Pohjaveden määrän arviointi tarkentuu

Arvioiden mukaan vuonna 2050 neljännes ihmisistä asuu alueilla, jotka kärsivät juomaveden puutteesta. Pohjavesivarantojen riittävyys ei Suomessa ole ongelma, mutta muualla maailmassa yli miljardi ihmistä elää alueilla, joilla vettä ei ole tarpeeksi edes juotavaksi. Vaikka vettä riittäisi juotavaksi, joudutaan usein miettimään, voidaanko pohjavettä käyttää karjan juottamiseen ja viljelysten kastelemiseen. 

Perinteisesti pohjaveden määrän arvioimiseksi pitäisi porata maahan joukko testikaivoja, mikä on erittäin kallista ja kehitysmaissa usein mahdotonta. Vaihtoehtoinen menetelmä vesivarantojen arviointiin perustuu seismisten aaltojen sisältämän tiedon hyödyntämiseen.

Itä-Suomen yliopiston tutkijat osallistuivat Geologian tutkimuskeskuksen, Turun yliopiston ja Uppsalan yliopiston toteuttamaan kartoitukseen, jossa tutkittiin Virttaankankaan pohjavesialuetta seismisten luotausten avulla. Luotauksissa seisminen heräte tuotettiin pudotusvasaran avulla. Iskusta seuranneita seismisiä aaltoja havainnoitiin kiihtyvyysanturiverkoston sensoreilla.

Nyt luotausten tuloksia analysoidaan sovelletun fysiikan laitoksella. Tavoitteena on arvioida pohjaveden määrää käyttämällä moderneja ja tarkkoja, mutta vielä toistaiseksi melko raskaita laskennallisia malleja.

– Pohjavesi on varastoituneena maaperän huokoiseen väliaineeseen. Seismisten aaltojen eteneminen maaperässä riippuu väliaineen ominaisuuksista, kuten tiheydestä ja huokoisuudesta. Havainnoista on mahdollista saada arvioita esimerkiksi pohjavesivarantojen suuruudesta, kertoo yliopistotutkija Timo Lähivaara.

Pohjavesivarantojen tilavuuksien arvioiminen tällä tavalla on kuitenkin erittäin haastava laskennallinen ongelma. 

– Epävarmuuksien mallintamisen merkitys on vasta viime aikoina noussut tärkeään asemaan, kuvailee sovelletun fysiikan laitoksen professori Jari Kaipio, joka työskentelee suurimman osan ajastaan Uudessa-Seelannissa.

Suomessa vettä on paljon, mutta muualla maailmassa vedensaanti ja sen riittävyys ovat ongelmallisia.

– Esimerkiksi Uudessa-Seelannissa pohjaveden käyttöä kontrolloidaan tarkasti. Jos tiedetään, että jossain on pohjavettä, sen ottoon annetaan luvat ensin vain ihmisten käyttöä varten. Jos sitä on riittävästi, annetaan lupa eläinten juottamiseen. Viimeisenä annetaan lupa viljelyksien kasteluun, Kaipio sanoo.

Vuonna 2013 Uudessa-Seelannissa jouduttiin teurastamaan lypsykarjaa miljoonien eurojen edestä, koska viranomaiset eivät olleet varmoja veden riittävyydestä.  

– Nyt tutkittavilla menetelmillä mittaukset voitaisiin tehdä maan päällä käyttäen halvahkoja seismometreja, jotka ovat kiihtyvyysantureita, toteaa Kaipio.

Epävarmuuksien mallintamista tutkitaan yliopistolla parhaillaan myös muun muassa metsien kartoituksessa, lääketieteellisessä kuvantamisessa ja ilmastonmuutokseen liittyvässä mallintamisessa.

– Uskoisin, että tulevaisuudessa tämä tutkimus voisi olla sovellettavissa muun muassa luun ja ruston huokoisuuden tutkimisessa, miettii Lähivaara.

Kaipion mukaan yksi sovelluskohde voisi olla myös kaivosteollisuus.

– Jos maaperän huokoisuutta ei osata arvioida tarkasti etukäteen, voi jatkossa seurata isoja ja kalliita ongelmia, lisää Kaipio.

Teksti: Marianne Mustonen Kuva: Timo Lähivaara, Jari Kaipio

Katso video

Lue lisää:

YK, veden vuosikymmen

YK, kestävän kehityksen tavoitteet

Uuden-Seelannin 2013 kuivuus

Wiki, vesipula