Biologian ja vesitutkimuksen alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa Joensuun kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aiheen tutkiminen on tärkeää?
Viime vuosikymmeninä liuenneen orgaanisen hiilen (DOC) pitoisuudet ovat lisääntyneet huomattavasti monissa boreaalisissa valuma-alueissa. Ilmiötä kutsutaan vesistöjen ruskettumiseksi ja sillä on kauaskantoisia ekologisia, sosiaalisia ja maailmanlaajuisia vaikutuksia hiilenkiertoon. Väitöskirjani parantaa mekanistista ymmärrystämme pintaveden DOC:n lyhyen aikavälin vaihteluista ja pitkän aikavälin suuntauksista. Havainnot korostavat monitahoisten, alueellisesti jäsenneltyjen ja epästationääristen tekijöiden tärkeyttä, kun ennustetaan vesien ruskettumisen tulevia suuntauksia.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöskirjatutkimukseni osoitti, että maanpinnan viherryttämisellä ja ilmastonmuutoksen aiheuttamilla hydrologian muutoksilla voi olla merkittäviä vaikutuksia liuenneen orgaanisen hiilen (DOC) pitoisuuksiin vesiekosysteemeissä, ja vahvisti myös DOC- virtausten merkityksen ekosysteemien hiilibudjettien hallinnassa, mikä on yleisesti jätetty huomioimatta. Lisäksi tutkimukseni antoi näyttöä siitä, että suuret vaihtelut pohjoisten virtavesien ruskettumissuuntauksissa voivat heijastaa monien tekijöiden, kuten rikkilaskeumasta toipumisen, ilmastoon liittyvien tekijöiden ja valuma-alueiden ominaisuuksien välisiä vuorovaikutuksia.
Tuloksemme viittaavat myös siihen, että happamoitumisen sijaan, rikkidiposition toipuminen on ollut DOC-muutoksen pääasiallinen aiheuttaja, huolimatta alueen vähäisestä laskeumahistoriasta. Tämä tutkimus selittää myös sen, miksi ruskettuminen on heikentynyt viime vuosikymmenen aikana: rikkipitoisuudet ovat laskeneet, eivätkä muut tekijät ole riittäneet ylläpitämään jatkuvaa pitkän aikavälin DOC-trendiä. Koska mallissamme on kuitenkin selittämättömiä vaihteluita ja koska liuenneen orgaanisen hiilen dynamiikka on valuma-alueiden välillä hyvin heterogeenistä, mallimme ekstrapolointi muille alueille tai tulevien suuntausten ennustaminen edellyttää kriittistä arviointia.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tässä työssä todettiin yhteys maanviherryttämisen ja vesistöjen ruskettumisen välillä ja selitettiin myös syitä ruskettumisen alueellisajalliselle heterogeenisuudelle boreaalisten valuma-alueiden välillä. Tuloksia voidaan soveltaa useille eri aloille 1) tarjoamaan olennaista tietoa prosessipohjaisten mallien kehittämiseksi liuenneen orgaanisen hiilen dynamiikan ennustamiseksi 2) auttaa arvioimaan ilmastonmuutoksen vaikutuksia hiilen dynamiikkaan makean veden järjestelmissä, mukaan lukien hiilen varastoinnin, viennin ja kasvihuonekaasupäästöt 3) ennustamaan tulevia muutoksia liuenneen orgaanisen hiilen viennin eri skenaarioissa 4) auttaa vesienkäsittelylaitoksia optimoimaan käsittelyprosesseja desinfiointisivutuotteiden muodostumisen minimoimiseksi ja varmistamaan turvallisen juomaveden toimituksen.
Mitkä ovat väitöstutkimuksessasi käytetyt keskeiset tutkimusmenetelmät ja aineistot?
Väitöskirjani tutkimusprosessiin kuuluivat kirjallisuuskatsaus, kenttä- ja laboratoriotyö, datan analysointi, mallinnus, ja visualisointi sekä tutkimusjulkaisujen kirjoittaminen. Keskeiset käyttämäni tutkimusmenetelmät olivat aaltojen koherenssianalyysi, hajautettujen viiveiden lineaariset mallit, lineaarinen regressio ja kokonaismuutoksen differentiaaliyhtälö.
MSc Xudan Zhun biologian alaan kuuluva väitöskirja The mechanisms behind aquatic browning in boreal catchments (Boreaalisten valuma-alueiden vesien ruskettumisen mekanismit), tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Joensuun kampuksella ja verkossa. Vastaväittäjänä toimii professori William H. McDowell, University of New Hampshire, ja kustoksena professori Frank Berninger, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.
Lisätietoja:
Xudan Zhu, xudanzhu@uef.fi, p. +358 408 279 940
