Vesivarastot määräävät kasvillisuuden reaktion kuivuuteen

Uuden tutkimuksen mukaan kuivuusjaksoja tulisi jatkossa mallintaa myös muilla ilmasto-olosuhteiden muutoksilla kuin pelkän sadannan puutteella. Kuivuusjaksojen aikana lämpötila nousee, on enemmän auringonpaistetta ja vähemmän kosteutta. Tämä vaikuttaa kasvillisuudelle ongelmia, mutta vain silloin, kun niillä ei ole riittäviä vesivarantoja. Jos vesivarannot riittävät, kasvillisuus jopa hyötyy kuivuuden olosuhteista.

Joillakin lyhykestoisilla sääilmiöillä, kuten helleaalloilla, kuivuusjaksoilla ja myrskyillä voi olla kestoonsa nähden suhteettoman suuria vaikutuksia ekosysteemiin. Tunnettu esimerkki tästä on vuoden 2003 helleaalto Euroopassa. Silloin aiheutui yli 10 miljardin dollarin satomenetykset, joka yhdessä monen ihmisen ennenaikaisen kuoleman kanssa nosti tietoisuutta tästä asiasta. Ennusteiden mukaan näitä sääilmiöitä tulee ilmaston lämmetessä tapahtumaan useammin ja ne tulevat voimistumaan.

Kuivuusjaksoilla voi olla huomattavia vaikutuksia kasvien tuottavuuteen ja ekosysteemin toimintaan yleensäkin. Aiemmissa tutkimuksissa kuivuuteen liittyen on yleensä keskitytty ilmaston kannalta vain sadantaan, eikä kuivuuden aikaisia muita ilmasto-olosuhteita ole vielä määritelty kunnolla. Uudessa tutkimuksessa on keskitytty kuivuuden aikaisiin ilmasto-olosuhteisiin ja niiden vaikutuksiin kasvillisuudelle.

Kuivuusjaksojen on havaittu tapahtuvan useammin ja ne ovat tulleet voimakkaammiksi. Kuivuusjaksoilla oletetaan olevan suuremmat vaikutukset kasvien tuottavuuteen kuin helleaalloilla. Sitä paitsi nykykäsityksen mukaan kuivuus voi aiheuttaa helleaaltoja. Maaperän kosteuden määrä vaikuttaa lämpötilaan ja myös pilvien syntymiseen, joten on järkevää olettaa kuivuuden aiheuttavan muutoksia myös säähän ja ilmastoon. Tästä ei ole kuitenkaan ennen tätä uutta tutkimusta tehty määrällistä analyysia.

Tutkimuksessa määriteltiin ensin keskimääräiset ilmasto-olosuhteet kuivuuden aikana käyttäen yhdeksää pitkän ajan (joista pisimmät kattoivat hiukan yli sata viime vuotta) säähavaintosarjaa Länsi-Euroopasta. Tätä dataa käytettiin sitten tietokonemallin (prosessimalli ORCHIDEE) tukena, kun mallilla simuloitiin kuivuutta. Kuivuutta simuloitiin perinteisesti ottamalla huomioon vain sadanta ja sitten ottamalla huomioon myös muut ilmasto-olosuhteet. Näin yritettiin selvittää, onko oleellista ottaa kuivuusjaksojen yhteydessä huomioon sadannan lisäksi myös muut ilmasto-olosuhteet.

Länsi-Euroopan havaintosarjoista löytyi 227 kuivuusjaksoa, jotka kestivät keskimäärin lähes 26 päivää. Kuivuusjaksojen keskimääräinen kesto oli melkein yhtä pitkä eri paikoissa. Kuivuusjaksojen aikana minimilämpötilat eivät yleensä poikenneet merkittävästi normaalista. Kuivuusjaksoihin liittyi myös keskimääräistä suurempi maksimilämpötila. Lisäksi kuivuusjaksot olivat huomattavasti keskimääräistä aurinkoisempia. Kuivuusjaksojen aikana suhteellinen kosteus väheni keskimäärin 12 prosenttia. Kosteuden väheneminen oli voimakasta erityisesti loppukeväällä ja alkukesällä. Kuivuusjaksojen alkuvaiheen ja loppuvaiheen ominaisuudet poikkesivat toisistaan. Kuivuusjakson loppuvaihe oli selvästi lämpimämpi, aurinkoisempi ja kuivempi kuin alkuvaihe. Tämä ilmiö esiintyi kaikilla mittausasemilla kaikkina kuukausina.

Mallisimulaatioissa kuivuus tehtiin sekä pelkästään sadantaa säätelemällä että kaikkia ilmasto-olosuhteita säätelemällä. Kaikkien ilmasto-olosuhteiden simulaatiossa 26 päivän mittaisessa kuivuusjaksossa lehtipuumetsien hiilinielu oli suurempi kuin pelkän sadannan simulaatiossa. Ruohomaiden hiilinielu oli pelkän sadannan simulaatiossa suurempi. Havumetsien hiilinielu oli molemmissa simulaatioissa suunnilleen samansuuruinen. Todennäköinen selitys tälle on se, että puut ylettyvät pitkien juuriensa avulla syvemmälle maaperän vasivarastoihin, minkä ansiosta ne selviävät kuivuudesta ruohomaiden kasvillisuutta paremmin. Ruohomaillakin hiilinielu kasvoi kuivuusjakson alussa, mutta alkoi sitten pienetä ilmeisesti vesivarastojen huvettua. Metsissäkin hiilinielu alkoi pienetä kuivuusjakson loppua kohden, mutta niissä vesivarastot kestivät selvästi pidempään.

Mallisimulaatioiden perusteella näyttää siis siltä, että jos vesivarastot vain riittävät, kuivuusjaksojen olosuhteet suosivat muuten kasveja ainakin tutkitun kaltaisilla leudoilla alueilla. Lisääntynyt auringonpaiste voimistaa kasvien yhteyttämistä. Lisäksi kohonnut lämpötila ja lisääntynyt auringonpaiste yhdessä saattavat nostaa lehtien lämpötilaa lähemmäs optimitilannetta. Jos vesivarastot eivät riitä, silloin kuivuusjakso aiheuttaa kasveille sellaisia ongelmia, joita ne voivat välttää veden avulla, kuten lämpöstressiä ja säteilyvaurioita. Kuivuusjaksoilla on myös kuivuutta voimistava vaikutus. Kuivuudesta aiheutunut kohonnut lämpötila, runsas auringonpaiste ja vähentynyt kosteus voimistavat kuivuutta, mikä aiheuttaa kasvillisuudelle taas lisää ongelmia.

Lähde: De Boeck, H. J. and Verbeeck, H.: Drought-associated changes in climate and their relevance for ecosystem experiments and models, Biogeosciences, 8, 1121-1130, doi:10.5194/bg-8-1121-2011, 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: