Lumipuntareita vertailtiin virhelähteiden selvittämiseksi

Sodankylässä järjestetyssä mittauskampanjassa vertailtiin yhdeksän eri mittalaitteen tuloksia lumen vesiarvolle. Tutkimuksen tulosten perusteella laitteiden erot ovat noin 10 prosenttia.
Lumen vesiarvo on tärkeä suure esimerkiksi tulvien ja jokivesien virtaaman kannalta. Perinteisesti eri puolilla maailmaa on kehitetty vesiarvon mittaamiseen laitteita, jotka perustuvat luminäytteen punnitsemiseen. Nämä lumipuntarit ovat tyypillisesti sylintereitä, joilla otettu näyte punnitaan. Puntarit ovat kuitenkin ominaisuuksiltaan hieman erilaisia. Tässä työssä tukittiin, kuinka vertailukelpoisia tuloksia eri lumipuntarit tuottavat.
Tutkimus perustui kahteen mittauskampanjaan, Islannissa keväällä 2017 järjestettyyn kampanjaan sekä Sodankylässä keväällä 2018 järjestettyyn kattavampaan kampanjaan. Sodankylässä mittauksia tehtiin yhdeksällä erilaisella lumipuntarilla kolmella eri mittausalueella yhteensä noin 900 kappaletta. Vastaavaa kampanjaa ei ole järjestetty muualla aiemmin. Mittauskampanjat tehtiin COST ES1404 HarmoSnow -hankkeen puitteissa.
Islannin kampanjan perusteella voidaan todeta, että vesiarvo vaihteli enemmän mittausalueen sisällä kuin vierekkäin tehtyjen toistojen välillä. Tämä kertoo luonnollisen lumen alueellisen vaihtelun vaikutuksesta havaintoihin. Sodankylän kampanjassa lumen alueelliset vaihtelut olivat hyvin pieniä, mikä vielä varmistettiin erillisillä mittauksilla. Näissä olosuhteissa pystyttiin keskittymään laitteiden ja havaitsijoiden aiheuttamaan mittausvirheeseen. Tällaisissa olosuhteissa yhden instrumentin tiheysmittauksen tarkkuus oli noin 5 prosenttia ja eri mittalaitteiden välinen virhe 10 prosenttia. Tulosten perusteella havaitsijan aiheuttama virhe oli hyvin pieni.
Lumipuntarit on suunniteltu toimimaan erilaisissa lumiolosuhteissa käyttöpaikan mukaan. Sodankylässä parhaiten toimivat laitteet, joilla pystyi mittaamaan koko lumen syvyyden kerralla ja joiden leveys oli muita suurempi. Lisäksi mittauksissa lumipuntarin pohjan sulkeminen levyllä tai lapiolla esti isokiteisen lumen valumisen pois putkesta. Yleisesti ottaen vallitseville lumiolosuhteille suunniteltu lumipuntari toimii hyvin eikä kattavasti parasta lumipuntaria pystytty valitsemaan.
Tutkimuksen perusteella voidaan arvioida eri lähteistä saadun vesiarvotiedon luotettavuutta ja tarkkuutta. Tutkimuksesta on hyötyä tulevaisuudessa uusia lumipuntareita suunniteltaessa ja hankittaessa.
Lisätietoja:
Tutkija Leena Leppänen, Ilmatieteen laitos, leena.leppanen@fmi.fi, puh. 040 670 7133
López-Moreno JI, Leppänen L, Luks B, et al. Intercomparison of measurements of bulk snow densityand water equivalent of snow cover with snow core samplers: Instrumental bias and variability induced by observers. Hydrological Processes. 2020; 34:3120–3133. https://doi.org/10.1002/hyp.13785