Knowledge-based marine conservation in oil spill risk management

Maritime transport is an efficient way to ferry goods, oil, and chemicals but shipping poses a threat to marine ecosystems. Oil spills have a potential to extinguish or debilitate fish and wildlife populations and habitat types important to the marine ecosystem. In this thesis, I study the resources and methods for collecting data and knowledge about the adverse impacts of oil on sensitive species and habitat types. Furthermore, I study how ecological knowledge could be passed to decision-makers and how the risks should be communicated. Finally, I discuss future policy improvements and scientific needs for ecological knowledge in oil spill risk management. This forms a synthesis of what kind of ecological information is required for the environmental risk management and conservation of marine ecosystems under oil spill threat. The thesis includes five papers, where we develop methods to assess the environmental impacts of oil spills and the effectiveness of management practices to mitigate their adverse ecological effects. Improved strategies combine theoretical disciplines, such as population biology with practical oil spill response. The results demonstrate that environmental risk assessment models can be used to structure problems, integrate knowledge and uncertainty, and persuade decision-makers by visualizing the results. Since the objective of risk assessment is to synthesize information for environmental management and policy design, which should rely on the extensive use of scientific evidence, communication between academia and decision-makers is of great importance. The use of Bayesian networks would improve the current oil spill risk management in the Baltic Sea, since all the variables affecting oil spill risk can be presented in one framework in a transparent manner. Many geospatial services work as tools of informative policy instruments, as they deliver ecological data and knowledge for oil spill risk management. Researchers could also participate more often in the contingency planning or practical management of oil spills as experts. Thus, all the relevant knowledge could be integrated into the decision-making process. This thesis offers new insights into oil spill risk management in the Baltic Sea and provides examples showing how evidence-based management actions should be chosen and carried out in order to minimize the risks. Policy recommendations are also provided. First, in oil spill risk management, the marine ecosystem should be prioritized based on its conservation value, recovery potential and protection effectiveness. Second, because preventive measures against oil accidents are considered cost-effective, maritime safety should be increased, with stricter and regional ship inspection practices. The effects of policy innovations should be assessed using probabilistic policy-support tools.Rannikon luonto tulee priorisoida sen suojeluarvon, öljyn aiheuttaman tappion, lajien ja luontotyyppien palautumiskyvyn ja suojattavuuden perusteella. Meriliikenne on tehokas tapa kuljettaa tavaroita, kemikaaleja ja öljyä. Merenkulku kuitenkin uhkaa meriekosysteemejä, sillä alusonnettomuuksista aiheutuvat öljyonnettomuudet voivat heikentää tai hävittää lajeja ja niiden elinympäristöjä. Karttapohjaiset sovellukset voivat toimia neuvoa-antavina työkaluina suojelutoimien kohdistamisessa. Väitöskirja arvioi öljyonnettomuuksien aiheuttamia haitallisia vaikutuksia Itämeren luontoon ja tarkastelee millaisilla toimintamalleilla niitä voidaan pienentää. Työn viisi osajulkaisua pyrkivät vastaamaan kysymyksiin siitä, millaisin menetelmin öljyonnettomuuksien haittoja voidaan tutkia, miten tieto saaduista tuloksista voidaan siirtää päätöksentekoon ja kuinka riskinarviointia kannattaa kehittää. Väitöskirjatutkimuksessa on erityisesti arvioitu rannikon uhanalaisten lajien ja luontotyyppien palautumiskykyä ja suunniteltu työkaluja riskinhallintaan. Tulokset osoittavat, että todennäköisyyspohjaisten verkkomallien avulla tehty riskinarviointi voi auttaa jäsentämään ongelmia, huomioimaan epävarmuutta ja vakuuttamaan päätöksentekijöitä. Öljyonnettomuusriskien hallintaan tulee luoda uusi viestintäkulttuuri, jossa tutkijat voivat osallistua entistä enemmän torjunnan suunnitteluun. Tämä edistää merkittävästi tietoon perustuvaa päätöksentekoa. Onnettomuusriskiä tulee myös hallita entistä tiukemmilla ja paikallisilla keinoilla. Itämeri on ainutlaatuinen ekosysteemi. Sen pohjoinen sijainti, pieni vesitilavuus, hidas veden vaihtuvuus ja pohjan hapettomuus tekevät alueesta herkän öljyn vaikutuksille. Suomen rannikon mataluus ja saariston rikkonaisuus lisäävät öljyn haitallisia vaikutuksia: matala vesisyvyys lisää eliöiden altistumistodennäköisyyttä ja öljyn pitoisuutta meressä, ja rannikon muoto tekee siitä haasteellisen öljyntorjunnalle. Itämeressä monet lajit elävät sopeutumisensa äärirajoilla ja ovat siksi herkkiä ympäristömuutoksille kuten öljyonnettomuuksille. Kansainvälinen merenkulkujärjestö onkin nimennyt Itämeren erityisen herkäksi merialueeksi

Assessing the impacts of seabed mineral extraction in the deep sea and coastal marine environments : Current methods and recommendations for environmental risk assessment

Mineral extraction from the seabed has experienced a recent surge of interest from both the mining industry and marine scientists. While improved methods of geological investigation have enabled the mapping of new seafloor mineral reserves, the ecological impacts of mining in both the deep sea and the shallow seabed are poorly known. This paper presents a synthesis of the empirical evidence from experimental seabed mining and parallel industries to infer the effects of seabed mineral extraction on marine ecosystems, focusing on polymetallic nodules and ferromanganese concretions. We use a problem-structuring framework to evaluate causal relationships between pressures caused by nodule extraction and the associated changes in marine ecosystems. To ensure that the rationale behind impact assessments is clear, we propose that future impact assessments use pressure-specific expert elicitation. We further discuss integrating ecosystem services in the impact assessments and the implications of current methods for environmental risk assessments.Peer reviewe

Incorporating stakeholders' values into environmental decision support : A Bayesian Belief Network approach

Participatory modelling increases the transparency of environmental planning and management processes and enhances the mutual understanding among different parties. We present a sequential probabilistic approach to involve stakeholders' views in the formal decision support process. A continuous Bayesian Belief Network (BBN) model is used to estimate population parameters for stakeholder groups, based on samples of individual value judgements. The approach allows quantification and visualization of the variability in views among and within stakeholder groups. Discrete BBN is populated with these parameters, to summarize and visualize the information and to link it to a larger decision analytic influence diagram (ID). As part of ID, the resulting discrete BBN element serves as a distribution-form decision criteria in probabilistic evaluation of alternative management strategies, to help find a solution that represents the optimal compromise in the presence of potentially conflicting objectives. We demonstrate our idea using example data from the field of marine spatial planning. However, this approach is applicable to many types of management cases. We suggest that by advancing the mutual understanding and concrete participation this approach can further facilitate the stakeholder involvement also during the various stages of the environmental management process. (C) 2019 The Authors. Published by Elsevier B.V.Peer reviewe

How to value biodiversity in environmental management?

Biodiversity is globally recognised as a cornerstone of healthy ecosystems, and biodiversity conservation is increasingly becoming one of the important aims of environmental management. Evaluating the trade-offs of alternative management strategies requires quantitative estimates of the costs and benefits of their outcomes, including the value of biodiversity lost or preserved. This paper takes a decision-analytic standpoint, and reviews and discusses the alternative aspects of biodiversity valuation by dividing them into three categories: socio-cultural, economic, and ecological indicator approaches. We discuss the interplay between these three perspectives and suggest integrating them into an ecosystem-based management (EBM) framework, which permits us to acknowledge ecological systems as a rich mixture of interactive elements along with their social and economic aspects. In this holistic framework, socio-cultural preferences can serve as a tool to identify the ecosystem services most relevant to society, whereas monetary valuation offers more globally comparative and understandable values. Biodiversity indicators provide clear quantitative measures and information about the role of biodiversity in the functioning and health of ecosystems. In the multi-objective EBM approach proposed in the paper, biodiversity indicators serve to define threshold values (i.e., the minimum level required to maintain a healthy environment). An appropriate set of decision-making criteria and the best method for conducting the decision analysis depend on the context and the management problem in question. Therefore, we propose a sequence of steps to follow when quantitatively evaluating environmental management against biodiversity.Peer reviewe

Kansalaisten näkemykset vesivoiman tuotannosta ja sen luontovaikutusten hallinnasta : Kansalaiskyselyn tulokset

Vesivoima on merkittävä osa Suomen energiantuotantopalettia. Vesivoima tuottaa suhteessa muihin tuotantotapoihin vähän päästöjä ja on merkittävä tapa tuottaa säätösähköä. Se on myös olennainen tekijä ilmastonmuutoksen hillinnässä. Vesivoiman patorakenteet ja virtaamien säännöstely vaikuttavat kuitenkin haitallisesti jokiympäristöjen ekosysteemiin, vaelluskalakantoihin ja maisemaan. Suomalaisen vesivoiman tulevaisuus on puristuksissa energiamarkkinoiden kehittymisen, energiahuoltovarmuuden, Euroopan unionin ilmasto- ja biodiversiteettistrategioiden ja vesipuitedirektiivin vaatimusten keskellä. Kansalaisten näkemykset vesivoiman tuotannosta ja sen luontohaittojen hallinnasta voivat osaltaan tukea pitkäjänteistä päätöksentekoa. Tämä raportti selventää kansalaisten näkemyksiä ja arvoja liittyen vesivoiman tuotantoon ja sen aiheuttamien luontohaittojen hallintamenetelmiin ja tavoitteisiin vuonna 2021 tehdyn verkkokyselyn perusteella. Tulosten perusteella jokiympäristöissä virkistäytyy aktiivinen, erityisesti lähialueillaan liikkuva ihmisten joukko. Retkeilemään jokiympäristöt kutsuvat toki myös kauempaa. Virkistyskäyttöarvot eivät ylitä luonnonarvoja asennekysymyksissä. Luontohaittojen hallinnan asenteissa haetaan kompromisseja yhdessä energiantuotannon huoltovarmuuden kanssa. Vesivoimatuotannon kohdistaminen eniten energiaa tuottaviin vesistöihin suurissa toimintayksiköissä saa kannatusta. Ekologinen kompensaatio saa toimintatapana varovaista tukea, kunhan vaikutusalueiden ihmisiä kuullaan ja sitä käytetään teknisten keinojen loputtua. Vesivoimantuottajia pidetään vastuullisina vähentämään aiheuttamaansa luontohaittaa. Kansalaiset ovat silti valmiita osallistumaan taloudellisesti jokivesien kunnostamisen kustannuksiin. Maksuhalukkuus jokiympäristöjen kunnostustoimista kohdistuu erityisesti laajoihin toimenpiteisiin, joissa uusien vaelluskalavesistöjen syntymisellä on erityismerkitys. Tunnistamme lisäksi mieltymyksiltään kolme erilaista ryhmää, sekä tutkimme puoluekantojen liittymistä asenteisiin. Tutkimus kuuluu Suomen Akatemian rahoittamaan SusHydro - Kohti ympäristöllisesti, taloudellisesti ja yhteiskunnallisesti kestävää vesivoimatuotannon hallintaa -hankkeeseen

Causal Approach to Determining the Environmental Risks of Seabed Mining

Mineral deposits containing commercially exploitable metals are of interest for seabed mineral extraction in both the deep sea and shallow sea areas. However, the development of seafloor mining is underpinned by high uncertainties on the implementation of the activities and their consequences for the environment. To avoid unbridled expansion of maritime activities, the environmental risks of new types of activities should be carefully evaluated prior to permitting them, yet observational data on the impacts is mostly missing. Here, we examine the environmental risks of seabed mining using a causal, probabilistic network approach. Drawing on a series of expert interviews, we outline the cause-effect pathways related to seabed mining activities to inform quantitative risk assessments. The approach consists of (1) iterative model building with experts to identify the causal connections between seabed mining activities and the affected ecosystem components and (2) quantitative probabilistic modeling. We demonstrate the approach in the Baltic Sea, where seabed mining been has tested and the ecosystem is well studied. The model is used to provide estimates of mortality of benthic fauna under alternative mining scenarios, offering a quantitative means to highlight the uncertainties around the impacts of mining. We further outline requirements for operationalizing quantitative risk assessments in data-poor cases, highlighting the importance of a predictive approach to risk identification. The model can be used to support permitting processes by providing a more comprehensive description of the potential environmental impacts of seabed resource use, allowing iterative updating of the model as new information becomes available.Peer reviewe

Tenojoen lohen aluetaloudelliset vaikutukset ja kalastusmatkailun kehittäminen

Tutkimus selvitti Tenojoen lohenkalastuksen taloudellista merkitystä Utsjoen kunnassa, kalastusmatkailijoiden tyytyväisyyttä kalastusmatkaan, alueen vetovoimatekijöitä ja palveluiden tärkeyttä. Tutkimustiedon hankkimiseksi lähettiin kysely 2 594 kalastusmatkailijalle, jotka olivat hankkineet Tenojoen lohenkalastusluvan Suomen lupakaupasta kaudelle 2018. Kyselyn vastausprosentiksi tuli 71,4. Lisäksi käytettiin Luonnonvarakeskuksen ja Lapin ELY-keskuksen tilastoja sekä eri verkkopyydyksiä käyttäneiltä paikalliskalastajilta ja yrittäjiltä kerättyä tietoa. Lohenkalastuksen välilliset tulovaikutukset laskettiin panos-tuotosmallilla kansantalouden tilinpidon tilastointiperiaatteilla. Kalastusmatkailijat käyttivät rahaa Utsjoella noin 2,6 milj. euroa, mikä jakaantui puoliksi kauppatavara- ja palveluhankintoihin. Tästä paikallistuotantoa oli noin 1,6 milj. euroa ja noin miljoona euroa valui muualle kaupasta ostettuina tavaroina. Kalastuslupia kalastusmatkailijat ostivat lähes 0,6 miljoonalla, paikalliset vajaalla 30 000 eurolla. Kalastuslupien tulostuksesta kalastusmatkailijat maksoivat arviolta vajaat 30 0000 euroa. Teno-Inarijoen pääuoman noin 18 tonnin lohisaaliin arvoksi Itämeren lohen kalastajahinnalla saatiin lähes 95 000 euroa. Paikalliskalastajien tavara- ja palveluhankinnoista jäi paikallistuloksi noin 2 000 euroa. Yhteensä näistä kertyi välitöntä tuotosta noin 2,3 milj. euron edestä, mikä oli noin 5 % arvioidusta Utsjoen paikallistalouden 46 milj. euron kokonaistuotoksesta. Lohenkalastuksen kerrannaisvaikutukset huomioiden välitön 2,3 milj. euron tuotos kertautui yli 4 milj. euroksi, mikä poistuisi Utsjoen tulonkierrosta, jos Tenon kalastusmatkailu loppuisi kokonaan. Suuret kerrannaisvaikutukset olivat seurausta siitä, että kalastusmatkailijat käyttivät paikallispalveluja. Vapaa-ajankalastusta ja kotitarvekalastusta ei työllisyydeksi tilastoida, joten Tenon kalastuksen välittömän työllistävyyden arvioitiin olevan viisi henkilötyövuotta. Välillisesti Tenon lohenkalastus työllisti 19 työvuoden verran. Kalastusmatkailijamäärä Suomen puolella vähentyi kolmannekseen kalastussäännön muutosta edeltävistä vuosista. Jos kalastusmatkailijoiden rahankäytön oletetaan vähentyneen samassa suhteessa, ovat lohenkalastuksesta syntyvät kokonaisvaikutukset Utsjoen taloudessa vähentyneet yli 5 milj. euroa kalastuskiintiön seurauksena. Tenon kalastusmatkailijoille tärkeimpiä palveluita ja vetovoimatekijöitä ja siten myös tekijöitä, joiden ylläpitäminen on olennaista kalastusmatkailuelinkeinon ylläpitämiseksi, olivat luonnonvaraisen lohen kalastusmahdollisuus, luonnonmaisema, kalastuslupien saatavuus ja lupajärjestelmän toimivuus. Myös majoitus- ja ruokakauppapalvelut koettiin melko tärkeiksi. Muita syitä Tenolle matkustamiseen olivat vahva perinne, paikkakuntalaisten ja muiden kalastajien tapaaminen sekä alueen tuttuus. Tärkein kehittämistarve liittyi kalastuslupien saatavuuteen ja lupajärjestelmän toimivuuteen. Tyytyväisimpiä oltiin Tenojokivarren luonnonmaisemaan, saaliin laatuun ja majoituspalveluihin. Uudet aktiviteetit eivät herättäneet suurta kiinnostusta kalastusmatkailijoissa mutta tulosten perusteella nimenomaan palvelumyynti kasvattaisi tuloja alueella.202

Talouskalojen arvojen määrittäminen ja ehdotus laittomasti pyydettyjen kalojen korvausarvoiksi

Maa- ja metsätalousministeriön (MMM) ja Luonnonvarakeskuksen (Luke) välisessä palvelusopimuksessa vuodelle 2018 Lukelle annettiin tehtäväksi määrittää arvot laittomasti pyydetyille kaloille laji- ja kantakohtaisesti. Tavoitteena oli tuottaa ehdotus kalastuslain muutoksen yhteydessä asetettaviksi korvausarvoiksi laittomasti pyydetyille kaloille. Sopimuksen mukaan hanke tuli toteuttaa vuosina 2018–2019 ja alustavan luonnoksen raportista tuli olla valmiina 31.12.2018. Tämä on hankkeen loppuraportti. Tässä työssä kehitettiin laskentatapa, ja laadittiin ehdotus korvausarvoiksi taloudellisesti hyödynnettäville kalajeille. Korvausarvoja tarvitaan, jos kaloihin kohdistuu sellainen kalastusrikos tai – rikkomus, jossa tekijä voidaan tuomita korvaamaan valtiolle laittomasti pyydetyn kalan arvo lajinsa edustajana. Tehtävää varten laskettiin euromääräiset suojeluarvot kaikille taloudellisesti hyödynnettäville kalalajeille ja jokiravulle. Kalojen suojeluarvot laskettiin muokkaamalla Väisäsen (1996) kehittämää, luonnonsuojelulain piirissä olevien lajien suojeluarvojen laskentakaavaa A= ((U*S)/K)*X€, jossa A on yksilön arvo euroina, U on lajin uusiutumiskyky, S on suojelun tarve, K lajin runsausindeksi ja X valitun lajin suojelukustannusten perusteella laskettu eurokerroin. Kaloille muokatussa laskentakaavassa käytettiin osin samoja muuttujia kuin Väisäsen kaavassa: uusiutumiskertoimen määrittämiseen sukukypsän yksilön mediaanipainoa, suojelun tarpeen määrittämiseen uhanalaisuusluokan perusteella annettua pistearvoa (1, 5, 10, 15, 20) ja lajin runsauden arvioimiseen sen esiintymisaluetta. Näiden lisäksi kalojen suojeluarvojen laskennassa käytettiin uusiutymiskyvyn arviointiin sukukypsän aikuisen keskimääräistä ikää ja suojeluntarpeen määrittämiseen kalastusasetuksen rauhoitusmääräysten perusteella annettua pistemäärää (0, 2, 5, 10). Kaikkien lajien euromääräinen suojeluarvo standardoitiin Vuoksen nieriän suojelukustannuksista lasketulla kertoimella lukuunottamatta Vuoksen vesistön järvilohta, jolle oli mahdollista määrittää oma suojeluarvo. Suojeluarvo laskettiin kaikkiaan 61 kalalajille tai ekologiselle muodolle. Suojelullisesti arvokkaimpia ovat ankerias ja lohikalat, joiden korvausarvot olivat näin ollen korkeimmat: järvilohi Vuoksen ja Hiitolanjoen vesistössä 7 510€, nieriä Kuolimossa ja Saimaassa Puumalansalmen ja Vuoksenniskan välisellä alueella (koko vuoden) sekä muualla Vuoksen vesistössä syyskuun 1. päivästä marraskuun 30. päivään 5 100€, ankerias 3 510€; Jäämeren lohi 3 480€, Itämeren lohi 3 470€, taimen meressä ja mereen laskevassa joessa 3 260€, taimen sisävesissä 67°00’N eteläpuolella 2 440€ ja harjus meressä 1 360€. Laskennallisesti pienimmät arvot, vain yhden euron, saivat kiiski, kilohaili, muikku ja silakka. Laki kalastuslain muuttamisesta (427/2019) tuli voimaan 1.5.2019. Lakiin sisältyvä uusi menettämisseuraamus koskee seuraavia lajeja: lohi, järvilohi, ankerias, nahkiainen, taimen, harjus, nieriä, siian vaeltavat kannat ja jokirapu. Maa- ja metsätalousministeriön asetus uhanalaisten ja taantuneiden kalojen arvoista (614/2019) tuli voimaan 17.5.2019. Tässä raportissa ehdotetut korvausarvot otettiin asetukseen sellaisenaan niille lajeille, joita menettämisseuraamus koskee.201

Causal approach to environmental risks of seabed mining

Seabed mining is approaching the commercial mining phase across the world’s oceans. This rapid industrialization of seabed resource use is introducing new pressures to marine environments. The environmental impacts of such pressures should be carefully evaluated prior to permitting new activities, yet observational data is mostly missing. Here, we examine the environmental risks of seabed mining using a causal, probabilistic network approach. Drawing on a series of interviews with a multidisciplinary group of experts, we outline the cause-effect pathways related to seabed mining activities to inform quantitative risk assessments. The approach consists of (1) iterative model building with experts to identify the causal connections between seabed mining activities and the affected ecosystem components, and (2) quantitative probabilistic modelling to provide estimates of mortality of benthic fauna in the Baltic Sea. The model is used to evaluate alternative mining scenarios, offering a quantitative means to highlight the uncertainties around the impacts of mining. We further outline requirements for operationalizing quantitative risk assessments, highlighting the importance of a cross-disciplinary approach to risk identification. The model can be used to support permitting processes by providing a more comprehensive description of the potential environmental impacts of seabed resource use, allowing iterative updating of the model as new information becomes available

Suomen biodiversiteettistrategian ja toimintaohjelman 2012–2020 toteutuksen ja vaikutusten arviointi

Raportti arvioi Suomen kansallisen biodiversiteettistrategian ja toimintaohjelman (2012–2020) tavoitteiden ja toimenpiteiden toteutumista sektorivastuuperiaatteella sekä toimenpiteiden vaikuttavuutta luonnon monimuotoisuuteen. Lisäksi kuvataan Suomen luonnon nykytilaa sekä siihen vaikuttavia muutostekijöitä ja paineita. Suomen biodiversiteettistrategia ja sitä toteuttava toimintaohjelma vastaavat Biologista monimuotoisuutta koskevan YK:n yleissopimuksen (CBD) Aichi-tavoitteisiin pysäyttää luonnon monimuotoisuuden heikkeneminen vuoteen 2020 mennessä. Tutkijaryhmä arvioi, että biodiversiteetin valtavirtaistaminen on edennyt hyvin eri hallinnonaloilla ja että yksityinen ja kolmas sektori voisivat toimia toimintapolitiikan tukena. Vaikka tiedolliset ja rakenteelliset puitteet monimuotoisuuden turvaamiseksi on muodostettu, toteutetut toimenpiteet eivät ole olleet riittävän tehokkaita luonnon köyhtymisen pysäyttämiseksi. Luontoon kohdistuvien paineiden minimoimiseksi on välttämätöntä toteuttaa sosiaalisesti ja taloudellisesti oikeudenmukainen, koko yhteiskuntaa läpäisevä ekologinen siirtymä luonnon monimuotoisuuden huomioivaan kestävän kehityksen yhteiskuntaan. Esitämme suosituksia seuraavaan Suomen luonnon monimuotoisuuden toimintaohjelmaan (2021–2030), jossa tulee huomioida kansainvälisen biodiversiteettisopimuksen Post-2020 tavoitteet sekä EU:n uusi biodiversiteettistrategia 2030.Tämä julkaisu on toteutettu osana valtioneuvoston selvitys- ja tutkimussuunnitelman toimeenpanoa. (tietokayttoon.fi) Julkaisun sisällöstä vastaavat tiedon tuottajat, eikä tekstisisältö välttämättä edusta valtioneuvoston näkemystä