Salamahavainnot

Ilmatieteen laitoksen salamanpaikannusjärjestelmä havaitsee ja paikantaa salamoita koko Suomessa.

Havaintoaineisto sisältää maasalamat osaiskuineen sekä osan pilvisalamoista. Pilvisalamoiden havaintotehokkuus on kuitenkin oleellisesti heikompi kuin maasalamoiden. Keskeisimmät paikantimen ilmoittamat parametrit ovat aika- ja paikkatieto. Järjestelmä ilmoittaa lisäksi mm. huippuvirta- sekä paikannusepätarkkuusarvion.

Salamanpaikannus on luonteeltaan radiopaikannusta, jossa itse salama toimii radiosignaalin säteilevänä antennina. Salamanpaikanninverkkoon kuuluvat anturit raportoivat keskusyksikölle vastaanotetun salamasignaalin suuntiman ja tarkan vastaanottoajankohdan. Keskusyksikkö laskee anturitietojen perusteella salaman sijainnin käyttäen hyväkseen kaikkia ko. iskusta saatuja anturiraportteja. Tyypillisesti yksittäisen iskun paikannukseen osallistuu 4...6 anturia ja raportoitu paikka on optimointialgoritmin tulos. Salamadata on peräisin yhteispohjoismaisesta NORDLIS-paikannusverkosta, johon kuuluvat anturit sijaitsevat Norjassa, Ruotsissa, Suomessa ja Virossa.

Maasalamoiden osalta paikannustarkkuus (maakontaktipiste) on tyypillisesti alle 1 km, mutta paikannustarkkuus vaihtelee paikannuksesta toiseen. Kokonaisuudessaan datassa esiintyy paikannusvirheiden jatkumo aina sallittuun maksimiarvoon 25 km asti. Pilvisalamoiden osalta virhearviot ovat tyypillisesti suurempia, mutta toisaalta niiden sijaintia ei muutenkaan voi täsmällisesti määritellä yhdellä ainoalla pisteellä (ei ole maakontaktia). Lisäksi järjestelmä tuottaa myös jonkin verran harhapaikannuksia, joilloin salaman todellinen sijainti on kaukana (jopa 100 km tai enemmän) ilmoitetusta paikasta. Tämä on järjestelmän suuren havaintoherkkyyden kääntöpuoli: Paikannusalgoritmi päätyy toisinaan aivan vääriin koordinaatteihin, mutta nämä ovat kuitenkin aina yksittäistapauksia.

Avoimen aineiston tietokenttien kuvaukset:

Aika & koordinaattijärjestelmä

Kaikki salamanpaikantimen aikatiedot ovat UTC-aikaa ja koordinaatit WGS-84 koordinaattijärjestelmän mukaisia. Siten koordinaatit ovat suoraan yhteensopivia GPS-paikannusten kanssa.

Salamavirta

Salamaniskun huippuvirta (eli virran maksimiarvo; eng. "peak current") on järjestelmän laskema arvio salamavirran huippuarvolle (yksikkö kA). Paikannusjärjestelmä laskee tämän arvon salaman jokaiselle osaiskulle (vrt. kerrannaisuus) erikseen, mutta jos salamalle halutaan ilmoittaa vain yksi arvo, on tämä silloin yleisen käytännön mukaan 1. iskun huippuvirta. Ilmoitettu huippuvirta on arviolukema, joka perustuu järjestelmän mittaamaan signaalivoimakkuuteen ja laskentamalleihin. Menetelmä on muualla Euroopassa ja Yhdysvalloissa varmennettu mastomittauksista saatujen lukemien kanssa tilastollisesti yhtäpitäväksi.

Kerrannaisuus

Kerrannaisuus salamadatassa on välillä 1...15 (järjestelmän rajoitus) ja tarkoittaa erillisten iskujen (eng. "stroke") määrää samassa salamassa (eng. "flash"). Keskimäärin salamassa on kaksi osaiskua, jotka seuraavat toisiaan niin nopeasti (20...100 ms), ettei ihminen yleensä voi sitä silmin havaita. Joskus kuitenkin, kun kerrannaisuus on suuri, voidaan silmin havaita salaman välkkyvän eli näkyvän purkauskanavan valon intensiteetti vaihtelee. Suuri kerrannaisuus tarkoittaa myös sitä, että koko salamapurkausprosessi voi kestää jopa sekunnin, vaikka tietenkin siihen liittyvät yksittäiset iskut (virtapiikit) ovatkin hyvin hetkellisiä.

Nyt käytössä olevassa salamadatan formaatissa kerrannaisuus (>= 1) tulee salaman ensimmäisen iskun datarivillä ja muut iskut kerrannaisuudella nolla seuraavat heti siinä perässä. Täten sama datavirta sisältää kaikki paikannetut iskut, jolloin käyttötarkoituksesta riippuen voidaan poimia joko vain se ensimmäinen isku (= "kokonaiset salamat"; "Flash") tai kaikki iskut.

Paikannusvirhe

Paikannusjärjestelmä laskee paikannuksen tarkkuudelle virhearvion hyödyntäen oletettuja kulma- ja aikamittaustarkkuuksia sekä ennen kaikkea eri antureiden mittausten hajontaa toisistaan kyseisessä paikannuksessa. Paikannusjärjestelmässä paikannusvirhe ilmaistaan virhe-ellipsin muodossa, mutta yleensä näyttösovelluksissa käytetään yksinkertaisuuden vuoksi ainoastaan yhtä virheparametria, joka ilmoittaa virheen suuruuden suurimman epävarmuuden suuntaan (virhe-ellipsin isoakselin puolikkaan pituus). Paikannusvirhe ilmoitetaan kilometreinä (km) ja ilmoitettu arvo vastaa 50 % luotettavuustasoa eli mahdollisuudet ovat 50:50 sen suhteen onko paikannus virherajan sisällä vaiko sen ulkona. Tämä voidaan myös tulkita siten että virhearvo vastaa paikannuksen todennäköistä paikannusvirhettä. Mikäli virhearvio halutaan esittää 95 % luotettavuustasolla, niin silloin paikantimen virhelukemat tulee kertoa kahdella.

Pilvisalamaindikaattori

Salamadatassa pilvisalamaindikaattori ilmaisee onko kyseessä maasalama (= 0) vaiko pilvisalama (= 1). Määritys perustuu salamaniskun säteilemän LF-pulssin pituuteen eikä se ole mikään absoluuttinen totuus salaman todellisesta luonteesta. Vaikka luokittelu toimisikin tilastollisessa mielessä, tulee siihen yksittäisen salaman kohdalla suhtautua tietyllä varauksella. Nykyinen paikannusjärjestelmämme havaitsee maasalamat hyvin korkealla havaintotehokkuudella, mutta vain osan pilvisalamoista.