Ihmisen toiminta on muokannut rajusti makean veden kiertokulkua maailmanlaajuisesti esiteolliseen aikaan verrattuna.
Tuore kansainvälinen tutkimus on päivittänyt maapallojärjestelmän tilaa ja elinkelpoisuutta ihmisille kuvaavan makean veden plantaarisen rajan. Tutkimuksessa selvitettiin, kuinka paljon joissa ja maaekosysteemeissä on vettä jäljellä ihmisen toimien jälkeen, ja suhteutettiin tämä teollistumista edeltävään tilaan. Vedenkierron muutoksia arvioitiin nyt ensimmäistä kertaa näin kattavasti ja pitkällä aikajänteellä.
Tutkimuksesta ilmenee, että esimerkiksi patojen rakentaminen, laajamittainen kastelu ja kasvihuonekaasujen päästöt ilmakehään ovat muokanneet makean veden jakautumista niin, että makean veden kyky säädellä maapallojärjestelmän elintärkeitä ekologisia ja ilmastollisia prosesseja saattaa jo vaarantua.
Aalto-yliopiston tutkijoiden johtama kansainvälinen tutkijaryhmä käytti hydrologisten mallien tuottamaa dataa, jossa yhdistyvät kaikki tärkeimmät ihmisen toiminnan vaikutukset makean veden kiertoon. Tämän datan avulla laskettiin kuukausittainen virtaama ja maankosteus noin 50x50 kilometrin tarkkuudella maailmanlaajuisesti. Vertailukohdaksi tutkimusryhmä määritti virtaama- ja maankosteusolosuhteet esiteollisena aikana, vuosina 1661–1860. Sen jälkeen he vertasivat teollistumisen jälkeistä ajanjaksoa, eli vuosia 1861–2005 lähtötilanteeseen selvittääkseen, miten ihmisen toiminta on vaikuttanut näihin kahteen makean veden kiertokulun kannalta keskeiseen tekijään.
Arvostetussa Nature Water -lehdessä julkaistu tutkimus osoittaa, että ihmisen toiminta on vienyt koko maapallon makean veden kiertokulun reilun vuosisadan aikana yhä kauemmaksi teollistumista edeltäneen ajan tasapainoisesta tilasta.
Analyysista käy ilmi, että poikkeuksellisen kuivien tai märkien kausien, eli virtaama- ja maankosteuspoikkeamien esiintymistiheys oli kasvanut huomattavasti. Lähes viidennes eli reilu 18 prosenttia maapallon maapinta-alasta kärsii nyt virtaamapoikkeamista, ja reilu 15 prosenttia taas maankosteuspoikkeamista. Luvut ovat lähes kaksinkertaistuneet esiteollisiin olosuhteisiin verrattuna, mikä kertoo siitä, että ihmisen toimien aiheuttama muutos on ollut raju.
– Poikkeukselliset olosuhteet ovat nyt paljon yleisempiä ja esiintyvät laajemmalla alueella kuin ennen, mikä osoittaa selvästi sen, kuinka ihmisen toiminta on muuttanut makean veden kiertoa globaalisti, sanoo yksi tutkimuksen pääkirjoittajista, tohtorikoulutettava Vili Virkki.
Tutkijat pystyivät tarkalla ja yksityiskohtaisella analyysillaan tarkastelemaan myös poikkeuksellisten olosuhteiden maantieteellisiä eroavaisuuksia. Tulokset osoittavat, että poikkeuksellisen kuivat olosuhteet yleistyivät monilla trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla, kun taas pohjoisilla ja lauhkean vyöhykkeen alueilla poikkeuksellisen kosteat olosuhteet lisääntyivät, etenkin maankosteuden osalta. Nämä tulokset vastaavat myös havaintoja, joita on tehty ilmastonmuutoksen vaikutuksista veden saatavuuteen näillä alueilla.
Monitahoisempia tuloksia paljastui sellaisilla alueilla, joilla maatalous ja muu maankäyttö ovat muokanneet veden kiertoa pitkään. Esimerkiksi Niilin, Induksen ja Mississippin vesistöalueilla todettiin poikkeuksellisen kuivia olosuhteita virtaamissa ja poikkeuksellisen märkiä olosuhteita maankosteudesssa, mikä viittaa kastelun aiheuttamiin muutoksiin makean veden kiertokulussa.
– On erittäin tärkeää, että meillä on menetelmä, joka on vertailukelpoinen eri hydrologisten muuttujien ja maantieteellisten mittakaavojen välillä. Näin voimme tutkia ja ymmärtää biofysikaalisia prosesseja ja ihmisen toimia, jotka aiheuttavat muutoksia maapallon makean veden kierrossa, selittää Miina Porkka, joka johti tutkimusta Aalto-yliopistossa ennen siirtymistään Itä-Suomen yliopistoon.
Kattava aineisto poikkeuksellisten olosuhteiden esiintymistiheydestä antaa yhä paremmat edellytykset makean veden kiertokulun muutosten syiden ja seurausten tutkimiseen.
– Näiden muutosten parempi ymmärrys voisi vauhdittaa päätöksenteon ohjaamista makean veden kierron muutoksista aiheutuvien haittojen lieventämiseen. Ensisijaisesti meidän tulisi kuitenkin vähentää ihmisen aiheuttamaa kuormitusta koko maapallolle elintärkeissä makean veden järjestelmissä, kommentoi tutkimuksen vanhempi kirjoittaja, professori Matti Kummu.
Porkka, Virkki ja Kummu olivat mukana jo viime syksynä julkaistussa kansainvälisessä, ihmisten elinolosuhteiden kannalta keskeisiä planetaarisia rajoja selvittäneessä tutkimuksessa. He johtivat siinä juuri makean veden planetaaristen rajojen tutkimusta.
Lisätietoja:
Professori Miina Porkka, Itä-Suomen yliopisto, aiemmin tutkijatohtori, Aalto-yliopisto
Tohtorikoulutettava Vili Virkki, Aalto-yliopisto, vili.virkki@aalto.fi
Matti Kummu, Associate Professor, Aalto-yliopisto, matti.kummu@aalto.fi
Artikkeli: Notable shifts beyond pre-industrial streamflow and soil moisture conditions transgress the planetary boundary for freshwater change. https://www.nature.com/articles/s44221-024-00208-7
