Tutkimusta kolmella toimialalla

Meteorologian ja meritieteen tutkimusohjelmassa tehdään meteorologista, ilmakehätieteellistä ja fysikaalista meritieteellistä perus- ja soveltavaa tutkimusta. Tutkimuskohteina ovat muun muassa eri aikaskaalojen ennustemallit, tutkimusaloihin liittyvät tieteelliset sovellukset ja kaukokartoitushavainnot sekä ilmastonmuutoksen vaikutukset ja niihin sopeutuminen.
 
Ilmastontutkimusohjelmassa tehdään ilmastojärjestelmän eri osiin liittyvää perus- ja soveltavaa tutkimusta. Tutkimuksen kohteina on erityisesti mennyt, nykyinen ja tuleva ilmasto sekä ilmakehän koostumus ja sen vaikutukset ilmastonmuutokseen ja ilmanlaatuun. Osa ohjelman työntekijöistä työskentelee Kuopion toimipisteessä.
 
Avaruus- ja kaukokartoituskeskus vastaa polaarialueiden ja lähiavaruuden tutkimuksesta ja toimintaan liittyvästä teknologian kehittämisestä. Tutkimuksen kohteina ovat erityisesti arktinen tutkimus sekä kaukokartoitus, uudet havaintomenetelmät ja avaruus. Avaruus- ja kaukokartoituskeskukseen kuuluvat Arktinen avaruuskeskus ja Sodankylän toimipiste.

Tiedeuutiset

Vuosittain julkaisemme noin 300 kansainvälisesti ennakkotarkastettua julkaisua.

Tiedeuutisissa kertomme Ilmatieteen laitoksen tutkimuksista ja niiden tärkeimmistä tuloksista kansantajuisesti.

« Takaisin

Ionosfäärin tomografiamittauksiin uusia laitteistoja ja laskentamenetelmiä

Ionosfäärin tomografiamittauksiin uusia laitteistoja ja laskentamenetelmiä

Ilmatieteen laitoksen vetämässä TomoScand-ionosfääritomografiaprojektissa on kehitetty uudenaikaisia menetelmiä yläilmakehän eli noin 60-1000 kilometriä maan yläpuolella sijaitsevan, ionosfäärin elektronitiheyden kuvantamiseen. Menetelmä perustuu noin 1000 kilometrin korkeudella lentävien satelliittien lähettämien signaalien mittaamiseen ohjelmoitavalla radiotekniikalla sekä tilastollisiin inversiomenetelmiin.

Tomografiamittaukset perustuvat pääsääntöisesti venäläisiin Tsygada-satelliitteihin ja kanadalaiseen Cassiope(ePOP)-satelliiittiin, jotka lähettävät radiosignaaleja 150 ja 400MHz:n taajuudella.

Satelliittien lähettämien signaalien kantoaaltojen vaihesiirtymä mitataan maan pinnalla tätä tarkoitusta varten kehitetyillä, ohjelmoitavaan radiotekniikkaan pohjautuvilla vastaanottimilla. Mittauksista laskettu vaihekäyrä sisältää informaatiota ionosfäärin suhteellisesta elektronitiheydestä signaalin kulkemalla reitillä. Projektissa on rakennettu yhteensä kuusi uudentyyppistä vastaanotinasemaa Viroon, Suomeen ja Norjaan. Pohjoisin asema on Huippuvuorilla ja eteläisin Tartossa. Saatuja mittauksia hyväksikäyttämällä ionosfäärin elektronitiheys on mahdollista rekonstruoida tomografiamenetelmillä mittausasemien kattamalla alueella.

Laskennallisessa mielessä ionosfääritomografia on inversio-ongelma, jonka ratkaiseminen vaatii ennakkotietoa tutkittavasta kohteesta. TomoScandin käyttämässä menetelmässä ennakkotieto ionosfäärin elektronitiheydestä muodostetaan tilastollisena jakaumana. Tämän niin kutsutun priorijakauman muodostamiseen voidaan käyttää hyväksi muita mittauksia, mutta myös muuta informaatiota, kuten vuorokauden- ja vuodenajan keskimääräistä vaikutusta ionosfääriin. Priorijakauman tilastollinen luonne mahdollistaa käytössä olevan ennakkotiedon painottamisen sen luotettavuuden mukaan, antaen paremman käsityksen myös ratkaisun luotettavuudesta. Uusi menetelmä mahdollistaa priorijakauman muodostamisen aitona todennäköisyysjakaumana, pitäen ongelman kuitenkin laskennallisesti toteutettavana.

TomoScand-projektissa yhteistyökumppaneina ovat Oulun yliopiston Sodankylän geofysiikan observatorio ja yhdysvaltalainen Massachussetts Institute of Techonologyn Haystackin observatorio.

Lisätietoja:

Johannes Norberg, puh. 050 380 3297, johannes.norberg@fmi.fi
Lassi Roininen, puh.029 448 0713, lassi.roininen@sgo.fi

J. Norberg, L. Roininen, J. Vierinen, O. Amm, D. McKay-Bukowski, M. Lehtinen.
Ionospheric tomography in Bayesian framework with Gaussian Markov random field priors.
Radio Science 01/2015, DOI: 10.1002/2014RS005431.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014RS005431/abstract

J. Vierinen, J. Norberg, M. S. Lehtinen, O. Amm, L. Roininen, A. Väänänen, P. J. Erickson, D. McKay‐Bukowski.
Beacon satellite receiver for ionospheric tomography.
Radio Science 10/2014, DOI: 10.1002/2014RS005434.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014RS005434/abstract
 


Lisää tiedeuutisia arkistossamme

Yhteyshenkilöt

Tieteellinen johtaja Ari Laaksonen
puh. 029539 5530

Meteorologia ja meritiede:
Toimialajohtaja Sami Niemelä
puh. 029 539 4172

Ilmastontutkimus:
Toimialajohtaja Hannele Korhonen
puh. 029 539 2135

Avaruus- ja kaukokartoitus:
Toimialajohtaja Jouni Pulliainen
puh. 029 539 4701