Joenuomat

Vuodenaikaisuus säätelee jokien ja rannikkovesien sedimenttikulkeumaa (Väitös: FM Jouni Salmela, 11.6.2022, maantiede)

Jokien muutokset ja sedimentin kulkeutuminen ovat riippuvaisia ilmasto- ja sääolosuhteista. Jokien sedimenttiprosessit ovat suurimmillaan voimakkaiden virtausolosuhteiden aikana, tyypillisesti kevättulvien aikaan kylmän ilmaston virtavesissä. Ilmastonmuutoksen arvioidaan vaikuttavan myös vesiemme sameuteen, sillä leutoina talvina sedimenttikulkeuma on voimakkaampaa.

Jokien virtauskentän muutokset muokkaavat jokiuomaa. Kylmän ilmastoalueen jokiympäristöissä kevättulvalla on suurin vaikutus jokiuoman muutoksiin ja sedimenttikulkeumaan.

– Huomasimme tutkimuksessamme, että jokiuoman pohjanmuutokset ovat voimakkaimmillaan kevättulvan aikana, jolloin myös virtausolosuhteet ovat suurimmillaan. Virtaamahuippujen aikana jokiuomaan syntyy syvänteitä ja matalikoita. Jokiuoma ei siis ole stabiili vaan se on jatkuvassa muutostilassa, Jouni Salmela kertoo.

Virtaamahuippujen jälkeen virtausnopeudet laskevat, jolloin uoman muodot kehittyvät päinvastaiseen suuntaan ja tulvan aikana syntyneet syvyyserot tasoittuvat.  

– On mielenkiintoista nähdä miten ilmastonmuutos vaikuttaa tähän prosessiin. Ennusteiden mukaan ilmastonmuutos lisää talvisadantaa, ja ratkaisevaa onkin sadannan olomuoto eli onko se vettä vai lunta. Vesisadevaltaisten talvien jälkeen kevättulva ei ole yhtä voimakas kuin normaalien lumisten pakkastalvien jälkeen. Tällöin kevättulvan merkitys pienenee ja uomamuutokset voivat ajoittua myös talviajalle, mikä mahdollisesti vaikuttaa jokiuoman kehitykseen.

Samentuvatko rannikkovetemme leutojen talvien seurauksena?

Saaristomerellä suoritetussa tutkimuksessa havaittiin jokivesien muodostavan sedimenttipitoisen vesikerroksen, niin sanotun jokipluumin, suolaisen meriveden päälle jokien virtaamahuippujen aikana. Tällöin jokivesi ja merivesi eivät sekoitu keskenään vesien suolapitoisuuseroista johtuen. Pintavesi voi olla erittäin sameaa, mutta pohjalla vesi on kuitenkin kirkasta.

– Löysimme sedimenttirikkaan pintaveden sekä avovesi- että jääolosuhteissa. Koska vedet eivät sekoitu keskenään, jokien kuljettama sedimentti voi kulkeutua kauaskin jokisuulta merelle päin. Tällöin myös vedet ovat sameampia laajemmilla alueilla, eikä samea vesi rajoitu ainoastaan jokisuiden edustalle, Salmela kertoo

Tällöin myös sedimentaatiopaine ei ole niin voimakasta matalilla rannikkoalueilla, jotka ovat usein lajistoltaan kaikkein rikkaimpia. Talvisin jääkansi estää tuulen sekoittamasta vesimassoja keskenään mikä edesauttaa jokipluumin kehittymistä.

Mikäli jäätalvien pituus lyhenee, myös jokipluumit eivät välttämättä kehity samalla tavalla kuin aikaisemmin. Tämä saattaa lisätä sedimentaatiota jokisuiden edustalle. Jokivesien mukana meriin kulkeutuu myös paljon ravinteita. Jokipluumista johtuen myös ravinteet kulkeutuvat laajemmalle alueelle kuin mataliin lahtiin, jotka ovat usein myös herkimpiä rehevöitymiselle.

– Tutkimme myös rannikkoalueen sedimentaatioeroja sekä niihin vaikuttavia tekijöitä perinteisen jäätalven sekä leudon jäättömän talven välillä. Sedimentaatio oli huomattavasti voimakkaampaa leudon talven aikana. Tähän vaikuttavat sateiden yleistyessä valuma-alueelta kulkeutuvan ainesmäärän kasvu sekä rannikkoalueiden virtausnopeuksien nousu.

Virtausnopeuksien kasvaessa myös pohjasedimentin resuspensio kasvaa, eli jo kertaalleen pohjalle laskeutunut aines lähtee uudestaan liikkeelle. Lisäksi leutoina talvina sääolosuhteet ovat vaihtelevampia. Sääolosuhteisiimme vaikuttavat Pohjois-Atlantilta kulkeutuvat matalapainerintamat, joiden aikana merenpinnan korkeusvaihtelut ja tuuliolosuhteet ovat voimakkaita. Nämä puolestaan nostavat rannikkoalueiden virtausnopeuksia, etenkin matalissa kapeikoissa, jonka seurauksena pohjasedimentti lähtee liikkeelle. Lisäksi jääpeitteen puuttuessa aallokon aiheuttama rantaeroosio kasvaa, mikä lisää rannikkovesien sameutta entisestään.

***

FM Jouni Salmela esittää väitöskirjansa ”Sediment movement in cold-region fluvial environments – Monitoring flow-sediment interaction from rivers to estuaries” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa lauantaina 11.6.2022 klo 12.00 (Turun yliopisto, päärakennus Tauno Nurmela -Sali, Turku).

Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Julian Leyland  (Southamptonin yliopisto, Yhdistynyt kuningaskunta) ja kustoksena professori Risto Kalliola (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on maantiede.

Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus

 

Luotu 02.06.2022 | Muokattu 02.06.2022