Lidar-mittausten vesihöyrykalibroinnin evaluointi
Voutilainen, Sanna (2013)
Voutilainen, Sanna
Savonia-ammattikorkeakoulu
2013
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201305138134
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201305138134
Tiivistelmä
Ilmatieteen laitoksen Kuopion Vehmasmäen mittausasemalla on otettu käyttöön uusi lidar-mittalaite vuoden 2012 marraskuussa. Lidar-mittalaitetta käytetään ilmakehän hiukkasten ja molekyylien aiheuttaman valon takaisinsironnan, vaimentumisen ja polarisaation mittaamiseen. Näiden avulla pystytään määrittämään ilmakehässä olevia hiukkasia sekä selvittämään niiden pitoisuuksia ilmakehän eri kerroksissa. Ilmatieteen laitoksella lidar-mittalaitteen avulla tutkitaan mm. ilmakehän vesihöyrypitoisuutta, joka on yksi tärkeimmistä ilmastonmuutosta aiheuttavista kasvihuonekaasuista. Tämä vesihöyrypitoisuuden mittaus on kalibroitava jotain tunnettua metodia vastaan. Tavallisesti tämä vesihöyrykalibrointi tehdään käyttämällä lidar-mittalaitteen viereltä lähetettävää radioluotauspalloa. Radioluotauksesta saatavan vesihöyrypitoisuuden aineiston avulla vesihöyrymittaus kalibroidaan siihen tarkoitetulla Labview-ohjelmalla, jossa lidar-mittauksen vesihöyryprofiilille määritetään kalibrointikerroin. Vehmasmäen mittausasemalla ei tällä hetkellä tehdä radioluotauksia. Lähimmät radioluotaukset tehdään Jyväskylän Tikkakosken lentokentän havaintoasemalla. Tämän insinöörityön tarkoituksena oli testata, voidaanko lidar-mittauksen vesihöyrykalibrointi tehdä käyttämällä Vehmasmäen mittausaseman säähavaintomaston kahden mittauspisteen ilman kosteuden tai Jyväskylässä tehtävien radioluotausten vesihöyrypitoisuuden aineistoja.
Työhön valitun tarkastelujakson 16.11.2012–21.2.2013 lidar-mittausten vesihöyrypitoisuuden aineistoille määritettiin kalibrointikertoimet Labview-ohjelmalla. Kalibrointikertoimien määrityksessä kalibrointimetodeina käytettiin Vehmasmäen säähavaintomaston ilman kosteuden aineistoja 223 ja 299 m:n korkeuksilta sekä Jyväskylän radioluotausten vesihöyrypitoisuuden aineistoa. Kalibrointikertoimet koottiin Excel-taulukkoon, jonne koottiin lisäksi myös Kuopion ja Jyväskylän lämpötilan, ilman kosteuden ja ilmanpaineen maanpintahavaintoarvot sääerojen vaikutusten tarkastelemiseksi radioluotausta käytettäessä kalibrointimetodina. Kalibrointimetodien käyttökelpoisuutta ja kalibrointikertoimien luotettavuutta tarkasteltiin Excel-taulukkolaskentaohjelman avulla tarkastelemalla kalibrointikertoimia sekä niihin vaikuttavia asioita.
Johtopäätöksenä tälle työlle voidaan todeta, että lidar-mittalaitteen vesihöyrykalibrointi on pienellä varauksella mahdollista tehdä käyttämällä näitä kahta kalibrointimetodia. Kalibrointikertoimien tarkastelussa havaittiin, että näillä metodeilla määritettyjen kalibrointikertoimien välillä on yhtäläisyyksiä. Kalibrointikertoimien tarkastelua vaikeutti tarkastelujaksolla mittalaitteeseen tehdyt säädöt. Luotettavan kalibrointikertoimen löytämiseksi olisi kuitenkin tehtävä lisää ja tarkempia tutkimuksia. Tätä insinöörityötä tullaan käyttämään Ilmatieteen laitoksella hyväksi lidar-mittalaitteen vesihöyrykalibroinnin tutkimuksessa.
Työhön valitun tarkastelujakson 16.11.2012–21.2.2013 lidar-mittausten vesihöyrypitoisuuden aineistoille määritettiin kalibrointikertoimet Labview-ohjelmalla. Kalibrointikertoimien määrityksessä kalibrointimetodeina käytettiin Vehmasmäen säähavaintomaston ilman kosteuden aineistoja 223 ja 299 m:n korkeuksilta sekä Jyväskylän radioluotausten vesihöyrypitoisuuden aineistoa. Kalibrointikertoimet koottiin Excel-taulukkoon, jonne koottiin lisäksi myös Kuopion ja Jyväskylän lämpötilan, ilman kosteuden ja ilmanpaineen maanpintahavaintoarvot sääerojen vaikutusten tarkastelemiseksi radioluotausta käytettäessä kalibrointimetodina. Kalibrointimetodien käyttökelpoisuutta ja kalibrointikertoimien luotettavuutta tarkasteltiin Excel-taulukkolaskentaohjelman avulla tarkastelemalla kalibrointikertoimia sekä niihin vaikuttavia asioita.
Johtopäätöksenä tälle työlle voidaan todeta, että lidar-mittalaitteen vesihöyrykalibrointi on pienellä varauksella mahdollista tehdä käyttämällä näitä kahta kalibrointimetodia. Kalibrointikertoimien tarkastelussa havaittiin, että näillä metodeilla määritettyjen kalibrointikertoimien välillä on yhtäläisyyksiä. Kalibrointikertoimien tarkastelua vaikeutti tarkastelujaksolla mittalaitteeseen tehdyt säädöt. Luotettavan kalibrointikertoimen löytämiseksi olisi kuitenkin tehtävä lisää ja tarkempia tutkimuksia. Tätä insinöörityötä tullaan käyttämään Ilmatieteen laitoksella hyväksi lidar-mittalaitteen vesihöyrykalibroinnin tutkimuksessa.