Suomen maanpinnan tason typpidioksidipitoisuuksia arvioitiin satelliittihavaintojen avulla

Ilmanlaatua, kuten typpidioksidin (NO₂) pitoisuuksia, mitataan tyypillisesti maanpinnalla sijaitsevilla mittalaitteilla. Tällaisten mittausasemien ylläpito vaatii kuitenkin resursseja, mikä rajoittaa niiden määrää ja siten alueellista kattavuutta. Asemaverkoston mittauksia voidaan täydentää satelliittihavaintojen avulla, mutta maanpinnan tason pitoisuuksien arviointi edellyttää erityisiä tähän tarkoitukseen kehitettyjä laskennallisia menetelmiä.

Uudessa tutkimuksessa vertailtiin eri menetelmiä maanpinnan tason typpidioksidipitoisuuksien arvioimiseksi Suomessa käyttäen satelliitista käsin tehtyjä typpidioksidihavaintoja. Tutkimuksessa todettiin, että maanpinnan tason pitoisuusarvioiden vastaavuus todellisiin mitattuihin pitoisuuksiin oli kokonaisuutena hyvä. Lisäksi todettiin, että pitoisuuksien aliarvioimista voidaan vähentää ottamalla huomioon typpidioksidin pystysuuntainen sekoittuminen lähellä maanpintaa. Tulokset ovat yhteneviä aiempien tutkimusten kanssa.

Tutkimuksessa käytetyt satelliittihavainnot ovat peräisin eurooppalaisesta Sentinel-5P/TROPOMI-mittalaitteesta, joka on tällä hetkellä yksi tarkimpia typpidioksidia havainnoivia satelliitti-instrumentteja.

Satelliitit perinteisten ilmanlaatumittausten tukena

Läheltä planeetan napoja kiertävät satelliitti-instrumentit, kuten TROPOMI, tekevät havaintoja vain tiettyyn aikaan päivästä, kun taas maanpinnalla olevat asemat tekevät mittauksia vuorokauden ympäri. Tutkimuksessa pyrittiin tämän vuoksi arvioimaan satelliittihavaintojen avulla myös maanpinnan tason vuoden keskimääräinen typpidioksidipitoisuus, joka olisi samalla verrannollinen laissa määriteltyihin typpidioksidin vuotuisiin pitoisuusrajoihin.

Arvio saatiin käyttäen ilmankoostumusmallin avulla laskettua korjausta, ja se tehtiin erityisesti maa-asemaverkoston harvaan kattamilla alueilla Suomessa. Tuloksena saadut arviot olivat näillä alueilla korkeimmillaankin typpidioksidille määritellyn raja-arvon alapuolella.

Tulokset osoittavat, että tutkimuksessa vertaillut menetelmät mahdollistavat satelliittihavaintojen käytön perinteisten ilmanlaatumittausten tukena – erityisesti alueilla, joissa maa-asemaverkosto on harva ja pitoisuudet verrattain alhaisia.

Tutkimuksen rahoittamiseen ovat osallistuneet EU:n H2020-ohjelman e-shape-projekti sekä Suomen Akatemia.

Lisätietoja:

väitöskirjatutkija Henrik Virta, Ilmatieteen laitos, henrik.virta@fmi.fi

Tieteellinen artikkeli on avoimesti saatavilla Atmospheric Environment -tiedejulkaisussa.

Viite: Henrik Virta, Iolanda Ialongo, Monika Szeląg & Henk Eskes (2023): Estimating surface-level nitrogen dioxide concentrations from Sentinel-5P/TROPOMI observations in Finland. Atmospheric Environment, 312, 119989. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2023.119989

Arvioitu maanpinnan tason typpidioksidipitoisuus Helsingin seudulla huhtikuun ja syyskuun välisenä aikana vuonna 2019, satelliitin tyypillisen ylilennon aikaan varhain iltapäivällä. Alueella olevien ilmanlaatuasemien mittauksia vastaavalla ajanjaksolla on merkitty pisteillä.