Suomen ympäristökeskus | Finlands miljöcentral | Finnish Environment Institute

sykefi header valkoinen

Väitös: Boreaalisen havumetsän vaikutus lumipeitteisen maaston optisiin kaukokartoitusmittauksiin

Tiedote 25.11.2019 klo 13.53
Spektrometrimittauksia tehtiin myös helikopterista. © Kirsikka Heinilä

Tulokset osoittavat, että semi-empiirinen säteilynkuljetusyhtälöön perustuva heijastusmalli on pätevä lumipeitteen kaukokartoitukseen myös metsäisillä alueilla.

Puustolla on merkittävä vaikutus lumipeitteisen maaston heijastuskykyyn sekä ajallisesti (muutokset kuvaus- ja valaistusgeometriassa) että paikallisesti (muutokset puuston ominaisuuksissa), mikä tulee huomioida mallinnuksessa. Puusto heikentää myös lumipeitteen kaukokartoituksessa paljon käytetyn lumi-indeksin kykyä havaita lumiset alueet.

Lisäksi ohuella sulavalla lumipeitteellä on merkittävä vaikutus sekä heijastussuhteisiin että lumi-indeksiin kaikissa tutkituissa maanpeitetyypeissä, myös aukeilla. Tämä aiheuttaa suuria eroja havaittuihin arvoihin myös yksittäisten maanpeitetyyppien sisällä. Saavutetut tulokset tukevat optisten lumen kaukokartoitusmenetelmien kehitystä, niiden laadunvarmennusta ja alueellista parametrisointia.

Tuloksena entistä tarkempaa tietoa

Suomen ympäristökeskus SYKEn tutkija ja filosofian maisteri Kirsikka Heinilä väittelee perjantaina 29.11.2019 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta: ”Boreaalisen havumetsän vaikutus lumipeitteisen maaston optisiin kaukokartoitusmittauksiin”.

Tämän väitöskirjatyön tavoite on tutkia valon käyttäytymistä boreaalisella metsävyöhykkeellä lumipeitteisenä aikana. Tätä tietoa voidaan suoraan hyödyntää lumen kaukokartoitusmenetelmien kehittämisessä, huomioiden eri satelliittisensorien maastoerotuskyky ja aallonpituuskanavat. Näin saatu entistä tarkempi tieto lumipeitteestä parantaa myös niiden ilmasto- ja hydrologisten mallien tarkkuutta, jotka hyödyntävät lumipeitetietoa laskennassaan.

Huoli ilmaston lämpenemisestä

Heinilä on opiskellut Helsingin yliopistossa pääaineena geofysiikka sekä sivuaineina matematiikka, fysiikka ja ympäristöbiologia. Parhaillaan Heinilä toimii tutkijana SYKEn tietokeskuksen geoinformatiikkatutkimus-ryhmässä. Hänen toimenkuvaansa kuuluu lumen ja järvijään kaukokartoitukseen liittyvä tutkimus ja kehitys.

”Ympäristöasiat ovat aina kiinnostaneet minua. Useat ilmastomallit ovat ennustaneet ilmaston lämpenevän merkittävästi seuraavien vuosikymmenten aikana, mikä tuo mukanaan monenlaisia uhkia. Ilmaston on ennustettu lämpenevän erityisesti pohjoisboreaalisella metsävyöhykkeellä, jossa kausittainen lumipeite peittää laajoja alueita. Kausittainen lumipeite on herkkä lämpötilan vaihteluille ja siten se on hyvä ilmastonmuutoksen indikaattori”, Heinilä avaa taustoja siitä, miten hän päätyi tähän aiheeseen väitöskirjatutkimuksessaan.

Paineita kaukokartoitusmenetelmien kehittämiseen

Satelliittiaineistot tuottavat moninkertaisen määrän tietoa ympäristöstä perinteisiin maastomittauksiin verrattuna, mikä luo painetta lumipeitteen kaukokartoitusmenetelmien kehittämiseen. Boreaalinen ikivihreä metsä luo kuitenkin haasteita satelliittikuvien käyttöön lumitutkimuksessa.

Työ on tärkeää ilmastonmuutostutkimuksen kannalta. Tarkempi tieto lumipeitteestä parantaa myös hydrologisten ennusteiden luotettavuutta, mikä on tärkeää muun muassa lumen sulamisen aiheuttamien tulvavahinkojen ehkäisemiseksi. ”Toivon, että työni edesauttaa ihmisten tietouden lisäämistä ympäristössä tapahtuvista muutoksista”, Heinilä jatkaa.

Heinilän työ kryosfäärin kaukokartoitusmenetelmien kehittämisen parissa jatkuu. Keväällä 2020 on tarkoitus lisätä Copernicus Global Land –palveluun Sentinel -satelliittiaineistoista tuotetut lumi- ja järvijäätuotteet, jotka kattavat koko pohjoisen pallonpuoliskon.

Kirsikka Heinilä valmistautumassa helikopterista tehtäviin spektrometrimittauksiin. © Kirsikka Heinilä

Väitöskirja ja väitöstilaisuus

Kirsikka Heinilän väitöstilaisuus pidetään perjantaina 29.11.2019 klo 12.00 Helsingin Yliopiston salissa Athena 302, osoitteessa Siltavuorenpenger 3 A. Vastaväittäjänä toimii professori Anne Nolin, University of Nevada. Valvojana toimii professori Petteri Uotila, Helsingin yliopisto, Ilmakehätieteiden keskus.

Väitöskirjan nimi on Boreaalisen havumetsän vaikutus lumipeitteisen maaston optisiin kaukokartoitusmittauksiin (Effects of boreal forest on multi-scale optical remote sensing observations for snow-covered landscape).

Väitöskirja on tehty osittain SYKEssä osittain Helsingin yliopiston ylläpitämässä AISARES (Airborne Imaging Spectroscopy Application and Research on Earth Sciences) tutkijakoulussa. Väitöstyötä ovat tukeneet myös SPECIM (Spectral Imaging Ltd.) sekä Vilho, Yrjö ja Kalle Väisälän rahasto.

Väitöskirja julkaistaan sarjassa Report Series in Geophysics. Väitöskirja on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa E-thesis -palvelussa.

Lisätietoja


Kohderyhmä: