Tiedotearkisto: 2011

Väitös säätuotteiden laadunarvioinnista ja analyysistä

31.10.2011 9:04

Tutkija Otto Hyvärinen väittelee Helsingin yliopistossa 4. marraskuuta. Väitöksessä sovelletaan erilaisia laadunarviointimenetelmiä etenkin pilvisyys- ja lumituotteisiin.

Kuva: Eija Vallinheimo

Kuva: Eija Vallinheimo

Väitöstyön tarkoituksena oli soveltaa erilaisia laadunarviointimenetelmiä erityisesti pilvisyys- ja lumituotteisiin. Monia säähän liittyviä ilmiöitä havainnoidaan jakamalla ne kahteen tai useampaan toisensa poissulkevaan luokkaan. Tätä jaottelua käytetään yleisesti sääsatelliittikuvatuotteiden analyysissä, jolloin esimerkiksi jokin satelliittikuvan pikseli luokitellaan joko lumiseksi tai lumettomaksi.

Säätuotteiden laadunarviointia varten tarvitaan aina riippumattomia havaintoja, mutta niiden hankkiminen voi olla hankalaa ja kallista. Siksi työssä tarkasteltiin, onko laadunarviointia mahdollista täydentää tavallisten ihmisten säähavainnoilla, esimerkiksi Internetin kuvapalvelu Flickrin sääaiheisten valokuvien avulla. Nämä GPS-paikannetut valokuvat ovat luotettavia ja helposti käytettäviä todisteita esimerkiksi lumisateen esiintymisestä tietyssä paikassa tiettyyn aikaan. Siksi niitä voi suositella etenkin tapaustutkimusaineistoksi.

Automaattisia pilvisyys- ja lumianalyyseja

Väitöskirjan päätutkimuskohteena olivat kuitenkin sääsatelliittihavaintoihin perustuvat automaattiset luokkamuotoiset pilvisyys- ja lumianalyysit. Osassa väitöskirjaa verrattiin sää- ja avaruusorganisaatioiden, EUMETSATin, NOAAn ja NASAn, tuottamia satelliittipohjaisia lumituotteita Ilmatieteen laitoksen ja ECMWF:n säänennustusmallien lumianalyyseihin.

Koska lumipeitteen todellisesta laajuudesta on hankalaa saada hyvälaatuisia riippumattomia havaintoja, lumituotteita ei voi asettaa paremmuusjärjestykseen. Väitöskirjassa lumianalyysien ja -tuotteiden eroja visualisoitiin Sammonin kuvausta (Sammon mapping) apuna käyttäen. Tämä tilastollinen menetelmä projisoi moniulotteisen aineiston kahteen ulottuvuuteen.

Väitöskirjan toisen vertailuaineiston muodostivat Euroopan sääsatelliittijärjestön EUMETSATin kokonaispilvituotteet sekä Helsinki Testbed -alueen ceilometrihavainnot. Pilvituotteiden luotettavuutta arvioitiin laskemalla vertailutuloksille luottamusvälit bootstrap-menetelmällä. Koska pilviaineistolle on ominaista ajallinen ja paikallinen korrelaatio, menetelmän käyttäminen oli perusteltua.

Väitöskirjan viimeisessä osassa suomalaisilla lentokentillä tehtyjä sumuhavaintoja ryhmiteltiin Autoclass-menetelmällä. Saadulla tilastollisella tiedolla voidaan esimerkiksi auttaa päivystävää meteorologia tunnistamaan sumulle otollisia sääolosuhteita, sen sijaan, että hänen täytyisi opetella sumutietämys kokemustensa kautta.

Tutkija Otto Hyvärinen on syntynyt vuonna 1969. Hän on opiskellut Porin lyseon lukiossa ennen filosofian maisterin tutkinnon suorittamista vuonna 1999 Helsingin yliopistossa. Hyvärinen väittelee 4. marraskuuta 2011 klo 12 Ilmatieteen laitoksen auditoriossa, osoitteessa Erik Palménin aukio 1.

Vastaväittäjänä on professori Ian T. Jolliffe Exeterin yliopistosta. Väitöskirjan englanninkielinen otsikko on ”Categorical meteorological products: evaluation and analysis”

Lisätiedot:

Tutkija Otto Hyvärinen, puh. (09) 1929 4143, otto.hyvarinen@fmi.fi