Nuuksion säähavaintoasema Espoossa
Nuuksio on laajahko (noin 200 km2), harvaan asuttu, metsäinen ja maastollisesti hyvin rikkonainen järviylänkö, jonka korkeustaso on keskimäärin 80-110 metriä merenpinnan yläpuolella, mutta syvät murroslaaksot 30-60 metriä merenpinnan yläpuolella. Koska alue poikkeaa ympäristöstään hyvin paljon, on myös sen paikallisilmasto erilainen. Erityisesti alue poikkeaa ympäristöstään sademäärän, lumensyvyyden ja lämpötilojen osalta.
Itse sääasema sijaitsee lakialueella lievästi länsilounaaseen viettävällä rinteellä 90 metrin korkeudella merenpinnan tasosta. Lähimaasto 100 metrin säteellä poikkeaa asemakorkeudesta alle +/- 2,5 metriä, lukuun ottamatta idässä olevaa avokalliota, joka on keskimäärin 5 metriä asemaa korkeammalla. Saman avokallion korkeimmalla kohdatta sijaitsee tuulimittari. Lakialueen reunamalle on asemalta noin 200 metriä, vain pohjoisessa lakialue jatkuu pidemmälle.
Yhdellä sääasemalla on lähes mahdotonta kuvata Nuuksion moni-ilmeistä säätä ja ilmastoa. Yhtä vaikeaa on yhdellä sääasemalla mitata kaikkia sääparametrejä edustavasti, sillä niiden edustavuusvaatimukset ovat keskenään ristiriidassa. Tämän takia joudutaan tekemään edustavuudessa kompromisseja kun sääasema sijoitetaan yhteen paikkaa.
Asemalla tehdään havaintoja seuraavista sääsuureista:
Lämpötila
Lämpötilaa mitataan vastusanturilla, jossa lämpötila muuttaa platinajohtimen resistanssia. Lämpötilamittari on
säteilysuojan sisällä, joka estää suoran auringonpaisteen ja sateen. Lämpötila mitataan kahden metrin korkeudelta. Kahden metrin korkeuden lisäksi asemalla on maanpintaminimilämpömittari, joka mittaa lämpötilaa 5 sentin päässä maanpinnasta. Tätä mittausta tehdään lumettomana vuodenaikana. Säteilysuojan sisällä on myös ilmankosteusmittari, jonka mittauksesta voidaan johtaa muita kosteussuureita, kuten kastepiste.
Koska Nuuksion ylänkö on noin 50 m ympäristöään korkeammalla, on siellä keskimäärin n. 0,5 astetta ympäristöään kylmempää. Ominaista Nuuksion pienilmastolle on sen suuret paikalliset eroavaisuudet, mikä johtuu suurista korkeuseroista. Syvät murroslaaksot ovat inversiotilanteissa (kesäkaudella tyynet ja selkeät yöt, talvikaudella myös päiväaika jolloin selkeää ja tyyntä) erityisen kylmiä; niissä saattaa olla jopa yli 10 astetta kylmempää kuin ympäristössä keskimäärin. Sen sijaan korkeilla kohoumilla voi tällaisissa säätilanteissa olla huomattavan lämmintä. Nuuksion metsäylängön sisäiset erot voivat suurimmillaan olla yli 20 astetta.
Nuuksion sääasema sijaitsee ison mäkialueen reunamalla josta maasto alkaa jyrkästi laskea kohti Pitkäjärveä. Siksi sääasemalla ei mitata kovin alhaisia lämpötiloja, ja keskimäärin siellä on noin 0,5 astetta kylmempää kuin esim. Helsinki-Vantaan lentoasemalla. Talvikaudella Pitkäjärven rannoilla voi selkeinä ja tyyninä talvipäivinä olla 10-15 astetta kylmempää kuin sääasemalla, samoin on tilanne monessa muussakin murroslaaksossa. Nuuksion sääaseman lämpötilamittaus edustaa hyvin Nuuksion ylänköalueen mäkiolosuhteita.
Sademäärä
Sademäärää mitataan asemalla punnitsevalla sadevaa´alla, jossa käytetään venymisliuska-anturia. Sadeastian ympärillä on tuulisuojus, joka hajottaa liian suuren ilmavirtauksen astian suulta. Talvella sadeastiaan lisättävä sulatusneste sulattaa lumen vedeksi. Astian suuaukon lämmitys sulattaa siihen satavan lumen, jotta lumi ei täytä astian suuaukkoa. Sadeastian suuaukko on 1,5 metrin korkeudella.
Sademäärältään Nuuksion ylänkö on Suomen runsassateisinta. Tähän on monta syytä: rannikkokonvergenssi ja ylävän sekä hyvin rikkonaisen maaston aiheuttama kitka, ylängön aiheuttama nostoliike ja sen ylle syntyvä kylvö-kasvupilvi.
Rannikkokonvergenssi lisää sademääriä koko rannikkovyöhykkeellä aina jonkun matkaa sisämaahan asti. Se syntyy kun tuuli heikkenee mereltä mantereelle puhaltaessaan. Osa ilmasta joutuu siten pakotetusti nousemaan ylöspäin mikä lisää pilvien tiivistymistä ja siten lisää myös sademääriä. Vastaavan ilmiön, mutta paikallisemman, aiheuttaa ympäristöään ylävämmän ja hyvin rikkonaisen alueen kitka. Se heikentää tuulta ja lisää, kuten edellisessäkin tapauksessa, tiivistymistä pilviksi. Maaston nousu lähes joka suunnasta Nuuksion ylängölle aiheuttaa myös ilmavirtaukselle pakotetun noston, joka edelleen vaikuttaa pilvien muodostumiseen. Kun alueella esiintyy sadetta ja ylängölle on muodostunut matalampaa pilveä, tyypillisesti sumupilveä, lisää tämä pilvi sateen kosteutta ja kasvattaa pisarakokoa. Näin sademäärät kasvavat entisestään.
Sademäärän suhteen asema on edustava. Jotta sademittaus on edustava, tulee sen sijaita tasalaatuisen esteen kuten metsän ympäröimänä niin että etäisyys esteisiin on kaksi kertaa esteen korkeus. Avointa paikkaa tulee välttää.
Lumensyvyys
Lumensyvyyttä mitataan ultraäänen avulla mittaamalla ultraäänen kulkuaika lähettimestä maanpintaan ja takaisin. Äänen kulkunopeus riippuu lämpötilasta, joten tulos täytyy lämpötilakompensoida. Maanpinnan muutosten ja havainto
alustalle joutuvien roskien takia vähäinen ensilumi jää usein havaitsematta, koska se suodatetaan pois tuloksista.
Koska Nuuksion ylängöllä lämpötila on keskimäärin alempi kuin ympäristössä ja samalla sademäärät ovat ympäristöä suurempia, on siellä lumensyvyys huomattavasti ympäristöään suurempi. Alemmasta lämpötilasta johtuen lumen sulamista tapahtuu vähemmän ja lämpötilan keikkuessa hieman nollan yläpuolella tulee Nuuksiossa sade herkemmin lumena vaikka muualla sataisi vettä.
Tuuli vaikuttaa voimakkaasti lumen kerääntymiseen. Tuuli kasaa lunta helposti painaumiin ja esteiden taakse, mutta toisaalta tuuli voi kuljettaa myös lunta pois mittarin alta. Aseman lumensyvyys edustaa väljiä metsiä, rämeitä, taimikkoja ja pieniä aukeita mutta erityisesti täysikasvuisissa kuusimetsissä lunta on vähemmän, koska osa lumesta sulaa ja haihtuu jo puiden oksilta. Myös avokallioilta tuuli ajaa lunta pois.
Tuuli
Akustisen anturin ultraäänimuuntimet lähettävät ja vastaanottavat äänisignaaleja, joiden etenemisnopeudesta lasketaan tuulen suunta ja nopeus. Tuulihavainto eli tuulen suunta ja nopeus ilmoitetaan aina 10 minuutin keskiarvona tai 3 sekunnin pituisena puuskatuulena.
Tuulimittari sijaitsee aidatun alueen ulkopuolella, ylempänä kallioilla, jossa on 16 metriä korkea masto. Merenpinnasta korkeus on yhteensä 112 metriä.
Tuulennopeus riippuu suuresti mittauskorkeudesta ja ympäröivän alueen rosoisuudesta ja mahdollisien esteiden vaikutuksesta. Jotta tuulen mittaus olisi vertailukelpoinen toisten tuulen mittausten kanssa, tulee mittausalue olla riittävän avoin ja mittaus tehdä 10 metriä ympäristöä korkeammalta mukaan lukien puusto. Tämä edellyttää "lentokenttäolosuhteita". Nuuksion tuulenmittaus tehdään vähän korkeammalta kuin ympäröivän metsän korkeus. Ympäröivä metsä ja maaston rosoisuus vaikuttavat hidastavasti tuulilukemiin. Mittaus edustaakin metsäisen lakialueen tuulia, tuulia joita Nuuksiossa käyvä kokee kallioilla kulkiessaan.
Pilven alarajan korkeus ja pilvien määrä
Pilvien alarajan korkeutta mitataan mittaamalla laserpulssin kulkuaikaa lähettimsestä pilven alarajaan ja takaisin vastaanottimelle. Pilviä voidaan havainnoida 7,5 kilometrin korkeudelle asti. Yhtä 30 minuutin pituista havaintoa varten mitataan kymmeniätuhansia laserpulsseja. Ceilometri ei näe pilviä laserkeilan ulkopuolelta. Samoin, jos pilvet eivät liiku, laitteen tekemä havainto voi poiketa ihmissilmin tehdyistä havainnoista. Laserpulssi myös vaimenee kovalla sateella. Asemalla käytettävällä pilvilaserilla voidaan pilviä havainnoida 7,5 kilometrin korkeudelle asti.
Vallitseva sää ja näkyvyys
Näkyvyyden mittaaminen perustuu lähettimen ja vastaaottimen välillä tapahtuvaan lähi-infrapunavalon siroamiseen. Sirontatietojen lisäksi mitataan, sataako vai ei. Näiden tietojen pohjalta voidaan määritellä vallitseva sää, joka luokitellaan uduksi, sumuksi tai tihku-, vesi-, räntä-, rae- tai kuurosateeksi. Mittaukset ovat hyvin paikallisia, joten ympäristössä sää voi olla erilainen. Esimerkiksi säteilysumutilanteessa Nuuksion sääasema voi ilmoittaa suhteellisen hyvää näkyvyyttä vaikka murroslaaksoissa esiintyy sumua. Vastaavasti matalan pilvien alaraja voi tavoittaa Nuuksion lakialueen eli sääasema ilmoittaa sumua, mutta murroslaaksoissa näkyvyys on muutama kilometri.
Ilmanpaine
Ilmanpaineen mittaus perustuu kondensaattorirakenteeseen, jossa paineen muuttuminen mitataan sähköisesti kapasitanssin muutoksena. Mittari sijaitsee sääaseman keskusyksikön yhteydessä. Aseman painearvot redukoidaan merenpinnan tasolle, jotta ne ovat vertailukelpoisia toisten sääasemien mittaustulosten kanssa ja jotta paineanalyysi voidaan piirtää sääkarttaan.