/nginx/o/2024/10/18/16426805t1hbc77.png)
/nginx/o/2025/06/13/16920348t1hcb92.png)
TalTechi teadlased uurisid koostöös taanlastega, mil määral saab biogeokeemilisi numbrilisi mudeleid kasutada Läänemere keskkonnaseisundi senisest täpsemaks ja usaldusväärsemaks hindamiseks.
Nimelt peetakse Läänemere üheks peamiseks keskkonnaprobleemiks inimtekkelist eutrofeerumist, mis tähendab merevee liigset toitainetega rikastumist. «Toitainete allikad on põllumajanduses kasutatavad väetised, punktreostusallikad nagu reoveepuhastusjaamad, samuti atmosfääri paisatud ja tuultega levivad lämmastikuühendid,» loetleb TalTechi meresüsteemide instituudi nooremteadur Oliver Samlas Läänemere kehva seisundi peasüüdlasi.
Süüdi on inimene
Teisisõnu on suures osas süüdi inimene ja tema tegevus põllumajanduses ja veepuhastuses. Eutrofeerumine põhjustab meres erinevate vetikaliikide vohamist, vee hägustumist ning orgaanilise aine lagunemisest tingitud hapniku sisalduse vähenemist mere põhja lähedal. See omakorda võib teatud olukordades põhjustada hüpoksiat ehk madalat hapniku taset või isegi anoksiat, mis tähendab hapnikku puudumist. Samlase sõnul põhineb merekeskkonna seisundi hindamine toitainete sisaldust ja eutrofeerumise otseseid ning kaudseid mõjusid kirjeldavatel indikaatoritel. «Läänemere jaoks on vastavad indikaatorid kokku lepitud Läänemere merekeskkonna kaitse komisjoni (HELCOM) raames toimuva teadlaste ja ametnike koostöö kaudu.»
Tallinna Tehnikaülikooli ja Taani Meteoroloogia Instituudi teadlased uurisidki, mil määral on võimalik kasutada biogeokeemilisi numbrilisi mudeleid Läänemere keskkonnaseisundi hindamiseks. Tehtav uurimistöö aitab Samlase sõnul kaasa nii keskkonnaseisundi hindamise usaldusväärsuse kasvule kui ka mudelite valideerimisele ja arendamisele. Uurimisrühm kasutas seisundi hindamiseks HELCOM koostöös välja töötatud lahustunud anorgaanilistesse ühenditesse seotud fosfori ja lämmastiku ning klorofülli ja hapniku sisalduse indikaatorite metoodikaid. Arvutused tehti nii mudeltulemuste kui seireandmete põhjal ning saadud tulemusi võrreldi omavahel.
Milleks mudelid?
Samlas lisab, et keskkonnaseisundi hinnangute kõrge usaldusväärsuse tagamiseks ja loodusliku varieeruvuse võimaliku mõju vähendamiseks hinnangutes on vaja pikaajalisi ja süstemaatilisi mõõtmisi. «Hetkel aga viiakse mereseiret läbi suhteliselt väikese ruumilise ja ajalise katvusega. See omakorda vähendab tulemuste usaldusväärsust. Siinkohal saavad aidata mudeltulemused.»
Nii kasutati Eesti-Taani teadlaste ühises uurimistöös Copernicus Mereteenuse mudeltulemusi viimase 30 aasta kohta, mille tootmisel osalevad ka Eesti teadlased. «Mudeltulemuste kasutamise peamine kasu on selles, et saadud andmed on nii ajas kui ruumis hästi esitatud,» selgitab Samlas.
/nginx/o/2025/06/13/16920353t1h08ce.jpg)
Mida näitasid tulemused?
Uuringu käigus leiti, et mudeltulemuste kvaliteet ja rakendatavus varieerus sõltuvalt indikaatorist, piirkonnast ja kasutatavast mudelsüsteemist. Paljudel juhtudel mudel alahindas toitainete ja klorofülli sisaldust merevees ning looduses toimuvate muutuste jäljendamine matemaatiliste mudelitega oli kõige raskem piirkondades, kus on suur magevee sissevool, jääkatte esinemine ja keeruline topograafia.
Kõikidest parameetritest ühtisid mõõtmiste ja mudeli tulemused kõige paremini fosfaatide jaoks, välja arvatud piirkonnad Läänemere põhja- ja idaosas.
Üldjuhul nähti, et lämmastiku sisalduse indikaatori väärtused olid mudeli põhjal madalamad kui mõõtmistulemuste põhjal. Klorofülli ja hapniku sisaldused olid mudelis samuti madalamad kui tegelikult mõõdetud.
Mõõtmiste tulemuste erinevusel on mitmeid põhjuseid
Samlas märgib, et mudelil ja mõõtmistel põhinevate tulemuste lahknevusel võib olla mitmeid põhjuseid, nagu näiteks vaatlusandmete vähene hulk (mitte piisav mõõtmiste sagedus ja seirejaamade ebaühtlane paigutus), topograafia ja looduslike protsesside lihtsustamise vajadus matemaatilistes mudelites ja mudelite lahutusvõime.
«Üks oluline praegu Copernicus mereteenuses kasutatava mudeli lihtsustamisest tingitud probleem on seotud lahustunud orgaaniline ainega. Mudelis see parameeter puudub, kuid Läänemeres on lahustunud orgaanilise aine sisaldus suhteliselt suur,» selgitab Samlas.
TalTechi teadlased Oliver Samlas, Stella-Theresa Luik ja Urmas Lips ning Taani Meteoroloogia instituudi teadlased Vasily Korabel ja Jun She tõdevad oma uurimistööd tutvustavas teadusartiklis, mis ilmus väljaandes Marine Pollution Bulletin, et mudeltulemuste täiustamisele aitaks kaasa suurema hulga mõõtmisandmete integreerimine mudelitesse. Lisaks praegu mudelisse integreeritud temperatuuri ja soolsuse andmetele oleks vaja selleks kasutada ka mõõdetud biogeokeemiliste parameetrite andmeid.
Numbrilistel mudelitel on potentsiaali täiendada tühimikke mõõtmisandmetes, kuid mudelid vajavad järjekindlat edasiarendust. Mudelisüsteemide arendamine võimaldaks tulevikus võtta seisundi hindamiseks kasutusele keerukamaid indikaatoreid, nagu näiteks toitainete vood, mis iseloomustavad eutrofeerumise protsessi ja seoseid põhjalikumalt kui ainete sisaldused merevees.
«Mida kiiremini ja usaldusväärsemalt on võimalik keskkonnaseisundi hinnanguid läbi viia, seda paremini saab Läänemere keskkonnas toimuvaid protsesse mõista ja tundlikumaid piirkondi kaitsta,» rõhutab Samlas.