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 350 kansainvälisesti ennakkotarkastettua julkaisua.

Tiedeuutisissa kerromme Ilmatieteen laitoksen tutkimuksista ja niiden tärkeimmistä tuloksista kansantajuisesti.

« Takaisin

Avoimen lähdekoodin ohjelmistolla voidaan tuottaa sade-ennusteita tutkamittauksista

Avoimen lähdekoodin ohjelmistolla voidaan tuottaa sade-ennusteita tutkamittauksista

Luotettavat sade-ennusteet auttavat antamaan varoituksia tulvista ja muista rankkasateiden aiheuttamista tuhoista. Monikansallisena yhteistyönä kehitetty pysteps-ohjelmisto tarjoaa avoimen lähdekoodin ratkaisun sade-ennusteiden tuottamiseen.

Pysteps-ohjelmiston sääennustusmalli perustuu Australian ja Iso-Britannian ilmatieteen laitoksissa 2000-luvun alussa kehitettyyn STEPS-malliin. Malli tuottaa sääennusteen neljässä vaiheessa: ensimmäiseksi liikekenttä määritetään peräkkäisistä tutkamittauksista, sen jälkeen sadealueet ekstrapoloidaan eli siirretään eteenpäin liikekenttää käyttäen. Tästä saadaan aikasarjamalli, joka kuvaa sateen voimakkuuden kehitystä. Viimeisimmäksi tehdään ns. stokastinen simulaatio, jolla mallinnetaan ennusteessa olevia epävarmuuksia tuottamalla vaihtoehtoisista ennusteista koostuva parvi.

Aikakehityksen ja epävarmuuksien mallintaminen tehdään useammassa paikkaskaalassa. Tämä johtuu siitä, että sateen ennustettavuus riippuu sadealueen laajuudesta: suurten rakenteiden, kuten saderintamien, elinaika on pidempi kuin pienten, kuten yksittäisten sadekuurojen.

Ohjelmisto on vapaasti käytettävissä tutkimukseen ja sääpalveluihin

Pysteps-ohjelmisto on toteutettu Python-ohjelmointikielellä. Ohjelmisto on julkaistu BSD-lisenssillä, mikä mahdollistaa vapaan käytön tutkimustarkoituksiin sekä operatiivisiin sääpalveluihin ja kaupallisiin sovelluksiin.

"Ohjelmisto on suunniteltu siten, että eri komponentit ovat helposti vaihdettavissa, mikä tekee siitä tutkimuskäyttöön hyvin soveltuvan. Toisaalta taas ohjelmisto on asennettavissa Anaconda-jakelun kautta, mikä yhdessä vapaan lähdekoodin lisenssin ja kattavan dokumentaation kanssa tekee sen käyttöönoton hyvin helpoksi", kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Seppo Pulkkinen.

Säätutkiin perustuvia sade-ennusteita varten on kehitetty ohjelmistoja 1990-luvulta alkaen. Toistaiseksi ohjelmistot ovat olleet suljettuja, eli niitä on kehitetty yksittäisten maiden ilmatieteen laitoksissa ja yhteistyö laitosten välillä on ollut vähäistä.

"Pysteps-projekti lähti liikkeelle tapaamisesta sveitsiläisten kollegoiden kanssa. Myös heillä oli kiinnostusta kehittää ohjelmisto, joka olisi vapaasti kaikkien saatavilla ja kehitettävissä monikansallisena yhteistyönä", kertoo Seppo Pulkkinen.

Osana pysteps-kehitystyötä syntyi myös tieteellinen artikkeli, joka on julkaistu Geoscientific Model Development -lehdessä. Artikkelissa kuvataan ohjelmisto sekä uusi STEPS-ennustemalli, jossa on useita parannuksia aiempaan verrattuna. Ohjelmiston käyttöä havainnollistetaan lukuisin esimerkein. Lisäksi STEPS-mallin tuottamien ennusteiden luotettavuutta arvioidaan käyttäen eri maista saatua tutkadataa.

"Pysteps on keskeisessä roolissa ULJAS-projektissa, joka tähtää Ilmatieteen laitoksen sääennustusjärjestelmän uusimiseen. Se korvaa suurelta osin vanhat TULISET- ja RAVAKE-ohjelmistot, jotka perustuvat 2000-luvun alussa kehitettyyn ennustusmalliin. Myös Alankomaiden ja Intian ilmatieteen laitokset ovat olleet kiinnostuneita pysteps-ohjelmiston käyttöönotosta", kertoo Seppo Pulkkinen.

Ohjelmiston kehitystiimissä on jäseniä Suomesta, Sveitsistä, Kanadasta ja Australiasta. Suurin osa kehitystyöstä tapahtui Seppo Pulkkisen tutkijavierailulla Sveitsin ilmatieteen laitokselle kesällä 2018, ja kehitystyö on jatkunut aktiivisena myös sen jälkeen.

Lisätietoja:

tutkija Seppo Pulkkinen, Ilmatieteen laitos, seppo.pulkkinen@fmi.fi

Geoscientific Model Development -lehdessä julkaistu artikkeli on luettavissa maksutta osoitteessa https://www.geosci-model-dev-discuss.net/gmd-2019-94

Lisätietoja ohjelmistosta osoitteessa https://pysteps.github.io.

Tutkimus toteutettiin Suomalaisen Tiedeakatemian ja Sveitsin kansallisen tiedesäätiön myöntämällä rahoituksella. Tiedeakatemian apuraha kattaa Seppo Pulkkisen kahden vuoden työskentelyjakson ulkomailla.


Lisää tiedeuutisia arkistossamme