Auringonsäteilyn mittaukset ja aikasarjat Ari Venäläinen Antti Aarva Pentti Pirinen Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013
IIlmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 2
Mittalaite Pyranometri: Kipp & Zonen CM11 varustettu IL-puhalluksella Sijainti: Helsinki Kumpula Dynamicumin katolla Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 3
Säteilyä mittaavat asemat Ilmatieteen laitoksella Mittaukset on aloitettu vuonna 1971. Vähintään 2 vuotta toimineita asemia ovat: Hki-Vantaa, Hki-Kaisaniemi, Jokioinen, Jyväskylä, Sodankylä ja Utsjoki Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 4
Mitä suureita vuonna 2013 mitataan Paistetunteja 20 asemalla Kokonaissäteilyä 30 asemalla Hajasäteilyä 9 asemalla Heijastunutta säteilyä 4 asemalla Suoraa säteilyä 2 asemalla Pitkäaaltoista säteilyä 3 asemalla Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013
Tilastokelpoisten kokonaissäteilyasemien lukumäärä vuosittain 40 3 30 2 20 1 0 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011 Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 6
Säteilyn laskeminen säätietojen avulla Säteilysuureita tarvitaan mm. potentiaalisen haihdunnan (EPOT) laskemiseen. EPOT on ollut ja on keskeinen suure maataloudessa, turvetuotannossa sekä metsäpaloindeksin laskemisessa. Ari Venäläinen ja Martti Heikinheimo ovat useissa julkaisuissa käsitelleet potentiaalisen haihdunnan ja säteilyn arvioimista säätietojen avulla. Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 7
Laskennallisen kokonaissäteilyn parametrisointi R gc = (R dir + R difr +R difa )τ c +R difm R gc R dir R difr R difa R difm τ c kokonaissäteily suora säteily Rayleigh sironnut hajasäteily (molekyyleistä ja atomeista sironnut säteily) aerosolien vaikutuksesta sironnut hajasäteily moniheijastunut hajasäteily pilvien läpäisevyys Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 8
Kokonaissäteilyn (R gc ) arviointi säätietojen avulla Vuorokauden kokonaissäteilyä (R s ) voidaan arvioida paistehavaintojen avulla soveltaen Ångströmin yhtälöä (1924) R S / R 0 = (a/b * ln {[(H/N 1) + a]/a}+1 R 0 N H vuorokauden kokonaissäteily täysin pilvettömänä päivänä paistetuntien määrä pilvettömänä päivänä mitattu paistetuntien määrä a, b leveyspiiristä ja vuodenajasta riippuvia vakioita Venäläinen, A. and Heikinheimo, M., 1997. The spatial variation of long-term mean global radiation in Finland, 1997. International Journal of Climatology, 17, 41-426. Venäläinen, A., 199. The Spatial variation of monthly mean global radiation in Finland. Licentiate thesis, 47 p. + Appendixes Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 9
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Absolute error Relative error Mallin hyvyys Mallinnetun ja mitatun kokonaissäteilyn ero (mallinnettu mitattu) Jokioisilla kuukausittain jakson 1961-1990 havaintojen pohjalta. Mallinnettu arvio pohjautuu joko paistehavaintoihin (Sunshine) tai pilvisyyshavaintoihin (clouds). 6 4 3 2 1 0-1 -2-3 -4 30 20 0 - -20-30 Sunshine Clouds Sunshine Clouds Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013
Laskennalliset asemat STATION METHOD COMPLEMEN MISSING MONTHS TED BY Utsjoki pyranometer Sodankylä 71:1-7 Enontekiö clouds Sodankylä Utsjoki 61-71 72-78 Ivalo sunshine Muonio clouds Sodankylä 68:3, 82:9, 12, 83:1, 90: Sodankylä pyranometer Salla clouds Pello clouds Sodankylä 61-70, 86:3,9,11 Rovaniemi sunshine Sodankylä 86:1, 4, 87:1, 88:1 Kuusamo clouds Sodankylä 69:, 9, 72:6, 82:, 86:4, 88:8, 90: Kemi sunshine Sodankylä 86:4 Pudasjärvi clouds Kajaani 61-68, 86:9 Oulu sunshine Kemi Sodankylä 61:1-7, 62:1-3 86:4 Suomussalmi clouds Kajaani 61-70 Kajaani sunshine Nivala 86:4 Nivala clouds Kajaani 61-64 Kruunupyy sunshine Vaasa 61-71,86:4 Valassaaret sunshine Vaasa 61-69, 70:1-9, 83:12, 84:1-3 Vaasa sunshine Kauhava 86:4 Viitasaari clouds Jyväskylä 61-69 Kuopio sunshine Joensuu 63:11 Kauhava clouds Ähtäri clouds Jyväskylä 68:1-12, 69:1-3, 70 Ilomantsi clouds Joensuu 61-67, 79:8-12 Joensuu sunshine Kuopio 61:1-, 6:2, 68:3, 86:4, Jyväskylä pyranometer Kankaanpää clouds Jyväskylä 61:6 Kuorevesi clouds 61-69 Pori sunshine Kankaanpää 61-6, 86:4 Lappeenranta sunshine Lahti 61, 62:1, 2, 86:4 Lahti clouds Utti sunshine Lahti 61-67, 68:1-6 Jokioinen pyranometer Turku sunshine Jokioinen 86:4 Vantaa pyranometer Ilmala Jokioinen 61-70 71:1-6, 86:4 Kotka sunshine Vantaa 61-67, 68:1-9 Maarianhamina sunshine Turku 61-64, 6:1-6, 86:4 Utö sunshine Turku 61-70, 71:1-9 Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 11
Kokonaissäteilyn vuodenaikaiskeskiarvot (Wm -2 ) 1961-1990 säähavaintojen pohjalta Kevät Kesä Syksy Talvi 143 136 138 128 130 186 180 170 193 18 17 167 170 170 30 30 28 28 7 160 14 12 12 144 142 141 132 137 13 144 134 148 146 142 143 146 141 11 148 16 13 11 14 13 12 17 1 19 14 140 139 13 1 14 140 13 149 224 220 22 228 187 199 192 187 20 209 190 20 203 219 217 216 206 208 190 203 196 201 196 213 21 207 209 207 2 214 213 220 2 21 22 21 21 220 21 19 19 200 190 21 180 19 189 2 208 6 7 46 46 41 49 3 40 4 48 40 38 0 4 33 38 43 0 38 41 44 4 34 3 36 34 3 30 49 31 30 39 40 43 48 31 32 43 41 22 20 1 21 13 14 14 18 21 13 13 17 7 13 20 12 16 18 1 7 12 16 17 Gulf of Finland 20 8 7 21 20 11 14 7 18 8 9 1 14 1 Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 12
Kiitos mielenkiinnosta Ilmatieteenlaitos/ Ari V. & Antti A. & Pentti P. 21.11.2013 13