Environmental factors and uncertainty in fisheries management in the northern Baltic Sea

The Baltic Sea is a geologically young, large brackish water basin, and few of the species living there have fully adapted to its special conditions. Many of the species live on the edge of their distribution range in terms of one or more environmental variables such as salinity or temperature. Environmental fluctuations are know to cause fluctuations in populations abundance, and this effect is especially strong near the edges of the distribution range, where even small changes in an environmental variable can be critical to the success of a species. This thesis examines which environmental factors are the most important in relation to the success of various commercially exploited fish species in the northern Baltic Sea. It also examines the uncertainties related to fish stocks current and potential status as well as to their relationship with their environment. The aim is to quantify the uncertainties related to fisheries and environmental management, to find potential management strategies that can be used to reduce uncertainty in management results and to develop methodology related to uncertainty estimation in natural resources management. Bayesian statistical methods are utilized due to their ability to treat uncertainty explicitly in all parts of the statistical model. The results show that uncertainty about important parameters of even the most intensively studied fish species such as salmon (Salmo salar L.) and Baltic herring (Clupea harengus membras L.) is large. On the other hand, management approaches that reduce uncertainty can be found. These include utilising information about ecological similarity of fish stocks and species, and using management variables that are directly related to stock parameters that can be measured easily and without extrapolations or assumptions.

Development of biogenic VOC emission inventories for the boreal forest

Luonnosta haihtuvat orgaaniset yhdisteet, joita pääsee ilmaan etenkin metsistä, voivat vaikuttaa paikalliseen ja alueelliseen ilmanlaatuun, koska ne reagoivat ilmakehässä. Niiden reaktiotuotteet voivat myös osallistua uusien hiukkasten muodostumiseen ja kasvuun, millä voi olla vaikutusta ilmakehän säteilytaseeseen ja tätä kautta myös ilmastoon. Hiukkaset absorboivat ja sirottavat auringon säteilyä ja maapallon lämpösäteilyä minkä lisäksi ne vaikuttavat pilvien säteilyominaisuuksiin, määrään ja elinikään. Koko maapallon mittakaavassa luonnosta tulevat hiilivetypäästöt ylittävät ihmistoiminnan aiheuttamat päästöt moninkertaisesti. Tämän vuoksi luonnon päästöjen arviointi on tärkeää kun halutaan kehittää tehokkaita ilmanlaatu- ja ilmastostrategioita. Tämä tutkimus käsittelee boreaalisen metsän hiilivetypäästöjä. Boreaalinen metsä eli pohjoinen havumetsä on suurin maanpäällinen ekosysteemi, ja se ulottuu lähes yhtenäisenä nauhana koko pohjoisen pallonpuoliskon ympäri. Sille on tyypillistä puulajien suhteellisen pieni kirjo sekä olosuhteiden ja kasvun voimakkaat vuodenaikaisvaihtelut. Työssä on tutkittu Suomen yleisimmän boreaalisen puun eli männyn hiilivetypäästöjen vuodenaikaisvaihtelua sekä päästöjen riippuvuutta lämpötilasta ja valosta. Saatuja tuloksia on käytetty yhdessä muiden boreaalisilla puilla tehtyjen päästömittaustulosten kanssa Suomen metsiä varten kehitetyssä päästömallissa. Malli perustuu lisäksi maankäyttötietoihin, suomen metsille kehitettyyn luokitukseen ja meteorologisiin tietoihin, joiden avulla se laskee metsien hiilivetypäästöt kasvukauden aikana. Suomen metsien päästöt koostuvat koko kasvukauden ajan suurelta osin alfa- ja beta-pineenistä sekä delta-kareenista. Kesällä ja syksyllä päästöissä on myös paljon sabineenia, jota tulee etenkin lehtipuista. Päästöt seuraavat lämpötilan keskimääräistä vaihtelua, ovat suurimmillaan maan eteläosissa ja laskevat tasaisesti pohjoiseen siirryttäessä. Metsän isopreenipäästö on suhteellisen pieni – Suomessa tärkein isopreeniä päästävä puu on vähäpäästöinen kuusi, koska runsaspäästöisten pajun ja haavan osuus metsän lehtimassasta on hyvin pieni. Tässä työssä on myös laskettu ensimmäinen arvio metsän seskviterpeenipäästöistä. Seskviterpeenipäästöt alkavat Juhannuksen jälkeen ja ovat kasvukauden aikana samaa suuruusluokkaa kuin isopreenipäästöt. Vuositasolla Suomen metsien hiilivetypäästöt ovat noin kaksinkertaiset ihmistoiminnasta aiheutuviin päästöihin verrattuna.

Local systems, global impacts : Using life cycle assessment to analyse the potential and constraints of industrial symbioses

Human activities extract and displace different substances and materials from the earth s crust, thus causing various environmental problems, such as climate change, acidification and eutrophication. As problems have become more complicated, more holistic measures that consider the origins and sources of pollutants have been called for. Industrial ecology is a field of science that forms a comprehensive framework for studying the interactions between the modern technological society and the environment. Industrial ecology considers humans and their technologies to be part of the natural environment, not separate from it. Industrial operations form natural systems that must also function as such within the constraints set by the biosphere. Industrial symbiosis (IS) is a central concept of industrial ecology. Industrial symbiosis studies look at the physical flows of materials and energy in local industrial systems. In an ideal IS, waste material and energy are exchanged by the actors of the system, thereby reducing the consumption of virgin material and energy inputs and the generation of waste and emissions. Companies are seen as part of the chains of suppliers and consumers that resemble those of natural ecosystems. The aim of this study was to analyse the environmental performance of an industrial symbiosis based on pulp and paper production, taking into account life cycle impacts as well. Life Cycle Assessment (LCA) is a tool for quantitatively and systematically evaluating the environmental aspects of a product, technology or service throughout its whole life cycle. Moreover, the Natural Step Sustainability Principles formed a conceptual framework for assessing the environmental performance of the case study symbiosis (Paper I). The environmental performance of the case study symbiosis was compared to four counterfactual reference scenarios in which the actors of the symbiosis operated on their own. The research methods used were process-based life cycle assessment (LCA) (Papers II and III) and hybrid LCA, which combines both process and input-output LCA (Paper IV). The results showed that the environmental impacts caused by the extraction and processing of the materials and the energy used by the symbiosis were considerable. If only the direct emissions and resource use of the symbiosis had been considered, less than half of the total environmental impacts of the system would have been taken into account. When the results were compared with the counterfactual reference scenarios, the net environmental impacts of the symbiosis were smaller than those of the reference scenarios. The reduction in environmental impacts was mainly due to changes in the way energy was produced. However, the results are sensitive to the way the reference scenarios are defined. LCA is a useful tool for assessing the overall environmental performance of industrial symbioses. It is recommended that in addition to the direct effects, the upstream impacts should be taken into account as well when assessing the environmental performance of industrial symbioses. Industrial symbiosis should be seen as part of the process of improving the environmental performance of a system. In some cases, it may be more efficient, from an environmental point of view, to focus on supply chain management instead.  

Ekosysteemit yritysmaailmassa

Ekosysteemi-termin käyttö on yleistynyt viime aikoina yritysmaailmassa, mutta sitä käytetään eri tavoin eri lähteissä ja asianyhteyksissä eikä käsitteelle ole olemassa vakiintunutta määritelmää. Yritykset toimivat ekosysteemissä vuorovaikutuksessa, joten hyötyäkseen systeemistä tulee niiden tunnistaa ja ymmärtää kaikki muut systeemin osat ja toimijat. Tämä olisi helpompaa oikeellisen terminologian avulla. Kandidaatintyön tavoitteena on selvittää, missä eri yhteyksissä ekosysteemitermiä käytetään ja löytyykö termille yksiselitteistä määritelmää. Työssä esitellään eri lähteiden käyttämiä määritelmiä ekosysteemeille puhuttaessa yritysten välisistä verkostoista. Tutkimuksessa keskitytään kolmeen pääsysteemiin: liiketoiminnan ekosysteemiin, teolliseen ekosysteemiin sekä digitaaliseen ekosysteemiin. Lisäksi tarkastellaan muutamia pienempiä, sekä itsenäisiä että johonkin pääekosysteemiin pohjautuvia, ekosysteemikokonaisuuksia. Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena. Verkostoissa kukin toimija ajaa omia etuuksiaan, kun taas ekosysteemissä kaikilla on yhteinen päämäärä, jota tavoitellaan yhdessä. Ekosysteemit ovat verkostoja laajempia ja ne pystyvät korvaamaan puuttuvia tekijöitä itsenäisesti. Keskenään ekosysteemit eroavat puolestaan toimijoiden ja niiden välisten virtojen laadun osalta. Lisäksi eri systeemeissä on erilaiset toimintaperiaatteet. Kaikki ekosysteemit kuitenkin perustuvat yhteistyöhön ja vuorovaikutukseen, joiden avulla luodaan arvoa. Myös uudet innovaatiot ja kustannustehokkuus yhdistävät kaikkia systeemejä. Ei kuitenkaan ole olemassa yksiselitteistä määritelmää, joka pätisi kussakin tilanteissa, mutta eri asianyhteyksiin liitettynä ekosysteemillä tarkoitetaan ydinajatukseltaan samaa asiaa.