Tuorein suomalainen tutkimusmatka Etelämantereella on päättynyt, kun FINNARP 2018 -tutkimusretkikunta palasi Suomeen nyt lauantaina 16.2.2019. Marraskuussa alkanut matka piti sisällään normaalia enemmän myrskyjä ja myös viisi päivää myöhästyneen paluun, mutta silti mittaukset saatiin pääosin tehtyä ja aseman sekä kaluston huollot onnistuivat.
Kuusihenkinen retkikunta lähti Suomesta kohti Aboa-tutkimusasemaa marraskuun lopussa. Alkuperäiseen joukkoon kuuluivat retkikunnan johtaja, emäntä, mekaanikko ja lääkäri sekä kolme tutkijaa. Heidän lisäkseen tammikuussa mukaan liittyivät tekninen erikoisasiantuntija ja FINNARP-operaatioiden päällikkö Mika Kalakoski.
"Etelämanner on ainutlaatuinen ympäristö tutkimuksen tekemiselle", toteaa Kalakoski Ilmatieteen laitoksen tiedotteessa. "Etelämanner on maapallon eristynein alue, ja sieltä saadaan sellaista mittausaineistoa, mitä muualta ei saa. Tutkimus Etelämantereella kertoo meille koko maapallon tilasta. Suomalainen kylmän ilmanalan tutkimus, niin pohjoisessa kuin Etelämantereella, on kansainvälistä kärkitasoa."
Ilmatieteen laitoksella toimiva Suomen Etelämanner-operaatiot FINNARP täytti viime syyskuussa 20 vuotta. Se ylläpitää 30 vuotta sitten pystytettyä tutkimusasema Aboaa ja järjestää Suomen Etelämanner-tutkimusohjelman hankkeiden kenttätyöt. FINNARP avustaa myös Etelämantereen muille tutkimusasemille ja laivoille suuntautuvien suomalaisten tutkimusprojektien toteuttamisessa.
Tutkimusmatkoilla työskennellään vuosittain noin kahden kolmen kuukauden ajan marras–helmikuussa, jolloin Etelämantereella on kesä. Etelämantereen kesälle on tyypillistä jatkuva valo ja voimakas auringon säteily sekä ankarat lumimyrskyt.
Tutkimusta ja huoltohommia
Tällä tutkimuskaudella tehtiin meteorologiseen tutkimukseen liittyviä kenttämittauksia ja keräsi vuoden aikana tutkimuslaitteiden keräämiä jatkuvia havaintoja. Retkikunta pystytti uusia meteorologisia mittauspisteitä, lähetti päivittäin luotauspalloja ja huolsi pysyviä mittauslaitteita.
Tutkimusasemalla myös huollettiin tela-ajoneuvoja, jotka ovat palvelleet tutkimusta jo 20 vuotta. Lisäksi asemalla tehtiin suunnittelutyötä aseman muuttamiseksi entistä ympäristöystävällisemmäksi.
Suomen Etelämanner-tutkimusasema Aboa sijaitsee Kuningatar Maudin maalla 130 kilometrin päässä rannikolta, noin 5 000 kilometrin päässä Etelä-Afrikan Kapkaupungista. Tutkimusasema on pystytetty etelän kesän 1988–1989 aikana. Aboa tarjoaa hyvät työ- ja asuintilat 16 hengen retkikunnille.
Tiedetuubi on normaalisti seurannut aktiivisesti FINNARP-tutkimusretkikuntien toimia, mutta tällä kerralla mm. julkaisujärjestelmäämme tehtävät muutokset ja tavallista hiljaisempi julkaisutahti ovat sotkeneet tätä traditiota. Tämänkin retkikunnan toimia on kuitenkin voinut seurata hyvin Retkikuntaraporteissa, jotka luonnollisesti ovat luettavissa myös jälkikäteen.
Juttu on lähes suoraan kopioitu Ilmatieteen laitoksen tiedote. Kuvat: Priit Tisler (kaksi ensimmäistä) ja Vesa Marttila (viimeinen).
Joulukuun 3. päivän illalla avaruuteen lähetetyn Suomi 100 –satelliitin ensimmäinen viikko avaruudessa on sujunut hyvin. Nyt myös sen ottama kuva on julkaistu.
Maata kiertää taivaalla tällä haavaa kolme tuliterää satelliittia, jotka laukaistiin avaruuteen marraskuun lopussa ja joulukuun alussa. Suomi 100 -satelliittitiimi ennätti julkaisemaan satelliittinsa ottaman kuvan ensimmäisenä, mutta tuo itsenäisyyspäivänä esille tuotu kuva oli vielä raakile. Tänään satelliittitiimi julkaisi ensimmäisen, "kunnollisen" kuvan.
Suomi 100 -satelliitin viikon päivät kestäneen lennon alun aikana satelliitin alijärjestelmät on tarkistettu ja yhteydenpito satelliittiin on saatu rutiininomaiseksi. Satelliittiin ollaan yhteydessä Otaniemessä olevan maa-aseman kautta useita kertoja päivässä. Samalla asemalla hallitaan myös avaruudessa olevaa Aalto-1 –satelliittia.
Suomi 100 –satelliitin varsinainen käyttäminen on myös alkanut: sen kameralla on otettu useita kuvia viime viikon puolivälistä alkaen ja kameran asetuksia on säädetty sopiviksi. Ensimmäiset kuvat satelliitista saatiin itsenäisyyspäivänä, mutta ensimmäiset kunnolliset kuvat otettiin sunnuntaina 9.12.
“Tämä on hieno välietappi”, iloitsee hankkeen vetäjä, professori Esa Kallio.
“Opiskelijat ovat viettäneet maa-asemalla öitä ja päiviä ja saaneet paitsi satelliittimme toimimaan hienosti, niin myös ehtineet ottamaan kameralla useita hienoja kuvia. On ollut upeaa seurata, miten ensimmäiset ylivalottuneet otokset ovat muuttuneet tällaisiksi taideteoksiksi!"
9.12. otetut kuvat on koottu otsikkokuvana olevaan kollaasiin. Ne otettiin Suomen päällä klo 11.26 – 11.29, mutta kuvassa ei ole Suomea vaan maapallon kaunis horisontti katsottuna Suomen päältä kohti länttä.
Kuvat ovat hieman lomittain toisiinsa nähden, koska satelliitti pyörii hitaasti akseliensa ympäri avaruudessa.
Pyöriminen johtuu siitä, että satelliittiin kohdistui avaruuteen vapauttamisensa aikana pieniä sivuttaisvoimia. Eräs viime viikon tehtävistä lennonjohdossa olikin selvittää miten satelliitti pyörii tarkalleen ja tämän pyörimisen vähentäminen. Tämä on aivan normaalia toimintaa nanosatelliittien lennoilla.
Pyörimisestä on myös hyötyä, eikä sitä yritetäkään kokonaan hillitä: näin satelliitin lämpötila pysyy tasaisena, kun kukin sen kyljistä saa lyhyen aikaa kerrallaan kokea Auringon kuuman porotuksen ja varjopuolen kylmyyden.
Myös kuvaamisen kannalta pieni pyöriminen on hyvä asia, koska sen ansiosta kameralla voidaan ottaa tähän tapaan laajoja panoraamakuvia. Peräkkäin otetut kuvat muodostavat näin automaattisesti laajemman kuvan, jolloin esimerkiksi suuren alueen kattavat revontulinäytelmät voidaan saada kuvattua kokonaisuudessaan.
Tyypillisesti satelliitista lähetetään alas ensin vain “postikortteja”, pieniä kuvia, joiden perusteella maa-asemalla päätetään mitkä kuvat ladataan alas täysikokoisina. Kuvien siirtoon menee paljon rajallista yhteysaikaa, joten epäonnistuneita tai vähemmän mielenkiintoisia kuvia ei kannata ladata lainkaan.
Myöhemmässä vaiheessa satelliitti valitsee kuvia myös itsenäisesti yksinkertaisen tekoälyn avulla. Eräs satelliitin poikkitieteellisistä kokeista on “opettaa” satelliitti tekemään valintoja myös taiteellisesti: se siis osaisi tunnistaa esteettisesti kauniit kuvat. Tärkein tämän ominaisuuden sovellus on kuitenkin revontulien automaattinen löytäminen kuvista.
Tähän mennessä havaintoja on tehty satelliitin kameralla, ja sen kuvien laatu tulee vielä olennaisesti paranemaan tästä ensimmäisestä "virallisesta" kuvasta.
Satelliitin tieteellisen päähyötykuorman, avaruussääilmiöitä ”kuuntelevan” radiotutkimuslaiteen käyttö havaintojen tekemiseen aloitetaan vasta tammikuun alussa – kiihkeän alun jälkeen satelliitti ja maa-aseman tiimi viettävät rauhallisempaa joulunaikaa.
Aalto-yliopiston kumppani Suomi100 -satelliitin kehityksessä on Ilmatieteen laitos, joka on osallistunut satelliitin tietokoneohjelmiston ja instrumenttien valmistukseen ja on mukana tieteellisessä tutkimusohjelmassa.
Kirjoittaja toimii Suomi 100 -satelliitin tiedotusvastaavana ja tämä jokseenkin sama teksti on julkaistu myös Aalto-yliopiston tiedotteena ja Suomi 100 -satelliitin nettisivuilla.
Saksan Ilmailu- ja avaruuskeskuksen HALO-tutkimuslentokone lensi Suomen yllä 28. toukokuuta 2018 ja teki mm. hiilidioksidin ja metaanin mitauksia ensimmäistä kertaa Suomessa korkealle stratosfääriin asti.
Ilmakehässä olevia kasvihuonekaasuja mitataan monella eri tavalla. Yleisin on rutiininomaiset havainnot Maan pinnalta, mutta kaasuja kartoitetaan myös avaruudesta satelliiteilla. Näin niiden esiintymisestä saadaan nopeasti hyvin kattava kuva joka puolelta maapalloa.
Lisäksi kaasuja mitataan eri puolilla maapalloa lentokoneista ja ilmapalloista. Toisinaan nämä ilmassa ja avaruudessa tehtävät havainnot tehdään tarkoituksella samanaikaisesti, jotta satelliittihavaintojen laatua voidaan tarkkailla ja mittaustekniikkaa säätää mahdollisimman hyväksi.
Nyt toukokuun lopussa Suomessa tehdyt tutkimuslennot liittyivät kansainväliseen CoMet-mittauskampanjaan (Carbon Dioxide and Methane Mission).
Mittaukset tehtiin Saksan Ilmailu- ja avaruuskeskuksen HALO-tutkimuslentokoneella, joka on Gulfstream G 550 -liikesuihkukoneesta muokattu lentävä laboratorio. Nimi HALO tulee sanoista High Altitude and Long Range Research Aircraft, eli kone pystyy lentämään korkealla ja pitkään.
Suomen mittauslennoilla koneella noustiinkin noin 15 kilometrin korkeuteen, kun tyypillisesti täällä tehdyillä mittauslennoilla on oltu "vain" noin kahdeksassa kilometrissä.
Koska kone pystyy lentämään hyvin pitkiä lentoja, teki se lentonsa 28. toukokuuta Saksasta, Münchenistä, missä koneen sijoituspaikka on. Otsikkokuvassa kone on lentämässä Münchenin kuuluisan Allianz-areenan päällä ja sen nokasta eteenpäin sojottava mittauspuomi näkyy hyvin.
Kone lensi 8,5 tuntia ja kävi lennollaan Pohjois-Suomen yllä, missä se kävi tekemässä mittauksia eri korkeuksilla.
Lennon aikana mitattiin kahden tärkeimmän kasvihuonekaasun, hiilidioksidin ja metaanin, pitoisuuksia ilmakehän eri korkeuksilla uusia menetelmiä kokeillen. Erityisesti stratosfäärissä kasvihuonekaasujen pitoisuudet tunnetaan huonosti, ja mittauksia on haastavaa tehdä muilla tavoin.
Tämä erikoisvarusteltu liikesuihkukone on sisustukseltaan hieman askeettisempi kuin raharikkaiden bisnesjetit.
Ilmatieteen laitoksella Sodankylässä suoritettiin samaan aikaan useita eri tyyppisiä mittauksia: kasvihuonekaasujen pitoisuutta tutkittiin kaukomittauksin sekä säähavaintopallon avulla stratosfääriin nostetulla AirCore-keräysjärjestelmällä.
Tutkimuslennoilla saatiin uutta tietoa kasvihuonekaasujen jakaumasta ja vaihtelusta ilmakehän eri korkeuksilla Lapin päällä. Tulokset ovat tärkeitä metaanin ja hiilidioksidin lähteiden ja nielujen tutkimuksessa, jotta voidaan entistä paremmin ennakoida tulevaisuuden ilmastonmuutosta ja sen vaikutuksia.
Samaan aikaan tehtiin myös mittauksia avaruudesta Nasan OCO-2 -satelliitilla sekä Japanin avaruusjärjestön GOSAT-satelliitilla. Näin niiden kaukaa tekemiä havaintoja voidaan verrata tarkkoihin paikan päällä ilmakehässä tehtyihin mittauksiin, mikä auttaa varmistamaan satelliittihavaintojen laatua.
Mittauksia käytetään OCO-2:n ja GOSAT:in havaintojen kvalifioinnin lisäksi myös Euroopan avaruusjärjestön Sentinel-5P -satelliitissa olevan TROPOMI-havaintolaitteen sekä kiinalaisen TanSatin havaintojen laadunvalvontaan.
Avaruussäätilanne on juuri nyt hyvin epävakaa ja taivaalla on mahdollisuus nähdä revontulia tänään ja huomenna. Taivas on jo hyvin valoisa, mutta jos tulet äityvät oikein voimakkaiksi, ne puskevat kyllä näkyviin keväiseltä taivaaltakin.
Auringosta planeettainväliseen avaruuteen purskahtanut varattujen hiukkasten pilvi iskeytyi Maan magnetosfääriin viime yönä Suomen aikaa.
Se sai aikaan varsin voimakkaan G2-luokan geomagneettisen myrskyn ja upeita revontulia Pohjois-Amerikan taivaalle – mukana oli myös hyvin harvinaisia, suuria energioita vaativia sähkönsinisiä revontulia.
Aurinkotuuli alkoi voimistua kello 03 Suomen aikaa perjantain vastaisena yönä. Erityisesti aurinkotuulen magneettikenttä kasvoi perjantaiaamun aikana voimakkaaksi.
Syynä tähän on Auringon koronan aukosta (ks. kuva alla) lähtenyt nopeampi aurinkotuulen virtaus, joka on puristanut kokoon edellään olevaa hitaampaa aurinkotuulta ja sen magneettikenttää.
Sen sijaan Suomessakin mittalaitteilla voitiin havaita magneettisen myrskyn nouseminen.
Koska Suomessa oli keskipäivä, magneettiset häiriöt jäivät meillä vähän pienemmiksi (Nurmijärven paikallinen K-indeksi 5). Jos tämä magneettinen myrsky olisi sattunut keskiyöllä Suomen aikaa, koko maassa olisi todennäköisesti nähty revontulia.
Aurinkotuulen magneettikenttä on alkanut jo hiljalleen heikentyä, mutta aurinkotuulen nopeus on kasvanut odotettua suuremmaksi (kirjoitushetkellä noin 570 km/s).
Tämän perusteella lauantain vastaisena yönä on kohtalainen todennäköisyys uudelle magneettiselle myrskylle. Se jäänee maailmanlaajuisesti mitattuna perjantaipäivän myrskyä heikommaksi, mutta jos se sattuu ilta- tai keskiyöllä Suomen aikaa, on hyvä mahdollisuus nähdä revontulia suuressa osassa maata (pilvisyyden salliessa).
Sen vuoksi Ilmatieteen laitos korotti revontulten todennäköisyyden lauantain vastaisen yön osalta kohtalaiseksi.
Samaa ennustaa Yhdysvalloissa avaruussäätä mittaava ja ennustava NOAA. Heidän ennusteensa mukaan koko Suomi voisi olla käytännössä jo nyt yön aikana revontuliovaalin alla.
Kannattaa siis katsella taivaalle. Tätä kirjoitettaessa jo Pohjois-Suomen mittatiedot kertovat revontulten olevan taivaalla.
Ja ennuste siis lupaa parempaa mahdollisuutta huomiselle, joten taivaalle tähyämistä kannattaa jatkaa huomennakin (jos sää vain suinkin sallii).
Illat ovat jo kovin valoisia, ja mitä pitemmälle kevääseen mennään, sitä vähemmän pimeätä yötaivasta on näkyvissä. Tämä tarkoittaa myös sitä, että yhä harvemmin taivaalla näkee revontulia – vaikka avaruussää olisikin myrskyisä. Nyt menossa oleva pieni revontulipyrähdys saattaakin olla viimeinen kerta, kun tulia voi Suomessa nähdä ennen syksyä.
Ilmatieteen laitoksen avaruussäätiedotteen mukaan aurinkotuulen nopea virtaus on saavuttanut Maan.
Hiukkasvirtaa tarkkaileva ACE-satelliitti kertoo tosiaan näin tapahtuneen. Aurinkoa monitoroiva SDO-satelliitti näyttää myös syyn tähän: otsikkokuvanakin oleva tuore otos Auringosta paljastaa jälleen yhden korona-aukon, mistä purkautuu hiukkasia juuri maapallon suuntaan.
Tämä kaikki tarkoittaa sitä, että revontulten todennäköisyys on hieman koholla.
Auringon koronan aukosta lähtevä nopeampi virtaus saavutti Maan hieman odotettua aikaisemmin tiistain vastaisena yönä ja aiheutti pientä geomagneettista aktiivisuutta (Kp 4).
Aurinkotuulen nopeus pysynee tavallista korkeampana noin viiden vuorokauden ajan, minkä ansiosta revontulten todennäköisyys on koholla erityisesti Suomen pohjois- ja keskiosissa.
Myös NOAA:n avaruussääennusteen mukaan ensi yönä on 55 prosentin mahdollisuus G1-luokan geomagneettiselle myrskylle.
Siis: ensi yönä katseen taivaalle, sillä revontulet saattavat sekoittua kauniisti kevätillan auringonlaskun (tai .nousun) kajastukseen!
NOAA:n kartan mukaan revontulia saattaa olla jopa vihreän viivan rajaaman alueen yläpuolella. Siis jopa eteläisessä Suomessa on mahdollisuus revontuliin.
Pääkaupunkiseudulle on kehitetty uusi reaaliaikainen kartta, joka kertoo, millaista ilmaa hengität juuri nyt ulkona. Kartta myös ennustaa, miten ilmanlaatu muuttuu lähituntien aikana. Kartta on saatavilla Helsingin seudun ympäristöpalvelujen verkkosivuilta osoitteesta hsy.fi/ilmanlaatukartta.
Pääkaupunkiseudulla – kuten muuallakin Suomessa – mitataan jatkuvasti ilman laatua. Tutkimusmielessä ilmanlaatua on voitu jo aikaisemmin mallintaa tietokoneilla ja siten myös ennustaa tilanteen kehittymistä lähitulevaisuudessa perustuen säätilaan, saastepitoisuuksiin ja tilastoihin menneestä, mutta nyt tästä mallista on tehty yleisön käyttöön sopiva palvelu.
Pääkaupunkiseudun ilmanlaatukartta kertoo senhetkisen ilmanlaadun ja ennustaa lähituntien ilmanlaatutilanteen esimerkiksi oman kodin läheisyydessä tai vaikkapa työmatkan varrella.
"Uuden ilmanlaatukartan saa näppärästi myös omaan puhelimeen ja siitä voi tarkistaa ilmanlaadun liikkuessaan kaupungilla", kertoo ilmansuojeluasiantuntija Anu Kousa Helsingin seudun ympäristöpalveluista.
"Osoitteesta hsy.fi/ilmanlaatukartta voi katsoa, miltä ilmanlaatu näyttää seuraavan noin kahdentoista tunnin aikana. Ennustetta voi hyödyntää esimerkiksi valitessaan pyöräilyreittiä työmatkalleen."
lmanlaatukartta yhdistää mittaukset, sään, päästöt ja maankäytön
HSY:n ilmanlaatukartassa visualisoidaan Ilmatieteen laitoksen kehittämän mallin tuloksia. Malli hyödyntää ilmanlaadun mittauksia sekä ottaa huomioon mm. sään, maastonmuodot, liikennemäärät, ilmansaasteiden kaukokulkeuman ja puunpolton päästöarviot.
"Uudenlaisessa reaaliaikaisessa ENFUSER-ilmanlaatumallissa yhdistetään ilmanlaadun mittaukset maankäyttö- ja säätietoihin. Lisäksi hyödynnetään perinteistä leviämislaskentaa. Mallin avulla saadaan laskettua ilmanlaatutiedot tunti tunnilta 12 x 12 metrin tarkkuudella", tutkija Lasse Johansson Ilmatieteen laitokselta kertoo.
"Uusi yhteistyössä kehitetty ilmanlaatukartta täydentää HSY:n ilmanlaatumittausten tuloksia pääkaupunkiseudulla. Tämän avulla asukkaat voivat vähentää altistumistaan ilmansaasteille. Saasteille ovat erityisen herkkiä hengitys- ja sydänsairaat, iäkkäät sekä pienet lapset", ilmansuojeluyksikön päällikkö Maria Myllynen HSY:stä sanoo.
Uuden kartan lisäksi HSY:llä on edelleen käytössä mittauksiin perustuva reaaliaikainen kartta ilmanlaadusta, joka löytyy osoitteesta hsy.fi/ilmanlaatu.
Ilmanlaatukartan kehittäminen jatkuu
Ilmanlaatukarttaa kehitetään edelleen, koska esimerkiksi katupölykausi on haastavaa mallintamiselle.
Mallintamiseen saadaan tarkimmat tiedot liikenteen pakokaasuista, mutta katupölyn ja puunpolton päästötiedot ovat epävarmempia. Siten kartta voi jossain tapauksissa näyttää ilmanlaadun selvästi paikoittain paremmaksi tai huonommaksi kuin se todellisuudessa on. Kartan kehittämiseksi toivotaan käyttäjäkokemuksia myös asukkailta.
Ilmanlaatukarttaa on kehitetty Helsinki Metropolitan Air Quality Testbed (HAQT) - ja Services for effective decision making and environmental resilience (CITYZER) -hankkeissa, joiden koordinaattorina toimii Ilmatieteen laitos. Hankkeissa on mukana HSY, Haaga-Helia, Helsingin yliopisto, Tampereen teknillinen yliopisto, CLIC Innovation, Smart & Clean -säätiö sekä Emtele, Pegasor Oy, Sasken ja Vaisala Oyj.
CITYZER-hanke on saanut Tekes-rahoitusta Teollinen internet -ohjelmasta. HAQT-hanke on pääkaupunkiseudun kasvusopimuksen mukainen Smart & Clean -hanke. Se saa Uudenmaan liiton myöntämää valtion AIKO-rahoitusta alueellisten innovaatioiden ja kokeilujen käynnistämiseen. Hanke toteuttaa Uudenmaan älykkään erikoistumisen strategiaa.
Sodankylän Arktisessa avaruuskeskuksessa vastaanotetaan muun muassa NASAn satelliitissa olevan MODIS-instrumentin kuvia, ja ne ovat viime päivinä näyttäneet konkreettisesti, miten Suomea ympäröivät merialueet ovat jäätyneet. Ilman jäänmurtajia maamme olisi nyt motissa.
Tuoreet satelliittikuvat näyttävät selvästi, miten pakkaskausi on jäädyttänyt merialueet Itämerellä Suomen ympärillä ja kuinka koko Suomi on lumen peitossa.
Vaikka tilanne vaikuttaa tukalalta, ei se ole mitenkään erikoinen: "Jäätilanne on melko tyypillinen tilanne keskimääräiseksi muodostuvalle jäätalvelle", selittää jääasiantuntija Jouni Vainio Ilmatieteen laitoksen tiedotteessa.
"Kuvissa näkyy, kuinka Perämereltä 'valuu' jäitä Merenkurkun läpi Selkämeren luoteisosaan ja samalla Perämeren pohjoisosaan aukeaa Puolikuuksi kutsuttu railo. Siellä näkyy selkeästi myös vilkkaimmat laivaväylät."
Ilmatieteen laitoksen Arktisen avaruuskeskuksen tehtävänä on tuottaa tärkeää tietoa pohjoiselta pallonpuoliskolta.
Apuna tässä ovat Maata kiertävät satelliitit, jotka lähettävät kuvia allaan näkemästä maastosta; osa satelliiteista näkee kuten ihmisen silmä, osa pystyy kuvaamaan myös pimeässä ja pilvien läpi tutkan avulla.
Tärkein Sodankylässä vastaanotettava satelliitti on Nasan Terra, jonka MODIS-instrumentti on erittäin pätevä havaintolaite. Sen tänään 3.3. ottama kuva on suurennettuna otsikossa ja kokonaisuudessaan alla.
Arktisessa avaruuskeskuksessa tuotetaan myös arktisen alueen turvallisuuden kannalta tärkeitä operatiivisia palveluita.
Satelliittien välittämää tietoa voidaan hyödyntää esimerkiksi meteorologisissa palveluissa, tulvaennustejärjestelmissä, jääpalveluissa sekä meriliikenteessä. Yksi keskeisimmistä sovellutuksista on Itämeren jäätilanteen seuranta talvimerenkulun tarpeisiin.
"Reaaliaikaisessa seurannassa satelliittidata vastaanotetaan Sodankylän yli lentävältä satelliitilta, jonka jälkeen datasta jalostetaan lopputuote, joka siirretään välittömästi Itämerellä operoivan jäänmurtajan komentosillalle", kuvailee keskuksen johtaja Jouni Pulliainen.
Suomen jäänmurtajia operoi Arctia Oy, jonka kaikki murtajat ovat juuri nyt merillä.
Viimeisimpänä joukkoon liittyi keskiviikkona 28.2.2018 monitoimimurtaja Nordica, joka avustaa parhaillaan meriliikennettä Suomenlahdella.
Perämerellä ja Merenkurkussa avustavat jo Kontio, Otso, Polaris, Urho ja Fennica, ja itäisellä Suomenlahdella Voima ja Sisu. Kaikki Arctian jäänmurtajat avustavat nyt laivaliikennettä Suomen merialueilla.
”Suuntaamme Saaristomeren läpi kohti Suomenlahtea. Matkalla katsastamme mm. Förbyn ja Taalintehtaan väylien kunnon. Suomenlahdella toiminta-alue kattaa aluksi merialueet Kantvikista itään”, kertoo monitoimimurtaja Nordican päällikkö Jyri Viljanen Arctian tilannetiedotteessa.
Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet avaruustoiminnan lisäämisestä ja yhteistyön tiivistämisestä Sodankylän avaruuskampuksella, jossa sijaitsevat Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus ja Oulun yliopiston erillislaitos Sodankylän geofysiikan observatorio (SGO).
Sodankylän kaakkoispuolella lentokentän vieressä sijaitsee Tähtelä, ja siellä on paljon avaruudellista.
Siellä on otsikkokuvassakin oleva suuri EISCAT-revontulitutkan antenni, satelliittien lähettämien tietojen vastaanottoasemia, erilaisia mittalaitteita ja kaukoputkia, sekä tusinan verran rakennuksia.
Satunnainen kävijä huomaa vasta päärakennuksen, Polarian, edessä olevia kylttejä lukiessaan, että paikalla ovat nykyisin Oulun yliopiston alainen erillislaitos Sodankylän geofysiikan observatorio sekä Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus.
Nämä kaksi tahoa ovat toki toimineet läheisessä yhteistyössä aiemminkin, mutta nyt Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet avaruustoiminnan lisäämisestä ja yhteistyön tiivistämisestä: syntymässä on Sodankylän Avaruuskampus.
Käytännön toimenpiteenä yhteistyön tiivistämiseksi Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet uuden yhteisprofessuurin rahoittamisesta Sodankylän avaruuskampukselle vuoden 2018 aikana.
Uuden professorin asiantuntemuksella vahvistetaan geoavaruusympäristön ja ilmakehän vuorovaikutusten tutkimusta Suomessa. Professuurilla edistetään Sodankylän avaruuskampuksen mittaus- ja palveluinfrastruktuurin kehitystä ja modernien menetelmien hyödyntämistä esimerkiksi hahmontunnistus- ja inversiotekniikoiden käytössä sää-, ilmakehätutkimus- ja avaruussääsovelluksiin.
Professuuri avataan avoimeen kansainväliseen hakuun ja täytetään viiden vuoden määräajaksi tai pysyvästi päätoimisena sijoituspaikkana Sodankylän avaruuskampus.
Sodankylän geofysiikan observatorion johtaja Esa Turunen kertoo avaruussääilmiöiden, kuten revontulten, vaikutuksen ilmakehän kemiaan olevan yksi Sodankylän avaruuskampuksen keskeinen yhteinen tutkimuskohde.
”Tiedämme, että parittoman typen ja vedyn määrät lisääntyvät esimerkiksi sykkivien revontulten yhteydessä ja että tämä aiheuttaa katalyyttistä otsonikatoa keski-ilmakehässä joko suorana vaikutuksena 70-80 kilometrin korkeudessa tai välillisesti ilmamassojen kulkeutumisen kautta.”
Näiden prosessien globaalia merkitystä tutkitaan laajoilla tietokonemallinnuksilla, satelliittiaineistojen analyysillä ja omilla mittauksilla, joista uusimpana avaruuskampuksen laitokset ovat yhdessä pystyttämässä mesosfäärin otsonin määrän mittausta koko Suomen kattavalla havaintoverkolla.
Yhteinen havaintoverkko on myös satelliittitomografiamittaus, jolla koko Suomen alueelta saadaan kolmiulotteinen kuva yläilmakehän vapaista sähkövarauksista ja siten esimerkiksi revontulten aiheuttamista häiriöistä radioliikenteeseen ja satelliittipaikannukseen.
Ilmatieteen laitoksen avaruus- ja kaukokartoituskeskuksen johtaja Jouni Pulliainen painottaa Arktisen avaruuskeskuksen satelliittimaa-aseman kehittämisen olevan olennainen osa Suomen avaruusstrategiaa. Ilmatieteen laitoksen avaruustoiminta keskittyy kaukokartoitus- ja sääsatelliittien hyödyntämiseen sekä avaruussään, Maan ja muidenkin planeettojen kaasukehäprosessien tutkimukseen.
Monipuolista havaintotoimintaa avaruuskampuksella
Satelliittien vastaanoton lisäksi Sodankylän maa-asema kykenee myös komentamaan satelliitteja.
Satelliittiasemalla on käytössään kaksi 7-metristä paraboloidiantennia, joista toisessa on vastaanottimen lisäksi myös lähetin, yksi 2,4-metrinen vastaanottoantenni sekä superlaskentakeskus satelliittiaineistojen analyysiä varten. Tärkeä osa toimintaa on satelliittimittausten validointi ja kalibrointi omilla maanpinnalta sekä palloluotauksilla troposfäärissä ja stratosfäärissä tehtävillä havainnoilla.
Sodankylän avaruuskampuksella tuotettavia aineistoja hyödynnetään navigointiin Itämeren merijääalueilla, ilmakehän tilan seurantaan esimerkiksi tulivuorten purkautuessa, pohjoisen pallonpuoliskon ilmastotutkimukseen, tulvatarkkailuun keväisin sekä avaruussääpalvelujen tuottamiseen aurinkomyrskyjen aikaan.
Sodankylän satelliittidatakeskus tarjoaa satelliittiaineistoja, tuotteita ja infrastruktuuria myös yritystoimijoiden käyttöön Public-Private-Partnership -pohjalta.
Sodankylän geofysiikan observatorio tekee kansallisena tehtävänä geofysikaalisia mittauksia Suomen pituuspiirillä Jäämeren alueelta pohjoisen Fennoskandian, koko Suomen ja Afrikan kautta Etelämantereelle.
Havaintotoiminta kattaa monipuolisesti maan magneettikentän, ionosfäärin, revontulien, kosmisen säteilyn ja myös seismisen aktiivisuuden mittaukset.
Yli sata vuotta sitten perustetun observatorioalueen päärakennus, Polaria.
Oulun yliopisto panostaa observatorioon
Observatorion geoavaruusympäristön ja ilmakehän vuorovaikutusten tutkimus on osa yhdestä Oulun yliopiston valitsemasta strategisesta tutkimuksen keihäänkärjestä, Maan ja lähiavaruussysteemin sekä ympäristön tutkimus.
Yliopisto panostaa tämän tutkimuksen tukemiseen rahallisesti sekä infrastruktuuria kehittämällä että luomalla uusia tutkimustyöpaikkoja Sodankylään.
Kilpisjärvellä toimiva observatorion KAIRA-asema, Suomen suurin radioteleskooppi, yläilmakehää jatkuvasti kuvantava radioantennikenttä, on rakennettu pääosin yliopiston rahoituksella.
Sodankylän Tähtelässä avaruuskampuksen maisemaa hallitsee kansainvälisen tutkajärjestön EISCAT-sirontatutkavastaanottimen 32-metrinen lautasantenni. EISCAT-järjestö on juuri aloittanut uuden, maailman edistyksellisimmän yläilmakehän ja lähiavaruuden tutkimukseen tarkoitetun sirontatutkan EISCAT_3D rakentamisen, jonka odotetaan valmistuvan vuoden 2021 loppuun mennessä. Siihen kuuluvat lähetinvastaanotin Norjassa ja vastaanottimet Suomessa ja Ruotsissa. Observatorio koordinoi Suomen Karesuvantoon suunnitellun 10 000 yksittäisen antennin vastaanotinaseman rakentamista.
Ilmatieteen laitos on julkaissut uuden satelliittituotteen, joka kertoo lähes reaaliaikaisesti maapallon pohjoisten alueiden jää- ja lumitilanteen.
Ilmatieteen laitoksen uusi tuote Arktis nyt kertoo jää- ja lumialueen laajuuden lisäksi myös tietoa lumen vesiarvosta eli siitä, kuinka paksun kerroksen vettä lumi sulaessaan tuottaisi maan pinnalle.
Lumen vesiarvo määrittää lumen sisältämän veden määrän, joka on olennainen tieto mm. laadittaessa hydrologisia ennusteita esimerkiksi tulvatilanteissa. Suurin ero muihin vastaaviin palveluihin on se, että ne kertovat perinteisesti vain joko jää- tai lumitilanteen laajuudesta arktisella alueella.
Yhdistettynä tieto tuottaa myös parempaa tilannekuvaa kryösfääristä eli pohjoisen pallonpuoliskon kylmiltä alueilta.
"Pelkkä jääalueen laajuus ei kerro ilmastonmuutoksesta kaikkea, vaan Pohjois-Amerikan ja Euraasian lumipeite on suuruusluokaltaan yhtä tärkeä komponentti maapallon ilmastosysteemissä", toteaa Ilmatieteen laitoksen tutkimusprofessori Jouni Pulliainen.
Arktisilla alueilla jään laajuus pienentynyt ja lumen sulaminen aikaistunut
Kyseiset kartat toimitetaan myös Maailman ilmatieteen järjestö WMO:n Global Cryosphere Watch -palveluun, jossa tietoja voidaan yhdistää trendeihin ja menneiden vuosien tilastoihin.
Pitkistä havaintoaikasarjoista voidaan nähdä, että lumen kokonaismäärä pohjoisella pallonpuoliskolla on keskimäärin vähentynyt kevätkaudella ja lumen sulanta on samalla aikaistunut. Samoin ilmastonmuutoksen vaikutuksesta Pohjoisen jäämeren jäänpaksuus on ohentunut ja monivuotisen jään määrä ja laajuus on vähentynyt.
Ennen vuotta 2000 merijään vuosittainen pienin laajuus vaihteli 6,2–7,9 miljoonan neliökilometrin välillä. Viimeisen kymmenen vuoden aikana jään laajuus on vaihdellut kuitenkin 5,4 – 3,6 miljoonan neliökilometrin välillä.
"Voidaan siis sanoa, että ilmastonmuutoksen vaikutukset näkyvät jo tällä hetkellä arktisilla alueilla. Ilmastonmuutos myös etenee voimakkaammin kuin missään muualla. Ilmastonmuutoksen myötä arktisen alueen matkailu, kalastus, luonnonvarojen hyödyntäminen ja meriliikenne tulevat lisääntymään, mikä kasvattaa arktisen ympäristön havainnoinnin ja siihen liittyvän palvelutoiminnan kysyntää.
Jäätiedot tulevat EUMETSATin rahoittaman ja, norjalaisten operoiman OSI SAF -projektin kautta. Ilmatieteen laitos tuottaa tiedot lumipeitteestä ja generoi uuden operatiivisen tuotteen. Projekti on Ilmatieteen laitoksella ollut osa EUMETSATin H SAF -projektia, joka pohjautuu Euroopan avaruusjärjestön rahoittaman GlobSnow-projektin kehitystyöhön.
Auringosta koko ajan poispäin virtaava varattujen hiukkasten vuo, niin sanottu aurinkotuuli, vaikuttaa myös Maata kiertäviin satelliitteihin. Tässä ei ole mitään uutta, mutta suomalaistutkimus tuo nyt lisätietoa siihen, miten hiukkasvirtaa voidaan ennustaa paremmin.
Useat satelliitit ovat geostationaarisella radalla noin 36 000 kilometrin korkeudessa päiväntasaajan päällä, jolloin ne kiertävät maapalloa samaan tahtiin kuin Maa pyörii. Siksi ne näyttävät pysyvän koko ajan paikallaan täältä alhaalta katsottuna.
Rata on kätevä, mutta samalla hieman hankala siksi, että se sijaitsee lähellä planeettaamme ympäröiviä säteilyvöitä.
Avaruusmyrskyt ja aurinkotuuli vaikuttavat maapallon magneettikehään ja siinö oleviin varattuihin hiukkasiin suoraan sekä useiden monimutkaisten kytkentöjen kautta.
Elekronit ovat eräitä näitä varattuja hiukkasia. Ne kiertävät magneettikehässä maapalloa vastapäivään ja tietyillä energioilla aiheuttavat satelliittien pintamateriaalien sähköistä varautumista, joka voi johtaa oikosulkuihin tai olla muuten satelliiteille haitallista.
Näiden elektronien käyttäytymistä Ilmatieteen laitoksella on tutkittu osana EU:n rahoittamaa kansainvälistä SPACESTORM-hanketta.
"Aurinkotuuli syöttää uusia hiukkasia Maan magneettikehään ja kun niitä on paljon aurinkomyrskyjen aikaan säteilyvyöhykkeillä olevat satelliitit ovat vaarassa. Tässä tutkitut elektronit ovat pääsyyllinen sähköhäiriöihin satelliiteissa", tutkija Ilkka Sillanpää toteaa.
Mittausanalyysin tulosten perusteella voitiin laatia satelliiteille haitallista elektronivuota geostationaarisella radalla ennustava empiirinen malli.
Mallia tullaan hyödyntämään satelliittien häiriöllisten avaruusmyrskyjen yhteydessä ja mm. yhdessä Ilmatieteen laitoksella kehitetyn säteilyvöiden reaaliaikaisen hiukkassimulaatiomalli IMPTAMin kanssa. Alla on kuva maapallon säteilyvöistä mallin mukaan tältä aamulta.
Yhdysvaltalainen GOES-13 -sääsatelliitti on varustettu myös monilla avaruussään havaitsemiseen erikoistuneilla mittalaitteilla ja se on tutkinut näillä Maan magneettikehän hiukkasympäristöä vuodesta 2010 alkaen.
Sillanpään tuoreessa, Space Weather -tiedelehdessä julkaisussa tutkimuksessa satelliitin elektronimittaukset energia-alueella 30 – 200 keV on yhdistetty sen hetkisiin auringontuulimittauksiin. Selviä yhteyksiä aurinkotuulen suureiden ja geostationaarisen radan elektronivuon välillä löydettiin.
Erityisesti aurinkotuulen nopeutuminen kohottaa elektronivuota koko radalla. Myös etelän suuntainen aurinkotuulen magneettikenttä nostaa keskimääräistä elektronivuota, mutta vain osassa rataa esimerkiksi elektroneilla, joiden energia on 40 keV, vain satelliitin ollessa maapallon aamupuolella.
Tarkemmassa tilastollisessa analyysissa todettiin aurinkotuulen vaikutuksen olevan voimakkain geostationaarisen radan elektronivuohon kaksi tuntia aiemmin Maan ohittaneen aurinkotuulen kanssa.
Ilkka Sillanpää oli vuonna 2015 mukana Tiedetuubin @suoranalabrasta -projektissa, missä tutkijat esittelevät viikon ajan työtään twitter-viestein. Hänen kertomuksensa on luettavissa täällä.
Ilkka Sillanpää oli vuonna 2015 mukana Tiedetuubin @suoranalabrasta -projektissa, missä tutkijat esittelevät viikon ajan työtään twitter-viestein. 
