Ilmakehän jäätävien olosuhteiden havainnointi maanpinnalta tehtävän kaukokartoituksen avulla

Samankaltaiset tiedostot
Ilmakehän jäätävien olosuhteiden havainnointi maanpinnalta tehtävän kaukokartoituksen avulla

TIIVISTELMÄRAPORTTI. Ilmakehän jäätävien kerrosten reaaliaikainen havainnointi maanpinnalta tehtävän kaukokartoituksen avulla

Ilmakehän jäätävien kerrosten reaaliaikainen havainnointi maanpinnalta tehtävän kaukokartoituksen avulla

Lentosäähavaintojärjestelmä ILMARI ja operatiiviset käyttöönotot

Aerosolimittauksia ceilometrillä.

Utön merentutkimusasema

Lentosääoppia harrasteilmailijoille

Testbed-havaintojen hyödyntäminen ilmanlaadun ennustamisessa. Minna Rantamäki TUR/Viranomaisyhteistyö ILA/Ilmanlaadun mallimenetelmät

Ilmastonmuutos pähkinänkuoressa

Lentosäähavaintoja. Ilmailijoiden sääilta Terhi Nikkanen Meteorologi/lentosäähavainnot Ilmatieteen laitos

Paloriskin ennustaminen metsäpaloindeksin avulla

Ajankohtaisia lentosääasioita Ilmatieteen laitokselta. Joonas Eklund Yhteyspäällikkö / Meteorologi Asiakaspalvelut Ilmailu ja Puolustusvoimat

AurinkoATLAS - miksi mittaustietoa auringosta tarvitaan?

Helsinki Testbedin säätuotteet tänään ja tulevaisuudessa

Kehät ja väripilvet. Ilmiöistä ja synnystä

Ajalliset muunnokset eksploratiivisen paikkatietoanalyysin työkaluna. Salla Multimäki

Mikä muuttuu, kun kasvihuoneilmiö voimistuu? Jouni Räisänen Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Seurantatieto tarkentuu eri mittausmenetelmien tuloksia yhdistäen

Auringonsäteily Suomessa ja Östersundomissa

NSWC SWC- kartan uudistus ja sisällön tulkintaa. Joonas Eklund Yhteyspäällikkö / Meteorologi Asiakaspalvelut Ilmailu ja Puolustusvoimat

Miten Suomen ilmasto muuttuu tulevaisuudessa?

Aerosolimallit ja aerosolisään ennustaminen Suomen olosuhteissa

Mittausasema peltoolosuhteiden

Johtuuko tämä ilmastonmuutoksesta? - kasvihuoneilmiön voimistuminen vaikutus sääolojen vaihteluun

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Hiukkasten lukumäärän ja keuhkodeposoituvan pintaalan mittaukset erilaisissa ympäristöissä. Ilmanlaadun mittaajatapaaminen, Tampere 11.4.

Gammaspektrometristen mittausten yhdistäminen testbed-dataan inversiotutkimuksessa

Korkean resoluution ja suuren kuva-alueen SAR

LEGO EV3 Datalogging mittauksia

Sään ja ilmaston vaihteluiden vaikutus metsäpaloihin Suomessa ja Euroopassa Understanding the climate variation and change and assessing the risks

Vinkkejä sään ennakointiin ja sään muutosten havainnointiin

LAPS: Testbedhavainnoista. analyysiksi. Janne Kotro Kaukokartoitus/Tutkimus

Sirontaluento 12 Ilmakehä, aerosolit, pilvet. Keskiviikko , kello 10-12

Humppilan Urjalan Tuulivoimapuisto. Voimamylly Oy Humppila - Urjala

RAMBOLL WATER TEKOÄLYN HYÖDYNTÄMINEN JÄTEVEDENPUHDISTAMON OPEROINNISSA

Tuulen viemää. Satelliitit ilmansaasteiden kulkeutumisen seurannassa. Anu-Maija Sundström

Korkean resoluution ja suuren kuva-alueen SAR

Automaattisen tiedontuotannon kokeilu: Tiemerkintöjen kunnon koneellinen mittaus Juho Meriläinen/Liikennevirasto

Luotaukset Jari Ylioja SYYSTAPAAMINEN 2018

Ilmatieteen laitos - Sää ja ilmasto - Ilmastotilastot - Terminen kasvukausi, määritelmät. Terminen kasvukausi ja sen ilmastoseuranta

Edullisten sensorien käyttö hiukkamittauksissa

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

SMEAR Kuopio. Ari Leskinen IL / TUT / KUO

Ajalliset muunnokset eksploratiivisen paikkatietoanalyysin työkaluna. Salla Multimäki ProGIS Ry Paikkatietomarkkinat

ILMANLAADUN SEURANTA RAUMAN SINISAARESSA

Säilörehunurmen sadon määrän kaukokartoitus


KEMIJOEN JÄÄPEITTEEN SEURANTA PAAVALNIEMI - SORRONKANGAS VÄLILLÄ 2012

Suomi. Uusi energiatehokas korkeapainelumitykki

Rikkidioksidin ja haisevien rikkiyhdisteiden pitoisuudet tammi-kesäkuussa 2016

Luonnononnettomuuksien varoitusjärjestelmän LUOVA. Kristiina Säntti Yhteyspäällikkö Asiakaspalvelut, Turvallisuus Ilmatieteen laitos

Aaltopoiju. AHOY-verkostopäivä, Sami Lasma

Kiinteistöautomaatio energiatehokkuuden edistämisessä. Copyright Siemens Osakeyhtiö All rights reserved

Pakkaset ja helteet muuttuvassa ilmastossa lämpötilan muutokset ja vaihtelu eri aikaskaaloissa

Sään erityistilanteet. Timo Erkkilä meteorologi Ilmatieteen laitos Lento- ja sotilassää Helsinki

KAINUUN KOEASEMAN TIEDOTE N:o 5

Tulevaisuuden oikukkaat talvikelit ja kelitiedottaminen

Korkeuden ja etäisyyden vaikutus ilmanlaatuun katukuilussa ja sisäpihalla

Ilmanlaadun älykäs mallintaminen kaupunkiympäristössä. Lasse Johansson

METEORIEN HAVAINNOINTI III VISUAALIHAVAINNOT 3.1 YLEISTÄ

ILMASTONMUUTOS TÄNÄÄN

Neuroverkkojen soveltaminen vakuutusdatojen luokitteluun

Ilmastonmuutoksen vaikutukset säähän Suomessa

Termiikin ennustaminen radioluotauksista. Heikki Pohjola ja Kristian Roine

ACCLIM II hankkeen yleisesittely

Hämeenlinna Jari Lindblad Jukka Antikainen

Käyttökemuksia automaattisista vedenlaatumittareista VARELYssä

Aurinkoenergian potentiaali Suomessa. tutkimusprofessori (tenure track) Anders Lindfors Ilmatieteen laitos

Auringonsäteilyn mittaukset ja aikasarjat

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Pintasääasemaverkon vikadiagnostiikkaa DADAssa

Sähkön etämittaus ja energiansäästö - Taloyhtiöiden energiailta

Miehittämättömän lennokin ottamien ilmakuvien käyttö energiakäyttöön soveltuvien biomassojen määrän nopeassa arvioinnissa

Sodar tuulimittaustekniikka

KEKKILÄ OY JA NURMIJÄRVEN KUNTA METSÄ-TUOMELAN YMPÄRISTÖPANEELI. Kekkilä Oy ja Nurmijärven kunta. Raportti

Vaarallisia sääilmiöitä Suomessa

Puu luovuttaa (desorptio) ilmaan kosteutta ja sitoo (adsorptio) ilmasta kosteutta.

Johdatus talvisäihin ja talvisiin ajokeleihin

Endomines Oy:n Pampalon kultakult kaivoksen ympäristömeluselvitys

Ilmastonmuutos ja ilmastomallit

Tulevat havaintokampanjat ja fotometriatyöpajan suunnittelu. Havaintotorniverkon kokous Cygnus 2011, Jokioinen

Sensoreilla uutta tietoa ilmanlaadun seurantaan ja ennusteisiin pääkaupunkiseudulla

MS-A0502 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Tutkapohjaiset sadetuotteet hulevesisuunnittelun apuna

Infraäänimittaukset. DI Antti Aunio, Aunio Group Oy

ISTO väliseminaari , Lammi. Noora Veijalainen, Tanja Dubrovin, Bertel Vehviläinen ja Mika Marttunen

Rikkidioksidin ja haisevien rikkiyhdisteiden pitoisuudet tammi-kesäkuussa 2017

Sää, ilmasto, ilmanlaatu ja suomalaisten hyvinvointi

Ryhmä 6. Ilmatieteen laitos, SYKE, HELCOM, Uudenmaan liitto

Ilmastonmuutos globaalina ja paikallisena ilmiönä

Ilmastonmuutos eri mittakaavatasoilla

Avoin data miten Ilmatieteen laitoksen dataa hyödynnetään? Anu Petäjä

LLF-alue-ennusteen (low level forecast) käyttäjäopas

KEMIJOEN JÄÄPEITTEEN SEURANTA PAAVALNIEMI - SORRONKANGAS VÄLILLÄ 2013

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Ilmakehän vaikutus havaintoihin. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Datanhaku www-käyttöliittymästä Mikko Parviainen, Ilmatieteen laitos / tietojärjestelmät mikko.parviainen@fmi.fi

Inarijärven säännöstelyn sopeuttaminen ilmastonmuutokseen

Transkriptio:

Ilmakehän jäätävien olosuhteiden havainnointi maanpinnalta tehtävän kaukokartoituksen avulla Mika Komppula Ilmatieteen laitos Itä-Suomen Ilmatieteellinen tutkimuskeskus (Kuopio) Muu työryhmä: Ari Leskinen, Anne Hirsikko, Karoliina Hämäläinen, Simo Tukiainen, Antti Ruuskanen, Sami Niemelä, Sami Romakkaniemi, Kari Heikkinen, Jarkko Hirvonen & Jukka Julkunen (PV) MATINE-rahoitus 2017: 82 361eur MATINEn tutkimusseminaari 16.11.2017

1) Motivaatio 2) Tavoitteet 3) Taustaa 4) Menetelmät 5) Projektin tuloksia 6) Jatkosuunnitelmat www.windpowerengineering.com 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 2

MOTIVAATIO Ilma-aluksen jäätäminen on merkittävä turvallisuusuhka, lisäksi aiheuttaa aikataulu- ja kustannuspaineita. Vaikuttaa tuulienergian tuotannon tehokkuuteen. Pilvien jäätävillä kerroksilla myös ilmastovaikutus, pilven faasi ratkaiseva pilvien säteilyominaisuuksille. www.windpowerengineering.com 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 3

MOTIVAATIO Ilma-aluksen jäätäminen on merkittävä turvallisuusuhka, lisäksi aiheuttaa aikataulu- ja kustannuspaineita. Vaikuttaa tuulienergian tuotannon tehokkuuteen. Pilvien jäätävillä kerroksilla myös ilmastovaikutus, pilven faasi ratkaiseva pilvien säteilyominaisuuksille. Malleissa paljon kehitettävää, ei ole reaaliaikaisia havaintoja ilmiön suora mittaaminen on haastavaa. Tarve tietää jäätävien pilvien paikallinen ja ajallinen vaihtelu tarkemmin, reaaliajassa tai etukäteen. Mittausmenetelmät (kaukokartoitus ja in-situ) tarjoavat vahvan potentiaalin reaaliaikaisen tiedon lisäämiselle ja mallikehitykselle. 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 4

TAUSTAA Alijäähtyneitä vesikerroksia havaittu jopa alle -30 C lämpötiloissa Suomessa noin 40 %:ssa pilvistä on vesikerros yläpinnalla (yläpinta >2.5km ja > -40 C) (Zhang et al., 2010, JGR) 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 5

TAVOITTEET Jäätävyyshavaintojen ja ennusteiden kehittäminen Uusien menetelmien potentiaalin selvittäminen Eri havaintojen yhdistäminen ja malliverifiointi Tuottaa uutta reaaliaikaista tietoa jäätävistä kerroksista 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 6

TAVOITTEET Jäätävyyshavaintojen ja ennusteiden kehittäminen Uusien menetelmien potentiaalin selvittäminen Eri havaintojen yhdistäminen ja malliverifiointi Tuottaa uutta reaaliaikaista tietoa jäätävistä kerroksista Hyödynnetään olemassa olevaa ja uutta kerättävää aineistoa Käynnistetään uusia mittauksia Mallivertailu ja -kehitys sekä tuotteiden ennustekäyttö Hyödyntäminen lentotoiminnan suunnittelussa ja toteutuksessa Palaute ja jäätämishavainnot lennoilta 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 7

MENETELMÄT In-situ jäätävyysanturit (eri malleja) Pistemittaus: jäätäminen (on/off), jäätämisen voimakkuus Pilvenkorkeusmittarit eli ceilometrit (Vaisala CT25K, CL31 & CL51) Raakadatasta sironnan pystyprofiilit, joista pilvet ja jäätäminen Jäätämismalli Jään kertymänopeus (pystyprofiilit) 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 8

Lidarin / ceilometrin toimintaperiaate 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 9

Mittausasemat Puijon torni 224 m paikallisen järven pinnan yläpuolella Asema pilven sisällä noin 15 % ajasta Jäätävyysanturit 2009 alkaen Ceilometri CT25K Savilahdessa 2012 alkaen Sääparametrit (tuuli, lämpötila, paine, kosteus, näkyvyys, sademäärä ja -tyyppi), 2005 alkaen Hiukkasten ja pilvipisaroiden kokojakaumat, 2006 alkaen 119 cm 10

Mittausasemat - Vehmasmäki 20 km Kuopiosta, 318 m masto Jäätävyysanturit (115 & 272 m) 12/2016 alkaen Vaisala CL51 ceilometri (pilvenkorkeusmittari) PollyXT Raman lidar (7 mittauskanavaa) Halo Doppler lidar (tuulilidar) Doppler pilvitutka (Metek Mira-36) Säätutka (kaksoispolarisaatiotutka), 15 km asemalta 300m T+RH 272m Wind+T+RH 215m Wind+T+RH 168m T+RH 115m Wind+T+RH 66m T+RH 26m Wind 2m T+RH 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 11

Tikkakoski Vaisala CT25K ceilometri, Profiilidataa 5/2017 alkaen 2 kpl CL31 ceilometria asennettu kiitotien päihin Eivät vielä operatiivisia Halo Doppler -tuulilidari 2-5/2017 koemittauksissa Palautetaan takaisin talven aikana, mahdollisesti kiitotien jatkeelle 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 12

ESIMERKKI Jäätävän kerroksen havainnointi Kuopio 9.3.2015 Ceilometrin normaali operatiivinen pilvenkorkeus informaatio Pilven alapinta, tässä kaksi pilvikerrosta 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 13

ESIMERKKI Jäätävän kerroksen havainnointi Kuopio 9.3.2015 Lidarin takaisinsirontaprofiili aikasarjana (oikealla) Pilvestä suuri signaali (näkyy valkoisena kuvassa) Havaitaan ala ja yläpinnat (suuressa osassa tapauksista) 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 14

ESIMERKKI Jäätävän kerroksen havainnointi Kuopio 9.3.2015 Lidarin depolarisaatioprofiili (oikealla) Kertoo sirottavan kohteen muodosta (pyöreä pisara / jääkide) Paljastaa alijäähtyneen vesikerroksen (jää)pilven yläosassa (lämpötila 3km korkeudella -15 C) 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 15

ESIMERKKI Jäätävän kerroksen havainnointi Kuopio 9.3.2015 Ceilometrin takaisinsirontaprofiili Vesikerros erottuu suurena takaisinsirontana ceilometrillä (punainen väri oikealla) 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 16

Pilven vesikerroksen ilmastovaikutukset Jää Vesi Vesikerroksella suuri vaikutus pilven säteilyominaisuuksiin Jos koko pilven oletetaan olevan jäätä, jää puolet pilven säteilyvaikutuksesta huomioimatta 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 17

PROJEKTIN TULOKSIA 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 18

PROJEKTIN TULOKSIA Puijon jäätävyysanturien (224 m järven pinnan yläpuolella) ja Savilahden ceilometrin havaitsemat jäätämistapaukset (%) kuukausittain vuosilta 2012-2017 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 19

Ceilometrin profiilidata ja jäätämisluokittelu Raakadata (kuva 1) yhdistetään mallin lämpötilatiedon kanssa, jolloin Jäätämisluokittelussa (kuva 2) voidaan esittää vesikerroksen tai sateen jäätämispotentiaalia. Signaalista määritetään myös luotettavan datan korkeusalue (kuva 3)

Ceilometrin profiilidata ja jäätämisluokittelu Yksinkertainen yhden sivun yhdistelmäkuva jäätämisluokittelusta ja datan luotettavuudesta (ylärivin esimerkkikuvat) sekä jäätämismallin ennusteesta (alarivi) Tuote esitetään reaaliaikaisena webbisivulla 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 21

300m T+RH PROJEKTIN TULOKSIA Masto/ceilometri/malli vertailu 1-2/2017 Vehmasmäessä 272m Wind+T+RH + ICING A B 215m Wind+T+RH 168m T+RH C 115m Wind+T+RH + ICING 66m T+RH 26m Wind 2m T+RH Ilmatieteen laitos 22

Vehmasmäki-vertailu 1.1.-16.2.2017 Havaintopisteiden kokonaismäärä 1974 kpl per korkeus Jäätämistä havaitaan 41-42 % ajasta kyseisellä jaksolla anturien korkeudella Yhdenaikaiset havainnot 85-94 %, mutta myös ylimääräisiä havaintoja Korkeus 115 m 272 m Jäätämishavaintojen lukumäärä Jäätämisanturi 810 835 Ceilometri 1079 1125 Malli 1565 1505 Korkeus 115 m 272 m Havaittu jäätämistapausten osuus Jäätämisanturi 41 % 42 % Yhdenaikaset jäätämishavainnot Ceilo & jäät.anturi 85 % 94 % Malli & jäät.anturi 89 % 92 % 23

Vehmasmäen mastokamera 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 24

PROJEKTIN TULOKSIA (1) Puijon ja arkistodata käyty läpi vuosilta 2009-2017 Jäätävyysanturit, ceilometri, säädata, pilvipisaradata Vehmasmäen datasta vertailtu masto vs. ceilometri vs. malli Toteutettu aikajaksolle 1.1.-16.2.2017 Ceilometrista tehty jäätävyystuote valmiina ja reaaliaikaisena Jäätämismallin valikoidut ennusteprofiilit operatiivisessa ajossa Mallidata päivittyy 4 kertaa vuorokaudessa Ajossa 9 asemaa vertailuja varten Tikkakoskella uusia mittauksia (ceilometri & Halo lidar) 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 25

PROJEKTIN TULOKSIA (2) Webbisivut valmiina Sivuilla reaaliaikaiset datakuvat ja arkisto Jäätävyysanturien data, Ceilometrin raakadata ja jäätävyystuote, jäätämismallin ennusteprofiilit, mallin lämpötila ja tuuliennusteet Lentokampanjoita varten tehty lentäjille yksinkertainen kyselylomake lennon aikaisista jäätämishavainnoista Vierailtu Tikkakoskella säännöllisesti projektin esittelyn ja jatkosuunnittelun merkeissä, kampanja vkolla 45 Vierailtu Rissalassa (Hornet) ja Niinisalossa (UAV-toiminta) esittelemässä projektia 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 26

PROJEKTIN TULOKSIA - webbisivut 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 27

PROJEKTIN TULOKSIA (2) Webbisivut valmiina Sivuilla reaaliaikaiset datakuvat ja arkisto Jäätävyysanturien data, Ceilometrin raakadata ja jäätävyystuote, jäätämismallin ennusteprofiilit, mallin lämpötila ja tuuliennusteet Lentopalautetta varten tehty lentäjille kyselylomake lennon aikaisista jäätämishavainnoista Vierailtu Tikkakoskella säännöllisesti projektin esittelyn ja jatkosuunnittelun merkeissä Vierailtu Rissalassa (Hornet) ja Niinisalossa (UAV-toiminta) esittelemässä projektia 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 28

Tikkakosken intensiivikampanja Aloitetaan viikon intensiivijaksolla viikolla 45 Kerätään lentäjiltä tietoa lennon aikaisista jäätämishavainnoista Lomakkeella kysytään mm. seuraavaa: Jäätäminen kyllä / ei jäätämisen voimakkuus korkeus/korkeusväli etäisyys lentokentästä 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 29

JATKOSUUNNITELMIA Jatketaan arkistodatan tarkastelua/vertailua Lisätään vertailudatan ja asemien määrää Selvitetään tarkemmin havaittujen erojen alkuperää Sateen olomuodon luokittelu ceilometrista In-situ jäätävyysanturien algoritmin kehitystyö / optimointi Webbisivujen ja tuotteiden jatkokehittely Lentäjäpalautteen ja -havaintojen vertaaminen tuotteisiin ja edelleen kehittäminen Vierailu suunnitteilla Uttiin (helikopterit) 7.11.2017 Ilmatieteen laitos 30

mika.komppula@fmi.fi