Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Browsing by Subject "Methane"

Sort by: Order: Results:

  • Skogberg, Mikko (2020)
    Static floating chamber (FC) measurements of CH₄ and CO₂ fluxes from northern boreal river Kitinen were analyzed for this thesis. Measurements were carried out in summer 2018. Spatiotemporal variability was measured in the fluxes by comparing three chamber measuring locations: the opposite river banks and the middle of the river. Mean CO₂ flux estimate was 0.83±0.54 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹ (mean ± SD, n = 73), consistent with other estimates for similar systems, with a corresponding k₆₀₀ CO₂ gas transfer velocity estimate of 17±9 cm h⁻¹ . Nonlinear modelling of CO₂ flux was found useful for analyzing floating chamber data from a river. The mean CH₄ flux was 0.0084±0.0047 μmol CH₄ m⁻² s⁻¹ , slightly lower than the median for different river systems in literature. The flux estimates were compared with eddy covariance measurements (EC). FC measurements are expected to give larger results, but additionally chambers are known to overestimate fluxes in flowing water. The comparison yielded chamber fluxes 3.3 and 2.9 times the EC median values for CO₂ and CH₄ respectively. Fluxes were similar between the three locations, and they peaked in late July for both gases in all loca- tions. Some differences over the river cross-section were observed. Discharge was significantly correlated to fluxes in the middle of the river, which could be explained by inhomogeneous flow. On two measuring days in early August, the mid-river CO₂ fluxes were three times those observed near the banks. The difference was also measured in methane. No clear cause was determined, but measuring spatial variation in surface water gas concentrations and flow could clarify the causes of similar observations in further studies.
  • Skogberg, Mikko (2020)
    Static floating chamber (FC) measurements of CH₄ and CO₂ fluxes from northern boreal river Kitinen were analyzed for this thesis. Measurements were carried out in summer 2018. Spatiotemporal variability was measured in the fluxes by comparing three chamber measuring locations: the opposite river banks and the middle of the river. Mean CO₂ flux estimate was 0.83±0.54 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹ (mean ± SD, n = 73), consistent with other estimates for similar systems, with a corresponding k₆₀₀ CO₂ gas transfer velocity estimate of 17±9 cm h⁻¹ . Nonlinear modelling of CO₂ flux was found useful for analyzing floating chamber data from a river. The mean CH₄ flux was 0.0084±0.0047 μmol CH₄ m⁻² s⁻¹ , slightly lower than the median for different river systems in literature. The flux estimates were compared with eddy covariance measurements (EC). FC measurements are expected to give larger results, but additionally chambers are known to overestimate fluxes in flowing water. The comparison yielded chamber fluxes 3.3 and 2.9 times the EC median values for CO₂ and CH₄ respectively. Fluxes were similar between the three locations, and they peaked in late July for both gases in all loca- tions. Some differences over the river cross-section were observed. Discharge was significantly correlated to fluxes in the middle of the river, which could be explained by inhomogeneous flow. On two measuring days in early August, the mid-river CO₂ fluxes were three times those observed near the banks. The difference was also measured in methane. No clear cause was determined, but measuring spatial variation in surface water gas concentrations and flow could clarify the causes of similar observations in further studies.
  • Finne, Hanna (2020)
    Boreal mires are natural sources of methane and contribute considerably to the global methane budget. Therefore, in order to comprehend the overall impact that these ecosystems have on climate change, it is essential to understand the factors that influence processes involved in methane production and consumption. Factors affecting methane flux vary between different mires, but there is also great spatial and temporal variation in flux within mires. In previous studies, temperature and water table position have been shown to influence methane flux, but vegetation could aid in explaining the small-scale variation. Vegetation can indicate spatial variation in water table position, but also affect methane flux directly by the transportation of methane through plant tissues, and by providing substrate for microorganisms through primary production. Furthermore, redox potential is a poorly studied factor that can reflect if chemical conditions in peat are suitable for methane production or consumption, making it a useful tool in predicting methane flux. In this thesis, I seek to identify if small-scale spatial variation in the methane flux occurs within the studied mire area. In addition, I strive to identify important controllers of the observed spatiotemporal variation in methane flux, with a specific focus on the effect of vegetation properties and redox potential. Methane and carbon dioxide fluxes were measured with the closed chamber technique at a boreal fen in Sodankylä (67°22'06.6"N 26°39'16.0"E) during the growing season in 2019. Flux measurements were carried out at nine measurement plots belonging to three different vegetation types: flark, lawn and string. Coverage and height of plant functional groups were followed during the summer and continuous redox potential was measured for each plot. CH4 fluxes of different plots and vegetation types were compared to study the spatial variation in methane flux. Generalized additive models (GAM) were used to determine which variables are best to explain spatiotemporal variation in methane flux over the growing season. Mean methane flux during the summer was 0.94 ug CH4 m-2 s-1 which is in the same magnitude as observed in a previous study at the fen. Some small-scale spatial variation in the methane fluxes was observed at the study site, with strings having lower flux than flaks and lawns. However, overall the spatial variation was small, while temporal variation in methane flux over the growing season was considerable. The best model, that was a combination of vegetation, redox potential and environmental variables, and it explained 72 % of the observed variation in methane flux. Vascular plant variables were the most important variables in the model, whereas moss functional groups were of lesser importance. Redox potential in deeper peat layers was also important in the model, but redox potential closer to the surface was not found to be significant. Vegetation is an important controller of methane flux, and this information could potentially be used when predicting methane flux over larger areas by using remote sensing to map vegetation characteristics. Redox potential, on the other hand, is relatively easy to measure, and the result suggests that it could provide a useful tool for improving the predictions of methane flux.
  • Finne, Hanna (2020)
    Boreal mires are natural sources of methane and contribute considerably to the global methane budget. Therefore, in order to comprehend the overall impact that these ecosystems have on climate change, it is essential to understand the factors that influence processes involved in methane production and consumption. Factors affecting methane flux vary between different mires, but there is also great spatial and temporal variation in flux within mires. In previous studies, temperature and water table position have been shown to influence methane flux, but vegetation could aid in explaining the small-scale variation. Vegetation can indicate spatial variation in water table position, but also affect methane flux directly by the transportation of methane through plant tissues, and by providing substrate for microorganisms through primary production. Furthermore, redox potential is a poorly studied factor that can reflect if chemical conditions in peat are suitable for methane production or consumption, making it a useful tool in predicting methane flux. In this thesis, I seek to identify if small-scale spatial variation in the methane flux occurs within the studied mire area. In addition, I strive to identify important controllers of the observed spatiotemporal variation in methane flux, with a specific focus on the effect of vegetation properties and redox potential. Methane and carbon dioxide fluxes were measured with the closed chamber technique at a boreal fen in Sodankylä (67°22'06.6"N 26°39'16.0"E) during the growing season in 2019. Flux measurements were carried out at nine measurement plots belonging to three different vegetation types: flark, lawn and string. Coverage and height of plant functional groups were followed during the summer and continuous redox potential was measured for each plot. CH4 fluxes of different plots and vegetation types were compared to study the spatial variation in methane flux. Generalized additive models (GAM) were used to determine which variables are best to explain spatiotemporal variation in methane flux over the growing season. Mean methane flux during the summer was 0.94 ug CH4 m-2 s-1 which is in the same magnitude as observed in a previous study at the fen. Some small-scale spatial variation in the methane fluxes was observed at the study site, with strings having lower flux than flaks and lawns. However, overall the spatial variation was small, while temporal variation in methane flux over the growing season was considerable. The best model, that was a combination of vegetation, redox potential and environmental variables, and it explained 72 % of the observed variation in methane flux. Vascular plant variables were the most important variables in the model, whereas moss functional groups were of lesser importance. Redox potential in deeper peat layers was also important in the model, but redox potential closer to the surface was not found to be significant. Vegetation is an important controller of methane flux, and this information could potentially be used when predicting methane flux over larger areas by using remote sensing to map vegetation characteristics. Redox potential, on the other hand, is relatively easy to measure, and the result suggests that it could provide a useful tool for improving the predictions of methane flux.
  • Niemi, Johannes (2023)
    Suot ovat tärkeä osa maailmanlaajuista hiilen kiertokulkua, koska ne varastoivat suuria määriä hiiltä eloperäiseen materiaaliin turpeen muodossa, joka muodostuu biomassan hitaasta hajoamisesta kylmän, hapettoman ja matalan pH:n ympäristön vuoksi. Soista vapautuu myös metaania (CH4), joka on voimakas kasvihuonekaasu, jonka lämmityspotentiaali on 28 kertaa voimakkaampi kuin hiilidioksidin (CO2). Turvemaiden netto-C-päästöt riippuvat suotyypistä ja ympäristöolosuhteiden muutoksista, kuten pohjaveden korkeudesta tai turpeen lämpötilasta, ja niistä johtuvasta tasapainosta CH4-päästöjen ja turpeen muodostumisesta johtuvan hiilinielun välillä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten kasviyhteisöt ja muut säätelevät tekijät, kuten lämpötila, pohjaveden korekus, LAI ja suotyyppi vaikuttavat sekä ilmakehän hiilivirtaan että turpeen CH4- ja CO2-pitoisuuksiin. Lisäksi tehtiin stabiiliin hiili-13 isotoopin mittauksia, jolla saadaan lisätietoa metanogeneesin biogeokemiasta. Mittaukset otettiin rahkasammalvaltaisista mättäistä ja saravaltaisista välipinnoista. Mittauspisteille tehtiin kolme kasvillisuuden manipulointia, joilla selvitettiin kasvillisuuden vaikutuksia hiilidynamiikkaan 1. putkilokasvien ja sammaleiden poisto, 2. pelkkä putkilokasvien poisto, 3. Kaikki kasvillisuus tallella. Tutkimuspaikka sijaitsee Etelä-Suomessa Siikanevan suoalueella. Mittaukset tehtiin vuonna 2018 touko-syyskuussa ombrotrofisessa keidasrämeessä ja oligotrofisessa saranevassa. Mittauskausi oli poikkeuksellisen kuiva ja pohjavedenkorkeus oli keskiarvoa matalammalla. Tästä johtuen monia aikaisemmin havaittuja korrelaatioita ei löytynyt. CH4-virtojen suuruus riippui suotyypistä ja kasvillisuuden manipuloinnista. Keskimääräiset turpeen CH4 ja CO2 pitoisuudet olivat hieman korkeammat mittauspisteissä saranavevalla. Pitoisuudet kasvoivat nopeasti syvyyden myötä, 50 cm:n syvyydessä pitoisuudet olivat useita suuruusluokkia suurempia kuin 7-20 cm:n syvyyksissä korkeimpien, mittausten ollessa yli 500 000 ppm. δ13C-CH4-arvot muuttuivat negatiivisemmiksi tyypillisesti syvyyden myötä, kun hydrogenotrofinen metanogeneesi yleistyi. Kasvillisuuden manipuloinneilla oli vaihtelevia vaikutuksia CH4-vuohon, eikä lehtipinta-alaindeksi osoittanut vahvaa lineaarista korrelaatiota CH4:n kanssa. CH4-virtaus oli myös epäherkkä pohjaveden korkeudelle, mutta kasvien välittämä CH4-kuljetus ei todennäköisesti ollut syynä, koska kasvillisuuden poistokäsitellyt mittauspisteet osoittivat myös samanlaista epäherkkyyttä veden korkeudelle. Putkilokasvien ja sammaleiden poistaminen vähensi yleensä CH4-virtoja. Mättäissä, joissa putkilokasvit oli poistettu, mutta sammaleita ei, oli alhaisimmat CH4-virrat. Yhteenvetona voidaan todeta, että useimmat ympäristömuuttujat eivät osoittaneet vahvaa korrelaatiota CH4:n kanssa. Mikään yksittäinen muuttuja ei selittänyt selvästi eroja CH4-vuossa. Turpeen CH4 ja CO2 pitoisuudet riippuvat voimakkaasti syvyydestä ja suotyypistä. Kasvillisuuden poistaminen tyypillisesti vähensi CH4-virtoja.
  • Niemi, Johannes (2023)
    Suot ovat tärkeä osa maailmanlaajuista hiilen kiertokulkua, koska ne varastoivat suuria määriä hiiltä eloperäiseen materiaaliin turpeen muodossa, joka muodostuu biomassan hitaasta hajoamisesta kylmän, hapettoman ja matalan pH:n ympäristön vuoksi. Soista vapautuu myös metaania (CH4), joka on voimakas kasvihuonekaasu, jonka lämmityspotentiaali on 28 kertaa voimakkaampi kuin hiilidioksidin (CO2). Turvemaiden netto-C-päästöt riippuvat suotyypistä ja ympäristöolosuhteiden muutoksista, kuten pohjaveden korkeudesta tai turpeen lämpötilasta, ja niistä johtuvasta tasapainosta CH4-päästöjen ja turpeen muodostumisesta johtuvan hiilinielun välillä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten kasviyhteisöt ja muut säätelevät tekijät, kuten lämpötila, pohjaveden korekus, LAI ja suotyyppi vaikuttavat sekä ilmakehän hiilivirtaan että turpeen CH4- ja CO2-pitoisuuksiin. Lisäksi tehtiin stabiiliin hiili-13 isotoopin mittauksia, jolla saadaan lisätietoa metanogeneesin biogeokemiasta. Mittaukset otettiin rahkasammalvaltaisista mättäistä ja saravaltaisista välipinnoista. Mittauspisteille tehtiin kolme kasvillisuuden manipulointia, joilla selvitettiin kasvillisuuden vaikutuksia hiilidynamiikkaan 1. putkilokasvien ja sammaleiden poisto, 2. pelkkä putkilokasvien poisto, 3. Kaikki kasvillisuus tallella. Tutkimuspaikka sijaitsee Etelä-Suomessa Siikanevan suoalueella. Mittaukset tehtiin vuonna 2018 touko-syyskuussa ombrotrofisessa keidasrämeessä ja oligotrofisessa saranevassa. Mittauskausi oli poikkeuksellisen kuiva ja pohjavedenkorkeus oli keskiarvoa matalammalla. Tästä johtuen monia aikaisemmin havaittuja korrelaatioita ei löytynyt. CH4-virtojen suuruus riippui suotyypistä ja kasvillisuuden manipuloinnista. Keskimääräiset turpeen CH4 ja CO2 pitoisuudet olivat hieman korkeammat mittauspisteissä saranavevalla. Pitoisuudet kasvoivat nopeasti syvyyden myötä, 50 cm:n syvyydessä pitoisuudet olivat useita suuruusluokkia suurempia kuin 7-20 cm:n syvyyksissä korkeimpien, mittausten ollessa yli 500 000 ppm. δ13C-CH4-arvot muuttuivat negatiivisemmiksi tyypillisesti syvyyden myötä, kun hydrogenotrofinen metanogeneesi yleistyi. Kasvillisuuden manipuloinneilla oli vaihtelevia vaikutuksia CH4-vuohon, eikä lehtipinta-alaindeksi osoittanut vahvaa lineaarista korrelaatiota CH4:n kanssa. CH4-virtaus oli myös epäherkkä pohjaveden korkeudelle, mutta kasvien välittämä CH4-kuljetus ei todennäköisesti ollut syynä, koska kasvillisuuden poistokäsitellyt mittauspisteet osoittivat myös samanlaista epäherkkyyttä veden korkeudelle. Putkilokasvien ja sammaleiden poistaminen vähensi yleensä CH4-virtoja. Mättäissä, joissa putkilokasvit oli poistettu, mutta sammaleita ei, oli alhaisimmat CH4-virrat. Yhteenvetona voidaan todeta, että useimmat ympäristömuuttujat eivät osoittaneet vahvaa korrelaatiota CH4:n kanssa. Mikään yksittäinen muuttuja ei selittänyt selvästi eroja CH4-vuossa. Turpeen CH4 ja CO2 pitoisuudet riippuvat voimakkaasti syvyydestä ja suotyypistä. Kasvillisuuden poistaminen tyypillisesti vähensi CH4-virtoja.
  • Ghasemi Falk, Homa (2019)
    Greenhouse gases are essential in controlling the surface temperature of the Earth. Methane is one of the most abundant greenhouse gases in the atmosphere. it has an important role in the atmospheric chemical processes, and its atmospheric concentration has increased dramatically from pre-industrial time. In 2006, studies revealed that terrestrial plants are capable of emitting methane under aerobic conditions which led to the conclusion that the contribution of forests to the global methane budget needs to be considered. In my thesis the aim was to assess the capacity of boreal tree stems to transport methane, to quantify the radial diffusivity of methane in the stem of different tree species and evaluate the effects of various factors on regulating stem gas transport. Gas transport of Scots pines (Pinus sylvestris) and Birches (Betula pubescens) tree stems were examined in the laboratory under controlled conditions. The results highlighted that birch stem samples have a higher methane stem fluxes compared to pine samples. The result also indicated that birches accumulated less methane inside the stem compare with pine samples. One of the most significant findings from this study is that birch stem samples have the higher average methane and carbon dioxide diffusivity compared to pine samples. This finding also explains the smaller accumulated methane gas inside the birch stems compared to pine stems. Also, the differences in the diffusivity may result from differences in the anatomical composition of these tree species, including heartwood, sapwood, bark tissue and lenticel densities.