Monilähteinen tulvaennustejärjestelmä (Multi-Source Information System for Flood Forecasting): Päätösseminaari 25.10.2011
Yleistä FloodFore-projektista Aika: 1.11.2008 31.10.2011 (3 v.) Kokonaiskustannukset 466 t Mukana: SYKE, IL, VTT tasasummin TEKES-rahoitteinen (280 t ), mukana myös yrityksiä, suurimpana Vaisala (30 t )
Projektin tarkoitus ja tavoite Tulvaennustejärjestelmän kehittäminen Käytetään satelliitti-, sääasema- ja säätutkahavaintoja Koealue: Suomen Lappi (+ muukin Suomi osin) Estimoitavat suureet: SWE, RR, SCA, maaperän kosteus ja jäätyminen
Lähtökohta Demonstroidaan monilähteinen informaatiojärjestelmä (tilannekuvajärjestelmä): tuottaa integroidun ja harmonisoidun tiedon olennaisista veden kiertoon liittyvistä suuureista hydrologisille tulvaennustemalleille hyödynnetään laajasti saatavilla olevaa tietoa eri lähteistä: - satelliittimittaukset (lumen vesiarvo kertymäkaudella ja pälvisyys sulamiskaudella; maaperän kosteus ja routa) - säätutkamittaukset: sateen intensiteetti/kertymä; olomuoto - automaattiset in situ havainnot: maaperän kosteus, routa, lumipeitteen vesiarvo (GWI), lumipeitteen syvyys (sääasemaverkosto) demonstroidaan reaaliaikainen käyttö SYKE:n operatiivisen WSFS-mallin yhteydessä Lapin alueella (pääkohdealueina: Ounasjoki, Ivalojoki ja Kitinen sekä Kemijoen valuma-alue kokonaisuudessaan) Järjestelmä tuottaa loppukäyttösovellutuksissa hyödynnettävät spatiaaliset kentät eri suureista eri ajanhetkille
Tuotteet ja demonstraatiot (I) Lumen vesiarvo ja syvyys - satelliittidatalähteet: mikroaaltoradiometrit, SAR-tutkat, skatterometrit - in situ-datalähteet: lumen syvyys sääasemilta, GWI-mittaukset Lumen (fraktionaalinen) peittoala ja status - satelliittidatalähteet: optiset havainnot, mikroaaltoradiometrit, SAR-tutkat, skatterometrit - in situ-datalähteet: lämpötila ja lumen syvyys sääasemilta Maaperän kosteus ja routa - satelliittidatalähteet: SAR-tutkat, skatterometrit (+ matalan taajuuden radiometrit, SMOS) Sadanta ja sateen olomuoto - kaukokartoitusdatalähteet: C-alueen säätutka (Luosto), Sodankylän pilvitutka ja ilmakehäradiometri - in situ-datalähteet: sadanta sääasemilta (pönttömittaukset)
ASAR, TerraSAR-X, PALSAR, Radarsat-2 Modis, MERIS, AVHRR, AMSR-E SAR image from satellite i Optical/radiometer image from satellite i Precipitation fields from weather radars In situ data (automatic weather-, SWE-, soil moist.- stations) Data-type specific pre-processing Assimilation and analysis system Snow Line measurements Land cover, soil, DEM Online (map) interface Grid GIS database of geophysical parameters SWE, soil moisture temperature Extract basin-wise average data Basin mask Flood forecast WSFS or other distributed model
Kaukokartoituksen tuotantoketju SYKEssä Data Data EO-data distributer (FMI) Automated processing system (SYKE) FTP-box Image processing: 1. Unpacking 2. Radiometric calibration and atmospheric correction 3. Geometric correction Archieving Data in usable form for the algorithms Product calculation & data delivery (SYKE) Data delivery -WWW -Map user interface -Numerical data End users citizens runoff forecasts forest industry climate change research watershed research water protection tourism hydropower industry End-product Algorithm & Cloud masking
Tuotteet ja demonstraatiot (II) Lopputuotteissa olennaista data-assimilaatio/fuusio - Pönttödatan ja sadetutkadatan fuusio - Sääasemilla havaitun lumen syvyyden assimilaatio mallipakotteena lumen vesiarvon kartoituksessa Tuotteissa hyödynnettävä staattinen input data: - maankäyttö ja maaperä (ml. metsätiedot) Demonstraatiojärjestelmä lopputulosten visualisointiin (karttakäyttöliittymä)
Esimerkki tuotteista: (a) lumen vesiarvo
Vertailu riippumattomaan lumilinjadataan Kaikki Suomen lumilinjat 2007-2011 Nykyinen: lumen tiheys vakio Lumen tiheyden kehitys klimatologiasta
Esimerkki tuotteista: (b) vuorokauden valuma-alueittainen sadanta
Tuotteiden käytettävyyden arviointi (a) Parantaako kehitettävä järjestelmä tulva- ja virtaamaennusteiden tarkkuutta? - Erityisesti sellaiset äkilliset tulvat, joissa nykyisen kaltaiset ennusteet toimivat huonosti SWE from satellite data Hydrological model Model input: SWE Iterate precipitation and temperature Model output: Discharge Water level SWE
Tulosten hyödyntäminen Development and research work within the project Demonstration of the multi-source information system as input to an existing flood forecasting model (assimilating satellites, weather radars automatic in situ monitoring systems and land cover information) Proceeding industry-led development of commercial end-use and other benefits Benefits to regional industry, economy and flood prevention In Finnish Lapland: - hydro-power industry - water system management - forestry and transport Implementation of the system or part of it for other regions of the world by applying a flood forecasting model of a local water system manager Markets for the system or components of it Improved strategic position of Finnish resarch and operational EO-data use related to activities of: - ESA - European Commission (EC) - EUMETSAT
Saavutetut tulokset Alueittaisen lumen vesiarvon estimoinnin implementointi ja validointi sekä hyödyntäminen tulvaennustejärjestelmässä (yhdessä jo aiemmin kehitetyn lumen sulannan satelliittimonitoroinnin kanssa) Kumulatiivisen sadannan estimointi fuusioimalla säätutka- ja pisteittäiset mittaukset Satelliittimenetelmien demonstrointi maaperän routaantumisen monitorointiin Korkean erotuskyvyn lumen vesiarvon kartoituksen demonstrointi Monilähteisen informaatiojärjestelmän demonstrointi Uusia operatiivisia menetelmiä IL:n ja SYKE:n käyttöön Uusien operatiivisten ja kaupallisten tuotteiden käyttöönoton mahdollistaminen Hyödyt Suomen kv. toimintaan (ESA, EU, EUMETSAT)
28.10.2011 Activities in ESA DUE-GlobSnow GlobSnow provides long term datasets (15-30 years) on Snow Extent (SE) and Snow Water Equivalent (SWE) for climate research purposes. SYKE s SCAmod method for fractional snow cover mapping implemented for Northern hemisphere -> GlobSnow Snow SE-product Based on Envisat/AATSR and ERS-2/ATSR-2 Cloud detection algorithm developed at SYKE, contributed by ENVEO, Austria Operational production at the Finnish Meteorological Institute (FMI)
ESA-GlobSnow SWE product: 30 year-long CDR on snow conditions of the North Hemisphere Variables (at 25 km resolution): - Snow Water Equivalent (SWE) - Snow Extent and Day-of-Melt Space-borne passive microwave radiometer data combined with ground-based synoptic snow observations - Variational data-assimilation First product generation available at www.globsnow.info - 30-year-long time-series (1979-2010) First reliable data set on hemispheric SWE (on a daily basis) NRT processing => EUMETSAT H- SAF
Thank You for Your Attention!