Feb 17

Ilmatieteen laitos – Väitös: Tulevaisuuden kesäilmasto suosii metsäpalojen syttymistä

forest-fire-usda_120200_1

Ilmatieteen laitoksen tutkija Hanna Mäkelän Helsingin yliopistossa tarkastettavan väitöstutkimuksen mukaan tulevaisuuden kesäilmasto suosii metsäpalojen syttymistä Suomessa nykyistä enemmän. Metsäpalojen määrän lisääntyminen ja paloalan laajeneminen riippuu ilmaston lisäksi muutoksista metsien rakenteessa ja hoidossa sekä ihmisen toiminnasta tulevien vuosikymmenien aikana.

Väitöstyössä tarkasteltiin ilmaston vaikutusta kesän keskimääräiseen metsäpalovaaraan kesän keskilämpötilan ja sadesumman avulla. Työssä hyödynnettiin Suomen kuukausikeskilämpötilan ja sadesumman pitkiä aikasarjoja, ilmastomallilaskelmiin perustuvia todennäköisyysennusteita kesän keskilämpötilasta ja keskimääräisestä sadesummasta tulevaisuudessa, sekä suomalaisen metsäpaloindeksin laskettuja arvoja useilta eri havaintoasemilta. Ilmastollisen metsäpalovaaran vaihteluita tarkasteltiin noin 100 vuotta nykyhetkestä taaksepäin ja eteenpäin.

Metsäpaloille otolliset olosuhteet lisääntyvät etenkin Lapissa

Ilmastollinen todennäköisyys metsäpalojen syttymiselle on pysynyt viimeisen noin sadan vuoden ajan samalla tasolla. Metsäpalovaarapäivien lukumäärä on vaihdellut paljon vuodesta toiseen. Ilmastomallitulokset ennakoivat tulevaisuuden kesien muuttuvan kuluvan vuosisadan aikana lämpimämmiksi ja sateisemmiksi.

“Ilmastonmuutoksen vaikutus metsäpalovaaraan ei ole itsestään selvä, sillä lämpö lisää metsäpalovaaraa, kun taas sateisuus pienentää sitä. Tulosten mukaan näyttää kuitenkin siltä, ettei sademäärien kasvu riitä kompensoimaan lisääntyvää lämpöä ja sen myötä voimistuvaa haihduntaa. Niiden päivien lukumäärä, jolloin metsäpalovaara on voimassa, näyttäisi siis kasvavan tulevaisuudessa, kun asiaa tarkastellaan puhtaasti keskimääräisen kesäilmaston kannalta”, Hanna Mäkelä kertoo.

Todennäköisyys palovaarapäivien lisääntymiseen on suurin Suomen pohjoisosassa, missä keskimääräinen palovaarapäivien lukumäärä lisääntyy parhaan arvion mukaan vuosisadan loppuun mennessä noin kymmenellä päivällä.

Ilmasto on vain yksi metsäpalojen esiintymiseen vaikuttava tekijä

Tiettynä aikana tapahtuneiden metsäpalojen lukumäärä ja niihin liittyvä paloala ovat riippuvaisia monesta eri tekijästä. Ilmaston ja vallitsevan sään lisäksi tärkeitä tekijöitä ovat metsien rakenne ja puulajien kehitys sekä ihmisen toiminta niin palojen sytyttäjänä kuin sammuttajanakin. Suurin osa Suomen metsäpaloista saa alkunsa ihmisen toiminnasta tavalla tai toisella.

“Vallitsevan metsäpalovaaran perusteella ei voida suoraan päätellä sitä kuinka paljon metsäpaloja syttyy, ja kuinka laajoja palot ovat. Suomessa palojen valvonta ja sammutus toimii tehokkaasti ja metsäpalot ovat pääasiassa pieniä. Lisäksi kansalaistottelevaisuus näkyy siten, että metsäpalovaroituksen ollessa voimassa avotulen tekemistä vältetään ja näin ollen mahdollisia metsäpalon alkuja on vähemmän. Viime kesän laaja metsäpalo Ruotsin Västmanlandissa oli kuitenkin hyvä muistutus siitä, että isot palot ovat näilläkin leveyspiireillä mahdollisia”, Mäkelä pohtii.

Työn tulokset korostavat metsäpalovaaran ennustamiseen käytettävien työkalujen kehittämisen tärkeyttä. Yhdessä metsäpalojen torjumiseen käytettävien resurssien ylläpidon kanssa ne edesauttavat pitämään Suomen metsäpalot jatkossakin maltillisena.

Väitöstilaisuus 27.2. Helsingissä

Filosofian maisteri Hanna Mäkelän väitöskirja Estimates of past and future forest fire danger in Finland from a climatological viewpoint tarkastetaan Helsingin yliopiston matemaattis–luonnontieteellisessä tiedekunnassa. Väitöstilaisuus on perjantaina 27.2. kello 12 yliopiston Kumpulan kampuksella Physicumissa (auditorio D101). Vastaväittäjänä on professori Igor Drobyshev Ruotsin maatalousyliopistosta sekä Québecin yliopistosta ja kustoksena professori Heikki Järvinen Helsingin yliopistosta.

Hanna Mäkelä (os. Tietäväinen) on syntynyt vuonna 1981 Tampereella. Hän on kirjoittanut ylioppilaaksi Tampereen lyseon lukiosta vuonna 2000 ja valmistunut filosofian maisteriksi Helsingin yliopistosta vuonna 2006.

Lisätietoja

Väitöskirja julkaistaan sarjassa Finnish Meteorological Contributions, ISBN: 978-951-697-850-8.
https://helda.helsinki.fi/handle/10138/153233

Nov 18

Metsäpaloissa syntyvien haitallisten aineiden kulkeutumisennusteet tarkentuvat

forest_fire_inside_large

Paloissa syntyvien haitallisten aineiden kulkeutumisen todenmukaisella ennustamisella voidaan vähentää paloista aiheutuvia terveydellisiä ja taloudellisia menetyksiä.

Metsä- ja maastopaloissa syntyvät pienhiukkaset ja savukaasut vaikuttavat sekä ihmisten terveyteen että kiihdyttävät ilmastonmuutosta. Paloissa syntyvien haitallisten aineiden kulkeutumisen todenmukaisella ennustamisella voidaan vähentää paloista aiheutuvia terveydellisiä ja taloudellisia menetyksiä.

Maapallon mittakaavassa metsäpalot ovat ilmaston kannalta merkittävä pienhiukkasten lähde. Maailman terveysjärjestön uusimpien arvioiden mukaan ilman pienhiukkaset vähentävät koko Euroopan väestön elinikää keskimäärin noin kahdeksan kuukautta.
Moskovan ympäristössä kesällä 2010 sattuneista maastopaloista kulkeutui hiukkasia Suomen Lappiin asti. Toisaalta Aasian metsäpaloista on havaittu kulkeutuneen pienhiukkasia aina Yhdysvaltain länsirannikolle. Mitatut hiukkaspitoisuudet ylittävät tällaisissa tilanteissa vastaavan EU:n ilmanlaadun raja-arvon lukuarvon kaukanakin päästölähteistään. “Metsäpalovaara on kasvanut esim. Itä- ja Etelä-Euroopassa viime vuosikymmeninä. Pohjois-Amerikassa metsäpalovaaran arvioidaan kasvavan 10 – 30 % vuosisadan loppuun mennessä”.

Kulkeutumisennusteista hyötyä talouden ja terveyden kannalta

Palojen varhaisella havaitsemisella ja todenmukaisella seurannalla sekä ennustamisella voidaan vähentää paloista aiheutuvia terveydellisiä ja taloudellisia menetyksiä.

Tuoreessa tutkimuksessa on kehitetty laskentamenetelmiä, joilla voidaan aiempaa paremmin arvioida palokaasujen ja hiukkasten kulkeutumista ja pitoisuuksia. Hankkeessa selvitettiin menetelmän soveltuvuutta ja tarkkuutta laajan metsäpalon tapauksessa vertailemalla mallin ennusteita kulotuskokeissa tehtyihin mittauksiin. Vertailussa hyödynnettiin Kaliforniassa Yhdysvalloissa vuonna 1994 ja Hyytiälässä vuonna 2009 suoritettujen kulotusten mittauksia. Vertailun tulokset osoittavat laskentamallin olevan varsin luotettava työkalu laajoissa metsäpaloissa syntyvien hiukkasten ja savukaasujen leviämisen ja kulkeutumisen arviointiin. Toisaalta tutkimuksessa havaittiin, että laskennassa tarvittavien riittävän tarkkojen tietojen määrittäminen voi olla vaikeaa. Epätarkkuus sekä palon ominaisuuksien että säätilanteen määrityksessä voi aiheuttaa merkittäviä eroja ennusteisiin. Ennustemallin tarkkuutta voidaan parantaa edelleen mm. hyödyntämällä paikallisesti ja ajallisesti tarkentuvia satelliittimittausmenetelmiä.

Tutkimus parantaa metsäpalosavuista annettavia ennakkovaroituksia

“Nyt tehty tutkimus tarkentaa metsäpalovaroituksien antamista ja kohdentamista, auttaa syttyneiden palojen leviämisen arvioinnissa ja mahdollistaa paloissa muodostuvien savukaasujen leviämisen seurannan”, toteaa Ilmatieteen laitoksen professori Jaakko Kukkonen.

Kehitettävää menetelmää voidaan hyödyntää maamme viranomaisten pelastuspalvelussa ja hankkeen toteutuksessa on erityisesti pyritty ottamaan huomioon pelastushallinnon tarpeet. Menetelmän perusteella voidaan antaa ennakkovaroituksia tietylle alueelle saapuvista metsäpalosavuista. Tuloksia voidaan hyödyntää myös muussa tiedotuksessa metsäpaloepisodien aikana.

Aug 06

Metsäpalot tuottavat ilmakehään valtavan määrän pienhiukkasia

Metsäpalot lisäävät suurempina määrinä savukaasujen, pienhiukkasten ja ärsyttävien hiilivetyjen määrää ilmassa.

Helsingin yliopiston, Ilmatieteen laitoksen ja usean muun tutkimuslaitoksen hankkeessa on mitattu tarkkoja metsäpalosta tulevia päästöjä koekulotuksen avulla.

Itäisellä Pirkanmaalla, Hyytiälässä, sijaitsevan SMEAR II -tutkimusaseman läheisyydessä kulotettiin kesäkuussa 2009 noin 0,8 hehtaarin kokoinen hakkuuaukko. Kokeessa tutkittiin savukaasujen ja pienhiukkasten koostumusta ja pitoisuuksia, palon meteorologiaa sekä sen vaikutuksia maaperän ominaisuuksiin.

Savupilvestä tehtiin mittauksia useammalla tavalla

Kokeessa palaneen biomassan määrä oli noin 47 tonnia. Liekillinen palaminen kesti noin 2 tuntia 15 min ja kytevä palaminen noin 3 tuntia. Savua mitattiin sekä maan päälle kiinteästi sijoitetuilla analysaattoreilla että liikkuvilla alustoilla: lentokoneessa, metsässä kävelleiden opiskelijoiden kantamilla hiukkaslaskureilla ja erityisvarustellulla pakettiautolla, jolla kierreltiin alueen ympärillä olevia metsäautoteitä.

Pienhiukkasten määrä suuri keskellä paloaluetta

Keskellä paloaluetta olevassa mastossa, noin 10 metrin korkeudella maasta pystyvirtauksen huippunopeudet olivat noin 9 m/s ja hiilidioksidipitoisuudet olivat noin viisi kertaa korkeammat kuin 400 ppm:n (miljoonasosan) taustapitoisuus. Lentokoneella savupatsaan läpi tehdyissä mittauksissa havaittiin, että pienhiukkasten lukumääräpitoisuus oli noin 2–4 miljoonaa hiukkasta kuutiosenttimetrissä 100–200 metrin etäisyydellä palosta, kun normaalisti pienhiukkasten määrä on joitakin satoja tai tuhansia hiukkasia kuutiosenttimetrissä. “Maan päällä pienhiukkasten määrä on pienempi, koska kuuma ilma nostaa suurimmat pitoisuudet ylöspäin”, Ilmatieteen laitoksen erikoistutkija Aki Virkkula toteaa.

Pääosa pienhiukkasista oli niin vaaleita, että ne jäähdyttävät ilmakehää. Mittausten perusteella voitiin arvioida ilmaan päässeiden hiukkasten määrä ja se, että hiilidioksidia pääsi noin 1,6 kiloa jokaista palanutta biomassakiloa kohden. “Tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi Ruotsin laajassa metsäpalossa ilmaan päässeiden hiukkasten ja hiilidioksidin määrä voidaan arvioida, kun tiedetään palaneen biomassan määrä”, Virkkula sanoo.

Hiukkasten kokojakauma oli laaja, kymmenistä nanometreista mikrometreihin, mutta maksimipitoisuudet vaihtelivat noin 80 – 120 nanometrin kokoalueella. Ihmisen hiukset ovat noin 100 mikrometrin paksuisia eli savuhiukkaset ovat noin tuhannesosa siitä.

Palokaasuissa havaittiin myös laaja joukko erilaisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä eli VOC-yhdisteitä. Ne osallistuvat savusumun muodostumiseen ja osa niistä on vaarallisia ihmisille.

Vuoden kuluttua kulotuksesta maaperän hiilivetypäästöt olivat lähes samalla tasolla kuin ennen koetta. Avohakkuu ja kulotus lisäsivät maaperän pitkäaikaisia hiilidioksidipäästöjä ja muuttivat sen fysikaalisia, kemiallisia ja biologisia ominaisuuksia.

Kokeen suunnitteluun ja toteutukseen osallistui tutkijoita Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta, Ilmatieteen laitokselta, Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellinen tiedekunnan Hyytiälän asemalta ja metsäekologian laitokselta, Metsäntutkimuslaitokselta, Metropolia-ammattikorkeakoulusta, San Josén valtionyliopistolta Kaliforniasta ja Manchesterin yliopistosta Englannista. Hanketta rahoitti mm. Suomen Akatemia ja TEKES.

Aug 02

Ilmatieteen laitos: Ruotsin metsäpalosavuja Suomen puolelle

paloalueet_MODIS_02082014

NASAn Terra ja Aqua -satelliittien MODIS-instrumenteilla koostettu kuva paloalueista.

Viime päivinä Ruotsista on kulkeutunut metsäpalosavuja Ahvenanmaalle sekä Suomen lounais- ja länsirannikoille. Alueilla on esiintynyt lievää savun hajua, mutta ilmanlaatuun savu ei ole toistaiseksi vaikuttanut.

Ilmatieteen laitoksen mukaan tuuli on kääntynyt Ruotsin paloalueilla siten, että Ruotsin palojen savuja ei näytä lähivuorokausina juuri Suomeen kulkeutuvan. Kuitenkin Itä-Euroopan ja eteläisen Venäjän metsä- ja maastopaloista kulkeutuu lähivuorokausien aikana palosavuja kohti Pohjoismaita. Palosavut kulkeutuvat lähinnä Ruotsiin ja Norjaan, mutta myös Suomeen näyttää leviävän pienempiä, jälleen lähinnä savun hajuna havaittavia pitoisuuksia.

Ilmatieteen laitoksen mukaan metsäpalot lisäävät suurempina määrinä pienhiukkasten ja ärsyttävien hiilivetyjen määrää ilmassa. Auringonsäteily lisää saasteisessa ilmassa myös haitallisia alailmakehän otsonipitoisuuksia, joten riskiryhmät voivat saada ärsytys- ja terveysoireita, jos savuja tulee Suomeen enemmän. Ilmavirtaukset ovat kuljettaneet savuja Venäjän metsä- ja maastopaloista Suomeen useana kesänä.

Jul 27

Ukkosen sytyttämät palot kytevät pitkään

Lounais-Suomen metsäpalot jatkuvat jo toista päivää. Tänään paloi Paraisilla ja Liedossa, eilen Varsinais-Suomen ja Satakunnan alueilla metsäpaloja oli kymmenkunta. Eilisistä paloista kolmea vartioitiin ja raivattiin läpi yön.

Pelastuslaitoksen mukaan myös tämänpäiväiset metsäpalot syttyivät todennäköisimmin ukkosesta. Metsäpalot voivat kyteä metsässä pitkäänkin ennen kuin ne tuulen vaikutuksesta lähtevät leviämään.

Varsinais-Suomessa ja Satakunnassa on voimassa metsäpalovaroitus, ja pelastuslaitokselta toivotaan, että ihmiset olisivat erityisen varovaisia tulen kanssa. Kuivassa metsässä palon sammuttaminen on hankalaa, eivätkä paikalliset sadekuurotkaan pysty niitä tukahduttamaan.

Lounais-Suomen lisäksi tänään paloi metsää myös Keski-Suomen Petäjävedellä, jossa syttymissyy oli nuotio.

STT