Improving resilience of reservoir operation in the context of watercourse regulation in Finland

Resilience management aims to increase the ability of the system to respond to adverse events. In this study, we develop and apply a structured framework for assessing the resilience of the decision-making process related to reservoir (or lake) regulation with the resilience matrix approach. Our study area is Finland, where the initiatives for the regulation have typically been hydro power production or flood prevention, but nowadays recreational and environmental issues are also increasingly considered. The main objectives of this study are twofold. First, it aims to provide support for reservoir operators and supervisors of the water course regulation projects in their work for identifying the possible threats and actions to diminish their consequences. Second, it studies the applicability of the resilience matrix approach in a quite specifically defined operational process, as most of the earlier applications have focused on a more general context. Our resilience matrix was developed in close co-operation with reservoir operators and supervisors of regulation by means of two workshops and a survey. For the practical application of the matrix, we created an evaluation form for assessing the resilience of a single dam operation process and for evaluating the cost efficiency of the actions identified to improve the resilience. The approach was tested on a dam controlling the water level of a middle-sized lake, where it proved to be a competent way to systematically assess resilience

Vesistösäännöstelyjen uhkien ja haavoittuvuuksien analyysi

Raportissa kuvataan SYKEn yhdessä ELY-keskusten kanssa toteuttaman vesistösäännöstelyjen haavoittuvuusanalyysin toteutus ja tulokset. Vesistösäännöstelyn suurimpia haasteita ovat poikkeukselliset vesitilanteet. Niissä pitäisi löytää vesistön eri osien ja eri käyttäjäryhmien kannalta siedettävät juoksutuskäytännöt. Jos poikkeukselliseen vesitilanteeseen osuu vielä muita häiriötilanteita, kuten laitteiden toimivuuteen tai säännöstelyä koskevaan päätöksentekoon liittyviä ongelmia, seurauksena voi olla huomattavia vahinkoja. Haavoittuvuusanalyysissä vesistöjen operatiivisen säännöstelyn päätösprosessi jaettiin kuuteen vaiheeseen. Ensimmäisenä prosessissa on vesistössä tehtävä havainto, joka kirjataan tietojärjestelmään. Tämän jälkeen tuotetaan vesistömallilla vedenkorkeusennuste, tehdään juoksutuspäätös ja säädetään patoluukut. Lopuksi vielä viestitään päätöksistä. Haavoittuvuusanalyysissä tunnistettiin järjestelmällisesti fyysisiin järjestelmiin, hydrologiseen tietoon, päätöksentekoon ja sosiaaliseen kanssakäymiseen liittyviä uhkia säännöstelyn eri vaiheissa. Sen jälkeen analysoitiin, miten kuhunkin uhkaan voidaan varautua ja vaimentaa sen aiheuttaman häiriön vaikutuksia, sekä mitä häiriönhallinnasta voidaan oppia. Järjestelmällinen haavoittuvuustarkastelu on hyvä keino kokonaiskuvan muodostamiseen sekä kehittämiskohteiden tunnistamiseen ja priorisointiin. Toisaalta menetelmässä ei oteta kantaa esimerkiksi eri uhkien todennäköisyyteen, joten rinnalle tarvitaan myös perinteisiä riskianalyysin menetelmiä. Tarkastelu toteutettiin osana Strategisen tutkimuksen neuvoston Winland -hanketta, jossa tarkastellaan Suomen energia-, ruoka- ja vesiturvallisuutta monitieteisen ja tieteidenvälisen tutkimuksen avulla

Vesiensuojelun tehostamisohjelman vaikuttavuuden arviointi – esiselvitys

Tässä raportissa kuvataan ympäristöministeriön vuonna 2019 käynnistämän vesiensuojelun tehostamisohjelman vaikuttavuuden arvioinnin tukemiseksi tehdyn esiselvityksen tulokset. Esiselvityksessä tuotettiin viitekehys vaikuttavuuden arvioinnin seurantaohjelman laatimiseen ja tunnistettiin mahdollisia mittareita vaikuttavuustavoitteiden toteuttamiselle. Lisäksi arvioitiin erilaisia seurantaohjelmavaihtoehtoja ja kuvattiin mallien, kaukokartoituksen ja datafuusion hyödyntämismahdollisuuksia seurannan toteuttamisessa. Esiselvityksen toteutti Suomen ympäristökeskus ympäristöministeriön tilaamana tiiviissä yhteistyössä keskeisten sidosryhmien ja SYKEn tutkijoiden kanssa. Vaikuttavuuden arvioinnin haasteena on tehostamisohjelman moniulotteisuus, sillä sen kuuden teema-alueen puitteissa rahoitetaan useita hyvin erityyppisiä ja kokoisia hankkeita. Lisäksi hankkeiden vaikutukset voivat näkyä vasta vuosien päästä ja seurannan toteuttaja voi vaihdella. Esiselvityksen aluksi tunnistettiin hyvän seurantaohjelman ominaisuuksia sekä tavoitteita vaikuttavuuden arvioinnille ja seurantaan. Näiden perusteella laadittiin viitekehys ja mittaristoja tehostamisohjelman ja sen puitteissa rahoitettavien hankkeiden vaikuttavuuden arvioinnin ja seurannan toteuttamiseen. Seurantamittarit ryhmiteltiin hanketyypin mukaan seitsemään eri ryhmään: 1) ohjelman/hankkeen toteutus, 2) paineiden seuranta, 3) tilan ja käytön seuranta, 4) yhteistyön ja verkostojen vahvistuminen, 5) viestinnän ja koulutuksen edistäminen, 6) vesistökunnostustoiminnan edistäminen ja 7) menetelmien ja käytäntöjen kehittäminen. Kunkin ryhmän mittareiden soveltuvuutta arvioitiin muun muassa niiden tärkeyden ja kustannusten suhteen. Arvioinnissa hyödynnettiin kahdessa sidosryhmätyöpajassa ja erillisissä teemakohtaisissa työpajoissa saatuja ajatuksia hankkeiden ja tehostamisohjelman seurannasta. Mittarien tunnistamisen ja ryhmittelyn jälkeen tarkasteltiin, miten seuranta tulisi toteuttaa tehostamisohjelman eri teema-alueissa ottaen teema-alueen ominaispiirteet huomioon. Kullekin teema-alueelle ehdotettiin kaksi eri seurantaohjelmavaihtoehtoa (suppea ja laaja), joista suppea sisältää mittareita, joita tulisi seurata kaikissa hankkeissa ja laaja mittareita, joita olisi hyvä seurata, mikäli seuranta halutaan toteuttaa mahdollisimman laadukkaasti mutta silti kustannustehokkaasti. Lisäksi esitettiin yleisiä suosituksia seurannan toteuttamiseksi

Hyvät käytännöt vesistösäännöstelyjä koskevassa päätöksenteossa

Tässä tutkimuksessa kuvataan, miten vesistöjen erityispiirteet, säännöstelyn tavoitteet sekä vesistösäännöstelijän henkilökohtaiset riskiasenteet ja mahdolliset ajattelun vinoumat vaikuttavat vesistöjen säännöstelyn toteuttamiseen. Tulokset pohjautuvat kansainväliseen tutkimuskirjallisuuteen ja 19 Suomessa tehtyyn vesistösäännöstelijän haastatteluun. Säännöstelyn suunnitteluun ja juoksutuspäätösten tekoon vaikuttavat etenkin säännöstelylupa sekä järven ja valuma-alueen koko. Säännöstelypäätösten teko poikkeaa myös eri organisaatioissa. Juoksutuspäätöksiin liittyviä riskejä voivat olla esimerkiksi luparajojen rikkomukset tai haitallisten vedenkorkeuksien ja virtaamien aiheuttaminen. Mitä vakavampia ovat päätösten mahdolliset seuraukset, sitä riskiä karttavampia säännöstelijät ovat päätöksenteossaan. Säännöstelijät tunnistivat toiminnassaan mahdollisia ajattelun vinoumia, etenkin taipumuksen painottaa vastikään koettuja vesitilanteita. Säännöstelyjen etäohjauksen lisääntymisen arvioitiin lisäävän säännöstelypäätösten tekoa liiaksi malleihin ja automaattihavaintoihin luottaen. Mahdollisten päätöksenteon vinoumien tunnistaminen edesauttaa päätöksenteon käytäntöjen kehittämistä

Systeemianalyyttisten menetelmien hyödyntäminen maatalouden ravinteiden kierrossa – Esiselvitys

Maatalouden ravinnekierto on monimutkainen ongelmakokonaisuus, jonka ratkaisemiseksi tarvitaan systeemistä näkökulmaa. Systeemianalyysi on yleiskäsite järjestelmälliselle lähestymistavalle, joka auttaa hahmottamaan systeemeissä olevia monimutkaisia syy–seuraussuhteita. Tarkastelun myötä saadaan jäsennelty kokonaiskuva systeemistä sekä voidaan paremmin ymmärtää vaikutusten välisiä mittasuhteita. Tässä esiselvityksessä tarkasteltiin, miten systeemianalyyttisiä menetelmiä on tarkoituksenmukaista soveltaa ravinteiden kierron eri ongelmakokonaisuuksien ratkaisemiseksi. Aluksi tunnistettiin maatalouden ravinteiden kiertoon liittyviä keskeisiä tutkimuskysymyksiä ja arvioitiin erityyppisten menetelmien hyödyntämismahdollisuuksia näiden ratkaisemisessa. Tarkastelun avulla menetelmien soveltajat voivat tunnistaa heidän käyttötarkoituksiinsa parhaiten soveltuvia menetelmiä. Tarkastelu voi antaa uusia ideoita ja näkökulmia myös henkilöille, joilla ei ole aiempaa kokemusta menetelmien soveltamisesta. Usein parhaat tulokset saavutetaan luomalla looginen menetelmäjatkumo, jossa tarkoituksenmukaisesti hyödynnetään eri menetelmien ominaispiirteitä. Menetelmiä testattiin kahden tapaustutkimuksen avulla. Ohjauskeinojen monitavoitearvioinnissa luotiin järjestelmällinen arviointikehikko, joka ottaa huomioon muun muassa epävarmuuden liittyen ohjauskei-nojen vaikutuksen realisoitumiseen. Toisessa tarkastelussa luotiin biomassojen käsittelylaitosten sijoittelulle optimointimalli, jossa samanaikaisesti optimoidaan biomassojen kuljetusmatkoja käsittelylaitokselle ja biomassojen käsittelylaitosten optimaalista sijoittelukombinaatiota. Hankkeessa ei suoritettu varsinaista mallin laskennallista optimointia, mutta sitä suositellaan tehtäväksi esimerkiksi pilottina käytännön hankkeessa hyödyntäen Biomassa-atlaksesta saatavaa paikkatietoa eri biomassoille. Esiselvityksen perusteella systeemianalyyttisiä menetelmiä on sovellettu ravinteiden kierron ongelmien tarkasteluun Suomessa jo melko laajalti, ja menetelmille on selvästi tarvetta. Suomessa on myös paljon menetelmiin liittyvää osaamista ja esimerkkejä onnistuneista käytännön sovelluksista sekä ravinteiden kierrossa että muilla aloilla. Menetelmäosaaminen hajaantuu kuitenkin monien eri tutkimuslaitosten ja yksikköjen alle. Sen vahvistamiseksi suositellaan tutkimuslaitosten eri yksiköiden menetelmäosaamisesta kartoituksia sekä menetelmiä hyödyntävien hankkeiden yhteisiä tapaamisia. On tärkeää, että substanssiin liittyvien tulosten lisäksi hankkeissa raportoidaan myös menetelmien soveltamiseen liittyviä kokemuksia ja hyviä käytäntöjä, jotka ovat ensiarvoisen tärkeitä menetelmien myöhemmän soveltamisen kannalta

Participatory multi-criteria decision analysis in valuing peatland ecosystem services : Trade-offs related to peat extraction vs. pristine peatlands in Southern Finland

The use of peatlands and the multiple but mutually exclusive ecosystem services they provide is a highly debated issue worldwide. We used a participatory multi-criteria decision analysis (MCDA) to address multiple value dimensions and trade-offs related to peatland ecosystem services in Southern Finland. We evaluated five peatland policy scenarios against provisioning, regulating and cultural ecosystem services as well as socio-economic factors, and engaged key stakeholders in framing the assessment and assigning criteria weights. The MCDA process showed that while peat extraction can basically be reconciled with preserving the most important biodiversity values in Finland, the conflict between peat extraction and carbon stock as well as water quality impacts and the related amenity values is irreconcilable. The role of the participatory MCDA process in promoting learning and reflection was smaller than expected but it did facilitate learning about the flows of peatland ecosystem services. The role of the participants was important not only in making value judgements but also in contributing to the impact assessment, thereby supporting the calls for transdisciplinarity in ecosystem service assessments. Highlights • MCDA supported a systematic scrutiny of the key aspects in the peatland debate. • The process facilitated cognitive learning on peatland ecosystem services. • MCDA helped to articulate social values related to peatlands. • The role of MCDA in promoting value reflection was smaller than expected

Risks of producing and using indicators of sustainable development goals

The Sustainable Development Goals (SDG) aim to provide humanity with a global roadmap to sustainability. Official SDG indicators have been intensively developed, and they have a prominent and pronounced role as a key monitoring and policy instrument. Furthermore, various complementary or alternative indicator sets have been introduced at the global, regional and national levels. This article focuses on the risks related to the national indicators. The analysis is based on experiences from the preparation processes of sustainable development indicators in Finland and insights from indicator professionals and stakeholders in Finland and Germany. The risks related to overuse, nonuse and misuse of indicators are analyzed from the perspectives of indicator contents, processes of production and communication and external context factors. Opportunities for avoiding different risks and improving the desired societal impacts and influences of indicator usage are discussed. The concept of risk is helpful in terms of empirical diagnosis and for formulating mitigation recommendations

A framework for assessing water security and the water-energy-food nexus : The case of Finland

Water security demands guaranteeing economic, social and environmental sustainability and simultaneously addressing the diversity of risks and threats related to water. Various frameworks have been suggested to support water security assessment. They are typically based on indexes enabling national comparisons; these may, however, oversimplify complex and often contested water issues. We developed a structured and systemic way to assess water security and its future trends via a participatory process. The framework establishes a criteria hierarchy for water security, consisting of four main themes: the state of the water environment; human health and well-being; the sustainability of livelihoods; and the stability, functions and responsibility of society. The framework further enables the analysis of relationships between the water security criteria as well as between water, energy and food security. The framework was applied to a national water security assessment of Finland in 2018 and 2030. Our experience indicates that using the framework collaboratively with stakeholders provides a meaningful way to improve understanding and to facilitate discussion about the state of water security and the actions needed for its improvement

Methods to inform the development of concise objectives hierarchies in multi-criteria decision analysis

Building a well-structured objectives hierarchy is central to multi-criteria decision analysis (MCDA). However, in the absence of a systematic methodology to support the process, this task has been described as “more art than science”. Objectives hierarchies often tend to become large and constraining the size of a hierarchy can be challenging. This paper proposes and illustrates the use of a set of methods to support the simplification of the hierarchies in contexts that are “datarich” and characterised by many objectives. The aim of using the proposed approach is to support decision analysts in developing an appropriately concise decision model for the further interactions with the stakeholders. Using data from two completed environmental cases we show retrospectively how qualitative (means-ends networks), semiquantitative (relevancyanalysis) and quantitative (correlation analysis, principal component analysis, local sensitivity analysis of weights) methods, used alone or in combination, can inform hierarchy development. We evaluate the potential benefits and challenges of each method and discuss the advantages and disadvantages of the simplification of an objectives hierarchy. Questionnaire-based relevancy analysis can be a useful method to identify and communicate important objectives in the early phases of an MCDA process with stakeholders, while correlation analysis can help to identify overlapping objectives, particularly in cases having many objectives and alternatives. It is intended that the methods support a facilitator in developing a clear understanding of the problem and also prompt deeper thinking about and discussion of the appropriate structure and content of an objectives hierarchy with the stakeholders involved