Maapallon pohjoisosien maisema ja kasvillisuus muuttuu, kun Arktisten alueiden kesät lämpenevät. Satelliittiaineistoihin perustuvassa kansainvälisessä tutkimuksessa havaittiin, että vuosikymmenten saatossa Arktiset alueet ovat vihertyneet, sillä kasvillisuuden määrä on lisääntynyt ilman ja maaperän lämpötilojen noustessa.
– Arktinen tundra on yksi maapallon kylmimmistä biosfääreistä, ja se myös lämpenee nopeimmin. Alueen vihertyminen onkin ilmastonmuutoksen todellinen ennusmerkki, josta voidaan havaita, kuinka kokonainen biosfääri reagoi nouseviin lämpötiloihin, sanoo tutkimushankkeen johtaja, ekologi Logan Berner Pohjois-Arizonan yliopistosta.
Nature Communications -tiedelehdessä julkaistussa tutkimuksessa mitattiin ensimmäistä kertaa sitä, kuinka kasvillisuus on muuttunut Alaskasta ja Kanadasta Siperiaan ulottuvalla Arktisen tundran alueella. Tutkimuksessa hyödynnettiin Yhdysvaltojen ilmailu- ja avaruushallintoviraston sekä Yhdysvaltojen geologisen tutkimuskeskuksen NASAn Landsat-satelliittiaineistoja. Niiden avulla pystytään määrittelemään, kuinka runsasta maaperän kasvillisuus on. Vihertyminen voi olla merkki kasvillisuuden määrän ja sen tiheyden lisääntymistä tai pensaistumisesta, joka valtaa alaa tyypillisiltä tundran ruohoilta ja sammalikolta.
Jamalin niemimaalla vihertyminen näkyy pajujen kasvun nopeutumisena.
Itä-Suomen yliopistosta tutkimukseen osallistuivat professori Timo Kumpula maantieteen oppiaineesta ja tutkija Pentti Zetterberg metsätieteiden laitokselta. Tutkimuksessa käytettiin muun muassa arktisten pajujen lustonäytteitä, joita Kumpula ja professori Bruce Forbes Lapin yliopistosta ovat keränneet Fennoskandiasta, Länsi-Siperiasta ja Jakutiasta. Pentti Zetterberg metsätieteiden osastosta laati näytteistä dendrologiset analyysit.
– Viimeisen 10 vuoden aikana keräämäämme aineisto osoittautui arvokkaaksi maastoreferenssiaineistoksi, jolla satelliittiaineistosta havaittavaa vihertymistä voitiin todentaa, Kumpula toteaa.
Yhteistyö arktisen alueen muutoksen tutkimuksen puitteissa jatkuu Kumpulan juuri alkaneessa akatemiahankkeessa LANDMOD.
Tundrakasvillisuuden muutos ei vaikuta vain tiettyjä kasveja hyödyntäviin eläimiin. Sillä on vaikutusta myös alueella asuviin ihmisiin, jotka ovat ruoantuotannossa riippuvaisia paikallisista ekosysteemeistä.
Lisääntyvä kasvillisuus sitoo ilmakehästä enemmän hiiltä. Samalla lämpötilan nousu kuitenkin sulattaa ikiroutaa, minkä seurauksena ilmakehään vapautuu kasvihuonekaasuja.
Tutkimus on osa NASAn ABoVE-hanketta (Arctic Boreal Vulnerability Experiment), jonka tavoitteena on syventää ymmärrystä siitä, miten ekosysteemit reagoivat eri ympäristöjen lämpenemiseen.
Berner tutkijakollegoineen arvioi Landsat-aineistojen ja lisälaskelmien pohjalta vihertymisen vuosittaisen huippukohdan 50 000:ssa satunnaisesti valitussa paikassa arktisella tundralla. Vuosina 1985–2016 noin 38 prosentilla Alaskan, Kanadan ja läntisen Euraasian alueella oli havaittavissa vihertymistä. Vain kolmella prosentilla alueista oli merkkejä kasvillisuuden määrän vähenemisestä. Itäisen Euraasian osalta Landsat-aineistoja oli saatavissa vuodesta 2000 alkaen, jolloin alueelta ryhdyttiin keräämään satelliittikuvia säännöllisesti. Tämän koko Arktisen tundran kattavan aineiston perusteella 22 prosenttia tutkituista kohteista vihertyi vuosien 2000–2016 välisenä aikana, ja vain 4 prosentilla alueisista kasvillisuuden määrä väheni.
– Käytettiinpä tarkasteluajanjakson alkuna vuotta 1985 tai vuotta 2000, Arktisen alueen vihertyminen on Landsat-aineiston perusteella silminnähtävää. Voidaan myös havaita, että biosfääritasoinen vihertyminen ilmenee samaan aikaan ja samalla jaksolla, kuin kesäaikaisten lämpötilojen nopea nousu, Berner toteaa.
Tutkijat havaitsivat myös, että maaperän korkeammalla lämpötilalla ja kosteudella oli yhteys vihertymiseen. Havaintojen vahvistamiseksi tehtiin kasvumittauksia eri puolilla Arktista aluetta.
– Landsat on avainasemassa tämän kaltaisissa mittauksissa, sillä se kerää aiempaa tarkempaa tietoa, ABoVEn tiedetiimin johtaja, professori Scott Goetz Pohjois-Arizonan yliopistosta sanoo.
Landsat-aineistojen avulla tutkijat pystyvät selvittämään, mitkä ovat muutoksen ajureita tundralla.
– Arktisella alueella on paljon mikrotason vaihtelua. Onkin tärkeää, että tutkimukseen saadaan sekä yksityiskohtaista tietoa että pitkittäisaineistoa. Juuri tästä syystä Landsat-data on niin arvokasta.
Tutkijat rakensivat Jamalin niemimaalle vuonna 2017 aitauksia, joilla tutkittiin ilmastomuutoksen vaikutuksen ja porolaidunnuksen vaikutuksia pajujen kasvuun.
Lisätietoja:
Professori Timo Kumpula, p. 050 372 8566, timo.kumpula(at)uef.fi
Tutkimusartikkeli:
Logan T. Berner, Richard Massey, Patrick Jantz, Bruce C. Forbes, Marc Macias-Fauria, Isla Myers-Smith, Timo Kumpula, Gilles Gauthier, Laia Andreu-Hayles, Benjamin V. Gaglioti, Patrick Burns, Pentti Zetterberg, Rosanne D’Arrigo & Scott J. Goetz. Summer warming explains widespread but not uniform greening in the Arctic tundra biome. Nature Communications volume 11, Article number: 4621 (2020). https://www.nature.com/articles/s41467-020-18479-5