TIEDEMEDIA

Victoria Median Tiedeuutiset

Ilmatieteen laitos – Lumen ominaisuuksien vaihtelua tutkittu laajan maastomittausaineiston avulla

254-1212348846oo73

Ilmatieteen laitos keräsi talven 2011 – 2012 aikana ainutlaatuisen kattavan lumen maastomittausaineiston. Tieto vaihtelusta auttaa tarkentamaan arvioita lumen määrästä ja siten esimerkiksi kevättulvien voimakkuudesta.

Talven aikana kerätyn maastomittausaineiston avulla tutkittiin lumen syvyyden, tiheyden sekä vesiarvon vaihtelua tundralla sekä boreaalisella metsävyöhykkeellä. Lumen vesiarvo kuvaa lumesta sulavan veden määrää.

Mittauksia tehtiin lentokoneesta samankaltaisella tutkainstrumentilla kuin satelliitissa käytettäisiin.  Euroopan avaruusjärjestön SnowSAR-2 -lentokampanjassatähdättiin etenkin lumen vesiarvon mittaustekniikan kehittämiseen. Maastohavainnoista tutkittiin myös lumen ominaisuuksien vaihtelua eri maanpeiteluokissa sekä arvioitiin valitun maastomittausproseduurin toimivuutta kulloistenkin lumiolosuhteiden kuvauksessa. Lumen ominaisuudet vaihtelevat suuresti sekä alueellisesti että ajallisesti.

“Tieto tästä vaihtelusta on hyödyksi, kun arvioidaan vuosittain lumesta sulavan veden määrää ja siten esimerkiksi kevättulvia tai lumipeitteen muutosten vaikutusta maailmanlaajuiseen ilmastoon”, toteaa Ilmatieteen laitoksen tutkija Henna-Reetta Hannula.

Lumen ominaisuuksien mittaaminen maastossa on hyvin työlästä ja hidasta ja sillä pystytään kattamaan vain pieniä alueita. Siksi havainnointiin on kehitetty satelliittimittauksia. “Satelliittimittaukset vaativat edelleen maastohavaintoja algoritmikehitykseen. Tällaisia tietoja ovat mm. se, millaisia ovat esimerkiksi tyypilliset lumen tiheysarvot tundralla ja boreaalisessa metsässä, miten paljon ne vaihtelevat ja vastaavatko satelliitista mitatut arvot todellisia maastohavaintoja”, Henna-Reetta Hannula luettelee. Lentomittausten varmistamisessa käytettävät maastohavainnot eivät nekään kuvaa absoluuttista totuutta, vaan mittausten määrä ja sijoittelu vaikuttavat tuloksiin.

Lumen ominaisuudet vaihtelevat paljon

Tutkimustulosten perusteella lumen ominaisuudet vaihtelivat eniten järvillä, avoimilla soilla sekä tundralla tuuliprosessien vaikutuksesta. Metsäisillä alueilla vaihtelu oli suurempaa lyhyillä välimatkoilla. Mittausten lukumäärällä sekä etäisyydellä oli tilastollisesti merkitsevä vaikutus lumensyvyden keskiarvoon kaikissa maastotyypeissä, mutta suurimmassa osassa tapauksista virhe pysyi alle 5 prosentin, kun mittauksia oli viisi tai vähemmän 50, 100 ja 200 metrin linjoilla. Kun lumen ominaisuuksien vaihtelu oli suurinta, mittauksia tarvittiin enemmän.

Valittu mittausprotokolla onnistui kuvaamaan hyvin lumen ominaisuuksien keskimääräistä vaihtelua. “Keskittämällä mittauksia enemmän suuren vaihtelun alueille, eri maastotyypit tulisivat tasapuolisemmin kuvatuiksi. Tulevaisuudessa maastomittausaineistoa tullaan analysoimaan lisää yhdessä samanaikaisesti kerätyn lentokone- ja satelliittiaineiston kanssa”, tutkija Henna-Reetta Hannula kertoo.

Viite: Hannula, H.-R., Lemmetyinen, J., Kontu, A., Derksen, C., and Pulliainen, J.: Spatial and temporal variation of bulk snow properties in northern boreal and tundra environments based on extensive field measurements, Geosci. Instrum. Method. Data Syst., 5, 347-363, doi:10.5194/gi-5-347-2016, 2016.

http://www.geosci-instrum-method-data-syst.net/5/347/2016/gi-5-347-2016.pdf