Levälautat, veden lämpötila, jäätilanne - Suomen ympäristökeskus on edelläkävijä Euroopassa satelliittien käytössä

Euroopan unionin ja Euroopan avaruusjärjestön Sentinel-2-satelliitit lentävät Suomen yli päivittäin kuvaten maanpintaa 290 kilometriä leveältä kaistaleelta. Copyright: ESA/ATG medialab.

Suomen ympäristökeskus SYKE seuraa ympäristön tilaa satelliittiteknologian avulla ja on Euroopassa edelläkävijä satelliittien tehokkaassa käytössä. Erilaisia luonnonilmiöitä ja ympäristön muutoksia voi jokainen käydä katsomassa runsaasti avointa dataa sisältävässä TARKKA-palvelussa. ”Satelliittien havainnoista työstetyistä tosivärikuvista voi erottaa huikeita yksityiskohtia, levälauttojen ja laivojen lisäksi esimerkiksi myrskypäivien tyrskyjä ja aaltoja tai jään rakennetta ja laivojen siihen halkomia reittejä” SYKEn tutkija Sakari Väkevä kertoo.

Satelliittikaukokartoitus perustuu maanpinnasta tai vedestä heijastuneen auringonvalon tai maan lähettämän lämpösäteilyn mittaamiseen. Satelliittien lentorata 500 – 1000 kilometrin korkeudella maasta on yhteensovitettu auringon liikkeiden kanssa siten, että ne ylittävät kuvaamansa alueen kaikkialla samaan vuorokaudenaikaan, yleensä noin keskipäivän tienoilla.

Tärkeimmät SYKEn käyttämät satelliitit ovat Euroopan unionin ja Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Copernicus-ohjelmaan kuuluvat Sentinelit (Sentinel-2A/B, Sentinel-3A/B) sekä Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskuksen (USGS) Landsat-8. Lisäksi järvien jääpeitteen ja lumipeitteen seurantaan hyödynnetään NASAn Modis Terra -satelliittia.

Kuvia Itämeren alueesta joka päivä

”Maastoerotuskyvyltään tarkimmat satelliitit ovat Sentinel-2A ja 2B, joiden pikselikoko pienimmän kuvayksikön koko maastossa on näkyvän valon alueella kymmenen metriä. Nämä satelliitit ylittävät saman maastonkohdan Suomessa kahden-kolmen päivän välein ja ne kykenevät havaitsemaan yhdellä ylilennolla noin 300 kilometriä leveän kaistaleen maan pinnasta. Yhdessä Sentinel-2-sarjan satelliitit kuvaavat päivittäin noin 30–60 % Itämeren alueesta. Sentinel-2:n vedenlaatuhavainnot julkaistaan 60 metrin maastoerotuskyvyssä”, valottaa SYKEn järjestelmäsuunnittelija Mikko Kervinen.

Sentinel-3A ja 3B-satelliitteja nimitetään keskitarkoiksi satelliiteiksi, sillä niiden pikselikoko on maastossa 300 metriä. Ne voivat kuvata yhdellä ylilennolla yli 1 200 kilometriä leveän kaistaleen maan pinnasta, ja niiden kuvausalueet ovat osittain päällekkäiset, joten ne voivat kuvata koko Itämeren alueen joka päivä. Sentinel-3-satelliitteihin sisältyy optisen kameran lisäksi maan lähettämää lämpösäteilyä mittaava laite, johon SYKEn Itämeren ja järvien pintalämpötila-aineistot perustuvat.

Satelliittikuvia käsitellään Sodankylässä

Satelliittikuvia käsitellään Sodankylän kansallisessa satelliittidatakeskuksessa, jonka tärkeimmät suomalaiset käyttäjät ovat SYKE ja Ilmatieteen laitos. Keskus on osa Copernicus Sentinel -yhteistyöverkostoa, jonka ansiosta ensimmäiset havaintoaineistot saadaan käyttöön yleensä jo muutamia tunteja satelliitin ylilennon jälkeen. Keskuksessa on käytössä suurten satelliittiaineistojen prosessointiin tarkoitettu Calvalus-järjestelmä, joka laskee aamuöisin satelliittihavainnoista vedenlaatua kuvaavia suureita kuten sameutta, näkösyvyyttä, klorofyllipitoisuutta sekä humuksen pitoisuutta.
Satelliittipohjaisten aineistojen julkaisusta vastaa viikoittain vaihtuva operaattori, joka käsittelee aamuisin uusimmat kuvat. Levätilanteen kannalta kiinnostavat havainnot välitetään SYKEn ja ELY-keskusten levävastaaville. Pintalämpötilahavainnoista poistetaan pilvet, ja ne pyritään julkaisemaan ennen kello 10 päivittäin. Vedenlaadusta julkaistaan pilvisten havaintojen poisrajauksen jälkeen edustavimmat sameus-, humus- ja pintalevähavainnot.

Aineistot päätyvät SYKEn TARKKA-palveluun yleensä kuvan ottoa seuraavan työpäivän aikana, ja ne ovat myös saatavilla SYKEn avoimen datan rajapinnoista, joista ne voidaan tuoda esimerkiksi paikkatieto-ohjelmistoihin. Prosessointiketju on pitkä, ja siinä voi tapahtua suunniteltuja tai suunnittelemattomia katkoksia tai viiveitä. Tällöin uusimmat satelliittihavainnot eivät tule TARKKAan normaalissa aikataulussa vaan esimerkiksi päivän tai parin viiveellä.

TARKKA-palvelussa esitetään myös kaikilta satelliiteilta tosivärikuvat, joiden värimaailma jäljittelee ihmissilmän havaitsemia värejä. Tosivärikuvat ovat yleisön ja median vapaasti käytettävissä, kunhan SYKEn ja alkuperäisen datan toimittajan mainitsee lähteenä. SYKEn kaukokartoituspalvelut antaa apua tosivärikuvien tulkintaan.

Sinileväseuranta jatkuu syksyyn
Sinilevätilanteesta avomerellä ja rannikkovesissä lasketaan pilvettöminä päivinä päivittäiset kartat, joissa levän määrää kuvataan neliportaisella luokitteluasteikolla (Ei levää, Mahdollista levää, Todennäköistä levää, Varmaa levää). Tosivärikuva ja tulkinta USGS:n ja NASAn Landsat-8-satelliitista. Tulkintaa ei tehdä matalilla alueilla mantereen tai saarien läheisyydessä, jossa mahdollinen pohjan muotojen näkyminen veden läpi voi haitata luokittelua.



SYKEn tiedottaa sinilevistä kesäkuusta elokuuhun viikoittain, ja tarvittaessa erillisin tiedottein myös kesäkauden ulkopuolella. Koska TARKKA-palvelussa esitettävien satelliittien tosivärikuvien perusteella ei voi tehdä suoraan tulkintaa veden sinilevämäärästä, SYKE on kehittänyt pintalevän tulkintamenetelmän, joka perustuu satelliitin eri aallonpituusalueiden havaitseman heijastuksen voimakkuuteen. Sinileväalueilla heijastus on voimakkaampi kuin levättömillä vesialueilla.

Sinilevätilanteesta avomerellä ja rannikkovesissä lasketaan päivittäiset kartat, joissa levän määrää kuvataan neliportaisella luokitteluasteikolla (Ei levää, Mahdollista levää, Todennäköistä levää, Varmaa levää). Tulkintakartta kuvaa todennäköisyyttä, että tietyllä alueella esiintyy pintalevää. Sinileväkauden päätyttyä kartoista julkaistaan kooste, jonka avulla sinilevän esiintymistä eri vuosina voi verrata keskenään.

Pinnassa olevista levälautoista kerätään viikoittainen kooste yhdistäen satelliittihavaintoja, Rajavartiolaitoksen lentohavaintoja sekä kansalaisten ja ELY-keskuksen havaintoja. Havainnot toimitetaan kerran viikossa torstaisin Ilmatieteen laitokselle, joka tekee ennusteen pintalauttojen kulkeutumisesta ja niiden mahdollisesta ajelehtimisesta Suomen rannikolle. Ennuste tehdään käyttäen HELCOMin Seatrack Web -ajelehtimismallia. Vaikka levä ei olisikaan pinnassa, ajelehtimisennusteiden tekoa harjoitellaan jatkuvasti, koska valmius ennusteiden tekoon on säilytettävä esimerkiksi öljyonnettomuuksia varten. Poikkeuksellisen sinileväkukinnan aikana ajelehtimisennusteita voidaan laatia päivittäin.

Kuvamuotoisen informaation lisäksi satelliittihavainnoista koostetaan tilastotietoa, esimerkiksi alueellisia aikasarjoja pääosin asiantuntijakäyttöön. Osa aikasarjahavainnoista on saatavilla myös Itämeri.fi -palvelussa.

Lähde: SYKE