Kallaveden hydrologia ja fysikaaliset ominaisuudet

Hydrologia:

Yhteydet, morfologia ja pinnankorkeus»
Valuma-alue»

Fysikaaliset ominaisuudet:

Lämpötila»
Harppauskerros»
Jääpeitteisyys»

Boreaalisten järvien, kuten Kallavesi, hydrologia määräytyy pitkälti kylmän ilmaston, valuma‑alueen metsien ja soiden sekä vuodenaikojen jyrkän rytmin mukaan. Järvien vedenkorkeus, virtaamat ja veden viipymä vaihtelevat suuresti vuodenkierron mukana. Veden tulovirta koostuu pääasiassa sadevedestä, lumensulannasta ja valuma‑alueen pintavalunnasta. Haihdunta on lyhyen kesän vuoksi kohtuullista, ja pitkä talvijakso pienentää veden vaihtuvuutta.

Kevättulva on vuoden suurin hydrologinen tapahtuma, kun lumen sulaminen nostaa virtaamia ja vedenkorkeutta. Kesällä järvet lämpenevät ja haihdunta kasvaa, mutta sateisuus säätelee vedenpinnan vaihtelua. Talvella lumipeite ja jääpeite vähentävät valuntaa ja virtaamaa. Metsät ja suot pidättävät vettä ja tasoittavat virtaamia, mutta voivat myös lisätä humuksen kulkeutumista järviin. Maankäyttö, ojitukset ja metsätalous ovat muuttaneet valunnan ajoitusta ja lisänneet ravinnekuormitusta.

Tämä sivu on toteutettu Kallavesimalli-hankkeessa, joka on Euroopan unionin osarahoittama.

Yhteydet, morfologia ja pinnankorkeus

Kallavesi on Vuoksen vesistöön kuuluva järvi, joka laskee Leppävirran ja Heinäveden reittiä pitkin Saimaaseen ja edelleen Vuoksen kautta Laatokkaan. Vetensä Kallavesi saa Nilsiän, Iisalmen ja Juojärven reiteiltä. Noin 85-90% vedestä purkautuu Konnuskosken ja Naapuskosken kautta Unnukkaan, ja loput Vehmersalmen kautta Suvasveteen. Molemmat reitit johtavat Suur-Saimaalle. Konnuksen, Taipaleen ja Heinäveden reitin kanavat yhdistävät Kallaveden Saimaan kanavan kautta Itämereen.

Kallaveden kokonaispinta-ala on 479 km², ja sillä on rantaviivaa 1700 km (Järviwiki). Mallinnusalueen eli Etelä-Kallaveden (04.272.1.001 Kallavesi Ollinselkä) pinta-ala on 184 km². Vaikka Kallaveden syvin kohta on 75 m, on suurin osa järvestä matalaa. Sotkanselkä on yksi matalimmista osista Kallavettä ja suurin osa selästä on vain noin 5–10 m syvä. Laajimmat yli 20 m syvät alueet ovat Säyneensalon etelä- ja itäpuolella ja Iivarinsalon itäpuolella. Kallavesi on lisäksi suurilta osin rikkonainen lukuisten saarten, niemien ja salmien vuoksi.

Kallavesimallin kohdealueen tilavuus on 2,9*10⁹ m³, viipymä 228 päivää ja lähtövirtaama 146 m³/s (WSFS-Vemalan mallinnustiedot vesimuodostumasta 04.272.1.001 Kallavesi Ollinselkä 9.6.2026).

Kallavesi kuuluu viiden muun järven kanssa samassa 81,8 metrin tasossa olevien järvialtaiden muodostamaan Iso-Kallaan. Kallaveden veden korkeutta on säädelty 1970-luvulta asti vesiliikenteen olosuhteiden parantamiseksi ja tulvien vähentämiseksi. Keskimääräinen vuotuinen vedenkorkeusvaihtelu on säännöstelyn aikana ollut 83 cm. Säätelyn haitallisiin vaikutuksiin saattavat kuulua esimerkiksi rantavyöhykkeen lisääntynyt kuluminen sekä kasvillisuuden ja pohjaeläinten määrän väheneminen rantojen lähellä.

Valuma-alue

Kallaveden koko valuma-alueen pinta-ala on hieman yli 16 000 km², josta valtaosa on metsää. Nilsiän reittiä tästä on noin 5400 km², mistä järviä on 12 %. Iisalmen reitin pinta-ala on noin 5600 km² ja järvisyys 8 %. Sekä Iisalmen että Nilsiän reittien järvet ovat matalia ja niiden näkösyvyys on Kallavettä pienempi ja vesi on tummempaa. Iisalmen reitillä fosforikuormitus on hieman suurempaa kuin muualla valuma-alueella, ja TOC-kuormitus on suurinta valuma-alueen pohjoisosissa.

Maaperä suurimmalla osalla valuma-alueesta on moreenia, mutta Iisalmen ja Nilsiän reittien yläosissa myös turvemaita. Kallaveden lähimmillä valuma-alueilla turvemaita on vähemmän ja alueet ovat pieniä, minkä vuoksi myös TOC-kuormitus on pienempää, ja Kallaveden vesi ei ole yhtä tummaa kuin valuma-alueen yläosien järvissä. Myös maatalousmaat ovat painottuneet valuma-alueen yläosiin, kun taas teollisuutta ja muita pistekuormittajia on erityisesti Kallaveden lähivaluma-alueilla taajamissa ja niiden lähistöllä. Valuma-alueesta suurin osa on luokiteltu maaseuduksi. Rakentamista on ollut paljon rantojen läheisyydessä erityisesti Kuopiossa edellisen 60 vuoden aikana. Kallavedestä vesi purkautuu Soisalon molemmilta puolilta Konnusveden ja Suvasveden kautta Suur-Saimaalle.

Kallaveden valuma-alue (tarkempi kuva linkissä)

 

 

Lämpötila

Boreaalisissa järvissä lämpötila on ekosysteemin toimintaa säätelevä fysikaalinen avaintekijä, jonka vuodenaikaisvaihtelu on suurta. Talvella järvi on jääpeitteinen ja veden lämpötila lähellä nollaa astetta, kun taas kesällä lämpötilakerrostuneisuus jakaa veden kerroksiin: lämpimään päällysveteen, viileämpään väliveteen ja kylmään alusveteen. Lämpötilan vaihtelevuus vaikuttaa hapen määrään, ravinteiden kiertoon ja kaikkien akvaattisten eliöiden elinympäristöihin.

Kallavesi on dimiktinen järvi, mikä tarkoittaa lämpötilakerrostumisen ja sekoittumisen tapahtuvan kaksi kertaa vuodessa: keväällä ja syksyllä. Täyskierto tapahtuu toukokuussa ja syys-lokakuussa, jolloin lämpötila kaikissa syvyyksissä on lähes sama. Kesällä pintaveden lämpötila nousee nopeasti ja korkeammalle kuin muissa syvyyksissä.

Täyskierron aikana lämpötila on sama koko järven syvyydeltä ja veden happitilanne paranee erityisesti syvemmällä vedessä. Lämpötilakerrostuminen johtuu tiheyseroista eri lämpöisessä vedessä. Talvella kylmempi vesi, jonka lämpötila on lähellä nollaa astetta, on pinnassa ja lämpimämpi, noin neljäasteinen, vesi on pohjan lähellä sen suuremman tiheyden vuoksi. Kesällä lämmin vesi on pinnassa ja viileämpi pohjassa. Kallaveden suuren pinta-alan ja syvyyden vuosi tuulen vaikutus ei riitä sekoittamaan vesipatsasta kokonaan, mikä aiheuttaa tiheyseroja päällys- ja alusveden välillä. Keväällä jäiden sulamisen jälkeen aurinko lämmittää pinnassa olevaa kylmää vettä ja lämpenevä raskas vesi painuu syvemmälle, kunnes koko vesimassa on saman lämpöinen. Syksyllä pintavesi viilenee aiemmin, minkä seurauksena se alkaa upota syvemmälle, ja lämpötilaerot häviävät.

Pintalämpötilojen on havaittu nousseen monissa pohjoisissa järvissä viime vuosikymmenten aikana. Sama ilmiö on havaittavissa myös Kallavedellä, missä syksyn ja kevään lämpötilat ovat nousseet noin kolme astetta viimeisen 60 vuoden aikana toukokuun ja lokakuun lämpötilojen keskiarvoja tarkasteltaessa.

Harppauskerros

Harppauskerroksen syvyys boreaalisissa järvissä viittaa kerrokseen vesipatsaassa, jossa lämpötila muuttuu voimakkaasti syvemmälle siirryttäessä. Kesällä harppauskerros erottaa lämpimän päällysveden kylmemmästä alusvedestä, ja talvella kylmän päällysveden lämpimämmästä alusvedestä. Harppauskerroksen syvyys vaihtelee vuodenajan mukaan ja vaikuttaa hapen määrään, ravinteiden kiertoon ja vesieliöiden elinympäristöjen jakautumiseen. Täyskierron aikana harppauskerrosta ei ole ja koko vesipatsaan lämpötila on lähes sama.

Mittaustulokset osoittavat kevään täyskierron tapahtuvan toukokuussa. Syyskierron ajankohdassa on pientä vaihtelua vuosien välillä ja joinain vuosina harppauskerros on erottunut vielä syyskuussa, mutta jokaisena vuotena kierto on tapahtunut viimeistään loka-marraskuussa.  Heinäkuussa lämpötilakerrostumisen ollessa voimakasta harppauskerros on noin 5–10 m syvyydessä ja lämpötila laskee noin 4–7 °C. Elokuussa harppauskerros erottuu selkeästi 13–15 m syvyydessä lämpötilan muutoksen ollessa noin 4 °C. Talvella lämpötila on päällysvedessä pari astetta matalampi, mutta harppauskerrosta ei ole. Suuria muutoksia harppauskerroksen syvyydessä tai lämpötiloissa ei ole tapahtunut tarkasteltujen vuosien välillä.

Kallaveden lämpötilassa erottuu selkeästi harppauskerros heinä- ja elokuussa. Touko- ja syyskuussa tapahtuvan täyskierron aikana koko vesipatsaan lämpötila on lähes sama.

Jääpeitteisyys

Kallaveden lämpenemisestä kertovat myös sen jäätymis- ja sulamispäivät. Kallaveden jäätymistä ja sulamista on seurattu satamassa 1800-luvulta lähtien ja ennen 2000-lukua järven pysyvä jäätyminen tapahtui yleisimmin marraskuun loppupuolella tai joulukuun alussa. Tällä vuosituhannella jäätyminen vasta tammikuussa on yleistynyt ja marraskuussa Kallavesi on jäätynyt vain neljä kertaa. Jäätyminen tapahtuu noin kolme viikkoa myöhemmin kuin se tapahtui tarkastelujakson alussa. Suurin muutos jäätymispäivässä on tapahtunut 2000-luvun alun jälkeen.

Kallaveden jääpeitteinen aika on lyhentynyt myös keväällä sulamisen aikaistuessa lähes kahdella viikolla 1880-luvun alun jälkeen. Jäät sulavat kokonaan yleisimmin toukokuun alussa. Vaihtelu yksittäisten vuosien välillä voi olla välillä suurta. Sulamistietoja on kerätty 1820-luvulta saakka, jolloin sulamisajankohta on tavallisesti ollut toukokuussa muutamaa vuotta lukuun ottamatta, jolloin sulaminen tapahtunut jo huhtikuun loppupuolella tai vasta kesäkuun puolessavälissä. Jäiden sulaminen jo huhtikuussa on yleistynyt 2000-luvulla, mutta toukokuun alkupuoli on yhä yleisin ajankohta jäiden lähdölle.

Kallaveden jääpeitteisen ajan lyhenemistä lisää jäänpaksuuden oheneminen. Alkutalven jääpeite on ohentunut vajaassa 50 vuodessa jopa 15 cm ja lopputalvellakin jään vahvuus on noin 10 cm 1970-lukua vähäisempi.

Jääpeitteisyyden lyhentymisellä voi olla vaikutuksia vedenlaatuun, kalastoon ja luonnon monimuotoisuuteen. Ilman jäätä vesi lämpenee keväällä nopeammin ja kesän lämpökerrostuminen voi voimistua. Myös leväkukinnot voivat voimistua lämpötilan ollessa korkeampi ja kasvukauden pidempi. Samalla riski vähähappisuudesta kesäaikana kasvaa alusvedessä. Hapettomuus voi johtaa sisäiseen kuormitukseen. Kallaveden jääpeitteinen aika on lyhentynyt lähes neljä viikkoa tarkastelujaksolla.

 

Tämä sivu on toteutettu Kallavesimalli-hankkeessa, joka on Euroopan unionin osarahoittama.