Tieteelliset ja oikeudelliset mekanismit tarttumassa mallien epävarmuuksiin: : Suomalainen oikeuskäytäntö tasapainoa etsimässä

Environmental models are ubiquitous in assessing the environmental impacts of planned projects. Modelling is an inferential process and includes various mechanisms to address the uncertainty of the outcome. In this article, we acknowledge the continuum of uncertainty assessments and identify the legal mechanisms with which Finnish judicial review—characterised by broad scope of review and in-house expert judges—has encountered model uncertainty. Closely examining 10 waters-related cases heard by the Supreme Administrative Court of Finland, we explain the porous yet substantial boundary between science and law revealed by the cases. The cases demonstrate the elegance with which courts can strike a balance between the contingent precautionary principle, gradually decreasing scientific uncertainty, and the procedural constraints under which they operate. We conclude by analysing the traces towards reciprocality and adaptivity the cases reveal, encouraged by the iterative modelling mechanism and challenged by the constitutional restrictions on the scope of review.Peer reviewe

Water level regulation in winter triggers fouling of fishing nets by the diatom Aulacoseira islandica in a boreal lake

Water level regulation related to hydroelectric power production and flood prevention is an important hydro-morphological pressure on many watercourses around the world. Fouling of fishing nets in autumn during the open water period and in winter under the ice is a common phenomenon in large Finnish lakes where the water level is regulated. This fouling of fishing nets can sometimes be so extensive that fishing has to be stopped. Based on the practical experiences of fishermen, the main cause for the under-ice fouling has been proposed to be the winter draw-down of water causing low water level and stronger currents in lakes, but no conclusive relationship between fouling and water level regulation has yet been demonstrated. Here we show, using long-term winter data from a boreal lake and short-term netting experiments, that fouling of fishing nets results from increased water draw-down during winter (January–March). Our results also show that fouling of fishing nets takes place only if the high water flow rates are accompanied by an intensive lowering of the water level. We also discuss the relevance of our results to other regulated lakes with ice cover.peerReviewe

Nutrient load compensation as a means of maintaining the good ecological status of surface waters

We examine how nutrient load compensation could help a firm expand its production when production is a source of nutrient loads, threatening the ecological status of a water body. We ask whether compensation is technically feasible and whether it can be made in an ecologically sustainable way. Credits for compensation may be provided by point or nonpoint sources. We apply our approach to the case of Finnish Lake Kallavesi, where the Supreme Administrative Court, based on the Water Framework Directive, refused an environmental permit for a plan to build a large pulp mill. We employ a lake nutrient response model to determine water quality using probabilistic analysis of the ecological status of the lake. The supply potential of phosphorus credits from point sources was too low to keep the lake in good ecological status with at least 80% probability and must be complemented by credits from agricultural nonpoint sources. Using a trade ratio of 1:1.2 to reflect uncertainty on credits from nonpoint sources suggests that the reduction in agricultural phosphorus loading would suffice on its own to ensure the good ecological status by 90% probability. The cost of buying nutrient reduction credits would be at most 2% of the investment.Peer reviewe

Automatisoitu, jatkuva ympäristöolosuhteiden seuranta ja seurantatiedon laatu Maasää-hankkeessa

Maasää-hankkeessa (6/2007-12/2008) suunniteltiin ja rakennettiin jatkuvatoiminen, automaattinen Maasää-anturiverkko tuottamaan tiheäfrekvenssistä ja spatiaalisesti tarkkaa ympäristöolosuhdetietoa Karjaanjoen valuma-alueelta. Lisäksi kehitettiin tuotetun datan laadunvalvontajärjestelmää, sekä testattiin datan hyödyntämistä maatalouden ja vesienseurannan sovelluksissa. Hankkeen toteuttivat Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus, Suomen ympäristökeskus ja Ilmatieteen laitos sekä 11 yritystä ja yhdistystä. Tutkimuslaitosten yhteistyö jatkuu nyt MMM:n rahoittamassa kolmivuotisessa EnviSense-hankkeessa, jossa jatketaan Maasää-verkon kehittämistä ja hyödyntämistä maatalouden sovelluksissa Tässä artikkelissa on esitellään Maasää-mittausverkko ja arvioidaan verkon toiminnan luotettavuutta ja mittausten laatua. Arvio tehdään tarkastelemalla huolto- ja ylläpitotoimia hankkeen koko keston ajalta ja laadunvarmistusalgoritmien liputtamia puuttuvia, epäilyttäviä ja virheellisiä havaintoja 4 kk:n ajanjaksolta. Maasää-anturiverkko koostuu noin 70 mittauspisteestä, jotka tuottavat päivittäin noin 30 000 havaintoa paikallisesta säästä (lämpötila, ilmankosteus, ilmanpaine, tuulen suunta ja nopeus), vedenlaadusta (veden sameus, nitraattityppipitoisuus) sekä maankosteudesta. Antureiden mittausfrekvenssi vaihtelee 15 min:sta tuntiin. Mittaustiedot siirtyvät havaintoasemilta langattomasti ja lähes reaaliaikaisesti kahteen tietokantaan, jotka ovat käytettävissä internetin kautta. Sää-, maankosteus- ja optiset sameushavainnot käyvät päivittäin läpi automaattisen laadunvarmistuksen, jossa tarkistetaan että havaintoasemat mittaavat ja että mittaukset ovat ennalta sovittujen raja-arvojen välissä. Tiedot puuttuvista, epäilyttävistä ja virheellisistä havainnoista lähetetään laadunvarmistajalle, ja niiden perusteella arvioidaan antureiden huoltotarpeita. Tietokantaan talletetaan havainnon laadusta kertova koodi. Spektrometrien tuottamat mittaukset käyvät läpi asiantuntijan suorittaman manuaalisen tarkastuksen ja korjauksen. Puuttuvien havaintojen osuus on pysynyt pienenä (sääasemien puuttuvien havaintojen osuuden mediaani oli 0.6 % ja sameusasemien 1.4 %). Asemien välinen vaihtelu oli kuitenkin suurta. Yleisimpänä syynä olivat väliaikaiset virransaantiongelmat. Epäilyttäviä tai virheellisiä havaintoja löydettiin 0.06 %. Yleisimpiä ne olivat sameusasemilla, jossa ne johtuivat pääosin veden sameuden yksittäisistä piikkiarvoista tai vedenpinnankorkeusmittareiden sijaintiongelmista. Huoltotoimia aiheuttivat eniten virransaantiongelmat (88 kpl) tai sameusantureiden likaantuminen (noin 64 kpl). Nykyinen laadunvarmistusjärjestelmä paljastaa suurimmat virheet datassa ja tehostaa mittausverkon huoltoa ja ylläpitoa. Emme vielä tiedä kuinka moni epäilyttävä tai virheellinen havainto jäi huomaamatta. Toisaalta osa nykyisistä datan laatuongelmista on jatkossa vältettävissä kun anturiverkon toiminta vakiintuu. Toimivan laadunvarmistus- ja hälytysjärjestelmän ja huollon tärkeys tuli kuitenkin selkeästi esille

Scientific models in legal judgements : The relationship between law and environmental science as problem-feeding

Highlights • Analysis of the science-law relationship as an interdisciplinary exchange of problems. • The problem-feeding model of interdisciplinarity is used in this analysis. • Highlight mismatches in expectations between actors. • Differing concepts of uncertainty and understandings of values-science central.Legal decision-making often relies on scientific knowledge and information of other kinds, not least in environmental law where legal institutions use environmental modeling to, for example, project expected effects of projects when approving or denying permits. In this paper, using use the problem-feeding model of interdisciplinarity, we analyze this relationship as an exchange of problems and solutions between different communities of expertise. Drawing on recent examples from Finland, we use the problem-feeding model to explore the conditions under which problem-solution coordination breaks down. We argue that tensions between the notions of uncertainty used by the different communities of expertise can lead to differing understandings of the way the relationship between legal institutions and scientific experts works, and that this may disrupt the orderly exchange of problems and solutions. We illustrate our views in a fictional discussion between a lawyer and a modeler

Alternative approaches to modelling lake ecosystems

The development of modelling in aquatic ecology has focused on mechanistic biogeochemical models.  However, such models have substantial data requirements for inputs and also for proper validation, which hinders their use for less studied systems.  Another significant problem with complex models is their structural and computational difficulty, and thus often an associated absence of proper uncertainty analysis for the model results.  This makes the use of the outputs for public policy making (e.g. in lake management) rather questionable.  We see no compelling reason (other than lack of awareness of choices) why all lakes and all questions should necessarily be studied using the same high-profile models.  Here we review two alternative statistical approaches, Linear Mixed Modelling and Structural Equation Modelling, and the different ways they have been used to extract maximum information from existing data.  These methods offer promise for tackling the problems highlighted above, although our aim is not to promote any one method over the others.  Rather, we want to stimulate debate about the remaining unknown factors in lake modelling as well as about the balance between data and models, and the still too uncritical way in which model outputs are interpreted and used for decision making

Wireless in-situ sensor network for agriculture and water monitoring on a river basin scale in Southern Finland: evaluation from a data user's perspective

v2009okpk

Causal analysis of phytoplankton development in a small humic lake using structural equation modelling

The factors affecting phytoplankton development in a small boreal, dystrophic lake during summer stratification were explored using structural equation models (SEM). Phosphorus had the highest positive impact on phytoplankton, and higher temperatures also enhanced the biomass. Water colour, and to a lesser extent intense zooplankton grazing, restricted phytoplankton biomass. Grazers generally seemed to be ineffective at controlling phytoplankton, however, which could be partly due to the high abundance of Gonyostomum semen (Raphidophyceae), a large motile algae not readily grazed by zooplankton. The importance of water colour, a significant factor in dystrophic lakes, emerged clearer in SEM than from regression models. SEM proved to be an effective and informative technique for exploring the factors affecting phytoplankton development, the role of each variable, and their interactions. Incorporating Bayesian analysis into the traditional SEM enabled a more detailed examination of variation in the variable estimates and possible sources of uncertainty and provided more reliable error estimates. We used total chlorophyll a as a proxy for total phytoplankton biomass, but the results clearly indicated that some of the emerging questions could have been better addressed by separating different phytoplankton groups. Nevertheless, SEM provided new insights from standard data, and we encourage its further applications in aquatic science

Participatory operations model for cost-efficient monitoring and modeling of river basins — A systematic approach

AbstractThe worldwide economic downturn and the climate change in the beginning of 21st century have stressed the need for cost efficient and systematic operations model for the monitoring and management of surface waters. However, these processes are still all too fragmented and incapable to respond these challenges. For example in Finland, the estimation of the costs and benefits of planned management measures is insufficient. On this account, we present a new operations model to streamline these processes and to ensure the lucid decision making and the coherent implementation which facilitate the participation of public and all the involved stakeholders. The model was demonstrated in the real world management of a lake. The benefits, pitfalls and development needs were identified. After the demonstration, the operations model was put into operation and has been actively used in several other management projects throughout Finland

Ahvenanmaan kalankasvatuslaitosten vaikutukset päällysleviin ja pohjaeläimistöön

Vesiviljelyn innovaatio-ohjelman ympäristövaikutustutkimuksissa arvioitiin kalankasvatuksen ja muiden olosuhdetekijöiden vaikutukset pohjaeläimistöön sekä päällyslevien muodostumiseen. Tarkastelu kohdennettiin Ahvenanmaan vesialueille, jossa on ollut suuria kalankasvatuslaitoksia paikallisen sijainninohjaussuunnittelun jälkeen jo reilut kymmenen vuotta, ja jossa suurin laitoskeskittymä tuottaa vuodessa yli miljoona kiloa kalaa. Velvoitetarkkailuaineiston ja tilastollisen analyysin perusteella selvitettiin, minkälaisissa olosuhteissa ja tuotantomäärillä on vaikutuksia, sekä minkälaisiin olosuhteisiin laitoksia voidaan jatkossakin sijoittaa. Lisäksi aineiston perusteella kehitetyn ennustavan mallin avulla arvioitiin, kuinka laajalle vaikutukset pohjaeläimistöön ja päällysleviin mahdollisesti ulottuisivat Kalavaltio- ja Uudenkaupungin hankkeissa. Tulosten perusteella vaikutukset pohjaeläimistöön ja päällysleviin ovat yleisesti ottaen samankaltaiset: mahdolliset vaikutukset näkyvät laitosten välittömässä läheisyydessä, ja tuotantomäärän vaikutus on suurempi suojaisilla, matalilla paikoilla. Päällyslevien a-klorofyllin määrään vaikuttaa erityisesti veden lämpötila, sijaintipaikan avoimuus, tuotannon suuruus sekä etäisyys laitokselta. Uusien suunniteltujen laitosten vaikutus päällysleviin ulottuu 200–800 metrin etäisyydelle laitoksesta tuotannon määrästä ja sijainnista riippuen. Pohjaeläinten lajiston vaihtelua selittää enimmäkseen ympäristöolosuhteet, kuten pohjanlaatu, alusveden lämpötila ja happipitoisuus. Tulosten perusteella voidaan suositella, että laitokset tulisi sijoittaa avoimille alueille, jossa alusvesi sekoittuu hyvin ja pohjan happitilanne on hyvä. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää laitosten sijainninohjauksessa sekä vaikutusarviointien ja velvoitetarkkailun kehittämisessä