Miten sääsatelliitit toimivat ja miksi ne ovat niin tärkeitä sääennusteita tehtäessä?
Maapalloa on samanaikaisesti kiertämässä satoja eri satelliitteja, joista osa on sään havainnointiin ja ennustamiseen käytettäviä sääsatelliitteja. Niiden avulla saadaan tietoa säätilanteesta myös alueilta, mistä ei saada muita säähavaintoja. Tällaisia alueita ovat esimerkiksi erämaat, valtameret ja vuoristot.
Maapalloa kiertävien satelliittien tarina alkaa jo vuosikymmenien takaa. Ensimmäinen ihmiskunnan tekemä satelliitti oli Sputnik 1, joka laukaistiin Neuvostoliitosta lokakuussa vuonna 1957. Yhdysvallat vastasi seuraavan vuoden tammikuussa laukaisemalla Explorer 1 -satelliitin. Tämän jälkeen maapalloa kiertävälle radalle on laukaistu noin 7000 satelliittia, ja tällä hetkellä aktiivisia satelliitteja on arviolta 800 kappaletta.
Hallitustenvälinen järjestö YK pitää yllä tietoja satelliiteista ja niiden radoista. Yhdistyneiden kansakuntien COPUOS-komitea puolestaan kerää tietoja jokaisen maan ohjus- ja rakettilaukaisuista.
Suurin osa maapalloa kiertävistä tietoliikennesatelliiteista on joko Neuvostoliiton avaruusohjelman tai Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallinnon NASAn laukaisemia. Myös Euroopan avaruusjärjestön satelliitteja liikkuu kiertoradalla.
Sääsatelliitin toimintaperiaate
Yhdysvaltojen laukaisema Explorer 7 vuonna 1959 oli ensimmäinen satelliitti, jolla alettiin havainnoida säätä. Virallisesti ensimmäinen sääsatelliitti oli vuonna 1960 laukaistu TIROS, jota seurasi neljän vuoden mittainen sääsatelliittisarja ESSA 1960-luvun loppupuolella. Tämän jälkeen sekä NOAA että NASA ovat tehneet lukuisia sääsatelliitteja, ja vuonna 1978 myös eurooppalainen EUMETSAT vastasi omalla satelliitillaan.
Nykyään maapalloa kiertää lukuisia kansainvälisiä sääsatelliitteja, jotka voidaan jakaa geostationäärisiin ja naparatasatelliitteihin. Geostationääriset satelliitit kiertävät päiväntasaajan ympäri maapallon kiertonopeudella noin 36 000 kilometrin korkeudessa, kun taas naparatasatelliitit kulkevat lähes tulkoon navalta navalle hieman vinosti 600–850 kilometrin korkeudessa.
Naparatasatelliitit kulkevat ja kuvaavat maapallon jokaisen pisteen yli kahdesti vuorokaudessa ja yksi kierros kestää suunnilleen puolitoista tuntia. Suomessa havaintoja kerätään reaaliajassa ylilennon aikana Sodankylän ja Helsingin satelliittien vastaanottoantenneihin. Eurooppalaisen geostationäärisen Meteosat-satelliitin mittaukset puolestaan vastaanotetaan Saksassa ja tiedot välitetään tietoliikennesatelliitin välityksellä Helsinkiin.
Sääsatelliiteissa on erilaisia mittausinstrumentteja ja ne toimivat eri aallonpituusalueilla eli kanavilla. Näiden kanavien kaksi päätyyppiä ovat kuva- ja luotauskanavat.
Kuvakanavista saatava tieto voi olla esimerkiksi seuraavaa:
- Merialueiden ja muiden vesistöjen lämpötila
- Pilvien yläpinnan korkeus
- Pilvien yläpinnan lämpötila
- Lumi- ja jääpeitteen laajuudet.
Luotauskanavien mittaustiedot on lähtökohtaisesti suunnattu suoraan sääennustusmalleille, jotka huomioivat ilmakehän lähtötilanteen sääennustetta laskettaessa.
Lyhytaaltoista ja pitkäaaltoista säteilyä
Sääsatelliitin aallonpituusalueet jaetaan lyhytaaltoiseen ja pitkäaaltoiseen säteilyyn. Lyhytaaltoinen säteily voi olla esimerkiksi maapallon heijastamaa auringonsäteilyä, kun taas pitkäaaltosäteily on maapallon säteilemää infrapuna- eli lämpösäteilyä, jota pääsee karkaamaan avaruuteen erityisesti pilvettömän ilmakehän läpi.
Maapallon heijastaman lyhytaaltoisemman säteilyn perusteella voidaan arvioida esimerkiksi pilviä, maanpinnan lumi- ja jäätilannetta sekä kasvillisuutta. Pitkäaaltosäteilyn perusteella puolestaan saadaan tietoa pilvien korkeudesta ja pilvihuippujen lämpötilasta.
Pitkäaalto- eli infrapunasäteily kertoo kohteen lämpötilasta: mitä vähemmän pilvet säteilevät, sitä kylmempiä niiden huiput ovat. Tästä voidaan päätellä pilven ylärajan korkeus. Jos pilviä ei ole ja säteily läpäisee koko ilmakehän, voidaan arvioida myös maanpinnan lämpötilaa.
Suuri apu sääennusteissa
Sääsatelliiteista on suuri hyöty nykyajan sääennusteissa. Niistä on tullut tärkeämpi tietolähde kuin esimerkiksi maanpinnan kiinteiltä havaintoasemilta saatava havaintotieto. Nykyään sääennusteet lasketaankin suurilta osin satelliiteista saatavan havaintotiedon perusteella.
Säätä voidaan ennustaa, kun lähtötilanne on selvillä. Ja mitä paremmin lähtötilanne tiedetään, sen tarkempia ennusteita voidaan tehdä. Satelliittihavainnot, maanpinnalla sijaitsevat havaintoasemat sekä esimerkiksi ilmakehän läpi pystysuunnassa tehtävät luotaukset tuovat riittävää tietoa sään lähtötilanteesta. Satelliittien toimittamat havaintotiedot harvaanasutuilta maa-alueilta ja valtameriltä parantavat sääennusteita merkittävästi, koska muutoin näiltä alueilta olisi hyvin haastavaa saada havaintoja.
Sääsatelliiteista saatava tieto on tärkeää myös lentäjille ja päivystäville meteorologeille. Lentäjät voivat suunnitella satelliitti- ja tutkakuvien perusteella turvallisimman ja nopeimman lentoreitin, kun taas meteorologit voivat hyödyntää kuvia sekä pienen että isomman mittakaavan sääennusteissa. Satelliittikuvat paljastavat esimerkiksi merisumut, joiden tarkkailu olisi muutoin haastavaa.
Lue seuraavaksi: Näin syntyy sääennuste – monipuoliset havainnot ja meteorologinen asiantuntemus ovat onnistuneen ennusteen kulmakiviä
Päivitetty 7.12.2022 klo 16.21
