Korkeusjärjestelmät merivedelle Suomessa

Teoreettinen keskivesi (MW)

Teoreettinen keskivesi (englanniksi mean water, MW tai mean sea level MSL) on käytännön tarpeita varten tehty ennuste vedenkorkeuden odotusarvosta. Asteikko siis asetetaan niin, että vedenkorkeuden vuoden keskiarvo on mahdollisimman läheIlä nollaa. Ilmatieteen laitos vahvistaa teoreettisen keskiveden korkeuden vuosittain, jolloin apuna käytetään uusinta tutkimustietoa siihen vaikuttavien tekijöiden havaituista ja tulevista muutoksista. Siinä on otettu huomioon maan kohoaminen, maailmanlaajuinen merenpinnan nousu sekä Itämeren kokonaisvesimäärän muutokset. Näiden muutosten vuoksi teoreettisen keskiveden nollataso ei ole vakio. Teoreettinen keskivesi ei myöskään aina muutu vakionopeudella vuodesta toiseen, koska merenpinnan nousunopeudessa ja Itämeren kokonaisvesimäärän vaihteluissa tapahtuu muutoksia.

Teoreettista keskivettä on käytetty Suomessa useimmiten ilmoitettaessa meriveden korkeustietoja esimerkiksi internetissä, radiossa ja sanomalehdissä. Myös merikarttojen syvyystiedot ovat olleet teoreettisen keskiveden suhteen.

N2000

Korkeusjärjestelmä N2000 perustuu Suomen kolmanteen tarkkavaaitukseen (1978–2006). Se on yhteisen eurooppalaisen korkeusjärjestelmän suomalainen realisaatio, lähtötasonaan NAP (Normaal Amsterdams Peil). Itämeren valtiot käyttävät järjestelmästä yhteisnimitystä Baltic Sea Chart Datum 2000, eli merkintä BSCD2000 on Suomessa sama kuin N2000. N2000-järjestelmän korkeudet poikkeavat 13–43 cm Suomen aiemmasta valtakunnallisesta korkeusjärjestelmästä N60. Suurin osa erosta johtuu 40 vuoden aikana tapahtuneesta maannoususta: N2000-korkeudet on laskettu vuoden 2000 tilanteen mukaisina, N60-korkeudet vuoden 1960 mukaisina. Järjestelmien laskennassa on myös eroa.

Teoreettisen keskiveden (MW) mitta-asteikon korkeus muuttuu hieman vuosittain, kun taas N2000-järjestelmän mitta-asteikko on kiinteä, maahan sidottu.

Siirtyminen N2000-järjestelmään

Vuoteen 2021 asti Ilmatieteen laitos ilmoitti merivedenkorkeuden ensisijaisesti teoreettisen keskiveden suhteen. Yksi suurimmista syistä käytäntöön on ollut se, että myös merikarttojen syvyystiedot on ilmoitettu teoreettisessa keskivedessä. Tähän tuli muutos, kun merikarttojen korkeusjärjestelmässä alettiin siirtyä N2000-järjestelmään.

Muutos tapahtuu merialueittain ja siitä vastaa Traficom. Ensimmäiset N2000-järjestelmän kartat julkaistiin vuonna 2021 Perämereltä ja viimeisimmät kartat on arvioitu muuttuvan noin vuonna 2026 Suomenlahden itäosassa. Tämän vuoksi myös vedenkorkeushavaintoja ja ennusteita tarjotaan laajemmin myös N2000-korkeusjärjestelmässä. Kuitenkin myös teoreettista keskivettä tullaan käyttämään tulevaisuudessa, esimerkiksi tilastojen laskennassa.

Tietoa merikarttojen uudistuksesta Traficomilta.

Teoreettinen keskivesi ja N2000 lyhyesti

Mitä eroa on, kun vedenkorkeus ilmoitetaan teoreettisen keskiveden tai N2000 korkeusjärjestelmän suhteen.

Teoreettinen keskivesi (MW = mean water / MSL = mean sea level)

• Nollakohta on suunnilleen sen vuoden keskimääräinen vedenkorkeus.

  • Tarkalleen nollakohta on vuoden vedenkorkeuden odotusarvo.

• Nollakohta muuttuu vuosittain, koska

  • maa kohoaa.

  • merenpinta nousee globaalisti.

• Pääjärjestelmä merivedenkorkeuden ilmoittamisessa syyskuuhun 2021 asti.

N2000 (= BSCD2000)

• Nollakohta on kiinteä, eli ei muutu.

  • Sidottu NAP:hen (Normaal Amsterdams Peil)

• 2021 lisätty vedenkorkeuslukemat N2000:ssa moniin järjestelmiin.

Vanhemmat geodeettiset korkeusjärjestelmät

N2000-järjestelmän lisäksi Suomessa on ollut käytössä kolme vanhempaa geodeettista korkeusjärjsetelmää:

NN (normaalinolla)

Suomen ensimmäinen tarkkavaaitus tehtiin vuosina 1892–1910 Tie- ja vesirakennuslaitoksen toimesta. Korkeusjärjestelmä NN, normaalinolla, määritettiin tämän vaaituksen tuloksena. Se ei kuitenkaan vastaa geoidia yhtä hyvin kuin N60-järjestelmä. NN-järjestelmän nollakohdaksi otettiin Helsingin Katajanokan laiturissa sijainneen vedenkorkeusasteikon nollakohta. Se oli 30,465 metriä Suomen pääkiintopisteen alapuolella. Pääkiintopiste sijaitsee Helsingissä, Tähtitieteellisen observatorion läheisyydessä.

N43

Suomen toinen tarkkavaaitus tehtiin vuosina 1935–1975. Sen tuloksista vuosilta 1935–1955 määriteltiin korkeusjärjestelmä N43. Tämän korkeusjärjestelmän määrittelyssä ei käytetty koko vaaitusverkkoa eikä myöskään otettu huomioon maankohoamisen vaikutusta mittausajalta.

N60

Korkeusjärjestelmä N60 laskettiin kahden ensimmäisen tarkkavaaituksen perusteella toisen valmistuttua ja maankohoaminen otettuna huomioon. Sen katsotaan noudattavan geoidia paremmin kuin NN- tai N43-järjestelmät.

Muunnostaulukot

Vuosittaiset teoreettisen keskiveden korkeudet Suomen rannikolla suhteessa geodeettisiin korkeusjärjestelmiin (NN, N43, N60 ja N2000) löytyvät alla olevista taulukoista.

Esim. Kemissä vuoden 2011 teoreettisen keskiveden nolla on 15 cm korkeammalla kuin N2000-järjestelmän nolla. Vuoden 2021 teoreettiseen keskiveteen N2000:n ero on Kemissä vain 9,2 cm.

Mareografien mittaukset

Meriveden korkeutta mitataan kunkin mareografin, eli merivedenkorkeuden mittausaseman, oman referenssitason suhteen. Referenssitaso on geodeettisten korkeusjärjestelmien suhteen kiinteä, noin kaksi metriä vuoden 1921 keskiveden alapuolella oleva laskennallinen taso. Mareografin mahdollinen liikkuminen referenssitasonsa suhteen selvitetään vuosittaisilla vaaituksilla läheiseen kiintopisteeseen. Kolmen vuoden välein mareografin ja sen kiintopisteen vakaus varmistetaan vaaitsemalla ne toisiin paikallisiin kalliokiintopisteisiin.

Laskuesimerkkejä

Esimerkki 1: korkeusjärjestelmästä toiseen muuntaminen

Merivesi oli eräänä päivänä vuonna 2018 Turussa +5 cm teoreettisen keskiveden suhteen. Paljonko vedenkorkeus oli silloin N2000-järjestelmässä ilmoitettuna? Entä paljonko se olisi N60-järjestelmässä?

Vastaus: N2000-järjestelmässä Taulukosta saadaan vuoden 2018 teoreettisen keskiveden eron N2000-järjestelmään olleen Turussa 15,0 cm. Tällöin vedenkorkeus N2000-järjestelmässä on 5 cm + 15,0 cm = 20,0 cm

Vastaus: N60-järjestelmässä Taulukosta saadaan vuoden 2018 teoreettisen keskiveden eron N60-järjestelmään olleen Turussa -14,2 cm. Tällöin vedenkorkeus N60-järjestelmässä on 5 cm - 14,2 cm = - 9,2 cm

Jos vedenkorkeus oli vuonna 2018 Turussa 5 cm teoreettisen keskiveden suhteen mitattuna, N2000-järjestelmässä mitattuna se on 20 cm.

Esimerkki 2: eri vuosien teoreettisten keskivesien muuntaminen

Vuonna 2012 Pietarsaaressa on mitattu vedenkorkeus -22 cm teoreettisen keskiveden (MW2012) suhteen. Vedenkorkeus voidaan muuttaa vuoden 2005 teoreettiseen keskiveteen (MW2005) käyttämällä apuna geodeettisia korkeusjärjestelmiä:

Vastaus N2000-korkeusjärjestelmän avulla laskettuna:

MW2012 nollataso on 107 mm korkeammalla kuin N2000-järjestelmän nollataso. MW2005 nollataso on 137 mm korkeammalla kuin N2000-järjestelmän nollataso. Siten korkeusjärjestelmän MW2005 nollataso on 30 mm korkeammalla kuin MW2012-järjestelmän nollataso.

Vedenkorkeus MW2005-järjestelmässä on: -22,0 cm - 3,0 cm = -25,0 cm

Vastaus N60-korkeusjärjestelmän avulla laskettuna:

MW2012 nollataso on 333 mm alempana kuin N60-järjestelmän nollataso. MW2005 nollataso on 303 mm alempana kuin N60-järjestelmän nollataso. Korkeusjärjestelmän MW2005 nollataso on 30 mm korkeammalla kuin MW2012-järjestelmän nollataso.

Vedenkorkeus MW2005-järjestelmässä on: -22,0 cm - 3,0 cm = -25,0 cm

Esimerkki 3: maankohoaminen

Kuinka paljon maa on noussut merestä Pietarsaaressa vuosina 1960-2010?

Vastaus: Keskivesitaulukosta saadaan Pietarsaaren vuoden 1960 teoreettisen keskiveden (MW1960) korkeudeksi N2000-järjestelmän suhteen +464 mm, ja vuoden 2010 teoreettisen keskiveden (MW2010) korkeudeksi +115 mm. Vuosien 1960 ja 2010 välillä maa on siis noussut

464 mm – 115 mm = 349 mm eli noin 35 cm.