Säätutka

Säätutkakuvien (kutsutaan myös sadetutkaksi) tulkinta on yksi helpoimmista, ja samalla myöskin vaikeimmista asioista, mikä liittyy meteorologin työhön, mutta olennaisesti myös kansalaisen omaan säätarkkailuun. Säätutka-animaatio kertoo yksinkertaisimmillaan katsojalle missä sataa, kuinka paljon sataa, sekä mihin alue on liikkeellä. Tämä on kuitenkin vain jäävuoren huippu, sillä säätutka tarjoaa paljon eri työkaluja, joita apunaan käyttäen ammattilainen saa esimerkiksi ukkospilvestä enemmän irti. Tämän tietonurkan juttusarjan tavoitteena on tutustuttaa lukija säätutkien saloihin, ja antaa vihjeitä tutkakuvien tulkintaan.

Suomessa toimii tällä hetkellä kymmenkunta säätutkaa, joista valtaosa on ehditty kirjoitushetkellä päivittää ns. kaksoipolarisaatiotutkiksi ks. Suomen tutkaverkko. Kaksoispolarisaatio mahdollistaa erilaisten häiriöiden suodatuksen (kuten linnut ja hyönteiset), sekä sateen olomuodon tai rakeiden koon tunnistuksen.
Tutkat itsessään toimivat menetelmällä, jossa säätutka lähettää ympärilleen luotaavasti voimakkaita mikroaaltopulsseja. Kun pulssi kohtaa ilmassa esteen, kuten sadepisaran tai rakeen, se palauttaa osan kohtaamastaan energiasta takaisin tutkalle. Tutkan erittäin herkkä vastaanotinlaite tunnistaa tutkaan palaavan energian, laskee sen matkaan käyttämän ajan, sekä mittaa palaavan energian määrän. Näin saadaan selville sadepilven sijainti ja etäisyys. Huomioitavaa on, että tutkasta lähtenyttä energiaa palaa takaisin pilven eri osista, joten myös sen takana sijaitsevat kohteet on mahdollista tunnistaa. Jokaisen yksittäisen tutkan kantomatka on vuodenajasta riippuen noin 120-250 kilometriä.

Tutka osaa lähettää pulsseja eri korkeussarjoina, tällöin vältytään sadepilven piiloutumiselta maapallon kaarevuuden takia. Korkeussarjat mahdollistavat myös lähellä sijaitsevien pilvien luotaamisen korkeussuunnassa. Näin saadaan tietoa esimerkiksi pilven ylimmän kohdan korkeudesta, joka on tärkeää varsinkin ukkospilviä havaittaessa.

Kotimaan tutkaverkon lisäksi Suomen naapurimaista, sekä muualta Euroopasta löytyy valtioiden omia säätutkaverkkoja. Suomen säätutkaverkko on esimerkiksi liitetty osaksi pohjoismaista NORDRAD-tutkaverkkoa, joka on yhdistelmä Suomen, Ruotsin, Norjan, Tanskan, Viron ja Latvian tutkista. Tähän kokonaisuuteen kuuluu siis yhteensä 35 toimivaa säätutkaa. Lisäksi laajempi BALTRAD tutkaverkko kattaa myös muut Baltian maat. Kaikkien Euroopan maiden yhteistä tutkaverkkoa kokoaa Eumetnet OPERA.

Euroopan tutkaverkon lisäksi maapallolta löytyy muita tutkaverkkoja, kuten yhdysvalloissa toimiva NEXRAD-tutkaverkko, joka pitää sisällään peräti 160 eri säätutkaa. Yhdysvalloissa on tutkittu paljon varsinkin tornadojen kehittymisen havainnoimista tutkien avulla.


Säätutkia netissä

Tärkein lähes reaaliaikaisten säätutkakuvien lähde on jo pitkään ollut internet. Suomessa sekä Ilmatieteenlaitos, että Foreca ovat jakaneet 2000-luvulla kansalaisille tutkakuvaa noin 15 minuutin aikaresoluutiolla. Kolme vuotta sitten Ilmatieteenlaitoksen uusi budjetti kuitenkin mahdollisti säädatan avoimen jakelun koko kansalle. Datan avoin jako toi nettiin nähtäväksi monia uusia tutkakuvapalveluja, joita rakensi ja ylläpitää monet kaupalliset toimijat, sekä yksityiset harrastelijatahot. Nykyinen säätutkadatan aikaresoluutio on korkeussarjasta riippuen jopa 5 minuuttia. Avoin data pitää sisällään sateen intensiteetin ja tutkakaiun voimakkuuden lisäksi mm. myös paljon kaivatut sateen olomuodon sekä dopplernopeusdatan. Artikkelisarjassa keskitytään tutkakuvien perustarkkailuun sekä pureudutaan myös vaativampaan tutkadatan tulkintaan.

Tässä linkkejä erilaisiin netissä tutkatietoa jakaviin sivustoihin:

Ilmatieteenlaitoksen säätutka (oma data omissa käsissä, myös salamat)
Ursan myrskybongausjaoston tutkatuote
Sää.hylly.org
Forecan säätutkakartta
Iltalehden sadetutka
Nordicweatherin sadetutkakartta
Helsinki testbed (tarkka, mutta vain etelärannikko)
Norjan ilmatieteenlaitos (NORDRAD, kaikki Pohjoismaat)
Ruotsin ilmatieteenlaitoksen tutka (NORDRAD, kaikki Pohjoismaat)
RadarEU (OPERA, koko Eurooppa!)
Myrskybongarit.fi twiitit (tärkeimmät tutkaspottaukset twiitteinä!)


Kansalaisen, merenkulkijan sekä ilmailijan tutkatuote

Ympäristöä luotaava säätutka tuottaa vuorokauden ympäri reaaliajassa ns. raakadataa vastaanottamistaan tutkaheijastuksista. Tutkalta saapuva raakadata ei ole kuitenkaan vielä ihmisen ymmärrettävissä, joten se muutetaan aluksi tiedostoformaattiin. Formaatti voi olla joko kuvamuotoinen tiedosto tai koodimuotoinen datapaketti, kuten eurooppalainen HDF5-formaatti tai yhdysvalloissa usein käytetty NetCDF. Näistä kahdesta tiedonvarastointitavasta ei vielä hahmoteta visuaalisesti juuri mitään, ellei niitä käsitellä tähän soveltuvalla ohjelmalla. Kuvamuotoinen tutkadatan raakaformaatti voi näyttää esimerkiksi tältä:

Kaikessa yksinkertaisuudessaan tutkan keilaama heijastus projisoidaan kartalle, ilmoittamalla harmaasävyillä heijastuksen voimakkuus kustakin paluupisteestä. Edellä esitetty graafinen tutkakiekko ei kerro paljon, mutta vihjeenä voin kertoa sen olevan tutkakeilaus eräästä voimakkaasta iltapäiväukkosesta Etelä-Pohjanmaalla keväällä 2014.

Raakaa tutkakuvaa jalostetaan koneellisesti, jotta se saataisiin vastaamaan esimerkiksi kansalaisten, merenkulun tai ilmailun tarpeita. Kansalaiselle olennaista on tutkakuvan erityinen selkeys. Täytyy rakentaa tutkatuote, jonka pohjalla olisi selkeä karttanäkymä. Sateen voimakkuus, sekä liikesuunta pitäisi myös olla helposti maallikon tulkittavissa.

Oheisessa animaatiossa on esitetty Ikaalisten kaksoispolarisaatiotutkan datasta räätälöydyt kolme tuotetta: Sateen intensiteetti, Hydroclass eli sateen olomuoto sekä pilven huipun korkeus. Tutkakuvasta voidaan päätellä, että oikeassa yläkulmassa Jyväskylän tasalla on syntynyt voimakkaita tutkaheijastuksia tuottava kuurosolu, joka koostuu pääosin kuivasta lumesta, ja jonka huipun korkeus on noin kolme kilometriä. Oheisen tutkatuotteen olemme räätälöineet FMI:n avoimesta datasta omien myrskybongareidemme käyttöön. Siinä näkyvät paikkakunnat, maakuntarajat sekä etäisyydet suhteessa tutkaan. Tutkatuotteesta on jätetty pois tiet, joet ym. jotta tutkakuvan tulkinta olisi mahdollisimman selkeää.

Näiden kolmen tuotteen lisäksi kaksoispolarisaatiotutka voi tarjota ns. dopplernopeustietoa eli tietoa vaikkapa tuulen nopeuksista kuuro- ja ukkossoluissa. Oikeastaan säätutka on jopa parempi havainnoimaan tuulen säteisnopeuksia  kuin sateen intensiteettiä. Säteisnopeudet voivat paljastaa ukkosten yhteydessä esiintyvät, mahdollisesti vaaraa aiheuttavat puuskarintamat.

Seuraavassa artikkelissa "Tutkakuvien tulkintaa - Osa 2" Perehdymme voimakkaan sateen sekä rakeiden havaitsemiseen tutkakuvista.


Teksti: Joni Rinta-Möykky, Kuvat: Myrskybongarit.fi, Joni Rinta-Möykky