Tutkimuksessa löydettiin uusi tapa Arktisen alueen lumisateen havaitsemiseen

Tutkimuksessa käytettiin optisella aallonpituusalueella ja mikroaaltoalueella mitattuja satelliittimittauksia lumisateen havainnointiin. Tuloksista käy ilmi, että lumisadetilanteet pystyttiin havaitsemaan 64 prosentin tai 90 prosentin todennäköisyydellä riippuen käytetystä datalähteestä. Tilanteissa, joissa lumisadetta ei ole, virheluokittelua tapahtui useammin. 

Arktisella alueella lumisateen havainnointi on haastavaa, koska siellä ei ole kattavaa säätutka- tai muunlaista maanpinnalla olevaa sadannan huomioon ottavaa mittausverkostoa. Lumisateiden havaitsemiseen kykenevien suorien satelliittimittausten haasteina puolestaan ovat hyvin rajallinen maantieteellinen ja ajallinen kattavuus.  

Uudessa tutkimuksessa tutkittiin ajallisesti ja paikallisesti kattavampia satelliittipohjaisia datoja, joita voisi hyödyntää lumisadannan tutkimisessa. Tähän tarkoitukseen valikoitui optiseksi datalähteeksi Euroopan avaruusjärjestön Sentinel-2-satelliittien kyydissä olevien instrumenttien mittaama lumen pinnan heijastavuus. Siitä edelleen johdettiin lumikiteen kokoon liittyvä, kiteiden yhteispinta-alaa kuvaava suure SSA (specific surface area of snow).   

Toinen tutkimuksessa käytetty muuttuja oli puolestaan lumen massaa kuvaava SWE (snow water equivalent), joka perustuu mikroaaltosatelliittihavaintoihin sekä maanpinnalla tehtyihin mittauksiin.

Lumisateen kidekoon muutokset auttavat lumisateen havainnoinnissa   

Uuden lumen kidekoko on pieni ja näin ollen lumipeitteessä olevien kiteiden yhteispinta-ala on suuri. Ajan kuluessa kiteet kasvavat muun muassa kiteiden yhdistymisen myötä, jolloin lumipeitteen kiteiden yhteispinta-ala pienenee. Näin ollen lumisade havainnoidaan kasvaneina SSA-arvoina. Satelliittihavaintojen väliset ajat, jolloin ei sada lunta, havainnoidaan puolestaan pienentyneinä SSA-arvoina.    

Vastaavasti lumisade kasvattaa lumen massaa eli SWE-arvoa, kun taas tilanteissa, joissa lumisadetta ei ole, lumen massassa ei tapahdu muutoksia. Näitä muutoksia verrattiin säätutkadatasta saatuihin lumisadantatietoihin, ja tutkittiin kuinka hyvin SSA- ja SWE-suureiden muutokset indikoivat lumisateita.  

Tutkimuskohteena oli säteeltään 100 kilometrin kokoinen alue Sodankylässä sijaitsevan Luoston säätutkan ympäriltä. Ajallisesti tutkimuksessa keskityttiin hyvin lyhyeen aikaan, maaliskuuhun 2018. Huolimatta ajallisesti ja paikallisesti rajoittuneesta aineistosta, tulokset antavat hyvän pohjan tulevaisuuden tutkimukselle lumisateen havaitsemiseen laajemmaltakin alueelta.  

Tämä tutkimus on saanut rahoitusta Suomen Akatemian SNOCAP-tutkimushankkeesta. 

Lisätietoja:

tutkija Emmihenna Jääskeläinen, Ilmatieteen laitos, emmihenna.jaaskelainen@fmi.fi, p. 050 454 6836 

Tutkimus on vapaasti luettavissa osoitteesta HESS - Detecting snowfall events over the Arctic using optical and microwave satellite measurements (copernicus.org)

Jääskeläinen, E., Kouki, K., and Riihelä, A.: Detecting snowfall events over the Arctic using optical and microwave satellite measurements, Hydrol. Earth Syst. Sci., 28, 3855–3870, https://doi.org/10.5194/hess-28-3855-2024, 2024.