Lumipeitteen mittausmenetelmät ja analyysi sekä vaikutukset pohjoisten latvavesistöjen virtaamiin

Pohjoiset lumiolosuhteet ovat muuttumassa erityisesti ilmastonmuutoksen takia. Lumen sulannan muutoksien odotetaan vaikuttavan rajusti erityisesti latvavesistöihin ja niiden vesivarastoihin sekä jokien virtaamiin keväällä ja alkukesästä. Lumipeitteen vaihtelun mittaaminen on nykyisillä menetelmillä haastavaa ja tiedot ympäristön, ilmaston ja virtaamien välisistä yhteyksistä ovat puutteellisia. Väitöstyössä kehitetään ja testataan uusia kustannustehokkaita havaintomenetelmiä lumipeitteen vaihtelun mittaamiseen sekä pyritään parantamaan ymmärrystä lumen vaikutuksista veden kiertokulkuun pohjoisilla alueilla.

Lumipeitteen mittausta lähestytään maastohavainnoin käyttämällä kustannustehokkaita lämpötila-antureita ja kaukokartoituksen avulla käyttäen miehittämättömiä lennokkeja. Lämpötila-antureilla ajallisesti tiheään mitatun aineiston ja työssä kehitetyn algoritmin avulla saatiin tarkkaa tietoa lumen sulannan vaihteluista pohjoisilla maastotyypeillä. Lennokkien avulla lumen kertymisen ja sulamisen alueellinen vaihtelu voitiin määrittää erittäin suurella resoluutiolla kattaen suuremman alueen, joka mahdollisti lumen ja kasvillisuuden vuorovaikutusten tarkastelun.

Lumen vaikutuksia vesivarastoihin ja virtaamiin selvitettiin käyttäen Suomen latvavesistöjen mittausaineistoja, joista laskettiin kesän ja talven alimmat virtaamat, sekä vesivarastoa ja virtaamien muutosherkkyyttä kuvaavia tunnuslukuja. Tulokset viittasivat lämpenevässä ilmastossa muuttuvien lumiolosuhteiden vaikuttavan purojen kesän pienimpiin virtaamiin erityisen voimakkaasti alueilla, joissa lumen osuus vuosittaisesta kokonaissadannasta on tietyllä kynnyksellä. Raja-alue asettui Suomessa Pohjois-Pohjanmaan ja Pohjois-Karjalan akselille.

Työssä testattuja ja kehitettyjä mittausmenetelmiä voidaan käyttää lumipeitteen vaihtelun määrittämiseen etäisillä tai ennestään mittaamattomilla alueilla. Erityisesti lennokkien todettiin soveltuvan esimerkiksi laajentamaan kansallisten lumilinjamittausten alueellista kattavuutta ja parantamaan alueellisesti hajautettuja lumimalleja. Työssä tuotettua uutta tietoa pohjoista veden kiertokulkua ohjaavista tekijöistä ja latvavesien muutosherkkyydestä voidaan hyödyntää vesistöjen ja maankäytön hallinnassa ja suunnittelussa pohjoisilla alueilla, joilla ilmastonmuutoksen on ennustettu olevan nopeaa.