Meriekosysteemi aiheuttaa suuria vuorokausivaihteluja meriveden hiilidioksidipitoisuuteen

Uutinen 3.12.2021 klo 10.01

Ilmatieteen laitos, Suomen ympäristökeskus ja saksalainen Warnemünden Itämerentutkimuslaitos selvittivät Itämeren hiilidioksidin vuorokausivaihtelun suuruuden ja siihen vaikuttavat tekijät. Lisäksi tutkimuksessa määritettiin vuorokausivaihtelun vaikutus ilman ja meren väliseen hiilitaseeseen.

Meret toimivat merkittävinä maapallon ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden säätelijöinä. Rannikkomerien, kuten Itämeren, hiilidioksidipitoisuus vaihtelee suuresti paitsi mittauspaikan myös vuorokaudenajan mukaan. Merten vaikutuksen ymmärtäminen vaatiikin tarkkoja ja hyvin suunniteltuja mittauksia.

Yleensä meren hiilidioksidipitoisuutta mitataan tutkimusaluksilla ja kauppalaivoille asennetuilla automaattiasemilla. Säännöllisillä reiteillä olevat kauppalaivat mittaavat merivettä tietyssä paikassa aina samaan kellonaikaan. Tällöin mitattu hiilidioksidipitoisuus saattaa olla järjestelmällisesti vuorokausikeskiarvoa matalampi tai korkeampi riippuen mittauksen kellonajasta. Mittaushetken vaikutus hiilidioksidipitoisuuteen on suurin kesällä ja alkusyksyllä.

Tutkimuksessa käsitellyt mittaukset tehtiin vuosina 2018–2019 Itämeren johtavalla meren-, ilmakehän ja meriekosysteemien tutkimusasemalla Utössä.

Keskipäivän ja keskiyön mittaukset antavat edustavimman kuvan meren hiilidioksidipitoisuudesta

Suurin vuorokausivaihtelu meren hiilidioksidipitoisuudessa havaittiin heinä-syyskuussa, jolloin vaihtelu aiheutui biologisista prosesseista. Planktonlevät yhteyttävät päivällä, jolloin hiilidioksidipitoisuus merivedessä laskee, kun taas yöllä hajotustoiminta ja solujen hengitys nostavat hiilidioksidipitoisuutta. Kaasunvaihdon ja lämpötilan vaihtelun vaikutus meren hiilidioksidipitoisuuteen oli tutkimuksessa pienempi kuin biologisten prosessien. Rannikkoalueilla kumpuaminen saattaa aiheuttaa yksittäisinä päivinä erittäin suuria vuorokautisia vaihteluita meren hiilidioksidipitoisuuteen.

Tutkimuksessa arvioitiin myös mittaushetken vaikutuksia meren ja ilmakehän välisen vuotuisen hiilitaseen määrittämiseen. Aamuyöllä tehdyt mittaukset saattavat johtaa jopa 12 prosenttia liian suureen hiilidioksidin vuohon, kun taas iltapäivän mittauksista aiheutuu jopa 12 prosenttia liian pieni vuo. Keskipäivällä ja keskiyöllä tehdyt mittaukset vastaavat parhaiten todellista vuositasetta.

Tutkimuksen perusteella, jotta Itämeren hiilidioksiditasetta voidaan luotettavasti arvioida, tarvitaan alueellisesti kattavan kauppalaivoille asennetun hiilidioksidin automaattimittauksen lisäksi tarkkoja jatkuvatoimisia ja ympärivuorokautisia mittauksia huolellisesti valituilta Itämeren ulappaekosysteemiä edustavilta mittauspisteiltä.

Tutkimus tehtiin osana Suomen Akatemian rahoittamaa SeaSink-hanketta sekä EU:n rahoittamaa JERICO-S3-hanketta ja siinä hyödynnettiin kansallisen merentutkimuksen FINMARIn infrastruktuurin ohella eurooppalaista ICOS-verkostoa.

Lisätietoja:

Väitöskirjatutkija Martti Honkanen, +358 400418624, martti.honkanen@fmi.fi

Honkanen, M., Müller, J. D., Seppälä, J., Rehder, G., Kielosto, S., Ylöstalo, P., Mäkelä, T., Hatakka, J. ja Laakso, L.: The diurnal cycle of pCO2 in the coastal region of the Baltic Sea, Ocean Sci., 17, 1657–1675, https://doi.org/10.5194/os-17-1657-2021, 2021.