HESPO Vesistömalli: Ympäristöriskien Ja Rehevöitymiskehityksen Arviointi Helsinki-Espoo-Tallinna Merialueella
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Suomen ympäristö 559 YMPÄRISTÖN- SUOJELU Päivi Korpinen, Jorma Koponen, Mikko Kiirikki, Juha Sarkkula, Hannu Peltoniemi, Paula Väänänen ja Maria Gästgifvars HESPO vesistömalli: Ympäristöriskien ja rehevöitymiskehityksen arviointi Helsinki-Espoo-Tallinna merialueella S U O M E N Y M P Ä R I S T Ö K E S K U S Suomen ympäristö 559 Päivi Korpinen, Jorma Koponen, Mikko Kiirikki, Juha Sarkkula, Hannu Peltoniemi, Paula Väänänen ja Maria Gästgifvars HESPO vesistömalli: Ympäristöriskien ja rehevöitymiskehityksen arviointi Helsinki-Espoo-Tallinna merialueella HELSINKI 2002 ......................................... SUOMEN YMPÄRISTÖKESKUS Julkaisu on saatavana myös Internetistä http://www.ymparisto.fi/palvelut/julkaisu/elektro/sy559/sy559.htm Rantaviiva-aineisto: MKH lupa n:o 10/721/98 ISBN 952-11-1148-8 (nid.) ISBN 952-11-1149-6 (pdf) ISSN 1238-7312 Kannen kuva: Valokuva: Mikko Kiirikki Mallikuvan muokkaus: Paula Väänänen Taitto: Ritva Koskinen Dark Oy Vantaa 2002 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 2 ○○○○○○○○○○○ Suomen ympäristö 559 SisällysSisällysSisällys Tiivistelmä ........................................................................................5 Summary .........................................................................................6 1 Johdanto .......................................................................................7 1.1 Hankkeen tavoite ja yhteistyötahot ......................................................................... 7 1.2 Suomenlahden onnettomuustilanteet ja operatiiviset sovellukset ...................... 8 1.3 Suomenlahden rehevöitymiskehitys ja vesiensuojelun tuki ................................ 8 2 Aineisto ja menetelmät...............................................................10 2.1 Virtausmalli .............................................................................................................. 10 2.1.1. Rakenne ................................................................................................................. 10 2.1.2 Mallihila ja laskentaparametrit ........................................................................... 11 2.1.3 Mallin testaus ja tärkeimmät rajoitukset ........................................................... 11 2.2 Operatiivinen HESPO-malli ................................................................................... 12 2.2.1 Operatiivisen mallin rakenne sekä kulkeutumisen ja leviämisen laskenta ... 12 2.2.2 Mallien käyttö operatiivisessa toiminnassa ....................................................... 13 2.3 HESPO-ekosysteemimalli ....................................................................................... 14 2.4 Mittausaineisto ......................................................................................................... 15 2.4.1 Virtausmittaukset .................................................................................................. 15 2.4.2 Kuormitus ............................................................................................................... 18 2.4.3 Vedenlaatutiedot .................................................................................................... 20 2.4.4 Rihmalevät ............................................................................................................. 20 2.5 Skenaariotarkastelu ................................................................................................. 21 2.5.1 Vesiensuojeluskenaarioiden kuvaukset .............................................................. 21 2.5.2 Vesiensuojeluskenaarioiden vaikutusten laskenta ............................................ 22 3 Tulokset ja johtopäätökset .........................................................23 3.1 Virtausmalli .............................................................................................................. 23 3.2 Operatiiviset sovellukset ......................................................................................... 25 3.2.1 Kuvitteelliset tilanteet: Helsingin edustan öljyn kulkeutuminen ja kappaleiden ajelehtiminen Tallinnan matalalta ........................................................ 26 3.2.2 Todelliset tilanteet: Kevään 2001 meripelastusharjoitus ja Lapinlahden hukkuneen etsintä .......................................................................................................... 28 3.2.3 Operatiivinen toiminta ja mallikehitys jatkossa ............................................... 28 3.3 Vedenlaatu ja rihmaleväbiomassa .......................................................................... 29 3.4 Vesiensuojeluskenaarioiden vaikutukset .............................................................. 32 3.4.1 Pääkaupunkiseudun yhdyskuntajätevesien tehokkaampi käsittely ............... 32 3.4.2 Kuormituksen vähentyminen Vantaanjoen valuma-alueella ........................... 33 3.4.3 Muutokset typpeä sitovien sinilevien määrässä ................................................ 33 3.4.4 Ekosysteemimallin jatkokäyttö ........................................................................... 34 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Suomen ympäristö 559 ○○○○○○○○○○○○○○○○ 3 Kirjallisuus ......................................................................................35 Liitteet ...........................................................................................37 LIITE 1. Vesistön virtauksia, aineen kulkeutumista ja sekoittumista kuvaavat muuttujat, yhtälöt ja kertoimet. ................................................................................... 37 LIITE 2. Ekosysteemimallin muuttujat, vakiot sekä malliyhtälöt, nopeudet ja rajoittavat tekijät ............................................................................................................ 39 Kuvailulehdet .................................................................................44 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 4 ○○○○○○○○○○○ Suomen ympäristö 559 Tiivistelmä Suomenlahden tila on ollut kasvavan huo- mittauspisteellä. Useimmissa tapauksis- len aiheena viimeisen vuosikymmenen sa malli pystyi kuvaamaan tyypilliset vir- ajan. Vaikka rantavaltioista tuleva ravin- taustilanteet jopa topografialtaan rikko- nekuormitus on vähentynyt, myrkylliset naisella saaristoalueella. Ekosysteemi- sinileväkukinnat ovat edelleen yleisiä avo- malli kuvasi mallialueen tärkeimmät ra- merellä ja rihmalevien massaesiintymät vinnegradientit ja kiintoaineen leviämi- haittaavat monin paikoin ranta-alueiden sen Vantaajoen edustalla. Tämän lisäksi virkistyskäyttöä. Rehevöitymisen lisäksi kasviplanktonin biomassan ja rihmalevi- öljy- ja kemikaalionnettomuuksien riskin en massaesiintymien kuvaus onnistui on ennustettu kasvavan merkittävästi uu- kohtalaisella tarkkuudella. sien satamien avautuessa Venäjällä. Tässä Operatiivista mallia käytettiin sekä raportoitavan työn keskeinen motiivi on kuvitteellisten onnettomuustilanteiden ollut luoda apuvälineitä Suomen ja Viron simuloinnissa että todellisessa kadonneen yhteistyölle onnettomuuksiin varautumi- henkilön etsinnässä. Ekosysteemimallilla sessa, niiden torjunnassa sekä rehevöity- tarkasteltiin kahden vesiensuojeluskenaa- miskehityksen arvioinnissa Helsingin, Es- rion vaikutuksia kasviplanktonin ja ran- poon ja Tallinnan merialueella. tavyöhykkeen rihmalevien määrään. Ske- HESPO-vesistömalli perustuu kol- naariot olivat “yhdyskuntajätevesiskenaa- miulotteiseen virtausmalliin, joka portait- rio”, joka kuvaa 47% vähennystä Helsin- taisesti tarkentuu Helsingin ja Espoon gin ja 10% vähennystä Espoon yhdyskun- edustalle. Erotuskyky Suomenlahdella on tajätevesien ravinnekuormassa, sekä 5000m, Helsingin ja Tallinnan välisellä “maatalousskenaario”, joka kuvaa 20% merialueella 1000m ja Helsingin edustalla vähennystä Vantaanjoen ravinnekuor- 250m. Portaittaisesti tarkentuva malli mah- massa. Yhdyskuntajätevesiskenaario vä- dollistaa suuren erotuskyvyn hyödyntämi- hensi sekä kasviplanktonin että rihmale- sen ensisijaisella kohdealueella ilman, että vien biomassaa 5-15% ulkosaaristossa pur- koko merialueen kuvaamisesta jouduttai- kuputkien läheisyydessä. Muutokset sisä- siin luopumaan rajallisen laskentakapasi- saaristossa ja ranta-alueilla jäivät vähäisik- teetin takia. Operatiivinen HESPO-malli si. Maatalousskenaarion vaikutukset jäivät ja HESPO-ekosysteemimalli käyttävät suurelta osin 2% havaintorajan alapuolel- kummatkin hyväkseen kolmiulotteisen le. Todennäköisin syy vaikutusten vähäi- virtausmallin laskemia virtauksia. Opera- syyteen on Vantaanjoen suuri kiintoaine- tiivisella HESPO-mallilla pystytään ku- kuorma, joka pitää levien kasvun laajalla vaamaan öljy- ja kemikaalivuotojen kul- merialueella valorajoitteisena. Jos levät keutumista sekä kelluvien kappaleiden eivät pysty käyttämään ravinteita tehok- ajelehtimista virtauksen mukana. HESPO- kaasti estuaarissa, ravinnekuormitus kul- ekosysteemimalli laskee biologisesti käyt- keutuu laajalle merialueelle ja kuormitus- tökelpoisten ravinteiden kulkeutumista, vähennysten vaikutukset jäävät käytetyn kolmen leväryhmän kasvua, typen sidon- 2 % havaintorajan alapuolelle. Kiintoai- taa sekä kuolleen leväbiomassan vajoamis- nekuorman ja valorajoituksen vähentyes- ta, sedimentoitumista ja biomassaan sitou- sä lahtialueella levien kasvu saattaa lyhy- tuneiden ravinteiden vapautumista. ellä aikavälillä jopa lisääntyä. Virtausmallin toimintaa testattiin vertaamalla mallilla laskettuja tuloksia virtausmittauksiin Helsingin edustan 39 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Suomen ympäristö 559 ○○○○○○○○○○○○○○○○ 5 Summary The environmental state of the Gulf of nutrient gradients