Arktiset joet tuottavat ilmakehään merkittävästi kasvihuonekaasuja

Länsi-Siperian Ob-joki virtaa laajojen turvealueiden halki. Turpeeseen sitoutuneen hiilen määrää on näillä alueilla arvioitu toistaiseksi lähinnä vain kaukokartoituksella, eikä kenttämittauksia ole juurikaan tehty. Kuva: Sergey Vorobyev/Tomsk State University

Kansainvälisessä Uumajan yliopiston johtamassa tutkimushankkeessa on todettu, että joista ilmakehään vapautuvan hiilen määrä on aiemmin arvioitua suurempi maailman laajimmalla turvealueella Länsi-Siperiassa.

Vapautuvan hiilen määriä tutkittiin alueella, jonka laajuus on noin kaksi miljoonaa neliökilometriä, eli noin kuusi kertaa Suomen kokoisella alueella.

Ilmaston lämmetessä sulava ikirouta paljastaa valtavat turvealueet, joihin sitoutunut orgaaninen hiili voi vapautua ilmakehään ja kiihdyttää ilmastonmuutosta.

Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallintovirasto Nasan johtamassa tutkimuksessa on puolestaan päätelty, että arktisen alueen sulavasta ikiroudasta tulee jo lähivuosikymmeninä pysyvä hiilen lähde ilmakehään.

Jokien merkitys kasvihuonekaasujen päästölähteenä sulavan ikiroudan alueella on uusimmissa tutkimuksissa korostunut.

”Merkittävä osa pohjoisten alueiden luontaisista kasvihuonekaasupäästöistä tulee pintavesistöistä", kertoo Uumajan yliopiston hankkeeseen osallistunut Oulun yliopiston tutkijatohtori Pertti Ala-aho.

Joet ja vesistöt saavat hiilensä ympäröiviltä maa-alueilta. Niiltä huuhtoutuu orgaanista ainesta jokiin ja siitä osa kulkeutuu alavirtaan kohti meriä.

Ala-ahon mukaan pitkään ajateltiin, että joet ovat vain "putkia" jotka kuljettavat hiiltä kohti meriä. "Viime aikoina on huomattu, että ne ovatkin aktiivisia toimijoita hiilen kierrossa ja vapautumisessa."

"Tutkimus on osoittanut, että suuri osa hiilestä prosessoituu joen kasvillisuuden ja biologisten prosessien vaikutuksesta. Joki tavallaan käyttää hiiltä ja vapauttaa osan hiilidioksidista suoraan ilmakehään ja osa myös varastoituu sedimentteihin", Ala-aho havainnollistaa.

Hän mainitsee, että globaalisti joet päästävät vuodessa hiilidioksidia ilmakehään noin kymmenesosan siitä, mitä ihmistoiminnat.

"Näyttää siltä, että meidän tutkimusalueeltamme pääsee hiiltä ilmakehään keskimäärin huomattavasti enemmän, tai ainakin ikiroudan sulavilta reuna-alueilta pääsee huomattavasti enemmän, kuin mitä oli aiemmin arvioitu arktisilla alueilla."

Hiiltä vapautuu Ala-ahon mukaan näiltä alueilta myös huomattavasti enemmän kuin globaalisti keskimäärin.

"Paikoin se lähenee niitä lukemia, joita on mitattu Amatsonin alueella, eli siellä, missä kasvihuonekaasuja vapautuu luontaisesti eniten."

"Oli kyllä yllättävä löydös että sulavan ikiroudan alueella vapautuvien kasvihuonekaasujen päästöt ovat niin lähellä trooppisilta alueilta vapautuvien kasvihuonekaasujen määriä", Ala-aho sanoo.

Nasan tutkijat ovat tehneet laskelmia ilmastovaikutuksista, jos ikiroudan sulaminen jatkuu. Niiden mukaan vuoteen 2300 mennessä hiilen päästöt arktiselta alueelta ovat vuositasolla kymmenkertaiset ihmisen vuonna 2016 tuottamiin fossiilisten polttoaineiden hiilipäästöihin verrattuna.

"Arktinen alue on merkittävä hiilivarasto ja varmasti hiiltä riittää Nasankin laskelmien mukaisiin päästöihin, mutta on vielä epävarmaa, kuinka paljon hiiltä vapautuu oikeasti ilmakehään maalta ja vesistä ja kuinka paljon sitä sitoutuu takaisin maaperään ja kasvillisuuteen", Ala-aho huomauttaa.

Maailmanlaajuisissa hiilitaselaskelmissa on ollut tähän mennessä vain vähän tietoa, kuinka paljon järvet ja joet vapauttavat hiiltä.

"Kokonaisuuden kannalta itse vesistöissä tapahtuvan prosessin ymmärtäminen on tärkeää, että pystytään tarkemmin laskemaan hiilitase ja tekemään matemaattisia malleja, millä tavalla mahdollisesti hiilen kierto muuttuu ilmaston lämpenemisessä", Ala-aho korostaa.

"Länsi-Siperian alueelta ei käytännössä ole ollut lainkaan mittauksia jokien hiilidioksidipäästöistä ennen kuin tutkimushanke meni sinne mittaamaan. Lisää tutkimustyötä tarvitaan, ja siihen tarvitaan etenkin pitkäjänteisiä kenttätutkimuksia mahdollistavaa rahoitusta."

Uumajan yliopiston johtaman tutkimuksen mukaan Länsi-Siperian joista vapautuu hiiltä ilmakehään keskimäärin kaksi kertaa enemmän kuin mitä joet kuljettavat veden mukana.

Suurimmillaan jokien hiilidioksidipäästöjen havaittiin olevan ikiroudan sulavilla reuna-alueilla. Päästöt sulavilta alueilta olivat jopa 3–5 kertaa suurempia kuin pysyvän ikiroudan alueilta. Pysyvää ikiroutaa on Itä-Siperiassa ja Pohjois-Amerikassa huomattavasti laajemmin kuin Länsi-Siperiassa.

"Meidän tutkimuksessamme sulavan ikiroudan vaikutus oli yllättävä löytö. Lähdettiin mittaamaan, paljonko joista pääsee kasvihuonekaasuja. Havaittiin, että jatkuvan ikiroudan alueella ja täysin ikiroudattomalla alueella päästöt ovat samantyyppisiä kuin muuallakin arktisella alueella on mitattu", Ala-aho kiteyttää.

Arktisen alueen eri osien kasvihuonepäästöjen määrällisille eroille ei toistaiseksi ole varmaa selitystä.

Ala-ahon mukaan yksi selitys voisi olla, että Länsi-Siperiassa on turpeeseen sitoutuneena erittäin paljon hiiltä. "Turvealueet ovat niin laajat verrattuna muihin arktisiin alueisiin, että hiilen lähdettä on tosi runsaasti. Muualla arktisella alueella sulavan ikiroudan alue on suhteessa laajemmin mineraalimaata."

Ala-aho keskittyi tutkimuksessa toiseen mahdolliseen selittävään tekijään eli veden virtaukseen.

"Koska Länsi-Siperian alue on niin alavaa, veden viipymäajat ovat todella pitkiä. Vesi virtaa hitaahkosti pintamaassa ja vesistössä. Tämä antaa hiilelle aikaa päästä vesistöihin ja sen prosessoitumiselle vesistöissä."

"Prosessi on vahvimmillaan juuri ikiroudan sulamisalueella. Jatkuvan ikiroudan alueella maa on niin jäässä, että se ei pääse yhtä hyvin kosketuksiin läpi kulkevan veden kanssa ja muutenkin biologiset prosessit ovat hitaampia. Siirtymävyöhykkeellä on sekä hiilen lähde että viipymäaika. Ne vaikuttavat yhdessä, että hiiltä on tarpeeksi ja sitä myös pääsee ilmakehään", Ala-aho summaa.

"Vesistöt ovat näillä alueilla vähän niin kuin kasvihuonekaasupäästöjen hot spotteja. Suhteessa pinta-alaan ne vapauttavat huomattavasti enemmän hiilidioksidia ja metaania kuin avoin maaperä", sanoo Ala-aho.

Vesistöissä on sekä järviä että jokia. "Järvissä vapautuu enemmän metaania, koska niiden pohjasedimenteissä olosuhteet suosivat metaanin muodostumista. Joissa hiili prosessoituu enemmän hiilidioksidiksi ja vapautuu."

Länsi-Siperiaa Ala-aho luonnehtii dynaamiseksi vesistösysteemiksi.

"Varsinkin kevättulvan aikaan 50, jopa 80 prosenttia alueista on tulvan alla jopa lähes kuukauden ajan. Se on todella märkä ekosysteemi. Kesällä järvet eriytyvät omiksi ekosysteemeiksi ja joet vetäytyvät takaisin uomiinsa."

Ilmaston lämpenemisen seurauksena vesistösysteemin pinta-alassa ja maastossa tapahtuvat muutokset liittyvät Ala-ahon mukaan pääasiassa järvien muodostumiseen.

"Ikiroudan sulaessa muodostuu niin sanottuja termokarstijärviä, jotka muodostuvat sulavan ikiroudan jälkeensä jättämiin painanteisiin. Tämä on dramaattisin muutos, mikä näkyy hyvin myös ilmakuvissa. Jokien virtauspinta-alan kasvussa muutos ei ole niin dramaattinen kuin järvien lisääntymisessä."

Tutkimus High riverine CO2 emissions at the permafrost boundary of Western Siberia on julkaistu Nature Geoscience -sarjassa.