Lumen pinnankarkeuden mittaaminen

Abstract

Tämän insinöörityön aiheena oli lumen pinnankarkeuden mittaaminen SNORTEX-kampanjassa 2009. Kampanja oli Ilmatieteen laitoksen ja Météo-Francen yhteistyössä järjestämä mittauskampanja, jossa tutkittiin lumen erilaisia ominaisuuksia ja muutoksia. Tulosten avulla voidaan parantaa sää- ja ilmastomalleja ja testata satelliittipohjaisten arvioiden laatua. Työ on tehty Ilmatieteen laitokselle ja mittaukset tehtiin Sodankylässä maalis- ja huhtikuussa 2009.

Lumen pinnankarkeutta mitattiin pitkältä ja lyhyeltä matkalta. Pitkän matkan karkeutta mitattiin noin 100 metrin matkalta robottitakymetrikalustolla ja lyhyen matkan karkeutta noin 1 metrin matkalta kuvauslevyä vasten valokuvatusta leikkauksesta.

Työn tarkoituksena oli tarkastella valittujen mittausmenetelmien soveltuvuutta pinnankarkeuden mittaamiseen, kehittää niitä, tarkastella menetelmillä saatujen tulosten samankaltaisuutta ja tuottaa laadukasta mittaustulosta Ilmatieteen laitoksen tutkijoille, jotka laativat tuloksista tarkempia analyyseja tulevaisuudessa.

Tässä työssä esitellään tuloksia pitkän ja lyhyen matkan mittausten ajallisesta kehityksestä, joista on havaittavissa sulamisjakson edetessä tapahtuva pitkän matkan karkeuden muuttuminen selvästi tiheämmin aaltoilevaksi ja lyhyen matkan karkeudessa tapahtuva pienimmän rosoisuuden pyöristyminen pois.

Vertailtiin myös pitkän- ja lyhyen matkan tuloksia keskenään. Mittaustulosten avulla pyritään osoittamaan pinnankarkeuksien suhde toisiinsa nähden. Tämän osoittamiseksi tarkasti ja luotettavasti tarvitaan kuitenkin vielä tarkempia analyyseja tuloksista ja mahdollisesti myös lisää mittauksia.

Tulevaisuudessa Ilmatieteen laitos tulee tekemään lyhyen matkan pinnankarkeusmittauksia tässä työssä esitellyllä menetelmällä ja kalustolla. Pitkän matkan pinnankarkeuden mittausten jatkamisen tarve selviää vasta tulevaisuudessa, kun Ilmatieteen laitos on saanut laadittua tarkemmat tulosten analyysit ja selvitettyä tarpeen tuleville pinnankarkeusmittauksille.

The topic of this final year project was the measurement of snow surface roughness, done as part of the SNORTEX campaign to study snow properties and changes. The campaign results are to be used to support the development of weather and climate modeling tools and to validate satellite products.

The surface roughness of snow was measured with both long and short distance methods. Long distance measurements were taken with a total station from about 100 metres. For the short distance measurements the distance was about one metre: the surface was first cut and then a graded plate was photographed against the cut surface to determine the roughness.

The purpose of the study was to evaluate the suitability of the methods for the measuring of the surface roughness of snow, to develop them, and to compare the results of the methods. The goal was also to produce accurate results to be used in future analyses.

The results of the final year project show a clear shortening in the corrugation of the long distance surface roughness during the melting period, as well as a rounding off of the small scale roughness at short distance. The short and long distance measurements were also compared each other, in an attempt to demonstrate a relationship between the roughness measurements. However, more precise analyses, possibly together with more measurements are needed to demonstrate this more clearly and accurately.

The methods used in this final year project are to be used by the Finnish Meteorological Institute in any future short distance measurements. As for the long distance measurements, the usefulness of the method is to be assessed by the Finnish Meteorological Institute.