Browsing by Author "Puttonen, Niina"

Pohjoiset havumetsät muodostavat yhden maapallon suurimmista kasvillisuusvyöhykkeistä, sillä noin 15 % maapallon maa-alasta on pohjoisten havumetsien peitossa. Myös lähes kaikki Suomen metsät sijaitsevat tällä boreaalisella vyöhykkeellä. Kasvillisuudella on suuri vaikutus niin paikalliseen kuin maailmanlaajuiseenkin ilmastoon. Kasvillisuus muokkaa maanpinnan ominaisuuksia sekä ilmakehän ja kasvillisuuden välisiä prosesseja. Kasvillisuus pitkälti määrittää pinnan albedon sekä rosoisuuden. Lisäksi kasvillisuus vaikuttaa hiilen kiertoon, ekosysteemin vesitaseeseen sekä maanpinnan energiataseeseen. Näin ollen muutokset kasvillisuudessa ja maankäytössä muuttavat ilmastoa, mutta muuttuva ilmasto myös vaikuttaa kasvillisuuteen. Metsien vaikutusta ilmastoon on vaikea tutkia havaintojen avulla, siksi nykyään suurin osa tutkimuksesta tapahtuukin ilmastomallien ja niiden erilaisten maanpinta-parametrisaatioiden avulla. Pitämällä ilmasto vakiona ja muuttamalla maanpintaa sekä kasvillisuutta kuvaavia parametrejä, voidaan tutkia maankäytön ja kasvillisuuden vaikutuksia ilmastoon. Yksi tärkeimmistä kasvillisuutta kuvaavista parametreistä on lehtialaindeksi, joka kuvaa ekosysteemin lehtialan eli vihreän biomassan määrää. Lehtialalla on suuri merkitys ilmakehän ja kasvillisuuden välisiin vaihtoprosesseihin, kuten veden kiertoon ja hiilen assimilaatioon. Lisäksi lehtiala vaikuttaa maanpinnan energiataseeseen ja suureksi osaksi määrittää pinnan kokonaisalbedon. Lehtila vaikuttaa latvustoon tunkeutuvan säteilyn määrää ja samalla rajoittaa myös haihtuvan veden sekä sitoutuvan hiilen määrää. Lehtialan määrän muutokset vaikuttavat myös yhteyttävän solukon ja ilmarakojen määrään sekä haihduttavan pinta-alan suuruuteen. Lehtialaindeksin määrittäminen maastomittausten perusteella mallien käyttämille laajoille alueille on kuitenkin hankalaa. Lehtialan määrittäminen satelliittiaineistosta on kuitenkin mahdollista, mutta myös satelliittihavaintojen käyttö aiheuttaa omat haasteensa lehtialaindeksin määrittämiselle. Suurimmat ongelmat boreaalisella vyöhykkeellä aiheutuvat havupuiden neulasten muodosta, ryhmittyneisyydestä, harvapuustoisuudesta sekä aluskasvillisuuden runsaudesta. Työssä tutkittiin kasvillisuus-maanpintamalli JSBACH:in herkkyyttä erilaisille lehtialaindeksin parametrisaatioille. Tavoitteena oli arvioida erilaisten lehtialaindeksin parametrisaatioiden vaikutuksia hiilitaseeseen ja tiettyihin ilmastomuuttujiin. Tutkimus toteutettiin korvaamalla JSBACH:in alkuperäinen lehtialaindeksi uusilla tarkemmilla parametrisaatioilla. Tutkimusta varten tehtiin kaksi erilaista lehtialaindeksin parametrisaatiota käyttämällä hyväksi satelliittiaineistoja. Lisäksi käytettiin JSBACH:in alkuperäistä parametrisaatiota ja JSBACH:in fenologia-moduulia, joka kuvaa lehtialan kehitystä vuodenaikojen mukaan. Satelliittiaineistosta tuotettujen parametrisaatioiden lehtiala oli huomattavasti pienempi kuin alkuperäisen ja myös fenologia-moduulin tuottama lehtiala oli pienempi kuin alkuperäisen. Myös lehtialaindeksin vuodenaikaisvaihteluissa oli eroja eri parametrisaatioiden välillä. Tutkimuksessa tarkasteltiin erilaisten lehtialaindeksin parametrisaatioiden vaikutusta hiilen assimilaatioon eli GPP:hen, transpiraatioon sekä latentin ja havaittavan lämmön voihin. Tuloksista nähtiin, että erilaiset parametrisaatiot vaikuttivat JSBACH:in tuottamaan GPP:hen, transpiraatioon sekä havaittavan ja latentin lämmön voihin. Selkein vaikutus eri parametrisaatioilla oli kuitenkin GPP:hen. Pienemmät lehtialat tuottivat pienempiä GPP:n arvoja. Muiden muuttujien kohdalla verrannollisuus ei ollut yhtä selkeä.