Maailmanlaajuisissa vuosikeskilämpötiloissa on havaittu lämpenevä kehityssuuntaus esiteolliselta ajalta lähtien. Vuosikeskilämpötilojen muutos Norjan Huippuvuorilla on maailmanlaajuista keskiarvoa voimakkaampaa. Huippuvuorten läntisissä osissa jäätikköjen vetäytyminen on jatkunut jo useita vuosikymmeniä, ja viime vuosikymmeninä biologiset prosessit ovat kiihtyneet. Nämä muutokset ovat todennäköisesti vaikuttaneet Huippuvuorten pääosin sammalpeitteisten tundra-alueiden hiilidynamiikkaan. Alueella on toteutettu vain rajallinen määrä paleoekologisia tutkimuksia, eikä varsinkaan korkeiden leveysasteisten sammalpeitteisten tundra-alueiden vastetta ilmastonmuutokseen vielä täysin ymmärretä.
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia maaperän orgaanisen aineksen ja hiilen kertymisnopeuksien viimeaikaisia muutoksia sammalpeitteisillä tundra-alueilla Huippuvuorilla. Maaperän kairausprofiilit kerättiin neljältä koealalta Spitsbergen -saaren läntisistä osista. Radiohiili (14C) ja lyijyajoitusmenetelmiä (210Pb) käytettiin yhdessä ikä-syvyys -mallien ja maaperän ominaisuusanalyysien kanssa hiilen kertymishistorian rekonstruoimiseksi vuodesta 1900 jKr vuoteen 2018 jKr asti. Päätelmiä tukivat meteorologiset mittaukset alueelta. Lisäksi Landsat-satelliittiaineistosta johdettiin vuosittaisia normalisoituja kasvillisuusindeksejä vuodesta 1985 jKr vuoteen 2018 jKr, kasvillisuuden muutosten tutkimiseksi viime vuosikymmeninä. Kasvillisuusindeksien kykyä ennustaa maaperän hiilen kertymisen alueellista ja ajallista vaihtelua arvioitiin erikseen.
Kehityssuuntaus pääasiallisesti mineraalipitoisista maaperistä orgaanisiksi maaperiksi havaittiin useissa näytteissä, tämä voi merkitä, että alueilla on käynnistynyt soistumisprosessi. Viimeaikaiset hiilen kertymisnopeudet kasvoivat jokaisella koealalla. Alueen meteorologinen aineisto yhdessä kirjallisuuden kanssa viittasi alueen abioottisten ja bioottisten ympäristötekijöiden yhdessä ilmasto- ja sääolosuhteiden kanssa ohjaavan kertymisprosesseja. Kasvillisuusindeksit osoittivat merkittäviä muutoksia kasvillisuuden rakenteessa ja tuottavuudessa. Viimeaikaisten hiilen kertymisnopeuksien ja kasvillisuusindeksien välisen suhteen arviointi, ei tuottanut luotettavia tuloksia. Maaperän ja ilmakehän välisten hiilivoiden alueellinen ja ajallinen heterogeenisyys tuottaa suuria haasteita tämänhetkisille mallintamismenetelmille. Maaperänäytteiden ja kaukokartoitusaineistojen yhteiskäyttöä tulisi edistää, jotta tulevia muutoksia kyettäisiin mallintamaan tarkemmin.A warming trend of annual average surface temperatures since pre-industrial times has been observed globally. High-arctic area of Svalbard, Norway is undergoing amplified change of annual average temperatures when compared to the global average. Decline of glaciers in western Svalbard has been ongoing for several decades, and in the recent past, rapid biological successions have taken place. These changes have likely had effect on regional scale carbon dynamics at Svalbard’s moss tundra areas. Possibly indicating onset of paludification process of these areas. However, palaeoecological studies from the area are scarce, and the response of high-latitude moss tundra areas to past or ongoing climate change, are still not fully understood.
This thesis aimed to bring forward information of changes in recent organic matter and carbon accumulation rates at Svalbard, Norway. Soil profiles were collected from four moss tundra sites, located on coastal areas and fjords descending towards Isfjorden, on the western side of Spitsbergen island. Radiocarbon (14C) and lead (210Pb) dating methods with novel age-depth modelling and soil property analyses, were used to reconstruct recent organic matter and carbon accumulation histories from 1900 AD to 2018 AD. Accumulation histories were supported by meteorological measurements from the area. In addition, annual maximum value Normalized Difference Vegetation Indices for 1985 AD till 2018 AD period were produced, to study vegetation succession in the recent past. Lastly, possibility to predict spatiotemporal variation of soil carbon accumulation with satellite derived vegetation indices was assessed.
Development from predominantly mineral soils to organic soils was distinguishable within multiple soil profiles, pointing to potential paludification. Recent apparent carbon accumulation rates showed an increasing trend. Supporting meteorological data and literature suggest that regional abiotic and biotic factors in synergy with weather and climate are contributing to this observed trend. Vegetation indices pointed to major changes in vegetation composition and productivity. However, investigation of relationship between recent carbon accumulation rates and vegetation indices did not produce reliable results. Spatiotemporal heterogeneity of carbon soil-atmosphere fluxes presently imposes large challenges for such modelling. To alleviate this problem, efforts for more efficient synergetic use of field sampling and remote sensing -based material should be undertaken, to improve modelling results
