Sodankylä

Mikä kelluu Kitisen joella?

La, 06/16/2018 - 10:31 By Toimitus

Joet ovat järvien lailla hiilidioksidin ja metaanin lähteitä, mutta mitkä tekijät vaikuttavat kasvihuonekaasujen vaihtoon veden ja ilmakehän välillä? Sitä tutkitaan nyt suurella mittauskampanjalla Sodankylässä.

Jos näet Lapissa, Sodankylässä Kitisen joeklla jotain kummallista kellumassa ja ulkopuolisen näköisiä hiippareita sen ympärillä, ei kannata säikähtää. Ne ovat vain tutkijoita, jotka ovat tulleet tekemään mittauksia.

Helsingin yliopiston Ilmakehätieteiden keskus INAR on nimittäin aloittanut Ilmatieteen laitoksen kanssa syyskuun loppuun kestävän laajan jokimittauskampanjan Kitisen joella.

Kampanjan taustalla on tieto siitä, että järvien tavoin joet ovat yleensä kasvihuonekaasujen, etenkin hiilidioksidin ja metaanin, lähteitä. Mekanismeja jokien kaasunvaihdon takana ei kuitenkaan vielä täysin ymmärretä, minkä vuoksi tarkkaa tietoa tämän kasvihuonekaasulähteen globaalista merkityksestä ei ole.

"Kitinen oli luonnollinen valinta mittauspaikaksi, koska pohjoisten ekosysteemien tutkimuksen merkitys on kasvamassa", sanoo kampanjaa johtava akatemiaprofessori Timo Vesala Helsingin yliopistosta.

"Joki on kooltaan riittävän suuri, niin että paikalle saattoi rakentaa mittauslautan. Ja vieressä olevat Sodankylän geofysiikan observatorio ja Ilmatieteen laitoksen yksikkö tarjoavat hyvät puitteet niin mittauksille kuin tutkijoillekin", jatkaa väitöskirjaansa tähän tutkimukseen liittyen valmisteleva Kukka-Maaria Erkkilä niin ikään Helsingin yliopistosta.

Ki­tinen on hyvä mallijoki

Kampanjassa tarkkaillaan kasvihuonekaasujen pitoisuuksia ilmassa ja vedessä, veden virtausta ja turbulenssia sekä veden lämpötilaa eri syvyyksillä.

Kampanjan avulla pyritään ymmärtämään biologisia, fysikaalisia ja meteorologisia tekijöitä, jotka vaikuttavat kaasujen vaihtoon veden ja ilmakehän välillä. Tätä tietoa voidaan hyödyntää globaaleissa hiilenkierto- ja ilmastomalleissa. Kitisen mittaukset tukevat myös eurooppalaisen kasvihuonekaasujen seurantajärjestelmän ICOS:n työn kehittämistä, sillä vesistöt ovat siinä aliedustettuina.

Mittauskampanja on globaalisti harvinainen ja vaatii kotimaisten partnerien lisäksi laajaa kansainvälistä yhteistyötä; mukana on tutkijoita myös Itä-Suomen yliopistosta, Saksasta German Research Centre for Geosciences -tutkimuslaitoksesta Potsdamista ja Koblenz-Landaun yliopistosta, Ruotsista Lundin, Linköpingin ja Uppsalan yliopistoista, Yhdysvalloista Kalifornian yliopistosta Santa Barbarasta, Venäjältä Moskovan yliopistosta sekä Iso-Britanniasta Southamptonin yliopistosta.

Tulokset kampanjasta tulevat kansainväliseen ja kotimaiseen käyttöön loppuvuodesta 2018.

*

Juttu perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva: Kukka-Maaria Erkkilä.

Lappi tähtää Suomen avaruusalan kruunuksi

To, 01/11/2018 - 15:20 By Toimitus

Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet avaruustoiminnan lisäämisestä ja yhteistyön tiivistämisestä Sodankylän avaruuskampuksella, jossa sijaitsevat Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus ja Oulun yliopiston erillislaitos Sodankylän geofysiikan observatorio (SGO).

Sodankylän kaakkoispuolella lentokentän vieressä sijaitsee Tähtelä, ja siellä on paljon avaruudellista.

Siellä on otsikkokuvassakin oleva suuri EISCAT-revontulitutkan antenni, satelliittien lähettämien tietojen vastaanottoasemia, erilaisia mittalaitteita ja kaukoputkia, sekä tusinan verran rakennuksia.

Satunnainen kävijä huomaa vasta päärakennuksen, Polarian, edessä olevia kylttejä lukiessaan, että paikalla ovat nykyisin Oulun yliopiston alainen erillislaitos Sodankylän geofysiikan observatorio sekä Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus.

Nämä kaksi tahoa ovat toki toimineet läheisessä yhteistyössä aiemminkin, mutta nyt Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet avaruustoiminnan lisäämisestä ja yhteistyön tiivistämisestä: syntymässä on Sodankylän Avaruuskampus.

Käytännön toimenpiteenä yhteistyön tiivistämiseksi Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet uuden yhteisprofessuurin rahoittamisesta Sodankylän avaruuskampukselle vuoden 2018 aikana.

Uuden professorin asiantuntemuksella vahvistetaan geoavaruusympäristön ja ilmakehän vuorovaikutusten tutkimusta Suomessa. Professuurilla edistetään Sodankylän avaruuskampuksen mittaus- ja palveluinfrastruktuurin kehitystä ja modernien menetelmien hyödyntämistä esimerkiksi hahmontunnistus- ja inversiotekniikoiden käytössä sää-, ilmakehätutkimus- ja avaruussääsovelluksiin.

Professuuri avataan avoimeen kansainväliseen hakuun ja täytetään viiden vuoden määräajaksi tai pysyvästi päätoimisena sijoituspaikkana Sodankylän avaruuskampus.

Sodankylän geofysiikan observatorion johtaja Esa Turunen kertoo avaruussääilmiöiden, kuten revontulten, vaikutuksen ilmakehän kemiaan olevan yksi Sodankylän avaruuskampuksen keskeinen yhteinen tutkimuskohde.

”Tiedämme, että parittoman typen ja vedyn määrät lisääntyvät esimerkiksi sykkivien revontulten yhteydessä ja että tämä aiheuttaa katalyyttistä otsonikatoa keski-ilmakehässä joko suorana vaikutuksena 70-80 kilometrin korkeudessa tai välillisesti ilmamassojen kulkeutumisen kautta.”

Näiden prosessien globaalia merkitystä tutkitaan laajoilla tietokonemallinnuksilla, satelliittiaineistojen analyysillä ja omilla mittauksilla, joista uusimpana avaruuskampuksen laitokset ovat yhdessä pystyttämässä mesosfäärin otsonin määrän mittausta koko Suomen kattavalla havaintoverkolla.

Yhteinen havaintoverkko on myös satelliittitomografiamittaus, jolla koko Suomen alueelta saadaan kolmiulotteinen kuva yläilmakehän vapaista sähkövarauksista ja siten esimerkiksi revontulten aiheuttamista häiriöistä radioliikenteeseen ja satelliittipaikannukseen.

Ilmatieteen laitoksen avaruus- ja kaukokartoituskeskuksen johtaja Jouni Pulliainen painottaa Arktisen avaruuskeskuksen satelliittimaa-aseman kehittämisen olevan olennainen osa Suomen avaruusstrategiaa. Ilmatieteen laitoksen avaruustoiminta keskittyy kaukokartoitus- ja sääsatelliittien hyödyntämiseen sekä avaruussään, Maan ja muidenkin planeettojen kaasukehäprosessien tutkimukseen.

Monipuolista havaintotoimintaa avaruuskampuksella

Satelliittien vastaanoton lisäksi Sodankylän maa-asema kykenee myös komentamaan satelliitteja.

Satelliittiasemalla on käytössään kaksi 7-metristä paraboloidiantennia, joista toisessa on vastaanottimen lisäksi myös lähetin, yksi 2,4-metrinen vastaanottoantenni sekä superlaskentakeskus satelliittiaineistojen analyysiä varten. Tärkeä osa toimintaa on satelliittimittausten validointi ja kalibrointi omilla maanpinnalta sekä palloluotauksilla troposfäärissä ja stratosfäärissä tehtävillä havainnoilla.

Sodankylän avaruuskampuksella tuotettavia aineistoja hyödynnetään navigointiin Itämeren merijääalueilla, ilmakehän tilan seurantaan esimerkiksi tulivuorten purkautuessa, pohjoisen pallonpuoliskon ilmastotutkimukseen, tulvatarkkailuun keväisin sekä avaruussääpalvelujen tuottamiseen aurinkomyrskyjen aikaan.

Sodankylän satelliittidatakeskus tarjoaa satelliittiaineistoja, tuotteita ja infrastruktuuria myös yritystoimijoiden käyttöön Public-Private-Partnership -pohjalta.

Sodankylän geofysiikan observatorio tekee kansallisena tehtävänä geofysikaalisia mittauksia Suomen pituuspiirillä Jäämeren alueelta pohjoisen Fennoskandian, koko Suomen ja Afrikan kautta Etelämantereelle.

Havaintotoiminta kattaa monipuolisesti maan magneettikentän, ionosfäärin, revontulien, kosmisen säteilyn ja myös seismisen aktiivisuuden mittaukset.

Yli sata vuotta sitten perustetun observatorioalueen päärakennus, Polaria.

Oulun yliopisto panostaa observatorioon

Observatorion geoavaruusympäristön ja ilmakehän vuorovaikutusten tutkimus on osa yhdestä Oulun yliopiston valitsemasta strategisesta tutkimuksen keihäänkärjestä, Maan ja lähiavaruussysteemin sekä ympäristön tutkimus.

Yliopisto panostaa tämän tutkimuksen tukemiseen rahallisesti sekä infrastruktuuria kehittämällä että luomalla uusia tutkimustyöpaikkoja Sodankylään.

Kilpisjärvellä toimiva observatorion KAIRA-asema, Suomen suurin radioteleskooppi, yläilmakehää jatkuvasti kuvantava radioantennikenttä, on rakennettu pääosin yliopiston rahoituksella.

Sodankylän Tähtelässä avaruuskampuksen maisemaa hallitsee kansainvälisen tutkajärjestön EISCAT-sirontatutkavastaanottimen 32-metrinen lautasantenni. EISCAT-järjestö on juuri aloittanut uuden, maailman edistyksellisimmän yläilmakehän ja lähiavaruuden tutkimukseen tarkoitetun sirontatutkan EISCAT_3D rakentamisen, jonka odotetaan valmistuvan vuoden 2021 loppuun mennessä. Siihen kuuluvat lähetinvastaanotin Norjassa ja vastaanottimet Suomessa ja Ruotsissa. Observatorio koordinoi Suomen Karesuvantoon suunnitellun 10 000 yksittäisen antennin vastaanotinaseman rakentamista.

*

Jutun pohjana on Oulun yliopiston tiedote.

Sodankylään avattiin Arktinen avaruuskeskus

To, 04/06/2017 - 10:14 By Toimitus
Sodankylän uusi antenni. Kuva: Matias Takala

Ilmatieteen laitos otti käyttöön eilen juhlallisesti uuden, kookkaan satelliittien maa-aseman Sodankylässä. Paikalle on kasvanut vähitellen monipuolinen Arktinen avaruuskeskus, missä otetaan vastaan suuri osa Suomessa käsiteltävästä satelliittidatasta.

llmatieteen laitoksen Arktisen avaruuskeskuksen infrastruktuuri laajentui jälleen 5. huhtikuuta, jolloin käyttöön otettiin uusi n. 15 metriä korkea SOD03-satelliittidatan vastaanottoantenni. Antenni on jo kolmas iso vastaanottoantenni alueella. 

"Tämä antenni on kuitenkin vain yksi osa kokonaisuutta, joka Sodankylään on muodostunut vuosien varrella", Ilmatieteen laitoksen yksikön päällikkö Jouni Pulliainen toteaa.

Arktinen avaruuskeskuksen tehtävänä on tuottaa tärkeää tietoa arktisilta alueilta hyödyntäen uusinta satelliitti- ja avaruusteknologiaa.

Keskuksessa tuotetaan myös arktisen alueen turvallisuuden kannalta tärkeitä operatiivisia palveluita. Satelliittien välittämää tietoa voidaan hyödyntää esimerkiksi meteorologisissa palveluissa, tulvaennustejärjestelmissä, jääpalveluissa sekä meriliikenteessä. 

Yksi keskeisimmistä sovellutuksista on Itämeren jäätilanteen seuranta talvimerenkulun tarpeisiin. Palvelu perustuu Sodankylässä tuotettuihin tutkasatelliittiaineistoihin.

"Reaaliaikaisessa seurannassa satelliittidata vastaanotetaan Sodankylän yli lentävältä satelliitilta, jonka jälkeen datasta jalostetaan lopputuote, joka siirretään välittömästi Itämerellä operoivan jäänmurtajan komentosillalle", kuvailee Pulliainen.

Asema on käytännön panostus puheenjohtajuuskauden tavoitteiden saavuttamiseksi

Arktinen avaruuskeskus yhdistää entistä monipuolisemmin myös arktisen osaamisen ja avaruusteknologian. Satelliittihavainnoista kertyviä pitkiä aikasarjoja voidaan hyödyntää myös mm. ilmastonmuutostutkimuksessa. Tieto on tärkeää erityisesti arktisilla alueilla, joissa ilmastonmuutoksen vaikutukset näkyvät jo nyt erityisen voimakkaasti.

"Arktinen avaruuskeskus on konkreettinen panostus Suomen Arktisen neuvoston puheenjohtajuuskauden tavoitteiden saavuttamiseksi", toteaa liikenne- ja viestintäministeri Anne Berner.

"Puheenjohtajamaana Suomen pitää pystyä reagoimaan myös arktisten alueiden ympäristölliseen kehitykseen, sillä ilmastonmuutos vaikuttaa koko arktisen alueen tulevaisuuteen." 

Nykyisin Sodankylässä myös jalostetaan, jaellaan ja arkistoidaan satelliittien välittämiä havaintoja lähes reaaliaikaisesti Suomesta, Euroopasta ja koko pohjoiselta pallonpuoliskolta.

Sodankylässä tuotetaan muun muassa ainutlaatuista satelliittipohjaista tietoa pohjoisen pallonpuoliskon lumipeitteestä ja maaperän routaantumisesta Euroopan Unionin, EUMETSATin ja Euroopan avaruusjärjestön rahoittamina palveluina. Olennainen osa Sodankylän toimintaa on myös osallistuminen Copernicus Collaborative Ground Segment -verkostoon. Euroopan Unionin jättimäisen Copernicus-ohjelman Sentinel-satelliitit muodostavat EU:n ympäristötiedon palveluverkoston.

Asema on kattavasti varustettu myös erilaisilla havaintomittalaitteilla, joiden avulla voidaan myös varmentaa erilaisten satelliittimittausten oikeellisuus. "Ilman näitä referenssimittauksia satelliittien tuottama havaintoaineisto olisi laadullisesti käyttökelvotonta", Pulliainen muistuttaa.

Arktisen avaruuskeskuksen yhteistyökumppaneita ja rahoittajatahoja ovat muun muassa kansainväliset avaruusjärjestöt (ESA, EUMETSAT, NASA, NOAA), Euroopan unioni sekä useat muut kansalliset organisaatiot ja tutkimuslaitokset, kuten Suomen ympäristökeskus (SYKE), ja Sodankylän geofysiikan observatorio.

Ilmatieteen laitoksen lisäksi samalla paikalla toimii nykyisin Oulun yliopistoon kuuluva Sodankylän geofysiikan obsevatorio.

Pilvipalveluita ja virtuaalilaskentaa

Ilmatieteen laitoksen Arktisen avaruuskeskuksen infrastruktuuria on kehitetty niin, että isot satelliittidatamassat ovat saatavilla koneellisesti luettavan rajapinnan kautta tai pilvipalveluna.

Sodankylään rakennetut pilvipalvelu- ja virtuaalilaskenta-alustat mahdollistavat uusien lisäarvopalvelujen sekä tuotteiden kehityksen ja tuotannon. Lähtökohtaisesti monet aineistoista ovat täysin ilmaisia.

"Pitkällä tähtäimellä uskon, että datan pohjalta syntyy jossakin vaiheessa täysin uudenlaista liiketoimintaa", toteaa Ilmatieteen laitoksen Jouni Pulliainen.

Uuden kehitystyön ja toimintojen laajentamisen ansiosta Sodankylästä on muodostumassa testialusta myös älyliikennetutkimukselle. Sodankylään on parhaillaan rakenteilla monipuolinen infrastruktuuri, jossa yhdistyy 5G-verkko, älyliikennepalvelut, sääosaaminen ja haastavat talviolosuhteet.

Juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen. Kuva: IL / Matias Takala

Sodankylän satelliittiasema tarjoaa valtavasti dataa ilmaiseksi

Ti, 09/06/2016 - 17:56 By Toimitus

Sodankylässä sijaitsevan Lapin ilmatieteellisen tutkimuskeskuksen yhteydessä on kansallinen satelliittipalvelukeskus, joka palvelee suomalaisia ja kansainvälisiä asiakkaita. Sodankylässä vastaanotettavat satelliittiaineistot tarjoavat rajattomia mahdollisuuksia monelle eri alalle – ja mahdollisuuksia olisi paljon enempäänkin. Tieto voisi tarjota hyvää kasvupohjaa mm. tänään julkistetulle Pohjoisen avaruuskiihdyttämö -idealle.

Sodankylän kansallisessa satelliittipalvelukeskuksessa vastaanotetaan ja arkistoidaan satelliittien välittämiä havaintoja lähes reaaliaikaisesti Suomesta, Euroopasta ja koko pohjoiselta pallonpuoliskolta.

Tietoja käytetään jo nyt esimerkiksi meteorologisissa palveluissa, tulvaennustejärjestelmissä, jääpalveluissa sekä meriliikenteessä, mutta sillä voisi olla laajempaakin käyttöä. harva nimittäin tietää, että Sodankylässä vastaanotettu satelliittidata on avointa ja ilmaista.

Aineistoilla olisi paljon nykyistä enemmän annettavaa myös laajemmalle käyttäjäjoukolle. Sodankylän satelliittipalvelukeskusta on kehitetty viime vuosina niin, että isot satelliittidatamassat on saatavilla myös pilvipalveluna.

"Tämä tarjoaa rajattomia mahdollisuuksia tuotekehitykseen sekä yksityisen ja julkisen sektorin yhteisten ekosysteemien ja kumppanuuksien luomiseen", Ilmatieteen laitoksen tutkimusprofessori Jouni Pulliainen korostaa.  

Ilmatieteen laitos hyödyntää itse saatavaa satelliittikuvaa omassa toiminnassaan monella tapaa.  Satelliittikuvista räätälöidään tuotteita erilaisiin tarpeisiin, esimerkkejä tästä ovat mm. jääkartat, tulvatilannekuvat, UV-tuotteet ja lumi- ja routakartat. Satelliittihavainnoista kertyviä pitkiä aikasarjoja voidaan hyödyntää myös mm. ilmastonmuutostutkimuksessa.

Tieto on tärkeää erityisesti arktisilla alueilla, joissa ilmastonmuutoksen vaikutukset näkyvät jo nyt erityisen voimakkaasti.

Sodankylän satelliittipalvelukeskuksen yhteistyökumppaneina ovat Eumetsat, Euroopan avaruusjärjestö ESA sekä EU:n Copernicus-ohjelma. Syynä laajaan yhteistyöjoukkoon on se, että Sodankylän on sijainniltaan edullinen polaarirataisten eli napojen yli lentävien satelliittien datan vastaanottoon. Yhteistyötä edesauttaa kuitenkin myös se, että Sodankylän asemalla on valmius vastaanottaa dataa monesta eri satelliiteista ja se, että asema on varustettu maanpintalaittein, joiden avulla voidaan myös varmentaa satelliittimittausten oikeellisuus.

Lisätietoja satelliittipalvelukeskuksesta ja sen tietopalveluista saa sen nettisivuilta: nsdc.fmi.fi

Juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen. Kuva: Sodankylän satelliittipalvelukeskus.

Mikä onkaan maapallon kylmin paikka?

Ke, 12/11/2013 - 10:42 By Jarmo Korteniemi
Kuva: Flickr / Lauri Rantala

Kun Suomessa mitataan uusi "tämän talven kylmin lämpötila", se saa aina paljon palstatilaa. Yleensä kovimmat lämpötilapohjat huitelevat noin -40 asteen tietämillä. Mutta eihän se ole vielä mitään.

NASA julkisti vastikään huiman uutisen maapallon kylmimmästä paikasta: Se sijaitsee Itä-Antarktiksen korkeimpien harjanteiden välisessä notkelmassa.

Kylmyysarvot alkoivat kiinnostamaan tutkijoita, kun he katselivat alueen lumidyynejä. Lumipeite oli paikoin rakoillut oudosti. Äärimmäinen kylmyys oli ilmeisesti kutistanut kinoksia (samaan tyyliin kuin muta rakoilee kuivuessaan). Satelliittimittaukset osoittivatkin pakkasen olleen ainakin hetkellisesti käsittämättömät -93,2 astetta Celsiusta.

Huima kylmyys johtui monen tekijän summasta. Alue on yli neljän kilometrin korkeudella, aivan keskellä napajäätikköä, ja ilmiö tapahtui ankarimman talven aikaan. Kirkkaana tähtiyönä lumipeite säteilee vähääkin lämpöään tehokkaasti pois. Ilma alueen päällä viilenee ja tihenee. Harjanteen päällä oleva ilmamassa valuu raskaana mäkeä alas ja päätyy notkelmaan. Prosessi toistuu notkossa, ja pitkään seisova ilma viilenee aina vain enemmän. Kaamoksen aikana Aurinkokaan ei nouse häiritsemään prosessia.

Antarktiksen lumilakeutta.

Vai onko sittenkään?

Virallisesti mittausta ei voida hyväksyä, vaikka se onkin tarkka ja varma. Viralliset säämittaukset nimittäin tehdään vain standardilaitteilla, ja aina 1,25–2 metrin korkeudelta maanpinnasta. Satelliittidataa ei voi standardoida.

Satelliitti ei mittaa kohteen lämpötilaa, vaan siitä tulevaa säteilyä. Kapeilla aallonpituuskaistoilla pystytään tarkentamaan joko suoraan lumen- tai maanpinnasta tulevaan säteilyyn, tai vähän tuunaamalla skannaamaan yllä olevan ilmamassan lämpöprofiilia. Tämä data sitten käännetään matemaattisesti lämpötilaksi.

Tuloksiin vaikuttavat kuitenkin monet asiat. Ilman pienhiukkaset, tuulet, vesihöyryn määrä ja kaasun koostumus. Ikinä ei voi tietää tarkalleen miltä korkeudelta mittaustulos on peräisin. Satelliittimittauksilla ei vain kyetä samaan systemaattiseen tarkkuuteen kuin mittauspisteillä.

Maapallon kylmyysennätys on siis virallisesti yhä vuonna 1983 mitattu Antarktiksen Vostok-aseman 89,2 pakkasastetta. Se on sitten kokonaan toinen juttu, onko tällä parin asteen erolla oikeasti mitään väliä.

Paukkupakkasia Suomessa

Suomen virallinen pakkasennätys on -51,5°C. Huima pakkanen mitattiin Kittilän Pokassa tammikuussa 1999.

Urbaani (tai oikeastaan maaseutu-)legenda kyllä kertoo, että ainakin Sallan Naruskassa on joskus ollut pari astetta tuota kylmempää. Oli miten oli, mikään mittauspiste ei varmasti ikinä ole se kaikkein kylmin paikka. Kilometrin päässä voi jo olla pari astetta lisää. Arvioidaan siis liberaalisti, että Suomessa voi pakkasta olla enimmillään 53–54 astetta.

Suomi on Golf-virrasta huolimatta Pohjolan kylmimpiä paikkoja. Mannerilmastosta alkaa jo vaikuttaa meillä. Venäjältä, etenkin Uralin tuolta puolen, löytyy tunnetusti kuitenkin paljon kylmempääkin. Kaikista planeetan pysyvästi asutetuista paikoista äärimmäisintä on ollut Verhojanskissa. Lähes -70 astetta. Se on paljon.

Pysäköintiä Siperiassa. Kuva: Flickr / Tatiana Bulyonkova

Pakkanen puree mutta tuuli palelluttaa

Kova pakkanen tuo mukanaan paljon ongelmia, oltiin sitten Kittilässä tai Verhojanskissa. Niihin täytyy sopeutua.

Kylmissä oloissa selviämiseksi tärkeintä on lämpimänä pysyminen. Kaiken A ja O on kerrospukeutuminen. Lakki myös – pään kautta nimittäin haihtuu eniten kehon lämpöä. Paljaan ihon pitäminen alttiina kylmälle voi aiheuttaa paleltumia kovalla pakkasella jo parissa minuutissa.

Kova tuuli saa ilman tuntumaan kylmemmältä hyvin yksinkertaisesta syystä: Se siirtää lämpöä iholta pois nopeampaa. Purevuusvaikutus 15 asteen pakkasella on varsin mitättömälläkin tuulella 5–10 astetta.

Kylmän perusfysiikkaa

Ongelmat eivät rajoitu oman itsen lämpimänä pitämiseen

Auton sähköjärjestelmä kärsii kylmästä. Akun sähköä tuottavat reaktioit hidastuvat ja niiden tuottama energia pienenee. Vieläpä samalla, kun moottoreiden jähmeät öljyt tarvitsisivat käynnistyksessä enemmän pontta.

Yön yli kiristyvässä pakkasessa seisoneella autolla voi olla ikävä kulkea vaikka se hurahtaisi käyntiinkin. Rengaspaineet ovat vähentyneet jopa 10 % jos pakkanen on lisääntynyt 10 asteella. Kaasun tarvitsema tila pienenee lämpötilan mukana. Renkaat painuvat lyttyyn, ja kumit menettävät pakkasessa kimmoisuuttaan. Renkaat muuttuvatkin kovalla pakkasella helposti kantikkaiksi. Ajo on pomppivaa.

Termi ”paukkupakkanen” tulee siitä, että seinät, katto, tai vaikkapa lähistön puut kutistuvat hieman kylmetessään. Rakenteet elävät: paukahdus tulee mikrorakojen syntyessä. Lämpenemisen myötä kolot täyttyvät entiselleen. No harm done.

Myös ilmasta rakoihin tiivistynyt kosteus aiheuttaa saman: vesi jäätyy ja levittää mikrorakoja lisää. Huonosti lämpöeristetyt vesiputket halkeilevat myös helposti. Kumpaankin on sama syy: vesi laajenee jäätyessään.

Suurin osa aineista kutistuu ja tihentyy kylmetessään. Neliasteiseksi asti vesi toimii kuten muutkin, mutta sitten sen käytös muuttuu. Veden jäähtyessä lisää sen molekyylit alkavat järjestäytyä. Kiteytyminen jääksi sinetöidään lopulta tilaavievien kuusikulmaisten vetysidosten kera. Jää vie kuitenkin 9 % enemmän tilaa kuin vesi.  Siksi jää kelluu ja kivet halkeilevat veden jäätyessä sen rakoihin.

Kylmyysennätyksiä läheltä ja kaukaa

Alue? Lämpötila Tarkempi mittauspiste Milloin?
Suomi -51,5°C Pokka, Kittilä 28.1.1999
Ruotsi -53,0°C Malgovik 13.12.1941
Norja -51,4°C Karasjok 1.1.1886
Huippuvuoret -46,3°C Longyearbyen 3/1986
Islanti -37,9°C Grímsstaðir 22.1.1918
Tanska -31,2°C Thisted 8.1.1982
Eurooppa -58,1°C Ust-Shchugor, Venäjä 31.12.1978
Euraasia -68°C Verkhojansk, Venäjä 7.2.1892
Maapallo -89,2°C Vostok-asema, Antarktis 21.7.1983
(Maapallo, epävirallinen) -93,2°C Itä-Antarktiksen keskiosa 10.8.2010

Lähteitä ja lisätietoa:

Suomen lämpötilaennätyksiä (Ilmatieteen laitos)
Maailman lämpötilaennätyksiä (World Meteorological Organization)
Kylmin paikka planeetalla (NASAn uutinen)

 

Sodankylän geofysiikan observatorio 100v.

Sodankylän geofysiikan observatorio vietti syyskuun lopussa 100-vuotisjuhliaan ja Tiedetuubi kävi paikalla paitsi juhlimassa, niin myös tutkimassa mitä Sodankylässä oikein tehdään ja mitä sadan vuoden aikana on tapahtunut.

SGO:n Jyrki Manninen selitti historian niin seikkaperäisesti, että koko kertomus ei mahtunut videoon. Koko vivahteikas ja yksityiskohtia pursuava tarina on täällä.

Kirjoitimme myös niin juhlista kuin observatoriostakin päivän kuvassa 22.9.2013 ja SGOn uusimmasta hankkeesta, KAIRA-radioteleskoopista, sen vihkiäisten aikaan 7. kesäkuuta 2013.

Videossa on käytetty myös NASA:n ja ESAn arkistomateriaalia.

Avainsanat

Päivän kuva 22.9.2013: Onnea Sodankylän geofysiikan observatorio!

Su, 09/22/2013 - 01:50 By Toimitus

Sodankylän geofysiikan observatorio vietti viime perjantaina satavuotisjuhliaan erityisellä seminaarilla, Esko Valtaojan yleisöluennolla ja kutsuvierasjuhlallisuuksilla. Päivän kuva ei ole kuitenkaan viime perjantailta, eikä 100 vuoden takaa, vaan 1970-luvun puolivälistä, kun Sodankylän kehittymisessä kohti kansainvälistä tutkimusasemaa otettiin suuri askel: EISCAT-revontulitutkajärjestö perustettiin ja yksi sen maa-asemista sijoitettiin Sodankylään.

Sodankylän geofysiikan observatorio, eli tuttavallisesti SGO, on nykyisin Oulun yliopiston erillislaitos, joka työllistää Sodankylässä ja Oulussa noin 40 henkilöä. Näistä suurin osa työskentelee Sodankylän Tähtelässä, jonne Suomalainen Tiedeakatemia perusti observatorion jo sata vuotta sitten.

Tähtelän alueella toimii yhdessä observatorion kanssa Ilmatieteen laitoksen Lapin Ilmatieteellinen tutkimuslaitos, joka jakaa SGO:n kanssa muun muassa komean päärakennuksen sekä monet huoltotilat.

Tilapäinen mittausasema 1882-1884

Ensimmäinen polaarivuosi järjestettiin vuosina 1882 – 1883. Se oli ensimmäinen kansainvälisesti koordinoitu polaarialueiden tutkimusta edistävä hanke. Suomeen perustettiin Sodankylän tilapäinen tutkimusasema ja aloitettiin mm. revontuli- ja magneettikentän tutkimukset. Asema sai vuoden jatkoajan hyvien tulostensa vuoksi. Asema oli alun perin tarkoitus perustaa Kittilään, minne pääsi kätevästi vesitse Rovaniemeltä, mutta sikäläisten asukkaiden tiedeyhteisöä kohtaan tunteman epäilyksen vuoksi tutkijajoukko siirtyi kauemmaksi, Sodankylään.

Asema sijaitsi Pappilanniemen alueella Jeesiöjoen ylittävän sillan vieressä. Sodankyläläiset eivät oikein tienneet, mitä mittausasemalla tehtiin, joten sitä varten pidettiin kyläkokous. Kokous päätteli asemalla tutkittavan tähtiä ja tästä syystä aseman työntekijöitä alettiin kutsua tähtiherroiksi. Tämä nimi siirtyi myöhemmin nykyisen observatorioalueen nimeksi – Tähtelä on paikka, jossa tähtiherrat työskentelevät.

Geofysiikan observatorio perustetaan

Liki 30 vuotta myöhemmin aloittanut Suomalainen Tiedeakatemia päätti perustaa pysyvän aseman maapallon magneettikentän mittaamista varten. Sitä varten vuonna 1912 nuori maisteri Jaakko Keränen lähetettiin Sodankylään etsimään sopiva paikka mittausasemalle. Sellainen löytyikin Kitisen itärannalta Halssinkankaalta, jonne poromiehet yrittivät estää Keräsen pääsyn. Keränen oli kuitenkin päättänyt tutkia alueen, joten hän ui mittalaitteiden kanssa syyskuisena yönä Kitisen yli nykyisen Tähtelän kohdalta, teki mittauksia ja palasi ennen aamun valkenemista Sodankylään. Analysoidut tulokset osoittivat kiistatta, että Halssinkangas oli paras paikka magneettiselle asemalle Sodankylässä.

Suomen Senaatin määrättyä 400 ha maa-alueen magneettisen aseman käyttöön alkoi geofysiikan observatorion rakentaminen kesällä 1913. Observatorion perustamisen vuosipäivää vietetään perinteisesti syyskuussa ja siten satavuotisjuhlallisuudetkin osuvat syyskuuhun. Ensimmäiset viralliset magneettikentän mittaukset alkoivat 1.1.1914 ja ne ovat jatkuneet Lapin sodan aiheuttamaa puolen vuoden katkosta lukuun ottamatta tähän päivään.

Myös meteorologisia mittauksia ja säähavaintoja tehtiin observatoriossa sen perustamisesta saakka. Vasta vuonna 1949 ne siirrettiin perustettavalle ilmatieteen observatoriolle.

Revontulten havaitseminen oli myös olennainen osa aseman observatorion toimintaa; jo 1920-luvulla observatoriolla oli käytössään revontulien kuvaamiseen soveltuva kamera, joka tuotti noin A4-kokoisia valokuvia lasilevyille.

Toinen maailmansota tuhosi observatorion

Revontulikuvia kertyi arkistoon parin vuosikymmenen aikana yli 2000 kpl. 1930-luvulla observatorion silloinen johtaja Eyvind Suckdorff teki mullistavan löydön magneettikentän mittaamisessa. Hän löysi magneettiset helmiäispulsaatiot, jotka värähtelevät noin kerran sekunnissa. Täsmälleen saman ilmiön oli löytänyt myös norjalainen Leiv Harang ja sattumalta molempien herrojen tutkimustulokset julkaistiin samassa kansainvälisessä tiedelehdessä peräkkäisinä artikkeleina.

Toinen maailmansota ei sinällään juuri vaikuttanut observatorioon ennen kuin aivan lopussa. Lapin sodan päätteeksi perääntyvät saksalaiset tuhosivat observatorion ja samalla tuhoutui mittaamattoman arvokas revontulikuvakokoelma. Onneksi magneettikentän rekisteröinnit oli talletettu valokuvauspapereille, jotka ehdittiin viedä erääseen maakellariin suojaan ennen kuin saksalaiset tulivat observatorioalueelle.

Kohti kansainvälistä tutkimusta

Muutama vuosi Lapin sodan jälkeen vuonna 1949 geofysiikan observatoriosta eriytettiin säähavaintoja tekevä osa omaksi ilmatieteelliseksi observatorioksi. Seuraavana vuonna observatorio sai uuden, oikein arkkitehdin suunnitteleman päärakennuksen. Ensimmäinen suomalainen naisarkkitehti Viivi Lönn sattui olemaan observatorionjohtaja Eyvind Sucksdorffin täti, joka auliisti hahmotteli tupakka-askin kanteen ensimmäisen luonnoksen päärakennuksesta. Siitä tuli edullinen ja toimiva yhdistetty toimisto- ja asuinrakennus.

Seismologiset mittaukset aloitettiin vuonna 1956. Lapissa tapahtuu edelleenkin vuosittain useita pieniä maanjäristyksiä, jotka rekisteröityvät herkillä laitteilla.

Vuosi 1957 oli kansainvälinen geofysiikan vuosi, jolloin ensimmäinen satelliitti, venäläinen Sputnik, lensi avaruudessa. Tästä alkoi huima avaruustutkimuksen kehitys, johon myös observatorio omalta osaltaan osallistui. Saksasta lahjoituksena saatu ionosfääritutka – ionosondi – asennettiin Tähtelään ja samalla rakennettiin ns. Ionosfääriasema, josta myöhemmin tuli EISCAT-tutka-asema.

Tähtitiede tulee observatorioon

Seuraava vuosikymmen vierähti uusien mittausten parissa. Aineistoa kertyi ja siitä tehtiin uusia tutkimuksia. Uutena mittalaitteena observatorioon tuli vuonna 1965 riometri, jolla mitataan ilmakehän aiheuttamaa radioaaltojen vaimenemista. Riometrejä hankittiin observatorioon useita ja ne sijoitettiin vuoteen 1970 mennessä Nurmijärven ja Utsjoen Kevon väliin ketjuksi, siis koko Suomen pituudelta.

Maan magneettikentän nopeita vaihteluita mitataan pulsaatiomagnetometrillä, jollainen observatorioon saatiin vuonna 1971. Vuosituhannen vaihteessa Oulun yliopiston operoima pulsaatiomagnetometriketju siirtyi observatorion hoidettavaksi.

Observatorion perustamisesta saakka Suomalainen Tiedeakatemia oli halunnut sijoittaa Sodankylään myös tähtitieteellisen aseman, mutta sellainen saatiin vasta vuonna 1973. Aseman hoitajaksi kutsuttiin tähtitieteilijä Johannes Kultima, joka tekikin ansiokkaasti napakorkeuksien mittauksia zeniittikaukoputkella aina epäviralliseen maailman ennätykseen saakka. Tällä tavalla saatiin mitattua maapallon pyörimisakselin prekessioliike, joka liikuttaa mm. napapiiriä – tosin hyvin hitaasti. Mittauksia jatkettiin aina 1980-luvulle saakka, jonka jälkeen niistä ovat huolehtineet satelliitit.

EISCAT-järjestö perustetaan

Eurooppalainen sirontatutkajärjestö perustettiin vuonna 1975. Alkuperäisiksi jäsenvaltioiksi tulivat Englanti, Saksa, Ranska, Norja, Ruotsi ja Suomi. Suomen suurin antenni rakennettiin Tähtelään vuonna 1980 ja ensimmäiset mittaukset tehtiin seuraavana vuonna. Alunperin kymmeneksi vuodeksi suunniteltu tutka ehti toimia 30 vuotta ennen lopettamistaan kännykkälinkkien ja digitelevision aiheuttamien häiriöiden vuoksi. Tutkalla tehdyt mittaukset ovat tuottaneet huikean määrän tieteellisiä julkaisuja, joista suomalaiset ovat kirjoittaneen paljon suuremman määrän kuin omistusosuus edellyttäisi. Suomi ja Sodankylä ovat kehittäneen EISCAT-tutkaa ehkä enemmän kuin kukaan muu maailmassa.

Elokuussa 1997 Sodankylän geofysiikan observatorio liitettiin Oulun yliopistoon valtakunnallista erityistehtävää hoitavaksi erillislaitokseksi, mikä tarkoittaa sitä, että observatorio on suoraan yliopiston hallituksen alainen eikä kuulu mihinkään tiedekuntaan. Tämä hallinnollinen muutos on tuonut vakautta observatorion talouteen ja samalla laitos on kehittynyt vääjäämättä kohti maailman johtavimpia observatorioita.

Historiikki on Jyrki Mannisen, SGO:n geofyysikon ja kehittämisvastaavan kirjoittama teksti, joka on mm. observatorion nettisivuilla.

Tiedetuubi kertoo enemmän observatoriosta ensi viikon videossa.