Luku 1.2 (Lukion Maantiede (GE2))

Mitä on luonnonmaantiede?

Luonnonmaantiede on maantieteen ala, joka tutkii luonnon ja ihmisen vuorovaikutusta alueellisista ja tilallisista näkökulmista. Luonnonmaantiede on geotiede. Geotieteet ovat luonnontieteitä, jotka tutkivat maapalloa ja ilmakehää.

Luonnonmaantiede havainnoi, tutkii ja selittää:

  • luonnonympäristöä ja sen piirteiden alueellista esiintymistä, esimerkiksi pohjoisen havumetsävyöhykkeen sijaintia ja muutoksia maapallolla
  • ympäristössä vallitsevia alueellisia luonnonjärjestelmiä, esimerkiksi lumen sulamisvesien imeytymistä pohjaveteen tietyllä alueella
  • ihmisen ja luonnon välisen vuorovaikutuksen alueellista ilmenemistä, esimerkiksi hakkuiden vaikutusta valkoselkätikkojen pesimiseen ja esiintymiseen vanhoissa lehtipuumetsissä Suomessa.

Luonnonmaantieteen tutkimuskohteina ovat mm. ilmasto, veden kierto, maanpinnan muodot ja eliöiden levinneisyys sekä niiden vuorovaikutukset. Tutkimusaiheina ovat monenlaiset luonnon prosessit, kuten maanjäristykset, tulvat tai ilmastonmuutoksen vaikutukset pohjoisten eläinlajien kehitykseen.

Maantiede tutkii ihmisen ja luonnon, yhteiskunnan ja ympäristön vuorovaikutusta alueellisista ja tilallisista näkökulmista. Vesianalyysi.

Luonnonmaantiede tutkii ja selittää sijainnin merkitystä tutkittavaan ilmiöön sekä ympäristön muutoksen yhteyttä laajoihin tekijöihin, jotka vaikuttavat toisiinsa ja jotka muuttuvat jatkuvasti tutkittavalla alueella.

Luonnonmaantieteen alueellinen ja ajallinen tarkastelu voi vaihdella laajasti. Tarkastelukohteena voi olla koko maapallo, mantereet (esim. Euraasia), laajat alueet (esim. Alpit) ja pienet alueet ja yksiköt (kuten yksittäinen niitty, kasvi tai eläin). Ilmiötä voidaan tutkia pitkälläkin ajanjaksolla, esimerkiksi jäätiköiden tuhansien vuosien aikana muovaamaa maanpintaa.

Keskipitkä aikaväli ulottuu vuosista vuosikymmeniin, jolloin voidaan tarkastella jäätikön sulamista tai liikkumista vuoristolaaksossa. Lyhyen ajan ilmiö, kuten jäätikön sulamisveden aiheuttamaa tulva jollakin alueella, voi kestää tunneista päiviin.

Luonnonmaantieteellinen tutkimus voi kohdistua koko maapalloon tai esimerkiksi pieneen puroon. Karttapohjassa on kuvattu maapallon kasvillisuutta.

Luonnonmaantieteen tutkimuksen perusta on pitkäjänteisessä perustutkimuksessa, joka perustuu tutkittavaa ilmiöitä koskeviin yleisiin selitysmalleihin eli teorioihin ja käsitteisiin sekä kokeelliseen tutkimukseen, jossa selvitetään yhden tai kahden muuttujan vaikutusta tutkittavaan ilmiöön alueella.

Yhteiskunnalle suoraa hyötyä tuottaa soveltava tutkimus, joka pyrkii käytännön sovelluksiin yhteiskunnan ja alueen kehittämiseksi.

Luonnonmaantieteen tutkimus auttaa ymmärtämään ympäristön jatkuvaa muutosta ja antaa keinoja ympäristön kestäväksi kehittämiseksi.

Luonnonmaantieteen erityisalat ja lähitieteet

Luonnonmaantiede koostuu monista erityisaloista. Ne jaetaan niiden tutkimuskohteen mukaan.

Luonnonmaantieteen erityisaloja ovat

  • klimatologia, ilmastoa tutkiva tiede
  • hydrogeografia, veden kiertoa ja vesikehää tutkiva tiede
  • geomorfologia, maanpinnan muotoja ja maan rakennetta tutkiva tiede
  • biogeografia, kasvien, eläinten ja eliöiden levinneisyyttä tutkiva tiede

Luonnonmaantiedettä lähellä olevia geotieteitä ovat

  • meteorologia, ilmakehää ja säätä tutkiva tiede
  • hydrologia, veden esiintymistä, ominaisuuksia ja kiertokulkua tutkiva tiede
  • geologia, maan ja kallioperän rakennetta tutkiva tiede
  • ekologia, eliöiden ja ympäristön suhteita tutkiva tiede
  • globaalimuutos, koko maapalloon kohdistuvia laajoja ympäristön muutoksia tutkiva tiede.
Luonnonmaantietelijät käyttävät hyvin monenlaisia aineistoja.
Luonnonmaantieteen erityisaloja
  • biogeografia
  • klimatologia
  • geomorfologia
  • hydrogeografia

 Eliömaantiede

 Vesistöjä tutkiva tiede 

 Ilmastotiede 

 Maapallon pinnanmuotoja tutkiva tiede

Luonnonmaantieteen tutkimusmenetelmiä

Luonnonmaantiede perustuu tutkimukseen, jossa kerätään järjestelmällisesti uutta havainnointiin ja mittaamiseen perustuvaa aineistoa tutkittavasta kohteesta tai hyödynnetään jo olemassa olevaa aineistoa.

Tutkija analysoi havainnot useimmin täsmällisten ja laskennallisten tilastollisten menetelmien ja tilastollisten mallien avulla. Hän tulkitsee saadut tulokset teorioiden, mallien ja aiempien tutkimustulosten perusteella. Tätä aineistoa tarkastelemalla maantieteilijä ymmärtää tutkimaansa ilmiötä ja pyrkii tekemään siitä laajempia yleistyksiä, jotka voivat ulottua havaintoaineiston ulkopuolelle.

Luonnonmaantieteen menetelmiä ja tutkimuskohteita

Määrällinen tutkimusmenetelmä sopii suuria havaintojoukkoja selvittäviin tutkimuksiin, joita ovat monet luonnonmaantieteessä tutkittavat ilmaston, ympäristön ja veden kierron ilmiöt. Oleellista on, että ilmiön mittaamistavat ovat luotettavia. Usein tutkittavan ilmiön sijaintia, ominaisuuksia ja alueellista esiintymistä havainnollistetaan tutkittavan ilmiön maantieteellisen sijainnin sisältämän paikkatiedon avulla.

Luonnonmaantieteen tutkimukseen ovat aina oleellisesti liittyneet tutkimusmatkat ja kenttätutkimus. Niissä maantieteilijä menee itse tutkimuskohteensa luo ja hankkii erilaisten mittalaitteiden avulla tarvittavat havainnot ympäristöstä. Ilmastoon kytkeytyvän sään muutoksia mitataan esimerkiksi lämpömittarin ja tuulimittarin avulla. Veden kiertoa selvitetään esimerkiksi mittaamalla sadantaa ja jokien virtaamaa. Maanpinnan muotoja tutkitaan valokuvien ja kenttäpiirrosten sekä maaperästä otettavien näytteiden avulla, ja niiden tarkempaa kemiallista koostumusta selvitetään myöhemmin laboratorioissa.

Kenttätutkimus ja kerätyt havainnot tuottavat hyvin yksityiskohtaista tietoa pieniltä alueilta. Saadaan selville esim. yksittäisten kaadettujen puiden merkitys liito-oravien pesintään tietyn kaupungin reuna-alueella tai Pohjois-Lapissa sijaitsevan yksittäisen joen pohjan muutokset vuodesta toiseen.

Tutkimusretket ovat tuoneet tietoa sademetsistä. Luettele asioita, joita luonnonmaantieteilijä voisi tutkia sademetsästä.

Teknologian kehityksen myötä monet mittalaitteet pystyvät mittaamaan ja paikantamaan tutkittavat ilmiöt hyvin tarkkaan, helposti ja nopeasti. Esimerkiksi tutkija voi ottaa mukaansa dronen, jonka tarkka sijainti määrittyy jatkuvasti globaalin satelliittipaikannuksen (GPS) avulla. Esimerkiksi droneen asennettu kamera ja mittausjärjestelmä kuvaavat ja mittaavat lähiympäristön muodot lasersäteiden avulla veden pohjia myöten. Tällä laserkeilauksella saadaan jopa alle senttimetrin mittatarkkaa kolmiulotteista tietoa tutkittaessa laajojakin alueita kohteeseen koskematta. Mittatiedot voidaan lähettää välittömästi eteenpäin puhelin-, internet- tai satelliittiyhteyden avulla. Mittaus voidaan toistaa esimerkiksi seuraavana vuonna ja niin edelleen. Pitkäaikaisseurannan avulla saadaan selville ympäristössä tapahtuneet muutokset.

Mitatuista ympäristön yksityiskohdista voidaan tehdä tietokonemalleja. Mitattu virtuaalinen malli voidaan tarvittaessa tuotteistaa myös fyysiseksi esineeksi. Siinä mitatusta ympäristöstä tehdään tarkka kolmiulotteinen pienoismalli 3D-tulostimen avulla. Nykyään myös monet ympäristöön sijoitetut mittalaitteet lähettävät automaattisesti keräämäänsä dataa. Teknologia on merkittävästi helpottanut luonnonmaantieteen kenttätöiden ja kentällä tehtävän tutkimuksen toteuttamista.

Lentokoneiden avulla kerätään edelleen aineistoja, vaikka satelliittien käyttö on osin korvannut lentokoneiden käyttöä luonnonmaantieteellisissä tutkimuksissa.

Nykyään on entistä enemmän ympäristöä koskevaa tietoa saatavilla myös valmiiksi kerättyinä aineistoina. Näitä tuottavat ympäristön tilaa ja muutosta jatkuvasti seuraavat mittalaitteet eri puolilla maailmaa sekä ympäristön, maankäytön ja maapeitteen muutoksia kartoittavat satelliitit. Kaukokartoitusta tehdään maapallon pintaa ja ilmakehää kuvaavien ja mittaavien satelliittien avulla. Tämä aineisto on entistä enemmän vapaasti saatavilla olevaa avointa dataa. Siinä digitaalisessa muodossa olevaa aineistoa, sisältöä ja dataa voi kuka tahansa käyttää, muokata ja jakaa uudelleen. Niinpä merkittävä ja kasvava osa luonnonmaantieteen tutkimuksista voidaan nykyään tehdä nojatuolista käsin tukeutuen vain kannettavaan tietokoneeseen, internetyhteyteen ja valmiisiin tietokantoihin. Edelleen keskeistä on kuitenkin syvällinen ymmärrys sijainnin ja alueellisen vuorovaikutuksen merkityksestä tutkittavaan ilmiöön ja ympäristöön.

Luonnonmaantieteen tutkimustulokset ja ennustemallit ovat yhteiskunnan ja paikkakunnan kehityksen kannalta hyödyllisiä ja usein välttämättömiä. Taustalla on usein monien vuosien tutkimus tarkasteltavasta ilmiöstä. Voidaan tutkia vuosikausia jokien virtaamaa ja tulvimista ja kartoittaa tämän perusteella tulvariskialueet alajuoksulla. Tästä on hyötyä suunniteltaessa uusien rakennuskohteiden sijaintia suhteessa jokeen tai varotoimenpiteitä nykyisille asukkaille tulevaisuudessa uhkaavia tulvia varten.

Googlen satelliittikuviin perustuvia aikasarjoja

Maapallon tilaa seurataan mm. satelliittien avulla. Tyynenmeren merenpinnan korkeus ja lämpötila poikkesivat pitkän ajan keskiarvosta marraskuussa 2020. Ilmiöiden syiden selvittäminen on vaatinut monitieteistä tutkimusta.

Luonnonmaantieteessä käytetään geomediaa, johon tutustuttiin jo maantieteen ensimmäisessä moduulissa. Geomedian avulla haetaan, esitetään ja käsitellään maaniteteellistä tietoa. Geomedialla tarkoitetaan maantieteellisiä tietoaineistoja, kuten esimerkiksi karttoja, kuvia, tilastoja, karttapalveluja ja paikkatietoaineistoja.

  • Geomedia tarkoittaa maantiedettä käsittelevää kirjallisuutta.
  • Luonnonmaantieteessä tutkitaan alueiden luontoa.
  • Luonnonmaantieteen tutkimustuloksista ei ole suoraan käytännön hyötyä.
  • Ilmastonmuutoksen vaikutukset luontoon on esimerkki luonnonmaantieteen tutkimuskohteista.

Kuvagalleria: Luonnonmaantieteen tutkimusmenetelmiä ja geomediaa

Tutkimusmatkailijat olivat ensimmäisiä luonnonmaantieteilijöitä. Suomalainen A.E.Nordenskiöld oli kuuluisa naparetkeilijä. Nordenskiöldin jäätikkö (Nordenskiöld Glacier) sijaitsee Huippuvuorilla.
Droneihin asennettuja mittalaitteita käytetään mm. viljasadon ennustamiseen.
Satelliitit keräävät tietoa avaruudesta käsin.
Satelliittikuva Amazonaksen sademetsästä. Satelliittikuvat paljastivat, että jokien uomat voivat vaihtaa paikkaa. Tästä syystä sademetsä ei olekaan "ikunen vakaa metsä", vaan sademetsätkin ovat monilla alueilla jatkuvassa muutoksessa.
National Geographic on maailman tunnetuin luonnonmaantieteeseen keskittynyt julkaisu.
Esimerkiksi ilmastoa käsittelevät diagrammit ovat geomediaa. Maapallon keskilämpötilan vuosittainen poikkeama vuosien 1901–2000 keskilämpötilasta.
Säätiedotteissa ja -ennusteissa käytetään usein numeroita ja symboleita. Ko. päivän säätietoja ovat kosteus, Auringon nousu- ja laskuajat, ilmanpaine ja näkyvyys.
Paikkatietoa sovelletaan monin eri tavoin. SketchUp on tietokoneohjelma, jolla tehdään 3D-mallinnusta. Mallit ovat kolmioituja pintamalleja.

Tiivistelmä

  • Luonnonmaantiede on maantieteen ala, joka tutkii ihmisen ja luonnon, yhteiskunnan ja ympäristön vuorovaikutusta.
  • Esimerkiksi tutkimuskohteina ovat ilmasto (klimatologia), veden kierto (hydrogeografia), maanpinnan muodot (geomorfologia) ja eliöiden levinneisyys (biogeografia) sekä näiden ilmiöiden vuorovaikutukset.
  • Yhteiskunnalle suoraa hyötyä tuottaa soveltava tutkimus, joka pyrkii käytännön sovelluksiin yhteiskunnan ja alueen kehittämiseksi.
  • Tutkimusmenetelmiä ovat mm. havainnointi, mittaaminen ja pitkäaikaisseurannat kenttätutkimuksesta kaukokartoitukseen.
Odota