Taistelu haitallisia vieraslajeja vastaan saa apua satelliittikuvien ja laskentamallien yhdistelmästä

Haitalliset vieraslajit ovat elinympäristöjen tuhoutumisen jälkeen toiseksi suurin uhka luonnon monimuotoisuudelle. Satelliittien ja niiden tuottaman mittaustiedon lisääntyminen auttaa vieraslajien leviämisen torjunnassa sekä jo tuhoa kärsineiden alueiden ekosysteemien palautumisessa. LUT-yliopisto osallistuu tähän työhön sovelletun matematiikan ja data-analyysin asiantuntemuksella.

Vesihyasintin raivausta Etiopiassa Lake Tana -järvellä.

Supikoira suomalaisessa metsässä ja vesihyasintti etiopialaisella Tana-järvellä – näitä keskenään hyvin erilaisia lajeja yhdistää luokittelu haitalliseksi vieraslajiksi luontaisten levinneisyysalueidensa ulkopuolella.

Haitalliset vieraslajit ovat uusille alueille siirtyneitä tai ihmisten toimesta siirrettyjä lajeja, jotka tavalla tai toisella tuhoavat alueen luontaista ekosysteemiä ja uhkaavat luonnon monimuotoisuutta.

Suomessa supikoira aiheuttaa tuhoa lintujen populaatiolle syömällä munia sekä levittämällä terveydelle vaarallisia sairauksia ja loisia. Vesihyasintti puolestaan on poikkeuksellisen nopeasti leviävä, vapaasti kelluva monivuotinen vesikasvi, jonka levinneisyydestä kärsivät esimerkiksi Afrikassa monet makean veden alueet.

Etelä-Amerikan trooppisilta ja subtrooppisilta vyöhykkeiltä lähtöisin oleva vesihyasintti on luokiteltu maailmanlaajuisesti sadan haitallisimman vieraslajin joukkoon (Global Invasive Species Database). Sen haittojen torjunta on tyypillisesti monen tieteenalan asiantuntijoiden ja paikallisten viranomaisten yhteistyötä.

"Vesihyasintti tukkii jokien suistoja ja muita vesistöjen kulkureittejä. Se vaikeuttaa merkittävästi kalastusta eikä kelpaa edes rehuksi, sillä esimerkiksi lehmät saavat sen syömisestä maksavaurioita", kertoo LUTin apulaisprofessori Lassi Roininen tuontikasvin haitoista.

Apulaisprofessori Lassi Roininen

Roininen on nähnyt haitat paikan päällä Etiopiassa viimeksi maaliskuussa 2020, juuri ennen kuin koronakriisi ajoi matkustamisen maailmassa minimiin. Kuinka Roinisen, sovelletun matematiikan apulaisprofessorin, työ liittyy vieraslajin torjuntaan Afrikassa?

Roininen taustoittaa tekevänsä paljon työtä satelliittien ja yläilmakehän tutkajärjestelmien tuottaman datan ympärillä.  Roininen kollegoineen kehittää laskennallisia malleja, jotka parantavat datan laatua poistamalla epävarmuutta havainnoissa ja mittaustuloksissa.

"Tässä nimenomaisessa tutkimuksessa teemme laskentamalleja, jotka parantavat Lake Tanasta saatavan satelliittikuvan luotettavuutta. Tällä tutkimustyöllä saadaan ajastaan täsmätietoa vesihyasintin torjuntatyön tueksi. Torjunta itsessään voi sitten olla mekaanista käsityötä tai koneellistettua."

Tutkimus hyödyntää yhdysvaltalaisen Landsat 8 -satelliitin vapaasti saatavilla olevaa kuvaa, ja Roininen työstää aiheesta kahden kansainvälisen tutkijakollegansa kanssa myös tieteellistä artikkelia. Vastaavaa tutkimusta on käynnissä myös Tansanian, Ugandan ja Kenian alueille sijoittuvalla Viktoriajärvellä. 

Laskentamallien avulla nähdään se mitä ei näe

Vesihyasintin levinneisyyttä arvioitaessa satelliittikuvan epätarkkuus johtuu pääasiassa raoista yksittäisten kukintojen välillä, tiiviin ja yhtenäisen kasvimaton havaitsee luotettavasti silmälläkin.

"Yritämme luoda luotettavan laskentamallin, jolla satelliittikuvan jokaisen pikselin osalta voidaan sanoa, onko sen pikselin kohdalla kasvia vai ei."

Yksi Roinisen keskeisistä tutkijakollegoista on LUTin pitkäaikainen sovelletun matematiikan professori Heikki Haario. Haarion kautta Roininen on ollut mukana Suomelle tärkeässä tutkimuksessa, jossa myös parannetaan satelliittikuvan tuottamaa mittaustietoa laskentamalleilla.

"Olen ollut mukana myös Itämeren levätilannetta havainnoivan satelliittidatan täsmentämisessä. Merialueiden yllä pilvet aiheuttavat tyypillisesti katvealueita kuvahavaintoon. Tilastotieteellisillä malleilla luodaan jokaiselle pikselille laskentamalli kertomaan, onko siinä kohdassa levää vai ei.  Eli tavallaan laskentamallien avulla nähdään se mitä ei näe", kuvailee Roininen.

Roinisen puheessa vilisevät tutkijakollegat ja yhteistyöyliopistot eri puolilta maailmaa, samoin satelliittien nimet ja sovellusalueet, joilla niitä hyödynnetään. Vahvasti verkottuneella Roinisella on monta tutkimusta samaan aikaan vireillä, ja pää vähintäänkin yläilmakehässä, jos ei suorastaan avaruudessa.

"Satelliittimittaukset ovat yleistyneet vauhdilla, ja datan hyödyntäminen on kasvanut räjähdysmäisesti. Erityisesti EU:ssa liputetaan avoimesti saatavilla olevan satelliittidatan puolesta, ja halutaan tukea hyötyjen leviämistä yhteiskunnan eri sektoreille. Avaruusdatan hyödyntämisessä on tutkijoille pitkäksi aikaa ammennettavaa", päättää Roininen.

Lisätietoja: 

Lassi Roininen
apulaisprofessori, sovellettu matematiikka
+358 40 675 4885 Lassi.Roininen@lut.fi
@LassiRoininen

Lue seuraavaksi: