Lumen pinnankarkeuden ja kuuran havaitsemista tutkasatelliitilla tutkittiin Grönlannissa

Ilmatieteen laitos järjesti Grönlannin ylängöllä RASCALS-mittauskampanjan kesällä 2010. Kampanjan aikana mitattiin mm. lumen pinnankarkeutta ja heijastavuuden suuntautuneisuuta. Samaan aikaan alueesta otettiin Radarsat-tutkasatelliitilla kuvia. Kuvista pystyttiin päättelemään lumen pinnankarkeuden suuntautuneisuus sekä havaitsemaan yönaikainen huurtuminen. Kummallakin ominaisuudella on vaikutusta säätilan kehittymiseen.

Grönlannin ylängöllä lumi ei yleensä sula, joten lumen ominaisuudet vaihtelevat vain vähän. Kuitenkin lämpötilan vuorokausivaihtelu aiheuttaa helposti pinnan huurtumista, millä on vaikutus lumen heijastavuuteen ja yleisemminkin ilmakehän ja lumen vuorovaikutukseen. Lumen pinnankarkeus taas vaikuttaa paikalliseen tuulennopeuteen ja suuntaan ja sitä kautta säähän yleisemminkin.

Kampanja osoitti, että pinnankarkeuden vaihtelu näkyy Radarsat-satelliitin havaitsemissa pysty- ja vaakasuuntaan polarisoituneessa takaisinsironnan suuruudessa. Lisäksi ympyräpolarisoituneen signaalin koherenssi oli herkkä pinnankarkeudelle. Näiden parametrien avulla pystyttiin päättelemään, oliko vain lumen pinta muuttunut, vai oliko muutosta syvemmälläkin. Lumen pinnassa oleva kuura lisää takaisinsirontaa lähes pystysuunnassa, kun taas ympyräpolarisoitunut koherenssi viistosuuntaan samalla hieman pienenee.

Koska Radarsatilla saa kuvia pimeässäkin ja pilvipeitteen läpi, kehitetty menetelmä pinnankarkeuden ja huurteisuuden havainnointiin on käyttökelpoinen kaikkina vuoden- ja vuorokaudenaikoina säätilasta riippumatta. Kuitenkin Radarsat-kuvien hinta on sen verran korkea, että on syytä miettiä, miten kehitetty menetelmä olisi muokattavissa Euroopan Avaruusjärjestön ESA:n uuden Sentinel-1-tutkasatelliitiin ominaisuuksiin sopivaksi. Sentinel-1:n kattavuus on hyvä ja kuvat kaikkien vapaasti saatavilla.

Lisätietoja:

Terhikki Manninen, terhikki.manninen@fmi.fi

Terhikki Manninen, Panu Lahtinen, Kati Anttila and Aku Riihelä, 2016,"Detection of snow surface roughness and hoar at Summit, Greenland using Radarsat data", International Journal of Remote Sensing, 21 p., Volume 37, Issue 12, pp. 2860-2880.

http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01431161.2015.1131873