Suomen ilmanlaatua kartoitettiin satelliittihavaintojen avulla

Ilmatieteen laitoksen tekemän selvityksen mukaan uuden sukupolven satelliittimittauksia voidaan hyödyntää ilmanlaadun, erityisesti typpidioksidin, alueellisen jakauman arviointiin Suomessa. Selvityksessä osoitettiin, että satelliittimittaukset vastaavat hyvin perinteisillä ilmanlaatuasemilla tehtyjä mittauksia.

Selvityksen mukaan typpidioksidin (NO2) pitoisuudet ovat Suomessa korkeimmillaan pääkaupunkiseudulla, mutta havaitut pitoisuudet ovat silti suhteellisen alhaisia esimerkiksi Keski-Eurooppaan tai Pietariin verrattuna.

Typpidioksidi (NO2) on ilmansaaste, jonka pääasialliset lähteet ovat erilaiset polttoprosessit kuten polttomoottorit, teollisuus ja energiantuotanto. Tästä johtuen sen pitoisuudet ovat korkeimmillaan lähellä suuria asutuskeskuksia ja teollisuuslaitoksia.

Selvityksessä käytettiin uuden TROPOMI-satelliitti-instrumentin NO2-mittauksia, joiden avulla on ensimmäistä kertaa mahdollista erottaa esimerkiksi yksittäisten vilkkaasti liikennöityjen teiden päästöjä.

"Uuden sukupolven satelliittimittauksilla saadaan nyt entistä tarkempi kuva typpidioksidin alueellisesta jakaumasta Suomessa", kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Henrik Virta.

Typpidioksidin pitoisuuksien pitkäaikaista vaihtelua Suomen yllä tutkittiin käyttäen TROPOMIa edeltäneen suomalais-hollantilaisen OMI-instrumentin mittauksia. NO2-pitoisuuksien todettiin laskeneen vuodesta 2005 vuoteen 2018, mikä on samansuuntainen tulos muualla Euroopassa tehtyjen havaintojen kanssa.

Satelliittimittaukset tukevat perinteisiä ilmanlaadun mittauksia

Selvityksessä tarkasteltiin myös perinteisten ilmanlaatua seuraavien maa-asemien ja TROPOMI-instrumentin tekemien typpidioksidin pitoisuusmittausten vastaavuutta. Mittaukset vastaavat toisiaan parhaiten, kun kaupungin keskustassa tehtyjä mittauksia tarkastellaan kokonaisuutena. Pitoisuuksien mukaan järjestettyinä kaupunkien keskinäinen järjestys on pitkälti sama sekä maa-asema- että satelliittimittausten perusteella.

"TROPOMI tarjoaa selvityksen perusteella mahdollisuuden kaupunkien typpidioksidipitoisuuksien keskinäiseen vertailuun. Tästä on hyötyä, kun halutaan tarkastella maa-asemaverkoston ulkopuolella olevien kaupunkien ilmanlaatua", Henrik Virta kertoo.

TROPOMIn erotuskyky on moninkertainen vanhempaan instrumenttiin verrattuna

TROPOMI eli TROPOspheric Monitoring Instrument mittaa useita ilmanlaadun kannalta tärkeitä ilmakehän suureita, joista yksi on typpidioksidi (NO2). Satelliitin kyydissä maata kiertävä instrumentti mittaa typpidioksidimolekyylien lukumäärää koko alailmakehän läpi ulottuvassa ilmapylväässä, kun ilmanlaatuasemat puolestaan mittaavat NO2-molekyylien painoa ympärillään olevassa ilmassa. Instrumenttien mittausten vertailu ei siis ole yksinkertaista, ja sen kannalta olennaista on satelliitti-instrumentin alueellinen erotuskyky eli mitatun ilmapylvään vaakasuuntainen koko.

"Vertailussa käytetyn TROPOMI-instrumentin maantieteellinen erotuskyky on noin 16-kertainen verrattuna sitä edeltävään OMI-instrumenttiin", Henrik Virta tiivistää.

TROPOMI on rakennettu Euroopan avaruusjärjestö ESAn ja Alankomaiden yhteistyössä osana EU:n Copernicus-ohjelmaa, ja se lentää Sentinel-5 Precursor -satelliitin (S5P) mukana. S5P laukaistiin maata kiertävälle radalle lokakuussa 2017.

Lisätietoja:

tutkija Henrik Virta, Ilmatieteen laitos, p. 050 465 8151, henrik.virta@fmi.fi

Selvitys on saatavilla (http://hdl.handle.net/ 10138/311906).

Selvityksen tilasi ja rahoitti Suomen ympäristöministeriö.

Viite: Sundström, A.-M., Virta, H., Ialongo, I. ja Tamminen, J. (2020): Satelliittihavaintojen hyödyntäminen ilmanlaadun seurannassa. Raportteja – Rapporter – Reports 2020:1. Ilmatieteen laitos, 52 sivua. https://doi.org/10.35614/isbn.9789523360983

Kuva 1. Typpidioksidin keskimääräinen pitoisuus Suomen alueella huhtikuun 2018 ja kesäkuun 2019 välisenä aikana TROPOMI-instrumentin mittausten perusteella. Kartan väriskaala on valittu siten, että Suomen alueen pitoisuudet korostuisivat mahdollisimman hyvin. Lähde: Henrik Virta, Ilmatieteen laitos / Copernicus / Sentinel-5P-satelliitti.

Kuva 2. Typpidioksidin pitoisuuksien vuosikeskiarvojen muutos vuodesta 2005 vuoteen 2018 OMI-instrumentin mittausten perusteella. Lähde: Anu-Maija Sundström, Ilmatieteen laitos / NASA / Aura-satelliitti.

Kuva 3. Suomen eri kaupunkien keskustojen alueella tehtyjen satelliitti- ja maa-asemamittausten keskiarvo tutkimusaikana, kun ainoastaan heikkojen tuulien aikaiset mittaukset on huomioitu. Täydellisessä tilanteessa kaikki kuvan pisteet olisivat samalla nousevalla suoralla. Oulu erottuu toistaiseksi tuntemattomasta syystä selvästi muista kaupungeista. Lähde: Henrik Virta, Ilmatieteen laitos.