Satelliittihavainnot
Satelliittimittaukset muodostavat tärkeän osan Ilmatieteen laitoksen käyttämistä havainnoista. Satelliiteilla havainnoidaan säätä, ilmakehän koostumusta, maanpintaa ja avaruutta. Kaukokartoitussatelliitit tuottavat keskeistä tietoa ilmastotutkimuksen tarpeisiin, esimerkiksi seuraamalla globaalia veden ja hiilenkiertoa.
Satelliittihavainnot perustuvat maan ja meren pinnasta, pilvistä ja ilmakehästä avaruuteen heijastuvan tai emittoituvan sähkömagneettisen säteilyn mittaukseen.
Satelliittihavainnoilla voidaan kartoittaa pilvien, ilmakehän aerosolihiukkasten, ilmakehän koostumuksen kuten kasvihuonekaasujen (hiilidioksidi, metaani) pitoisuuksia, meteorologisia suureita sekä maanpinnan ja merten ominaisuuksia. Nykyiset sääennustemallit käyttävät suoraan satelliittimittauksia tärkeimpänä havaintoaineistonaan. Mallit tarvitsevat lähtöarvoikseen tietoja ilmakehän tilasta laskennan alkuhetkellä. Nämä tiedot voivat olla ympäri maapalloa tehtyjä säähavaintoja tai satelliittimittauksia. Lisäksi päivystävät meteorologit hyödyntävät työssään kuviksi jalostettuja satelliittimittauksia. Niiden avulla meteorologin on helpompi erottaa erilaiset sääilmiöt sekä saada monipuolisempaa tietoa pilvien rakenteesta. Satelliittikuvat ovat erittäin tärkeitä erityisesti lähituntien sään ennustamisessa lentoliikenteelle.
Satelliitteja erilaisilla radoilla
Useimmat ilmakehää havainnoivat satelliitit kiertävät maata geostationäärisellä tai aurinkosynkronisella radalla. Geostationäärinen satelliitti pysyy maanpinnan suhteen paikallaan. Aurinkosynkroninen satelliitti kiertää maapallon siten, että se on aina samaan aikaan päiväntasaajan yläpuolella ja tyypillisesti sen rata kulkee läheltä napoja. Tällöin satelliittia voidaan kutsua polaarisatelliitiksi.
Päiväntasaajan yläpuolella noin 36 000 kilometrin korkeudessa sijaitsevien geostationääristen satelliittien kiertoaika on sama kuin maan pyörähdysaika. Tällainen satelliitti näkee jatkuvasti saman puolen maapallosta. Satelliitti havaitsee korkeita leveysasteita hyvin viistossa kulmassa kun taas päiväntasaajan alueet ovat kohtisuorassa satelliitin alapuolella. Siksi satelliitin erotuskyky Suomessa on huonompi kuin Afrikassa tai eteläisessä Euroopassa.
Maan napojen yli kiertävät satelliitit lentävät 600 - 850 km korkeudessa ja yksi kierros kestää noin 100 minuuttia. Satelliitti ei kuitenkaan aina lennä saman alueen ylitse, ja sen näkemä alue on geostationääristä satelliittia pienempi. Näiden satelliittien erotuskyky on kuitenkin geostationäärisiä parempi (erotuskyky jopa cm suuruusluokkaa maan pinnalla) ja niitä hyödynnetään hyvin monenlaisiin loppukäyttötarkoituksiin.
Mittauksia monilla instrumenteilla
Satelliitissa on tyypillisesti mukana useita instrumentteja, jotka on suunniteltu eri tarkoituksiin. Osa satelliitti-instrumenteista mittaa maapallosta heijastunutta auringon lyhytaaltoista säteilyä tai maapallon lähettämää eli emittoimaa pitkäaaltoista lämpösäteilyä. Jotkin satelliitti-instrumenteista lähettävät maata kohti pulssin radioaaltoja (tutka) tai valoa (lidar), ja mittaavat pinnasta tai pilvistä takaisin heijastuneen säteilyn määrän.
Vastaanotto Ilmatieteen laitoksella
Ilmatieteen laitoksella vastaanotetaan sekä napoja kiertävien että geostationääristen satelliittien havaintoja. Satelliittivastaanottimet sijaitsevat Helsingissä ja Sodankylässä.
Napoja kiertävien satelliittien havainnot vastaanotetaan suoraan satelliitista sen ylilennon aikana. Eurooppalaisen geostationäärisen Meteosat-satelliitin mittaukset vastaanotetaan Saksassa, josta ne välitetään tietoliikennesatelliitin avulla Helsinkiin. Tietoliikennesatelliitti välittää myös muiden maiden geostationääristen satelliittien mittauksia sekä lukuisan joukon satelliittimittauksiin pohjautuvia tuotteita. Lisäksi satellittihavaintoja ja tuotteita siirretään Suomeen ja toisaalta Suomesta muualle maailmaan kansainvälisiä valokaapeliyhteyksiä pitkin. Pohjoisen sijaintinsa ansiosta Sodankylä on erinomainen napoja kiertävien satelliittien vastaanottoon. Nykyisin Sodankylässä vastaanotetaan 10-20 satelliitin ylilentoja. Näitä aineistoja hyödynnetään niin Suomessa kuin laajassa kansainvälisessä loppukäytössä. Talvisin satelliittikuvia toimitetaan myös jäänmurtajille ja Itämeren alueen jääpalvelulle.