Ilmastonmuutoksen vaikutukset vesivaroihin ja tulviin

Ilmastonmuutos vaikuttaa monella tavoin vesivaroihin, muuhun ympäristöön ja yhteiskuntaan. Erityisesti sään ääri-ilmiöiden ennustetaan lisääntyvän. Vaikutukset ovat jo osin havaittavissa, mutta niiden arvioi-daan lisääntyvän olennaisesti vuosisadan loppupuolelle edettäessä. Keskilämpötilan arvioiarvioi-daan nouse-van Suomessa vuosisadan loppuun mennessä 3-7 °C ja keskisadannan kasvanouse-van 13–26 % (Veijalainen

& Vehviläinen 2008; Korhonen 2007).

Ilmastonmuutoksella on Suomessa sekä vesistötulvia suurentavia että niitä pienentäviä vaikutuksia. En-nakoitu sateiden lisääntyminen voi kasvattaa tulvia, mutta toisaalta lämpimämmät ja vähälumisemmat talvet pienentävät kevään lumensulamisesta aiheutuvia tulvia, jotka nykyään aiheuttavat suurimmat tul-vat suuressa osassa Suomea. Niinpä ilmastonmuutoksen vaikutus tulviin vaihtelee vesistöalueen sijain-nin ja sen ilmastollisten ja hydrologisten ominaisuuksien mukaan. Hyydetulvat voivat pahentaa tulvati-lannetta merkittävästi joillain kohteilla ja niiden riski voi kasvaa ilmastonmuutoksen myötä. Ilmastonmuu-toksen on myös ennakoitu nostavan merivedenkorkeutta, mikä saattaa lisätä korkeasta meri-vedenpinnasta aiheutuvia tulvia rannikolla.

Ilmastonmuutos tulee merkittävästi muuttamaan jokien virtaamien ja järvien vedenkorkeuksien vuoden-aikaista vaihtelua WaterAdapt –projektin (Suomen ympäristö 16/2012) tulosten perusteella. Kevään lu-men sulamistulvien suuruus pienenee merkittävästi lauhempien talvien johdosta etenkin Etelä- ja Keski-Suomessa. Kesän vedenkorkeudet alenevat useissa järvissä aikaisemman kevään ja kasvavan haih-dunnan vaikutuksesta etenkin runsasjärvisillä alueilla, joissa järvihaihdunta vaikuttaa voimakkaimmin.

Kesän ja alkusyksyn kuivuus ja alhaiset vedenpinnat tulevatkin joillain järvillä olemaan tulevaisuudessa entistä suurempi ongelma. Syksyn sateet lisääntyvät ja loppusyksyn virtaamat kasvavat tulevaisuudes-sa. Talven vedenkorkeudet ja virtaamat kasvavat selvästi, kun talven aikana entistä suurempi osa sa-teesta tulee vetenä ja lunta sulaa talven aikana. Muutokset talven virtaamissa ja vedenkorkeuksissa ovat suurimpia Etelä- ja Keski-Suomessa, kun taas Pohjois-Suomessa luminen talvi säilyy pidempään.

Jaksolla 2010–39 hydrologiset muutokset ovat Pohjois-Suomessa vielä melko pieniä, kun taas eteläm-pänä ne ovat suurimmalla osalla ilmastoskenaarioista melko selkeitä jo lähivuosikymmeninä. Eri ilmas-toskenaariot poikkeavat merkittävästi toisistaan, mutta muutoksen suunta on kaikissa ilmastoskenaa-rioissa samankaltainen. Ilmastonmuutoksen vaikutusta harvinaisien tulvien suuruuteen erityyppisissä vesistöissä on kuvattu taulukossa 9.

Taulukko 9. Ilmastonmuutoksen vaikutus harvinaisien tulvien suuruuteen erityyppisissä vesistöissä vuosina 2010–

39 ja 2070–99 verrattuna referenssijaksoon 1971–2000. '+' merkki tarkoittaa tulvan kasvua, '-' merkki pienenemistä ja '±' ei muutosta tai poikkeavia tuloksia eri skenaarioilla tai eri vesistöissä. (Suomen ympäristö 16/2012).

Vesistötyyppi 2010–39 2070–99

Järvi-Suomen suuret keskusjärvet ja niiden laskujoet + +

Pienet latvajärvet Järvi-Suomessa ± / -

-Lapin ja Kainuun joet ±

-Rannikon joet - Pohjanmaa ± / -

-Rannikon joet - Etelä- ja Lounais-Suomessa ± ±

Lapuanjoella keväiset tulvavirtaamat tulevat suurimpienkin ennusteiden mukaan hieman pienenemään.

Kuvassa 15 on esitetty keskivirtaama sekä päivittäinen 30 vuoden jakson maksimivirtaama nykytilan-teessa sekä ennuste vuosille 2070–2099 Lapuanjoella Kepossa. Vuosien 2070–2099 keski- ja tulvavir-taamasta on esitetty minimi- ja maksimiskenaario. Erityisesti kevään tulvavirtaamat pienenevät ja aikais-tuvat, sen sijaan sateiden aiheuttamat tulvat syksyisin ja muinakin vuodenaikoina tulevat kasvamaan.

Sateiden aiheuttamat virtaamat saattavat olla jopa keväisiä tulvavirtaamia suurempia.

Kuva 15. Lapuanjoen (Keppo) keskivirtaama sekä päivittäinen maksimivirtaama 30 vuoden jaksolta nykytilan-teessa sekä vuosina 2070–2099. Vuosien 2070–2099 keskivirtaamasta ja maksimivirtaamasta on esitetty minimi- ja maksimiskenaario. (Suomen ympäristökeskus 2009)

Tutkimuksessa on myös arvioitu kerran sadassa vuodessa toistuvia suurimpia tulvavirtaamia. Kerran sadassa vuodessa toistuva tulvavirtaama Kepossa jaksolla 2070–2099 pienenee keskimääräisellä ske-naariolla 19 % ja maksimiskenaarionkin mukaan 5 % nykytilanteeseen verrattuna (taulukko 10). Lapuan-joen vesistöalueella tulvavirtaamia on arvioitu myös Töysänjoella. Töysänjoella kerran sadassa vuodes-sa toistuva tulvavirtaama tulee skenaarioiden mukaan vuosina 2070–2099 pienenemään vähintään 17

%. Näissä arvioissa ei ole erikseen huomioitu rankkasateiden kasvamista keskimääräisiä sateita enem-män, joten etenkin kesätulvat voivat kasvaa enemmän kuin näissä arvioissa.

Taulukko 10. Ilmastonmuutoksen vaikutus kerran sadassa vuodessa toistuvan huippuvirtaaman suuruuteen La-puanjoella. Taulukossa on annettu muutosprosentti nykytilanteeseen (1972-2000) verrattuna. (Suomen ympäristö-keskus 2009)

Kerran 100 vuodessa toistuvan huippuvirtaaman prosentuaalinen muutos referenssijaksoon 1972–2000 nähden

Piste

Valuma-alueen pinta-ala

(km²)

Vuodet 2010–39 Vuodet 2070–99

Maks Min Ka Maks Min Ka

Töysänjoki 292 – 11,8 % – 32,6 % – 23,0 % – 17,0 % – 36,5 % – 30,2 %

Keppo 3949 – 6,4 % – 28,5 % – 18,3 % – 5,2 % – 28,6 % – 18,6 %

Nykyiset säännöstelyluvat tulevat monissa järvissä olemaan epätarkoituksenmukaisia ilmaston muuttu-essa. Kalenteriin sidotut säännöstelyluvat ovat muuttuvassa ilmastossa usein liian joustamattomia, sillä ne perustuvat menneisiin hydrologisiin olosuhteisiin, jolloin lähtökohtana oli kevään lumen sulamistulvan pienentäminen ja vesivarastojen täyttäminen syksyllä talvea varten. Ilmastonmuutokseen sopeutuminen vaatii monien järvien säännöstelylupien tai -käytäntöjen muuttamista. Kokemukset säännöstelylupien

0 50 100 150 200 250 300 350 400

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12.

Virtaama(m3/s)

Lapuanjoki, Keppo

1971-2000 Keskiarvo ja max 2070-2099 Maksimiskenaario Keskiarvo ja max 2070-2099 Minimiskenaario Keskiarvo ja max

rimpia järvillä, joissa nykyinen lupa sisältää joustamattomia sääntöjä, kuten kalenteriin sidotun keväisen vedenkorkeuksien alentamisen. Niilläkin järvillä, joissa säännöstelylupa toimii tulevaisuudessa, on yleen-sä tarpeellista muuttaa yleen-säännöstelykäytäntöjä ja tavoitevedenkorkeuksia luvan sallimissa rajoissa.

Jos säännöstelylupia ja -käytäntöjä muutetaan, tulisi uusien säännöstelyohjeiden olla joustavia, jotta ne toimisivat hyvin erilaisissa olosuhteissa. Erityisesti jaksolla 2010–39 tulee vielä Etelä-Suomessakin ole-maan runsaslumisia talvia, jolloin sulamisvesien varastoimista järviin tarvitaan. Uusien säännöstelyohjei-den tulisi kuitenkin ottaa huomioon yleistyvät leudot talvet, jolloin valunnat ovat suuria ja lunta on vähän, sekä kesät, jolloin on pienempien ja aikaisempien kevättulvien ja kesän pidentymisen ja lämpenemisen johdosta lisääntyvä kuivuusriski. Muuttuvassa ilmastossa järvien tulovirtaamaennusteesta ja lumen ve-siarvosta riippuvat ehdolliset säännöt toimivat paremmin kuin ehdottomat päivämääriin sidotut säännöt.

Joillain järvillä, kuten Pielisellä, säännöstelyn aloittaminen voi olla tehokkain keino sopeutua ilmas-tonmuutoksen vaikutuksiin.

Lapuanjoen vesistöalueella ilmastonmuutoksen vaikutusta 1-luokan patojen mitoitustulviin on arvioitu Hirvijärven ja Varpulan osalta vesistömallijärjestelmän avulla (Veijalainen ja Vehviläinen 2008). Arvio on laadittu vertaamalla vuosia 1961–2000 vuosien 2077–2100 simuloituihin mitoitusvirtaamiin. Mitoitustul-valla tarkoitetaan tulvaa, joka aiheuttaa suurimman juoksutustarpeen padolla. Menetelmä perustuu ker-ran 1000 vuodessa toistuvan 14 vrk:n mitoitussadannan yhdistämiseen vuosien 1961–2000 päivittäisiin sää- ja lämpötilahavaintoihin. Ilmastonmuutos otettiin huomioon perussäähavaintoja ja mitoitussadantaa muuttamalla.

Laskelmien mukaan tulovirtaamat tekojärviin kasvavat 17–54 % ja juoksutukset tekojärvistä 6–50 %.

Laskennoissa mitoitustulvat ajoittuivat sekä vertailujaksolla 1961–2000 että jaksolla 2077–2100 kesään ja aiheutuvat pääosin mitoitussadannasta. Mitoitustulvien ajoittuminen kesään kevään sijasta aiheutuu osittain keväisin käytössä olevasta huomattavasti suuremmasta varastokapasiteetista ja ohijuoksutus-mahdollisuudesta. Kesäaikana vesipinnat ovat yleensä huomattavasti kevättä korkeammalla mitoitussa-teen alkaessa. Muutokset on esitetty taulukossa 11. Taulukossa on tulevaisuuden mitoitustulville esitetty pienimmän ja suurimman ennusteen mukaiset mitoitustulvat.

Taulukko 11. Hirvijärven ja Varpulan patojen mitoitustulvat nykytilanteessa 1961-2000 ja jaksolla 2070-2100.

Pato Mitoitustulva

nykyti-lanteessa (m³/s)

Pienin mitoitustulva 2070–2100 (m³/s)

Suurin mitoitustulva 2070–2100 (m³/s)

Muutos (%) Hirvijärvi

- tulovirtaama 1 vrk - juoksutus

69 41

80 43

102 57

+17–+48 +6–+41 Varpula

- tulovirtaama 1 vrk - juoksutus

41 21

48 22

63 31

+17–+54 +7–+50

Ilmastonmuutos aiheuttaa muutospaineita vesistöjen käyttöön. Säännöstelykäytäntöjä pitää sopeuttaa muutoksiin. Kevättulvia varten tarvitaan vähemmän varastotilaa, joten pakolliset "kevätkuopat" ja niiden sitominen kalenteriin muuttuvat ongelmalliseksi lumien vähentyessä ja kevättulvien ajankohdan muuttu-essa. Säännöstelyohjeiden joustavuuteen tulisi kiinnittää huomiota. Talviaikoina tarvitaan vesistöissä lisää varastotilaa talviaikaisten vesisateiden lisääntyessä. Kesien muuttuessa kuivemmiksi ja pidemmiksi varastoaltaat on saatava täyteen ennen kesää. Toisaalta kesä- ja syysateiden lisääntyessä tarvitaan aikaisempaa enemmän varastotilaa kesä- ja syysaikaan. Tämä on ristiriidassa virkistyskäyttäjien toivei-den kanssa. Tarkkojen sääennusteitoivei-den ja etukäteisvaroitusten merkitys kasvaa sateitoivei-den muuttuessa rankemmiksi ja usein paikallisiksi. Patojen juoksutuskapasiteetin lisäämiseen saattaa olla paikoin tarvet-ta. Ilmastonmuutos tuo paineita nykyisten säännöstelylupien muuttamiseen ja tulee huomioida uusia säännöstelyjä suunniteltaessa. (Veijalainen ja Vehviläinen 2008, Veijalainen 2009)