Uutinen 31.5.2024

Menetelmät satelliittimittausten harhan korjaamiseksi tarkentuvat

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.
Kuva: Adobestock

Tuore tutkimus lisää tietoa siitä, kuinka kaukokartoitushavaintoja voidaan parhaiten hyödyntää sääennustuksessa. Meteorologiset satelliitit mittaavat ilmakehän lähettämän infrapuna- ja mikroaaltosäteilyn tehoa kapeilla aallonpituusalueilla. Mittausten hyödyntäminen osana säänennustusprosessia perustuu säteilynkuljetusmallinnukseen. Säteilytehon avulla pystytään tulkitsemaan tietoa lämpötilan ja ilmankosteuden pystysuuntaisesta jakaumasta. Tällaisiin mittauksiin sisältyy luontaisesti systemaattinen virhe, joka tulee poistaa harhankorjausalgoritmeja soveltamalla. 

Uudessa menetelmässä harhankorjausparametrit määritetään vain kerran vuorokaudessa sellaisena ajanhetkenä, jolloin satelliitin ylilento sijoittuu erityisen suotuisasti tarkasteltavaan maantieteelliseen alueeseen nähden. Menetelmän etuna on se, että harhankorjauksen luotettavuuden takaavan, riittävän suuren havaintoaineiston kerääminen vie aiempaa vähemmän aikaa. 

Satelliittimittausten harhankorjaus keskeinen osa numeerista analyysiprosessia 

Analyysiprosessissa tuotetaan viimeisimpään havaintotietoon pohjautuva alkutilan kuvaus numeerisen sääennusteen käytettäväksi. Nykyiset hienohilaiset rajoitetun alueen säänennustusmallit tuottavat päivitetyn analyysin ja ennusteen jopa yhden tunnin välein.  

Analyysissä johdetaan satelliittimittauksia edustavat parametrit, jotka määrittelevät sen, miten harhankorjaus riippuu satelliitin havaintogeometriasta ja ilmakehän fysikaalisesta tilasta. Nämä parametrit määritetään kunakin analyysihetkenä erikseen.  

Satelliittimittausten havaintogeometria rajoitetun alueen ennustusmallien sisällä vaihtelee suuresti vuorokaudenajan mukaan. Tämän vuoksi parametrien määrittäminen on tähän asti perustunut paitsi uusimpaan havaintotietoon, myös edeltävien päivien ja viikkojen aikana samaan kellonaikaan kerättyyn aineistoon. Tiettyinä kellonaikoina havaintojen lukumäärä on vähäinen, minkä seurauksena luotettavan harhankorjauksen saaminen edellyttää havaintojen keruuta useiden viikkojen, jopa kuukausien ajalta. Tämä on hidastanut uusien satelliitti-instrumenttien käyttöönottoa. Uuden menetelmän avulla harhan korjaaminen on nopeampaa. Tämän avulla saadaan tarkempia sääennusteita, mikä hyödyttää esimerkiksi lentoliikennettä ja uusiutuvan energian tuotantoa.  

Lisätietoja: 

Erikoistutkija Reima Eresmaa, Ilmatieteen laitos, reima.eresmaa@fmi.fi, p. 050 4094 204 

Artikkeli vapaasti luettavissa: Variational Bias Correction of Polar-Orbiting Satellite Radiances in Convective-Scale Data Assimilation - Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography (tellusjournals.se)

Eresmaa, R. 2024. Variational Bias Correction of Polar Orbiting Satellite Radiances in Convective-Scale Data Assimilation. Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography, 76(1): 115–129. DOI: https://doi.org/10.16993/tellusa.3259    

TiedeuutinenSääennusteKaukokartoitus