Helsingin yliopisto
SMEAR II –asemalla Hyytiälässä on tutkittu metsäekosysteemin ja ilmakehän välisia aineen ja energian virtoja ja niitä selittäviä tekijöitä jo lähes 30 vuoden ajan. Mittauksista saadaan tietoa mm. metsän hiilitaseesta ja sen vaihtelun syistä. SMEAR II on maailman johtava mittausasema ekosysteemien tuottamien pienhiukkasten syntyä selvittävässä tutkimuksessa.
Hyytiälän metsäasemalla sijaitsevalla Ilmakehätieteiden keskuksen (INAR) SMEAR II –tutkimusasemalla tutkitaan metsäekosysteemin ja sen osasten toimintaa ja vuorovaikutusta ilmakehän kanssa. Nimi SMEAR tulee sanoista Station for Measuring Earth surface –Atmosphere Relations ja Hyytiälän SMEAR II-asema perustettiin vuonna 1995 metsätieteilijöiden ja ilmakehätieteilijöiden yhteistyön tuloksena. Aseman mittausten perimmäisenä tarkoituksena on ymmärtää ekosysteemin ja ilmakehän sisäisiä ja välisiä aineiden ja energian virtoja, näitä virtoja ylläpitäviä prosesseja sekä prosessien välisiä takaisinkytkentöjä. Tätä varten asemalla mitataan jatkuvatoimisesti, ympäri vuoden, yli 1200 suuretta liittyen maaperän, puuston, muun kasvillisuuden ja ilmakehän toimintoihin.
Mittauksia maalla, vesillä ja ilmassa
Näkyvin kohde SMEAR II –asemalla on 128 metriin ulottuva mittausmasto, jossa mitataan eri korkeuksilla esimerkiksi meteorologisia suureita sekä ilman kaasujen, kuten hiilidioksidin, vesihöyryn, metaanin, otsonin ja VOC:ien, eli haihtuvien hiiliyhdisteiden, pitoisuuksia. Mastossa sijaitsee myös metsikön nettohiilenvaihtoa ja haihduntaa mittaava eddy-kovarianssilaitteisto ja nämä mittaukset, jotka ovat olleet käynnissä vuodesta 1996 muodostavat yhden maailman pisimmistä jatkuvista vuomittausaikasarjoista.
Kevät, kesä- ja syyspäivisin kasvillisuuden yhteytys on nopeaa ja metsä sitoo runsaasti hiilidioksidia ilmakehästä. Vaikka öisin ja loppusyksyisin metsästä puolestaan vapautuu hiiltä hengitys- ja hajotusprosesseissa, vuositasolla SMEAR-metsikkö on voimakas hiilen nielu eli sitoo hiiltä huomattavasti enemmän kuin vapauttaa. Poikkeus tähän on mitattu 2020 vuoden harvennuksen jälkeisinä vuosina, kun metsä muuttui vuoden ajaksi hiilen lähteeksi ja seuraavanakin vuonna hiilen nielu oli huomattavasti keskimääräistä alhaisempi. Näin asemalla saadaan mitattua myös metsänhoitotoimenpiteiden vaikutusta metsän hiilenkiertoon.
Ekosysteemin ja ilmakehän aineiden kiertoa mitataan eri skaaloissa. Siinä, missä maston vuomittaukset kuvaavat n. 50 ha metsäalaa, pienemmän skaalan mittauksia tarvitaan, jotta ison alueen kokonaisuus osataan jakaa prosesseihin ja ymmärtää näiden prosessien riippuvuuksia ympäröivistä olosuhteista. Esimerkiksi verso-, runko- ja maakammioilla saadaan mitattua yksittäisiä prosesseja, kuten yhteytystä ja hengitystä sekä niiden ympäristövastetta. Maston huippuun asti kivutessa päästään puolestaan tarkastelemaan erittäin tarkkoja kaasumittauksia, jotka kuvaavat ilman hiilidioksidipitoisuutta satojen kilometrien skaalassa.
Tutkimusmetsän lisäksi SMEAR II –mittauksia on myös Kuivajärvessä kelluvalla mittauslautalla sekä läheisellä Siikanevan soidensuojelualueella. Näissä kohteissa mitataan vastaavilla laitteilla järvi- ja suoekosysteemien vuorovaikutusta ilmakehän kanssa.
Monipuolisia mittauksia kattavassa verkostossa
SMEAR II:lla tutkitaan kaikkia säteilypakotteeseen vaikuttavia päätekijöitä, joita ovat hiilitase, ilmakehän pienhiukkaset ja pinnan heijastavuus. SMEAR II erityisosaamisalueena on ilmakehän biogeenisten pienhiukkasten synty ja hiukkasten vaikutus säteilypakotteeseen eli siihen, kuinka suuri osuus auringon säteilystä jää lämmittämään maapalloa. Puiden ja muun kasvillisuuden tuottamat VOCit johtavat lisääntyneeseen biogeenisten pienhiukkasten muodostumiseen ja nämä hiukkaset puolestaan vaikuttavat pilvien muodostumiseen ja auringon säteilyn kulkuun ilmakehässä. SMEAR II:lla onkin sekä mitattu maailman pisimmät aikasarjat näihin aiheisiin liittyen että selvitetty biogeenisten hiukkasten syntymekanismi.
SMEAR II -asema on osa EU:n tutkimusinfrastruktuureja, kuten ACTRIS, jossa mitataan pienhiukkasia, pilviä ja hivenkaasuja, ICOS, jossa mitataan kasvihuonekaasujen pitoisuuksia, vaihtoa ja näihin liittyviä prosesseja sekä eLTER, jossa tutkitaan ekosysteemien tilaa ja sosio-ekologisia ilmiöitä. Näiden mittausten sijoittuminen samalle asemalle on poikkeuksellista myös Euroopan mittakaavassa.
SMEAR-asemaverkosto ulottuu läpi Suomen ja myös esimerkiksi Viroon ja Kiinaan. Hyytiälän SMEAR II on näistä asemista suurin ja monipuolisin, mutta sen ohella Suomen verkostoon kuuluvat SMEAR I Koillis-Lapissa Värriön luonnonpuistossa, SMEAR III kaupunkiolosuhteissa Helsingin Kumpulassa, SMEAR IV Kuopiossa Puijon tornissa, SMEAR-agri Helsingissä Viikin ja Haltialan pelloilla sekä uusimpana mittaukset Tvärminnen merentutkimusasemalla Hangossa.
SMEAR-asemien mittausdatat ovat avoimesti katsottavissa ja käytettävissä tutkimukseen, opetukseen, omaksi iloksi tai mihin vain sivustolla: https://smear.avaa.csc.fi/
Kirjoittaja: Pauliina Schiestl-Aalto, yliopistotutkija, SMEAR II-koordinaattori.
Tekstin pääkuva: Juho Aalto.