Klorofyllin alueellinen ja ajallinen vaihtelu Saaristomerellä sekä yhteys vedenominaisuuksiin : Sentinel-2-satelliittikuvien ja Seilin mittausaseman havaintojen vertailu vuoden 2022 kasvukaudella

Abstract

Itämereen viimeisen sadan vuoden aikana päästetyt ravinteet ovat johtaneet meren rehevöitymiseen ja ympäristön tilan vakavaan heikentymiseen. Vesistöjen tilan suojelussa ja seurannassa on käytetty apuna kaukokartoitusta ja vedenlaadun mittausasemia. Satelliittikuvantamisella voidaan kartoittaa pintavedessä olevan a-klorofyllin määrää, mikä antaa välillistä tietoa vesistön perustuotannosta ja rehevöitymisestä. Tuloksia voidaan hyödyntää ympäristön tilan seurannassa ja rehevöitymisen ehkäisemisessä. Klorofyllin määrään vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa veden lämpötila, säteilyolosuhteet sekä ravinteiden määrä. Tutkimukseni tavoitteina on kartoittaa klorofyllin alueellista ja ajallista vaihtelua yhden kasvukauden aikana Saaristomerellä sekä selvittää veden ominaisuuksien yhteyttä klorofyllipitoisuuksiin.

Aineistoina käytän Suomen ympäristökeskuksen Syken ympäristötiedon hallintajärjestelmä Hertasta ladattuja klorofyllimittauksia Seilin mittausasemalta kasvukaudelta 2022 sekä vedenlaatumittauksia vuosilta 2022–2024. Satelliittikuva-analyysiä varten latasin vuoden 2022 kasvukauden ajalta neljä kuvaa, jotka käsittelin SNAP-ohjelmiston Case II-tyyppisille merialueille tarkoitetulla C2RCC-prosessorilla. Analysoin Seilin intensiiviasemalta kerättyjä vedenlaatumittauksia tilastollisesti Pearsonin korrelaatiotestin sekä monimuuttujaregression avulla.

Satelliittikuva-analyysin sekä Seilin aseman mittaustulokset ovat samansuuntaisia, mutta satelliittikuvasta lasketut klorofyllipitoisuudet ovat moninkertaisesti in situ-dataa pienempiä. Kasvukauden maksimiarvot ovat huhtikuussa, jonka jälkeen pitoisuudet tippuvat kesäkuussa noin puolella ja nousevat uudelleen vasta loppukesästä heinä-elokuussa. Vuosien 2022–2024 vedenlaatutietojen analyyseissä merkittävin klorofyllin kanssa korreloiva muuttuja on fosfori. Veden lämpötilalla ja näkösyvyydellä on negatiivinen ja merkittävä tilastollinen merkitsevyys. Typpi ei ole testien perusteella merkittävä klorofyllin määrään vaikuttava tekijä. Fosforin merkitsevyys kasvaa, kun monimuuttujaregressiomallista poistetaan typpi.

Tutkimus antaa alueellisen näkökulman klorofyllin kartoitukseen ja tunnistaa epäluottamustekijät, jotka voivat vaikuttaa klorofyllin satelliittikuvantamisessa sekä tilastollisissa testeissä. Klorofyllin kaukokartoituksen avulla voidaan paikantaa alueita, joilla meren perustuotanto on suurta. Yhdistettynä kenttämittauksiin ja -havaintoihin voidaan kartoittaa rehevöityneitä, toimenpiteitä tarvitsevia merialueita. Luotettava klorofyllin satelliittikuvantaminen vaatii Saaristomerelle suunniteltujen leväalgoritmien käyttöä. Vedenlaatumittausten analysoinnissa tärkeää on käyttää riittävän pitkiä aikasarjoja, jotta tuloksista voidaan tehdä luotettavia johtopäätöksiä.