Hiilinielujen ja päästölähteiden arviointia paikallisella tasolla

Hiilinielujen ja päästölähteiden arviointia paikallisella tasolla – Esimerkkinä Kokemäenjoen valuma-alue

Ilmastonmuutos on globaali haaste, joka vaatii toimintaa paikallisella tasolla. Jotta ilmastonmuutoksen hillinnästä voitaisiin päättää paikallisella tasolla, tarvitaan tietoa kasvihuonekaasujen päästöjen ja nielujen määristä.

IBC-Carbon hankkeessa olemme kehittäneet toimintatavan, joka kokoaa paikkatietopohjaisen arvion tietyn alueen tärkeimpien maankäyttömuotojen kasvihuonekaasupäästöistä ja -nieluista. Menetelmää on sovellettu kattavimmin Kokemäenjoen vesistöalueelle. Alue on metsä- ja maatalousvaltaista, mutta toisaalta suuremmista kaupungeista Tampere, Hämeenlinna ja osin Pori sijaitsevat Kokemäenjoen valuma-alueella. Kokonaisuutena alue on varsin laaja, se kattaa noin 8 % Suomen pinta-alasta.

Kasvihuonekaasutase – onko alue päästölähde vai hiilinielu? Alueen kasvihuonekaasutaseeseen vaikuttavat maankäyttömuodot, niiden suhteelliset osuudet kokonaispinta-alasta sekä ihmisen toiminnan ja luonnon prosessien kasvihuonekaasujen päästöjen voimakkuus. © SYKE

Kasvihuonekaasutasetta ja hiilen kulkeutumista vesistöihin arvioitiin mallinnukseen pohjautuvilla menetelmillä.

Työssä tarkasteltiin ensimmäistä kertaa karttapohjaisesti eri maankäyttöluokkien kasvihuonekaasutaseita suhteessa energiantuotannon ja teollisuuden päästöihin. Karttapohjainen tieto auttaa hahmottamaan päästöjen ja nielujen suuruusluokkia ja sitä voidaan käyttää hiilineutraalin maankäytön suunnittelun tukena.

Kivennäismailla sijaitsevien metsien kasvua ja hiilitasetta arvioitiin käyttäen Helsingin yliopistossa ja Lukessa kehitettyä PREBAS-mallia.

Rakennetun alueen hiilidioksidi-, metaani- ja dityppioksidipäästöjen arviointiin käytettiin SYKEssä kehitettyä FRES-päästöskenaariomallia. Energiatuotanto- ja teollisuuslaitosten polttoprosessien päästöille laskettiin pistemäiset päästöt. Kotitalouksien lämmityksen, liikenteen ja työkoneiden päästöt laskettiin aluepäästöinä. FRES-mallin tuloksista saatiin myös maatalouden tuotantoeläinten ruoansulatuksen metaanipäästöt sekä lannanlevityksen aiheuttamat dityppioksidipäästöt.

Vesistöjen, soiden, turvetuotantoalueiden ja maatalousmaiden kasvihuonekaasupäästöt laskettiin erikseen eri maankäyttöluokille kirjallisuudessa raportoitujen pinta-alakohtaisten päästökertoimien avulla. Valuma-aluetutkimuksiin kehitettyä INCA-C mallilla saatiin taustatietoa hiilen kulkeutumisesta maa-alueilta vesistöihin.

Kokemäenjoen valuma-alueen hiilitase

Kokemäenjoen valuma-alue on kokonaisuudessaan päästölähde. Arviomme mukaan alueelta vapautuu vuosittain ilmakehään hiilidioksidia, metaania ja dityppioksidia yhteensä 15,9 milj. tonnia CO2-ekv*. Ainoastaan metsät tuottavat alueelle hiilinielun (11,5 milj. tonnia CO2-ekv.), jonka ansiosta koko alueen nettopäästöiksi jää 4,4 milj. tonnia CO2-ekv.

*Ekvivalenttinen hiilidioksidi (CO2-ekv.) on kasvihuonekaasupäästöjen yhteismitta, jonka avulla voidaan laskea yhteen eri kasvihuonekaasujen päästöjen vaikutus kasvihuoneilmiön voimistumiseen

Suurin osa Kokemäenjoen valuma-alueesta on soita ja metsää (66% kokonaispinta-alasta) ja alueella on jonkin verran turvetuotantoa. Maatalousalue kattaa 15% pinta-alasta, järviä ja jokia on 11%. Mäntykangas, Lappohja, Hanko. © Kuva: Maria Holmberg

Voimakkaimmat päästöt pinta-alaa kohti arvoituna olivat rakennetuilla alueilla ja turvetuotantoalueilla. Järvien ja jokien yhteenlasketut päästöt olivat yllättäen samansuuruiset kuin maatalouden päästöt. Maatalouden päästöihin laskettiin maaperän päästöjen lisäksi eläintuotannon aiheuttamat päästöt, jotka olivat 43% maatalouden kokonaispäästöistä. Turvemaapeltojen maaperän päästövaikutus oli noin seitsenkertainen verrattuna kivennäismaapeltoihin näiden yleisyydestä huolimatta (peltoalasta 95% kivennäismaalla).

Kirjallisuuden perusteella arvioitiin vesistöalueelta vuosittain huuhtoutuvan mereen noin 0,3 milj. tonnia CO2-ekv vastaava määrä orgaanista ja epäorgaanista hiiltä. Maa-alueista vesistöihin huuhtoutuvan hiilen määrä arvioitiin mallitarkastelun perusteella vastaavan noin 10% maa-alueilta ilmakehään vapautuvista päästöistä.

Kokemäenjoen vesistöalue on kokonaisuudessaan päästölähde (4,37 milj. tonnia CO2-ekv/vuosi). Metsät tuottavat alueen ainoan hiilinielun.

Vesistöjen kasvihuonekaasupäästöt voivat olla alueellisesti merkittäviä

Tässä tutkimusjulkaisussa esitetty toimintatapa eroaa monelta osin Tilastokeskuksen kokoamasta kansallisesta kasvihuonekaasuraportista. Kansainväliset sopimukset ja kansallinen lainsäädäntö ohjaavat virallista kasvihuonekaasuraportointia, jossa käytetään hyväksi koko maan kattavaa tilastollista tietoa. Tilastokeskuksen virallisen raportin keskiössä on yhteiskunnan toiminnan vaikutus Suomen kasvihuonekaasutaseeseen ja siinä vesistöjen vaikutus otetaan huomioon vain siltä osin, kuin niiden pinta-ala tai biomassa muuttuvat.

Tutkimusjulkaisumme tarkoituksena on arvioida eri maankäyttömuotojen suhteellista merkitystä alueen kokonaispäästöihin, jolloin myös järvien ja jokien kokonaispäästöt ilmakehään kiinnostavat. Vesistöjen hiilidioksidi- ja metaanipäästöt laskettiin aiemmin julkaistujen päästökertoimien avulla. Kokemäenjoen valuma-alue valikoitui tässä tarkastelussa rajaukseksi siksi, että alueelta on saatavilla tutkimusaineistoa pitkältä ajalta. Lisäksi alue on yksi Suomen suurista vesistöalueista, joista on olemassa julkaistua tietoa jokien mereen kuljettamasta hiilen määrästä.

Esitettyä menetelmää on tarkoitus laajentaa muille vesistöalueille sekä maakunnille. Sovellamme sitä erilaisten energiantuotannon ja metsien käytön kehityskulkujen vaikutusten arviointiin ja hiilineutraalisuuden tarkasteluun.

Tulkkilan silta Kokemäenjoella © Kuva: Maria Holmberg

Aihetta käsittelevä tutkimusjulkaisu: 

• Holmberg, M., Akujärvi, A., Anttila, S., Autio, I., Haakana, M., Junttila, V., Karvosenoja, N., Kortelainen, P., Mäkelä, A., Minkkinen, K., Minunno, F., Rankinen, K., Ojanen, P., Paunu, V.-V., Peltoniemi, M., Rasilo, T., Sallantaus, T., Savolahti, M., Tuominen, S., Tuominen, S., Vanhala, P., Forsius, M, 2021. Sources and sinks of greenhouse gases in the landscape: approach for spatially explicit estimates. Science of the Total Environment 146668. 

Lisätietoja: 

• Erikoistutkija Maria Holmberg, etunimi.sukunimi@syke.fi, +358 29 525 1181
• Tutkija Anu Akujärvi, etunimi.sukunimi@syke.fi, +358 40 167 7738
• Erikoistutkija Virpi Junttila, etunimi.sukunimi@syke.fi, +358 29 251 098

• PREBAS-mallia esittelevä artikkeli: Minunno, F., Peltoniemi, M., Härkönen, S., Kalliokoski, T., Makinen, H. and Mäkelä, A., 2019. Bayesian calibration of a carbon balance model PREBAS using data from permanent growth experiments and national forest inventory. Forest Ecology and Management 440:208-257.
• FRES-päästöskenaariomalli
• INCA-C mallia esittelevä artikkeli: Futter, M.N., Löfgren, S., Köhler, J., Lundin, L., Moldan, F. and Bringmark, L., 2011. Simulating Dissolved Organic Carbon Dynamis at the Swedish Integrated Monitoring Sites with the Integrated Catchments Model for Carbon, INCA-C. Ambio 40:906-919.