Säätutkan sademittauksiin merkittävä parannusmenetelmä
Koska Maa on pallo, tutkan mittauskeila kohoaa 100–250 kilometrin mittausetäisyyksillä jopa useiden kilometrien korkeuteen maanpinnasta. Siellä sateen mitattu voimakkuus eroaa usein paljon samalla paikalla maanpinnalla havaitusta arvosta. Uusi menetelmä korjaa tätä eroa merkittävästi vesi-, lumi- ja räntäsateessa niin, että suhteellisen hyvien tutkasademittausten kattama ala kasvaa noin nelinkertaiseksi verrattuna mittauksiin ilman korjausta.Säätutkia käytetään sateen ja korkealla puhaltavien tuulien mittaamiseen. Vaikka säätutka ei ole yhtä tarkka pistemittari kuin perinteinen sademittari, sen etuna on valtavan tiheä mittausverkko: Suomen yltä mitataan sateen voimakkuuskartat 5 minuutin välein yhdeksällä säätutkalla. Näin havaintokohtia on maamme alueella satojatuhansia, keskimäärin noin kilometrin välein – paljon tiheämmässä kuin sademittareita. Koska tutkamittaukset ovat heti käytettävissä, niiden avulla nähdään kaikki pienetkin sadekuurot ja voidaan ennustaa ja varoittaa paikallisten rankkasateiden ja lumipyryjen lähestymisestä. Tarkkojen sadantamittausten haasteena tutkilla on kuitenkin joukko systemaattisia virheitä, joista suurimpaan on kehitetty toimiva korjausmenetelmä.
Uuden menetelmän avulla hyvät tutkasademittaukset ulottuvat noin 200 km:n etäisyydelle
Säätutkan lautasantenni suuntaa mikroaallot kapeaan keilaan, joka nousee sitä korkeammalle mitä kauempana tutkasta mitataan. Usein varsinkin lumisade on heikompaa korkealla kuin maanpinnassa. Lisäksi Suomen ilmastossa jopa keskellä kesää tutkakeila sijaitsee lumisateessa 2-4 km:n korkeudessa. Näistä syistä maanpintasateen voimakkuus tulee kaukana tutkasta melkein aina aliarvioiduksi 10–95 %. Kaikkein hankalin mitattava on räntäsade, jossa tutka helposti yliarvioi sateen voimakkuutta 10–70 % lähietäisyyksillä (0-70 km) ,mutta aliarvioi sitä kaukana. Tämä virhe on nyt korjattu menetelmällä, joka on ollut käytössä jo monia vuosia Ilmatieteen laitoksen tutkamittauksissa.
Uusi korjausmenetelmä perustuu sateen tutkakaiun voimakkuuden mittaamiseen eri korkeuksilla 200 m:n paksuisissa kerroksissa. Tätä mitattua sateen korkeusprofiilia sekä numeerisen säänennustusmallin avulla arvioitua profiilia sovelletaan korjauksessa kaikilla mittausetäisyyksillä. Menetelmä soveltuu samanlaisena lumi-, räntä- ja vesisateelle sekä toimii saumattomasti monen tutkan verkostossa, mitä ei ole muualla tehty. "Esimerkiksi Yhdysvaltojen äskettäin uudistetussa NEXRAD-säätutkajärjestelmässä ei ole toiminnassa vastaavaa korjausta, vaikka sama mittausongelma on sielläkin aivan tavallinen. Korjauksen avulla keskimääräinen systemaattinen mittausvirhe on Suomessa nyt alle 20 % noin 200 km:n etäisyydelle tutkasta", kertoo tutkija Jarmo Koistinen. Menetelmästä huolimatta erityisenä suomalaisena ongelmana ovat toisinaan vain 1-3 km korkeat lumisateet, joiden mittaaminen ei onnistu kaukaa. Tämän takia tarvitaan tihennettyä säätutkaverkkoa.
Lisätietoja:
Ilmatieteen laitos, erikoistutkija Jarmo Koistinen, puh. 050 563 5166, (mailto: jarmo.koistinen@fmi.fi)
Koistinen, J. and Pohjola, H., 2014: Estimation of ground-level reflectivity factor in operational weather radar networks using VPR-based correction ensembles. J. Appl. Meteor. Clim., 53, 2394-2411.
http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JAMC-D-13-0343.1