Tag: sää

Talvivaara 36: Voidaanko kerrankin syyttää sateisuutta?

“On varmaa, että marras-joulukuun (aidosti) historialliset sateet ovat hankaloittaneet tilannetta aivan merkittävästi. Talvivaaralla on käynyt järkyttävän huono tuuri. Vastuuta se ei sen sijaan tässä tapauksessa vähennä piiruakaan. Yhtiön oma riskinhallintadokumentti tiedostaa, että mediaania suurempi vesisade voi johtaa hätätilanteeseen. ….  Metallitehtaan alasajo olisi ollut turvallista vain, jos olisi oltu varmoja, että marras-joulukuussa sadetta tulee mediaania vähemmän. Tällaista ennustetta ei kukaan pysty tekemään, vaan on täysin tuurista kiinni miten käy.  Todellisuudessa yhtiö heitti kolikkoa, ja sattui häviämään.”

Talvivaarassa oli 19.12. yksi monista poikkeustiloista, jota kukaan ei  jaksa enää edes noteerata: se ilmoitti joutuvansa juoksuttamaan saastunutta raffinaattivettä suoraan avolouhokseen. Kainuun ELY-keskus on ilmoittanut että juoksutus on sen mielestä ympäristöluvan vastainen, mutta ei toistaiseksi ole  ole tehnyt asialle mitään. [Ks myös populaarimpi versio US-blogissani].

[Huom: illansuussa 3.1. saatiin tarkempaa tietoa juoksutuksista. Tilanne on ollut merkittävästi pahempi kuin tässä arvioitu, mutta johtopäätökset eivät käytännössä muutu. Ks lisäykset artikkelin lopussa]

Talvivaaran perustelut: “Metallitehtaan liki kuukauden kestänyt ja 9.12 päättynyt seisakki yhdessä erittäin sateisen ja lämpimän marraskuun lopun ja joulukuun kanssa on aiheuttanut sen, että Talvivaaran bioliuotuskiertoon on kertynyt liian paljon ylimääräisiä vesiä. …. Tästä johtuen bioliuotuskierrossa olevaa vesimäärää joudutaan vähentämään, jotta altaissa pystytään säilyttämään esim. sähkökatkojen varalta riittävä varotilavuus. …. Raffinaatti on liuosta, josta on otettu metallien talteenottolaitoksella talteen arvometallit (nikkeli, koboltti, kupari, sinkki). Esimerkiksi raffinaatin nikkelipitoisuus on tyypillisesti tasolla 50-100 mg/l, kun metallitehtaalle menevässä PLS-liuoksessa puhutaan gramma –luokan pitoisuuksista.”

Määräksi ilmoitetaan 100,000-200,000 kuutiota; avolouhoksessa oli ennen tätä noin 1.4 miljoonaa kuutiota. Yhtiön ilmoitus on harhaanjohtava: raffinaatti on erittäin hapanta vettä jonka seassa on raskasmetalleja (vain arvometallit on poistettu).  Hätäjuoksutus ei todellakaan ole niin viaton kuin yhtiö antaa ymmärtää.

Itse kiinnitin kuitenkin huomiota ensimmäiseen lauseeseen. Taasko syytetään sateisuutta?

Myös vuoden 2012 kipsisakka-altaan vuodon yhteydessä yhtiö vetosi syksyn “historiallisiin” sateisiin. Analysoin silloin alueen sadeasemien dataa, ja päädyin siihen, että sateissa ei ollut mitään “historiallista”. Vastaavia on ollut viime vuosikymmeninä jopa useaan kertaan (ks Talvivaara 1, Talvivaara 2).

Tein nyt vastaavan analyysin marras-joulukuun 2013 sateista, ja päädyin tulokseen jota en oikeastaan odottanut.  Toisin kuin vuonna 2012, sateet ovat olleet historiallisia. Marras-joulukuun sadesumma on hyvinkin sadan vuoden maksimi. Sään suhteen Talvivaaralla on käynyt melkein surrealistisen huono tuuri.

Vähentääkö tämä kuitenkaan Talvivaaran vastuuta? Ei, ainakaan tässä nimenomaisessa tapauksessa. Yhtiö nimittäin ajoi marraskuussa metallitehtaan liuoskierron alas taloudellisista syistä. Se tiesi, että näin voi turvallisesti tehdä vain, jos sademäärä jää alle mediaanin. Yhtiö otti siis tietoisen riskin jonka laukeamistodennäköisyys oli lähes 50%, ja sattui häviämään.

A. Kuinka suurta sateisuus oli marras-joulukuussa?

Ymparisto.fi:n Jormasjärven vesistöennustesivun mukaan alkutalvi (sinisellä merkityt kuukaudet X-XII) on ollut hankala, koska sateet ovat olleet jatkuvia ja vettä on niin ollen kertynyt paljon (ks kuva alla).

Ilmatieteen laitoksen sateisuusdatat koko Kainuulle vuodesta 1959 ovat käytössä (ks Talvivaara 1 ja Talvivaara 2).  Ilmatieteen laitoksen alustavia marras-joulukuun datoja löytyy kahdelle läheiselle sääasemalle (lähde: meteo.vacau.com)

Sotkamo Kuolaniemi 70 mm + 97 mm  (Maanselän kuivemmalla puolella)

Vieremä Kaarakkala  90 mm + 116 mm  (Maanselän sateisemmalla puolella)

Ei ole selvää kumpi asema paremmin vastaa Talvivaaran kaivoksen todellista tilannetta. Marraskuun ja joulukuun sadantojen jakaumat Kainuussa ovat alla. Näiden perusteella marraskuussa ollaan oltu noin 90% sateisuustasolla, ts yksi marraskuu kymmenestä on ollut yhtä sateinen. Joulukuu sen sijaan on ollut poikkeuksellinen;  90 mm sademäärä vastaa 98% sateisuustasoa. Kainuussa on hyvinkin voinut olla sateisin joulukuu moneen vuosikymmeneen.

Käytännössä mielenkiintoisin suure on marras- ja joulukuun sadesumma, koska se kertoo kertyneen veden määrän. Mediaani on 90 mm. Jo Kuolaniemen 170 mm on 98% tasolla, ja Vieremän 206 mm vielä harvinaisempi.

Näin kovia jatkuvia sateita ei esiinny kuin kerran tai kaksi sadassa vuodessa. Tilannetta vielä pahentaa se, että lokakuuhun mennessä maahan oli ehtinyt sataa lunta, joka on sulanut marras-joulukuun lämpöaallossa; kokonaisvesimäärä voi siis olla vielä poikkeuksellisempi.

B. Vähentääkö tämä Talvivaaran vastuuta?

Ei. On katsottava kahta asiaa:

B1. Mitä yhtiö tiesi vesiriskistä?  

Yhtiön heinäkuussa 2013 tekemä vesienhallintasuunnitelma (pdf) osoittaa, että riski on ollut tiedossa jo viime kesänä. Sivulta 25: “Tulokset osoittavat allastilavuuden riittävän mediaanisadannalla tai jonki verran sitä korkeammalla sadannalla. Mediaani- tai minimisadannan ja hyvän haihdunnan yhdistelmä johtaa liuoskierron vesitilavuuden pienenemiseen, jolloin on mahdollista jossakin määrin palauttaa liuoskiertoon vesiä kipsialtailta. Maksimisadannan ja huonon haihdunnan yhdistelmä lisää syksyn aikana prosessin vesimäärää niin, että liuoskierrosta ulosotettavan veden määrää on lisättävä esim lisäämällä kapasiteettia nykyisessä puhdistuksessa tai johdettava varastointiin raffinaattia RASAn ja LONEn ohi.”

Riski on siis tiedostettu jo heinäkuussa. Ainoaksi ratkaisuksi kuitenkin jäi raffinaatin valutus muualle. Kapasiteetin nostohan ei käytännössä tapahdu nopeasti. Määritelmän mukaan sateisuus on yli mediaanin puolet ajasta; yhtiö on siis käytännössä heittänyt kolikkoa, ja toivonut että kaikki menee oikein.

Periaatteessa tilanne ei ole muuttunut vuoden takaisesta ollenkaan; silloisessa riskinhallintadokumentissa (pdf: Täydennys_19_10_2012) todettiin, että “laskelman oletuksena on, että seuraavien vuosien  sademäärä vastaa keskimääräistä tasoa.” (Talvivaara 2).  Heinäkuun 2013 vesienhallintasuunnitelma on kuitenkin aivan toista luokkaa: se on tehty ammattitaidolla, siinä on järkeviä laskelmia ja virherajoja, eikä se peittele ongelmia.  Riskinhallintadokumenttina sitä on suorastaan nautinto lukea, vaikka se käytännössä toteaakin, että noin 50% todennäköisyydellä riskit eivät ole hallittavissa. Tässä välissä Talvivaara oli saanut ensimmäisen vakituisen vesienhallintajohtajan, mikä selittänee huikean tason nousun  (valitettavasti kyseinen johtaja jätti paikkansa jo syyskuussa).

B2. Mitä yhtiö teki vesiriskistä huolimatta?

Riski on siis ollut kirkkaasti tiedossa; siitä huolimatta metallitehdas ajettiin alas 17.11., kun yhtiö haki velkasaneeraukseen. Alasajolle ei ole toistaiseksi kerrottu muuta perustetta kuin säästöt. Metallitehdas käynnistettiin uudelleen kolme viikkoa myöhemmin 9.12. Luvanvastainen raffinaattijuoksutus on aloitettu viimeistään 19.12.

Prosessi ei ole triviaali, mutta tarkempi kuvaus löytyy mm  kaivoksen toiminnan kuvauksesta (sivu 50). Karkeasti: liuotusnestettä pumpataan metallitehtaalle, noin 1500 m3/h; siitä poistetaan metallit; noin 1000 m3/h palautetaan takaisin liuotuskasoille, noin 500 m3/h siirretään jälkikäsittelyyn, neutraloidaan, ja varastoidaan muualle. Tämä 500 m3/h on sulfaattipitoista, mutta sitä voi rajoitetusti juoksuttaa luontoon.

Metallitehtaan alasajossa on siis kadotettu kriittinen kontrollipiste. Myös Suomen luonnonsuojeluliiton teettämässä arviossa todettiin, että jopa alasajotilanteessa olennaista on nimenomaan liuotusprosessin jatkaminen kunnes metalleja ei enää kasasta liukene. Metallitehdas on kriittinen osa vesiriskien hallintaa.

Kun vesienhallinnan tiedetään olevan veitsenterällä, tärkeimmän vesienhallintapisteen sulkeminen on käsittämätön teko. Pitämällä metallitehtaan toiminnassa Talvivaara olisi pystynyt tuon kolmen viikon aikana juoksuttamaan neutraloitua vettä ulos koko ajan 500 m3/h, eli hyvinkin nyt dumpatun 200,000 kuutiometriä.

On varmaa, että marras-joulukuun (aidosti) historialliset sateet ovat hankaloittaneet tilannetta aivan merkittävästi. Talvivaaralla on käynyt järkyttävän huono tuuri. Vastuuta se ei tässä tapauksessa sen sijaan vähennä piiruakaan. Yhtiön oma riskinhallintadokumentti tiedostaa, että mediaania suurempi vesisade voi johtaa hätätilanteeseen.  Sadetta tuli hyvinkin 100% yli mediaanin. Emme kuitenkaan tule koskaan tietämään, olisiko jo esimerkiksi 10% ylitys tuottanut saman lopputuloksen — yhtiö itsekään ei osannut tätä riskiä arvioida.

Metallitehtaan alasajo olisi ollut turvallista vain, jos olisi oltu varmoja, että marras-joulukuussa sadetta tulee mediaania vähemmän. Tällaista ennustetta ei kukaan pysty tekemään, vaan on täysin tuurista kiinni miten käy.  Todellisuudessa yhtiö heitti kolikkoa, ja sattui häviämään.

Entä pidempi aikaväli? Ilmastonmuutos ei selitä kahden peräkkäisen talven poikkeuksellisia sateita. Ilmastonmuutoksen ennustetaan kuitenkin muuttavan nimenomaan äärimmäisiä sateita. Kirjoituksessa  Talvivaara 2 arvioin, että keskimääräinen sateisuus tulisi 2040-luvulla kasvamaan noin 60 mm vuodessa, eli 10%. Äärimmäisten sateiden ennustetaan kasvavan vieläkin enemmän. Jos kuvitellaan että Talvivaaran kaivos olisi olemassa vielä 30 vuotta, tämän tasoisia sateita esiintyisi sinä aika suurella todennäköisyydellä uudelleen, ja niihin olisi pystyttävä varautumaan. Kaivoksen koko riskinhallintafilosofia olisi siis laitettava täydellisesti uusiksi.

[Edit 1: 3.1. illansuussa tulleiden tietojen mukaan (paikanpaalla.fi; ELY-keskuksen kehotusilmoitus) tilanne on joulunpyhien aikana ollut merkittävästi pahempi kuin tässä ilmoitettu: myös varsinaista PLS-liuosta on päästetty lähes 200,000 kuutiota. Tämä on niin radikaali toimenpide, että hätätila kaivoksella näyttää olevan todellinen. Varsinaisesti nämä johtopäätökset eivät kuitenkaan muutu].

[Edit 2: Koska PLS-liuos on sitä nikkeliä sisältävää liuosta josta kaivos saa tulonsa, on mahdollista arvioida toimenpiteen hinta. Jos nikkelipitoisuus on ollut edes lähellä 1 g/l, ja nikkelin hinta on 15,000 USD/tonni, sitä on saatettu vetää viemäriin lähes 2 miljoonan Euron edestä. Tämä on merkki todellisesta hätätilanteesta].

Laajempaa teknistä ja historiallista taustaa Talvivaarasta löytyy mm täältä: http://www.zygomatica.com/talvivaara/).   Kirjoittaja on Suomen luonnonsuojeluliiton rivijäsen.  Kirjoituksen ideoita ovat arvioineet mm Pertti Sundqvist, Helvi Heinonen-Tanski, Johan Heino, Antti Halkka, ja Heikki Simola, mutta mahdollisista virheistä vastaa kirjoittaja yksin.

Talvivaara 2: Seuraavat kaksi vuotta

 

“Mikäli olisin itse vastuussa Talvivaaran sääriskien arvioinneista, en olisi tällä hetkellä tyytyväinen. Jos kriisillä on 40%  todennäköisyys jatkua, se ei oikeastaan edes ole mitään kriisinhallintaa, vaan toiveajattelua. Talvivaara — ja sen ympäristö — yksinkertaisesti joutuu toivomaan, että kävisi hyvä tuuri.”

Edellisessä osassa (Talvivaara 1: sääriskit) kävin läpi ongelmia, joita uskon huomanneeni Talvivaaran kaivoksen sääriskien hallinnassa. Perusasenteestani totesin, että “en ota syyttävää otetta, vaan ammattimaisen ja ehkä jopa empaattisen: jos olisin itse ollut vastuussa Talvivaaran sääriskien ennakoinnista, kokisinko tällä hetkellä mokanneeni?”

Olen löytänyt ympäristölupahakemuksen täydennyksen (pdf: Täydennys_19_10_2012), jossa Talvivaara kertoo, miten aikoo ongelmista jatkossa selvitä. Talvivaara uskoo pääsevänsä vesiongelmastaan eroon, mutta: “Talvivaaran arvion mukaan vesivarastojen purkamiseen menee noin kaksi vuotta…. Laskelman oletuksena on, että seuraavien vuosien  sademäärä vastaa keskimääräistä tasoa.”

Nyt kysyisin, että ovatko he tosissaan?

Jos olisin ilkeä, sanoisin että sade on määritelmän mukaan keskimääräistä suurempaa tasan puolet ajasta. Tällä perusteella Talvivaaran katastrofi jatkuu 50% todennäköisyydellä. Kolikonheittoa.

Jos nyt kuitenkin olen analyyttisempi, niin menen hieman syvemmälle dataan.
Toisin sanoen, mikä on todennäköisyys, että sademäärä seuraavan kahden vuoden aikana edes suunnilleen vastaa keskimääräistä tasoa? Käytän samaa dataa kuin edellisessä osassa, eli Suomen Luonto-lehden hankkimaa Ilmatieteen laitoksen sateisuusdataa (Suomen Luonnon blogi 19.11.2012).

Datan perusteella tässä on kaksi erillistä kysymystä.

1. Sademitoitus on tehty Savioahon mittausaseman tietojen perusteella. Asema on noin 20 km Talvivaarasta ja se on n 50 metriä alempana. Antaako se jo valmiiksi liian pieniä lukuja?
2. Mikä on todennäköisyys, että sateisuus pysyisi “keskimääräisenä” kaksi vuotta?

Käytetty sadetieto

Tässä analyysissä ei käytetty Kuolaniemen datoja ollenkaan, koska se on ollut niin lyhyen aikaa toiminnassa. Muiden asemien korkeus ja etäisyys Talvivaarasta ovat alla:

                ASEMA            H(m)   Etäisyys(km)
Paltaniemi        128      35
Saviaho            153      20
Kaarakkala       207      45
Saaresmäki      216      50
Talvivaara         200       0

Kuva 1: Sadeasemat. Lähde:http://kansalaisen.karttapaikka.fi

 

Edustaako Saviahon sadeasema Talvivaaran säätä?

Edellisessä osassa totesin, että ei ole olemassa “oikeaa” mittausta Talvivaaran sadannalle, koska kaikki asemat ovat niin kaukana ja eri korkeuksilla.

Sivun 5 viimesen kappaleen perusteella Talvivaara käyttää Saviahon asemaa referenssinä, edustamaan Talvivaaran sateisuutta. Saviahon korkeus merenpinnasta on 153 metriä.  Talvivaaran YVA-ohjelman mukaan kaivoksen korkeus merenpinnasta vaihtelee välillä 180-250 m. Käytän tässä yksinkertaisuuden vuoksi arvoa 200. Korkeuseroa on siis vähintään 50 metriä, ja lisäksi Saviaho sijaitsee Maanselän itäpuolella ja saattaa jäädä sen katveeseen, kun saderintamat liikkuvat etupäässä koillisen suuntaan.

Onko näillä seikoilla merkitystä? Yleisellä tasolla tiedetään, että korkeus lisää sateisuutta. Esimerkiksi Ilmatieteen laitoksen raportti vuodelta 2009 (Kersalo ja Pirinen, Suomen maakuntien ilmasto, Ilmatieteen laitoksen raportteja No 2009:8) toteaa (s 113) että  “[v]uoden keskimääräinen sademäärä vaihtelee runsaan 500 ja n. 700 mm:n välillä. Vähiten sataa  tavallisesti Oulujärven länsirannoilla ja eniten Pohjois-Savoon rajoittuvalla Maanselän vaara-alueella (Sotkamon Naulavaara).”

Samoin (s 116): “Korkeussuhteiden vaikutuksesta sademääriin voidaan ottaa esimerkiksi vuosi 2004. Tällöin  Vaalan seudulla vuoden sademäärä jäi alle 700 millin (Pelso 671 mm [korkeus 115 m]), kun Maanselällä  Sotkamossa satoi n. 200 mm enemmän (Laakajärvi 872 mm [korkeus 163 m]) ja kaikkein eniten Kuhmon  Härmänkylässä (889 mm [korkeus 210 m]). Kuhmon keskustassa [korkeus 172 m] sadesumma oli 778 millimetriä. Toisin sanoen  sademaksimeissa satoi noin 30 % enemmän kuin sademinimeissä.”

Käytännössä asemien ero selviää vain piirtämällä käyrät niin pitkältä ajalta kuin mahdollista. Kuvassa 2 on käytetty 12 kuukauden sadantaa, ja piirretty kolmen muun aseman sadannan ero Saviahon sadantaan. Kuvassa 3 on sama tieto ilmaistuna prosentteina.

Silmämääräisesti katsoen näyttää selvältä, että Paltaniemen (128 m) sadanta on systemaattisesti pienempää kuin Saviahon (153 m). Vastaavasti Kaarakkalan (207 m) ja Saaresmäen (216 m) lukemat ovat systemaattisesti suurempia. Mediaaniero Paltaniemeen on -90 mm, Kaarakkalaan +58 mm, ja Saaresmäkeen +37 mm. Prosentuaaliset erot ovat Paltaniemi -14%, Kaarakkala +9%, Saaresmäki +6%.

Tämän perusteella ei voi “todistaa”, että Talvivaaran (200 m) sadanta olisi merkittävästi suurempi kuin Saviahon. Korkeuden lisäksi myös topografia vaikuttaa. Puhtaasti korkeuseroja katsellen vuosisadannan voisi kuitenkin olettaa olevan noin 40-50 mm korkeampi kuin Saviahossa. Mikäli Saviaho vielä jää Maanselän katveeseen, ero voi olla suurempikin. Prosentteina tämä tarkoittaisi, että Talvivaaran todellinen sadanta olisi noin 10% suurempi kuin referenssinä käytetyn Saviahon.

 

Kuva 2: Muiden asemien ero Saviahon vuosisadantaan, millimetrejä.


Kuva 3: Muiden asemien ero Saviahon vuosidantaan, prosenttia

 

Näillä tiedoilla on mahdoton sanoa, onko ero todellisuudessa merkittävä. Saviahon lukuja kuitenkin käytetään, kun arvioidaan “keskimääräistä” sadantaa, mm liitteen sivulla 3:  “Kalvotetulle alalle ja avolouhoksen alueelle on kertynyt vuoden 2012 aikana 5 587 074 m3 (eli 862 m3/h) vettä, kun 30 vuoden keskimääräisellä sadannalla vesimäärä olisi 3 846 915 m3 (eli 594 m3/h) (Sademäärät mittauspisteessä Sotkamo Saviaho, Lähde: ilmatieteenlaitos). Syyskuun loppuun mennessä poikkeuksellisista sateista on kertynyt 1,7 miljoonan kuution vesiylimäärä. Mikäli sateet jatkuvat myös loppuvuoden yhtä runsaina, tarkoittaa tämä 3,2 miljoonaa kuutiota keskiarvoa suurempaa sadevesikertymää vuoden 2012 aikana.”

Vain kaivoksen operaattorit pystyvät käytännössä arvioimaan, onko tällaisella 40-50 mm tai ~10% erolla todellista merkitystä. Nähdäkseni potentiaalinen ongelma pitäisi kuitenkin tunnistaa. Olisi suotavaa, että esimerkiksi Ilmatieteen laitos tekisi kunnollisen arvion siitä, mikä todellinen sadanta voisi olla.

 

Onko keskimääräinen sateisuus laskettu oikein?

Pitkällä aikavälillä ennustetaan, että sateisuus tulee lisääntymään. Esimerkiksi Syken, Aalto-yliopiston, ja Ilmatieteen laitoksen yhteinen ilmasto-opas.fi listaa parhaita arvioita sateisuuden kasvulle. Kuvassa 4 on trendi ja ennuste Sotkamolle. Kuten ensimmäisen osan graafeistakin pystyi silmämääräisesti arvioimaan, keskimääräinen sateisuus on tarkasteluaikana kasvanut lähes 50 mm.

Jos Talvivaara on käyttänyt vuoden 1981-2010 keskiarvoa (kuvan 4 perusteella 640 mm), ja todellinen keskisadanta onkin nyt noin 680 mm, se tarkoittaa että laskussa on virhettä noin puolet tästä. Todellinen keskisadanta olisi noin 20 mm suurempi kuin Talvivaaran käyttämä. Tämä yhdistettynä korkeuseron antamaan virheeseen olisi äärimmillään 60-70 mm, joka tapauksessa yli 50 mm, eli noin 10%.

Hyvin paljon pidemmälle suunniteltaessa on syytä huomioida, että sademäärän kasvu tulee vaikeuttamaan vesitaseen hallintaa entisestään. Kaivoksen loppuvuosina 2040-luvulla keskimääräinen sademäärä tulee olemaan noin 60 mm korkeampi kuin nyt käytetty arvio, ja jos elinikä on huomattavasti pidempi, ero voi olla 80 mm tai enemmän. On siis täysin mahdollista, että kaivoksen loppuaikoina keskimääräinen sateeisuus on yli 100 mm korkeampi kuin nyt. Kun lisäksi otetaan huomioon, että myös sateiden vaihtelu saattaa suurentua, vuoden 2012 kaltaisia “poikkeavia” sateita tullaan näkemään enemmänkin.

Kuva 4: Trendi ja ennuste Sotkamon sateisuudelle. Lähde: http://ilmasto-opas.fi/fi/datat

 

Kuinka todennäköistä on “keskimääräinen” sadanta seuraavan kahden vuoden ajan?

Suoraan määritelmästä: sade on keskimääräistä suurempaa puolet ajasta. Tällä perusteella Talvivaaran katastrofi jatkuu 50% todennäköisyydellä.  Tilanne tuskin kuitenkaan on noin pessimistinen  Käytännössä Talvivaaralla on oltava jokin toleranssi, jonka yli menevä sademäärä ei tuota ongelmia — esimerkiksi 10% ylitys tuskin haittaa. Tätä ei kuitenkaan ole missään päin dokumenttia kerrottu.

Kuitenkin: aiempana olen arvioinut, että Talvivaara suurella todennäköisyydellä on mitoittanut toimintansa Saviahon perusteella ja käyttänyt 10% liian pientä arvoa keskisadannalle. Tällöin tuo 10% marginaali katoaisi, ja oltaisiin taas kolikonheittotilanteessa.

Toisella tapaa ajateltuna: on eräänlainen nyrkkisääntö, että keskiarvosta yhden standardipoikkeaman sisällä olevat arvot katsotaan vielä “normaaleiksi”. Kuvassa 5 on laskettu mediaanit, keskiarvot, ja standardipoikkeamat 12 kuukauden liukuville sadantaluvuille. (Niissä ei tarvitse välittää vuodenaikojen välisistä vaihteluista). Kaikilla asemilla standardipoikkeama on suunnilleen 90 mm.

12 kk liukuvan sadannan statistiikka

Kuva 5 osoittaa mitä tapahtuu, jos Talvivaaran sademäärä ylittääkin Saviahon sademäärän 60 mm, kuten yllä on oletettu. Saviahon mitoituksen mukaan (sininen viiva) tulvaraja on 740 mm, ja sen suuruisen sateen ylittymistodennäköisyys on määritelmän mukaan 15%.

Jos kuitenkin todellisuudessa sateen keskiarvo onkin 710 mm (punainen viiva), niin todennäköisyys että sade ylittää tulvarajan onkin huomattavasti suurempi, karkeasti 35-40%.


Kuva 5: Virheen vaikutus tulvimisen todennäköisyyteen. Sininen on Saviahon vuosisadanta. Punainen on arvioitu Talvivaaran sadanta. Tulvimisrajan oletetaan olevan mitoitettu niin, että vasta yli yhden standardipoikkeaman ylittävä sade aiheuttaa tulvan. Saviahon mitoituksella tulvimisen todennäköisyys on määritelmän mukaan 15%. Jos sen sijaan Talvivaaran sade on laskettu väärin, todellinen tulvimistodennäköisyys onkin 37%.

 

Yhteenveto

Talvivaaran sademitoitus on mitä ilmeisimmin tehty Saviahon tietojen pohjalta. Arvioin, että tämä antaa liian pieniä lukuja, koska Saviahon asema on alempana kuin Talvivaara ja lisäksi vaarojen katveessa. Lisäksi sateisuuden trendi on kasvamassa (mitä ei tietääkseni ole mitoituksessa huomioitu). Paras arvioni on, että Talvivaarassa sataa yli 50 mm vuodessa enemmän kuin mitä nyt käytetään arviona. Tämä on noin 10% virhe.

Talvivaaran vesienhallinnan onnistuminen edellyttää, että sade pysyy “keskimääräisenä” seuraavat kaksi vuotta. Tämän todennäköisyys on periaatteessa vain 50%. Vaikka tähän olisikin laskettu mukaan toleranssia, edellä mainittu virhe tarkoittaa, että tulvimistodennäköisyys voi silti olla lähes 40%.

Mikäli olisin itse vastuussa Talvivaaran sääriskien arvioinneista, en olisi tällä hetkellä tyytyväinen. Jos kriisillä on 40%  todennäköisyys jatkua, se ei oikeastaan edes ole mitään kriisinhallintaa, vaan toiveajattelua. Talvivaara — ja sen ympäristö — yksinkertaisesti joutuu toivomaan, että kävisi hyvä tuuri.

Lisäksi ilmastomuutoksen takia ennustetaan, että sateisuus lisääntyy edelleen. Hyvin karkea arvioni on, että 2040-luvulla keskimääräinen sateisuus voisi olla yli 100 mm enemmän kuin Talvivaaran nyt mitoituksessan käyttämä keskiarvo.  Mikäli olisin itse vastuussa pitkän aikavälin sääriskeistä, en näissä oloissa laittaisi allekirjoitustani alle. Vaatisin ensin, että koko prosessi mietitään perusperiaatteita myöten uudelleen.

Kiitokset: Kiitän Ilmatieteen laitosta sateisuusdatasta. Analyysiin ovat tuoneet merkittävää lisäarvoa mm Antti Halkka (Suomen Luonto-lehti), Pertti Sundqvist, Helvi Heinonen-Tanski, ja Heikki Simola.

Muita kirjoituksia: Avoin seuranta , Talvivaara. Yleisiä ympäristökirjoituksia: Ympäristö.

Talvivaara 1: Sääriskit

 

“En ota syyttävää otetta, vaan ammattimaisen ja ehkä jopa empaattisen: jos olisin itse ollut vastuussa Talvivaaran sääriskien ennakoinnista, kokisinko tällä hetkellä mokanneeni?…. [Lopputulos on, että] tämän tiedon pohjalta kokisin epäonnistuneeni. Vuoden 2012 sateet eivät olisi saaneet tulla yllätyksenä.”

Talvivaaran kaivosonnettomuus herättää tunteita, mutta toivon mukaan myös ajattelua ja harkintaa. Vaikka olenkin itse aktiivinen luonnonsuojeluliikkeessä ja niin ollen hyvinkin kriittinen kaivoksen toimintaa kohtaan, pyrin kuitenkin selvittämään asioita kylmän analyyttisesti. (Ks myös Talvivaara 2, jossa pyrin arvioimaan Talvivaaran esittämää tulevaisuuden riskinhallintaa).

En myöskään haukkaa liian isoa palaa, vaan otan tässä hyvin kapean osa-alueen: sääriskit. Talvivaara on pitänyt onnettomuuden eräänä syynä “historiallisen sateista” kesää ja syksyä, jonka takia vesiä on jouduttu varastoimaan erilaisin hätäratkaisuin. Talvivaaran mukaan näihin sateisiin ei olisi ollut mahdollista järkevästi varautua.

Onko näin?

Näen tässä kolme erillistä kysymystä:
1. Oliko vuosi 2012 todellakin “historiallisen sateinen” Kainuussa? (Koska murtuma tapahtui marraskuun alussa, riittää tutkia sateita lokakuun loppuun asti)
2. Vaikka olisikin, niin olisiko Talvivaaran silti pitänyt pystyä tilastollisesti ennakoimaan se?
3. Onko syytä olettaa, että vastaavanlaisia talvia voi tulla lisää?

En ota syyttävää otetta, vaan ammattimaisen ja ehkä jopa empaattisen: jos olisin itse ollut vastuussa Talvivaaran sääriskien ennakoinnista, kokisinko tällä hetkellä mokanneeni?  En ota mitään kantaa siihen, mitä Talvivaara ehkä on tehnyt tai jättänyt tekemättä, vaan pyrin ainoastaan katsomaan, mitä säässä tapahtui. Jos jokin seikka mielestäni puolustaa Talvivaaran näkemystä, otan sen esille.

Tilastotieteessä mitään ei voi todistaa vääräksi tai oikeaksi. Voi korkeintaan esittää väitteitä, jotka ovat joko erittäin uskottavia tai sitten erittäin epäuskottavia. Näihin kysymyksiin ei siis ole kyllä-ei-vastauksia. Tässä osassa keskityn vain ja ainoastaan kysymykseen 1, ja siihenkin vasta osittain. Kirjoituksia tulee lisää, kunhan vain löydän aikaa niitä tehdä.

Olen tehnyt tätä analyysiä Suomen Luonto-lehdelle sen Ilmatieteen laitokselta hankkiman aineiston pohjalta. Tässä esitetty analyysi perustuu kyseiseen aineistoon ja voi toimia taustatietona lehden artikkeleihin, mutta on riippumatonta itse lehdestä.  Ilmatieteen laitos ei ole vielä vapauttanut näitä datoja, joten en voi antaa raakadataa julkiseen käyttöön ilman laitoksen erillistä lupaa. Käytännössä toivon ja oletan, että Ilmatieteen laitos aikanaan tekee vastaavat analyysit tarkemmilla menetelmillä.

Suomen Luonto teki aiemmin Sotkamon sateisuusdatoista nopean analyysin (Suomen Luonnon blogi 19.11.2012). Sen perusteella ainakin vuonna 2004 tammi-syyskuu olisi ollut jopa sateisempi kuin tammi-syyyskuu 2012. Käytän tässä laajempaa ja pidempiaikaista datasettiä, ja hiukan perinpohjaisempia analyysimenetelmiä. Lopputulos on kuitenkin pitkälti sama: vuosi 2004 on ollut käytännössä yhtä paha sadevuosi, ja lähes yhtä pahoja on ollut viimeisten 50 vuoden aikana useita.

Mitä tarkoittaa “historiallinen”?

Termi ei ole yksikäsitteinen. Käytännössä se tarkoittaa, että sademäärä on suurempi kuin edelliseen V vuoteen. Mutta kuinka suuri on V? Riippuu asiayhteydestä.

Millä tahansa laitoksella on tietty laskettu elinkaari (Talvivaaralle vähintään 30 vuotta). Jokaisena vuonna on tietty todennäköisyys x, että sadetta tulee liikaa. Tätä x:ää voi yrittää arvioida historiallisen sadannan perusteella. Suomessa on sadedataa periaatteessa olemassa noin 150 vuoden ajalta, käytännössä kuitenkin huomattavasti lyhyemmältä.

Ensimmäisenä arviona: jos on käytössä S vuotta mittasarjaa, ja käytetään suurinta sadearvoa mitoittamaan kaivoksen toiminta, tulvimisriski on vähintään x=1/S. Toisin sanoen, jos sadan vuoden aikana suuri sademäärä on 1100 mm/vuosi, ja kaivos mitoitetaan kestämään alle tämä 1100 mm/vuosi sadanta, on 1/100 eli 1% todennäköisyys että jonain tiettynä vuotena se tulvii.

Lasku on suoraviivainen jos kaivos toimii useita vuosia. Todennäköisyys, että se pysyy kunnossa yhden vuoden, on (1-x), eli tässä tapauksessa 99%. Todennäköisyys, että se pysyy kunnossa N peräkkäistä vuotta, on (1-x)^N, ja vastaavasti tulvimisen todennäköisyys tänä aikana on p=1-(1-x)^N.

Alla on laskettu yleisellä tasolla, mikä on tulvimistodennäköisyys eri arvoille N (pystyrivi) ja S (vaakarivi). Punaisella on merkitty tapaukset, joissa todennäköisyys on 50% tai yli — ts on todennäköisempää että kaivos tulvii elinaikanaan, kuin että se toimisi häiriöttä. Tällaista tilannetta tuskin kukaan suostuu hyväksymään. Keltaisella on tapaukset, joissa todennäköisyys on 25%.  Tämäkin on suurehko luku, jos ajatellaan että kaivoksia olisi Suomessa useita.

Luvut eivät suoraan kerro itse Talvivaaran tapauksesta mitään. Ne kuitenkin osoittavat, että pohjana käytettävän aikasarjan on oltava yllättävän pitkä. Kaivosten tapauksessa on kyseenalaista, riittääkö edes 150 vuotta. Mitoituksiin laitetaan totta kai erilaisia varmuuskertoimia päälle; mutta jos alkuperäinen luku ei ole oikein, ei varmuuskerroin tilannetta välttämättä pelasta.


Kuva 1: Tulvimisen todennäköisyys, kun laitos toimii N vuotta ja sen toiminta mitoitetaan edellisten S:n vuoden suurimman sadannan mukaan.

Miten sadantaa pitäisi mitata?

Pitkän ajan sadetilastot annetaan yleensä kalenterivuoden kertyminä. Tämä voi antaa pahastikin harhaanjohtavia tuloksia.

Oletetaan, että tammi-kesäkuussa ei sada ollenkaan. Heinäkuussa alkaa sataa 100 mm/kuukausi, ja sataa samaa tahtia seuraavaan heinäkuuhun, minkä jälkeen sade loppuu. Vuoden aikana on tullut vettä 1200 mm, mikä on reilusti Suomen ennätys ja ehkä vuosisadan tulva.  Kalenterivuosien mukaan kuitenkin molempina vuosina on satanut 600 cm. Vuositilasto näyttää kaksi peräkkäistä normaalia vuotta.

Siksi onkin parempi käyttää liukuvaa vuosisadantaa. Joka kuussa lasketaan yhteen edellisten 12 kuukauden sademäärä. Tämä antaa ennen muuta luotettavan kuvan maksimisadannasta.

Käytännön ongelmissa voi myös jokin muu aikaväli olla järkevä. Jos esimerkiksi lantaa säilötään avosäiliössä ja  levitetään aina keväällä ja syksyllä, lantasäiliöiden ylitulvimisen kannalta vain kuuden kuukauden sadannalla on merkitystä. Sen jälkeen säiliö tyhjennetään, ja laskenta voi alkaa alusta. (Käytännössä asia ei tietenkään ole aivan näin yksinkertainen).

Talvivaaran tapauksessa sadevettä on vastaavasti laskettu poistuvan esimerkiksi haihdunnan ja erilaisten prosessivaiheiden kautta. Koska näistä ei ole tarkempaa tietoa, en pysty arvioimaan, mikä olisi oikea aikaväli. On kuitenkin hyvä lähtökohta, että vuoden aikana satanut vesi täytyy saada hoidettua pois saman vuoden aikana.

Käytetty data

Käytetyt viisi sadeasemaa on piirretty kuvaan 2. Kuolaniemi on aloittanut toimintansa vasta 2010, muut aiemmin(Kaarakkala ja Paltaniemi 1959, Saviho 1967, Saaresmäki 1970). Alueella on myös ollut joitakin jo suljettuja sadeasemia, joden datoja en ole vielä saanut, kuten en myöskään datoja ennen vuotta 1959. Otan ne myöhempiin analyyseihin mukaan.

Mikään asemista ei vastaa suoraan Talvivaaraa. Paikallinen sade voi vaihdella rajusti, erityisesti kun korkeuserot ovat suuria. Saviaho on selvästi lähin (n 20 km) ja Sääresmäki kaukaisin (yli 60 km); toisaalta Saviahon korkeus on vain 150 metriä, kun taas Talvivaara on yli 200 metrin korkeudessa. Lisäksi Saviaho on Talvivaaran selänteen itäpuolella, ja saattaa jäädä vaarojen katveeseen.

Näin ollen on lähdettävä siitä, että mikään asemista ei kuvaa Talvivaaraa täydellisesti. Yhden ainoan luvun sijasta on katsottava kaikkien asemien sademääriä ja asemien välistä hajontaa. Käytän asemien keskimääräistä sadantaa tilanteen havainnollistamiseen, mutta se ei välttämättä ole “oikea” arvo. Toisaalta asemien maksimisadantoja voi suoraan käyttää pahimpien tilanteiden arviointiin: jos jollakin asemalla on satanut yli 900 mm, se tarkoittaa että jossain päin Kainuuta voi sataa yli 900 mm, ja kaivos on mitoitettava sen mukaisesti.

Kuva 2: Sadeasemat. Lähde: http://kansalaisen.karttapaikka.fi

 

Pitkän skaalan seuranta: 1961-2012

Vuoden 1961 jälkeiset vuotuiset liukuvat sateisuusarvot on piirretty kuvaan 2. Eri asemien sademäärät vaihtelevat, mutta korreloivat kuitenkin merkitsevästi (vähintään arvolla r=0.75). Keskiarvo kuvastaa jollakin tasolla “koko Kainuun” sadantaa, mutta eri asemien välillä voi olla lähes 200 cm heittoa.

Kuvan perusteella Kainuussa on ollut useitakin vuoden 2012 tyyppisiä sadevuosia. Varsinkin talvet 2007/8 ja 2004/5 ovat olleet ongelmallisia, samoin kuin 1992 ja 1988/9. Näissä kaikissa sadanta on ollut yli 900 mm/vuosi. Yli 800 mm/vuosi sadantaa on esiintynyt lisäksi kuusi kertaa, 2000/1, 1983, 1982, 1974, 1968, ja 1962.

Ainakin Saaresmäessä on selkeästi rikottu tämän mittausvälin sade-ennätys. Toisaalta Talvivaaraa läheisemmillä asemilla ei olla sen suuremmissa luvuissa kuin aiempinakaan hankalina vuosina.


Kuva 3: 12 kk sadanta, vuodet 1961-2012

 

 

Tarkempi tarkastelu: 1989-2012

Otetaan tarkemmaksi tarkasteluväliksi 1998-2012. Kuvassa 3 on tämän aikavälin kuukausittaiset sademäärät. Syksyn 2012 sateet ovat kovia, mutta suurempiakin yksittäisiä sademääriä on ollut mm 2007 ja 2004. Syksyllä 2012 nämä kovat sateet ovat kuitenkin jatkuneet monta kuukautta, mikä varmasti aiheuttaa ongelmia.


Kuva 4: Kuukausittainen sademäärä, vuodet 1989-2012

Jatkuvien sateiden merkityksen näkee parhaiten piirtämällä pidempien aikojen liukuvaa sadantaa. Kuvassa 4 on kolmen kuukauden sadannat. Tämän perusteella syksy 2012 olisi jokseenkin samantyyppinen kuin 2004. Pahin tilanne olisi tämän mukaan alkanut lokakuussa olla jo ohi.


Kuva 5: 3 kk sadanta, vuodet 1989-2012

Kuuden kuukauden sadanta (kuva 6) kuitenkin osoittaa, että tilanne on veden kertymisen kannalta aidosti hankala. Silti tälläkin mittarilla vuosi 2012 on samaa luokkaa kuin vuosi 2004. Koska vuosi 2012 jatkuu yhä, on täysin mahdollista että vuoden 2004 lukemat tullaan ylittämään. Tämä ei kuitenkaan ollut tilanne vielä kipsisakka-altaan vuodon hetkellä.


Kuva 6: 6 kk sadanta, vuodet 1989-2012

Kuva 7 on kuvan 2 zoomaus. Tämänkään perusteella on vaikea perustella, että vuosi 2012 eroaisi vuodesta 2004. Saaresmäen lukema toki liikkuu omalla tuhatluvullaan, mutta muiden asemien lukemat eivät ole poikkeuksellisia. Mikä on “totuus”? Sitä ei tästä datasta pysty päättelemään.


Kuva 7: 12 kk sadanta, vuodet 1989-2012

 

Mitä tästä opimme?

Kuten tilastotieteessä valitettavan usein, emme oppineet mitään ehdottoman varmaa. Tärkeä opetus on joka tapauksessa se, että ei riitä katsella kalenterivuoden mukaan tehtyjä tilastoja, vaan vuosisadantaa on seurattava kuukausittain. Tämä saattaa muuttaa johtopäätöksiä merkittävästikin.

On selvää, että vuosi 2012 on ollut sateisuuuden kannalta Kainuussa vaikea, ennen muuta siksi, että sekä kesä että syksy ovat olleet sateisia.  Viimeisten 50 vuoden aikana on kuitenkin ollut vähintään kaksi muuta vuotta, jotka näyttävät lähes yhtä pahoilta (2007 ja ennen muuta 2004). Yli 800 mm vuosisadantaa on sen lisäksi ollut kahdeksana vuonna. Kalenterivuosien mukaan kerätyissä tilastoissa nämä katoavat.

Tilannetta toki hankaloittaa se, että pahimmat sadejaksot ovat tapahtuneet vasta 2000-luvulla, kun kaivoksen suunnittelu on jo ollut hyvän aikaa käynnissä.  Poikkeuksellisia sateita on kuitenkin ollut myös 1960-2000. Tämä mittausaika (50 vuotta) on käytännössä aivan liian lyhyt, kun pyritään arvioimaan riskejä näin pitkäikaiselle kaivokselle. Pyrin etsimään vielä käsiini vanhempaa aikasarjaa, sekä datat myös niistä alueen sadeasemista, jotka on jo suljettu. Vasta silloin voin kunnolla vastata kysymykseen 1.

Vuosi 2012 (lokakuun loppuun asti) on siis sadannaltaan ollut todella vaikea. Ainutlaatuiselta se ei kuitenkaan vaikuta. Vanhojen datojen tarkka analyysi osoittaa, että Kainuussa on esiintynyt lähes tämänkaltaisia sadekertymiä jo useasti vuoden 1960 jälkeen, ja ennen muuta vuonna 2004 on ollut pitkälti vastaava vuosi. Jos itse olisin vastuussa sääriskien ennakoinnista, tämän tiedon pohjalta kokisin epäonnistuneeni. Vuoden 2012 sateet eivät olisi saaneet tulla yllätyksenä.

Kirjoituksen kakkososassa yritän arvioida, onko Talvivaaran riskinhallintasuunnitelma jatkoa ajatellen riittävä.

Kiitokset: Kiitän Ilmatieteen laitosta sateisuusdatasta. Analyysiin ovat tuoneet merkittävää lisäarvoa mm Antti Halkka (Suomen Luonto-lehti), Pertti Sundqvist, Helvi Heinonen-Tanski, ja Heikki Simola.

Muita kirjoituksia: Avoin seuranta , Talvivaara. Yleisiä ympäristökirjoituksia: Ympäristö.

Translate »