An integrated simulation model to evaluate national measures for the abatement of agricultural nutrients in the Baltic Sea

Abstract

Tässä tutkimuksessa esitetään malli, jonka avulla voidaan arvioida maatalouden ravinnekuormituksen vähentämistoimia kansallisesta näkökulmasta. Stokastinen simulointimalli yhdistää typen ja fosforin kertymisen dynamiikan Suomen rannikkoalueen altaissa, maalta ja muista lähteistä tulevan ravinnekuormituksen, ravinteiden vähentämisestä koituvat hyödyt (virkistys- ja ekosysteemipalveluiden arvojen muodossa) sekä maatalouden kuormituksen vähentämisen kustannukset. Tutkimuksen tarkoituksena on esittää mallin yleisrakenne sekä havainnollistaa sen käyttökelpoisuutta ja hyödynnettävyyttä alustavien mallilaskelmien avulla. Mallin rakenne on joustava: mallin ekologisia ja taloustieteellisiä osia voidaan kehittää erikseen myös jatkossa. Mallin herkkyysanalyysin tulokset osoittavat, että ravinteiden vähentäminen Suomen maataloudessa on kannattavaa ainoastaan silloin, kun naapurimaat pohjoisella Itämerellä ryhtyvät vastaaviin kuormituksen vähentämistoimiin. Mallin mukaan suurimmat tuotot suomalaisista investoinneista vedenlaadun parantamiseksi syntyvät Perämerellä ja Suomenlahdella - pienimmät Selkämerellä. Maataloudesta peräisin olevan kuormituksen vähentäminen on kannattavaa Perämerellä, koska sinne päätyvän Suomen jokikuormituksen osuus kokonaiskuormituksesta on suuri. Suomenlahdella Suomen osuus kuormituksesta on pieni, mutta vedenlaadun paranemisesta hyötyvän suomalaisen rannikkoväestön määrä on suuri.

This study introduces a prototype model for evaluating measures to abate agricultural nutrients in the Baltic Sea from a Finnish national perspective. The stochastic simulation model integrates nutrient dynamics of nitrogen and phosphorus in the sea basins adjoining the Finnish coast, nutrient loads from land and other sources, benefits from nutrient abatement (in the form of recreation and other ecosystem services) and the costs of agricultural abatement activities. The aim of the study is to present the overall structure of the model and to demonstrate its potential using preliminary parameters. The model is made flexible for further improvements in all of its ecological and economic components. The results of a sensitivity analysis suggest that investments in reducing the nutrient load from arable land in Finland would become profitable only if the neighboring countries in the northern Baltic committed themselves to similar reductions. Environmental investments for improving water quality yield the highest returns for the Bothnian Bay and the Gulf of Finland, with smaller returns for the Bothnian Sea. Somewhat surprisingly, in the Bothnian Bay the abatement activities become profitable from the national viewpoint, because the riverine loads from Finland represent a high proportion of the total nutrient loads. In the Gulf of Finland, this proportion is low, but the size of the coastal population benefiting from improved water quality is high.