Tilastollinen ominaiskuormitusmalli

Tilastollinen ominaiskuormitusmalli on vedenlaatu- ja virtaamahavaintoihin sekä valuma-alueen ominaisuuksiin perustuva kuormituksen arviointimenetelmä kokonaistypelle ja -fosforille.

Mallin tilastolliset yhtälöt muodostettiin keräämällä havaintoja valuma-alueiden virtaamista ja vedenlaadusta. Kriteerit valuma-alueiden valinnalle olivat

• Päivittäiset virtaamatiedot v. 2000–2011, vain yhdeltä vuodelta sai olla puuttuvaa dataa
• Vähintään 3 vuodelta vähintään 12 vesinäytettä 

Kirteerit täyttäviä havaintopisteitä oli 70, joista noin puolta käytettiin kuormitusyhtälöiden muodostamiseen ja loppuja yhtälöiden validointiin. Kullekin havaintopisteelle laskettiin typen ja fosforin ainevirtaamien vuosikeskiarvot koko 12 v. kaudelta

Näitä ainevirtaamia selitettiin muodostamalla tilastollisia regressioyhtälöitä, joissa selittävinä muuttujina käytettiin yläpuolisen valuma-alueen ominaisuuksia, kuten:

• Peltoisuus (selvästi tärkein)
• Järvisyys (toiseksi tärkein)
• Metsäisyys
• Pintamaan savisuus
• Lannan mukana tuleva fosfori
• Sadanta
• Ym.

Tilastolliset ominaiskuormitusmallit

Lopullinen tilastollinen ominaiskuormitusmalli käsittää 5 erillistä yhtälöä sekä typelle että fosforille.Tulokset esitetään yleensä näiden mediaani- tai keskiarvoina.

Mallit kokonaisfosforille (TP):

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 1 → 𝑇𝑃=3.0+ 1.44 ∙𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠 (𝑅²=0.70)

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 2 → 𝑇𝑃=10.7+1.35∙𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠−1.09∙𝑗ä𝑟𝑣𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠 (𝑅²=0.79)

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 3 → 𝑇𝑃=3.25+1.30∙𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠−1.37∙𝑗ä𝑟𝑣𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠+0.002∙𝑙𝑎𝑛𝑛𝑎𝑛 𝑃+0.89∙𝑠𝑎𝑣𝑖𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑗𝑒𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 (𝑅²=0.84)

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 4 → 𝑇𝑃=4.66+0.99∙𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠−1.04∙𝑗ä𝑟𝑣𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠−0.40∙𝑚𝑒𝑡𝑠ä𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠+0.65∙𝑠𝑎𝑣𝑖𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑗𝑒𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠+0.06∙𝑠𝑎𝑑𝑎𝑛𝑡𝑎 (𝑅²=0.83)

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 5 → 𝑇𝑃 = −48.1+1.26∙𝑡𝑎𝑎𝑗𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠+1.10∙𝑠𝑎𝑣𝑖𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑗𝑒𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠+0.08∙𝑠𝑎𝑑𝑎𝑛𝑡𝑎–1.62∙𝑗ä𝑟𝑣𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠+0.003∙𝑙𝑎𝑛𝑛𝑎𝑛 𝑃–0.24∙𝑘𝑒𝑣ä𝑡𝑣𝑖𝑙𝑗𝑎𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑎𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎+2.52∙𝑘𝑒𝑣ä𝑡𝑣𝑖𝑙𝑗𝑎𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 𝑘𝑜𝑘𝑜 𝑚𝑎𝑎−𝑎𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎+23.6∙𝑝𝑢𝑢𝑡𝑎𝑟ℎ𝑜𝑗𝑒𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑎𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎 –132.4∙𝑝𝑢𝑢𝑡𝑎𝑟ℎ𝑜𝑗𝑒𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 𝑘𝑜𝑘𝑜 𝑚𝑎𝑎−𝑎𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎 (𝑅²=0.93)

Mallit kokonaistypelle (TN):

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 1 → 𝑇𝑁=130.8+21.9∙𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠 (𝑅²=0.77)

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 2 → 𝑇𝑁=256.4+20.0∙𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠−16.8∙𝑗ä𝑟𝑣𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠 (𝑅²=0.85)

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 3 → 𝑇𝑁=244.8+18.0∙𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠−17.9∙𝑗ä𝑟𝑣𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠 +1.17∗𝑘𝑒𝑣ä𝑡𝑣𝑖𝑙𝑗𝑎𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑎𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎 (𝑅²=0.85)

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 4 → 𝑇𝑁=320.6+18.3∙𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠−17.6∙𝑗ä𝑟𝑣𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠 −0.93∙𝑚𝑒𝑡𝑠ä𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠 +1.07∙𝑁−𝑝𝑖𝑠𝑡𝑒𝑘𝑢𝑜𝑟𝑚𝑖𝑡𝑢𝑠 (𝑅²=0.87)

𝑀𝑎𝑙𝑙𝑖 5 → 𝑇𝑁=−324.5+15.6∙𝑡𝑎𝑎𝑗𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠+0.64∙𝑠𝑎𝑑𝑎𝑛𝑡𝑎−12.2∙𝑗ä𝑟𝑣𝑖𝑠𝑦𝑦𝑠+1.18∙𝑁−𝑝𝑖𝑠𝑡𝑒𝑘𝑢𝑜𝑟𝑚𝑖𝑡𝑢𝑠−0.94∙𝑁− 𝑙𝑎𝑠𝑘𝑒𝑢𝑚𝑎 𝑣𝑒𝑡𝑒𝑒𝑛+6.97∙𝑘𝑒𝑣ä𝑡𝑣𝑖𝑙𝑗𝑎𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑎𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎+25.4∙𝑘𝑒𝑣ä𝑡𝑣𝑖𝑙𝑗𝑎𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 𝑘𝑜𝑘𝑜 𝑚𝑎𝑎−𝑎𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎−83.7∙𝑠𝑦𝑦𝑠𝑣𝑖𝑙𝑗𝑎𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 𝑘𝑜𝑘𝑜 𝑚𝑎𝑎−𝑎𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎+3.10∙𝑛𝑢𝑟𝑚𝑒𝑛 𝑜𝑠𝑢𝑢𝑠 𝑝𝑒𝑙𝑡𝑜𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎 (𝑅²=0.92)

Mallien tulosmuuttujien yksikkö kg/km2 vuodessa.

Selittävien muuttujien yksiköt alla

• Peltoisuus: % maapinta-alasta
• Järvisyys: % koko pinta-alasta
• Metsäisyys: % maapinta-alasta
• Taajamien osuus: % maapinta-alasta
• Lannan P: kg / peltopinta-ala
• Savipeltojen osuus: % maapinta-alasta
• Kevätviljan osuus peltoalasta: %
• Kevätviljan osuus koko maa-alasta: %
• Puutarhojen osuus peltoalasta: %
• Puutarhojen osuus koko maa-alasta: %
• Syysviljan osuus koko maa-alasta: %
• Nurmen osuus peltoalasta: %
• Sadanta: mm

Julkaisuja

Röman, E., Ekholm, P., Tattari, S., Koskiaho, J. & Kotamäki, N. 2018. Catchment characteristics predicting nitrogen and phosphorus losses in Finland. River Research and Applications 34: 397–405. https://doi.org/10.1002/rra.3264

Lisätietoa

Tutkimusinsinööri, Jari Koskiaho, Suomen ympäristökeskus SYKE, etunimi.sukunimi@syke.fi

Erikoistutkija, Petri Ekholm, Suomen ympäristökeskus SYKE, etunimi.sukunimi@syke.fi