Esimerkki satelliitin tuottamasta kuvasta rannikkoveden tilan arviointiin.
Uusilla eurooppalaisilla satelliitti-instrumenteilla voidaan havainnoida tarkasti sekä rannikon että järvien vedenlaatua, mikä avaa aivan uudenlaisia mahdollisuuksia seurannan kehittämiseen. Tänä vuonna ajankohtaista on etenkin rannikon havainnointi tarkan maastoerotuskyvyn instrumenteilla. Tulokset ovat erityisen kiinnostavia sinileväaikaan ja jokisuistoissa jäiden sulamisaikaan, mutta uusi menetelmä sopii myös moneen muuhun, kuten ruoppausalueiden ja läjitysten seurantaan sekä vesistökunnostustöiden avuksi.
Satelliittien avulla toteutettava vedenlaadun tulkinta perustuu vedestä heijastuneeseen auringonvalon analysointiin eri aallonpituuksilla. Vedessä olevat ainekset kuten levät, savi ja humus vaikuttavat valon väriin ja voimakkuuteen. Kaukokartoitus parantaa seurannan kattavuutta erityisesti niillä alueilla, joilla perinteinen seuranta ei tuota tarpeeksi tietoa vesistöjen tilasta.
Taustalla EU:n Copernicus-ohjelma
EU ja Euroopan avaruusjärjestö ESA käynnistivät vuonna 2014 Copernicus-ohjelman, jonka eri hankkeissa kehitetään suurella panoksella (6,7 b€) uusia ympäristönseurantamenetelmiä kuten satelliitti-instrumentteja. Myös havaintojen datansiirtoon, avoimeen jakeluun ja arkistointiin tuotetaan uusia teknisiä ratkaisuja. Kehitetyistä Sentinel-sarjan satelliiteista vedenlaadun seurannan kannalta kiinnostavimmat ovat Sentinel-2 ja Sentinel-3.
Uudenlaisen, tarkan maastoerotuskyvyn (10–60 metriä) MSI-instrumentin aikasarja alkoi kesäkuussa 2015, kun ensimmäinen neljästä Sentinel-2-sarjan satelliitista laukaistiin. Sentinel-2-instrumentteja on tällä hetkellä radoillaan jo kaksi, ja havaintoja kertyy koko Suomen alueelta 2–3 päivän välein – tosin vain pilvettömiltä alueilta. Sentinel-3-satelliitin OLCI-instrumentti on puolestaan kehitetty erityisesti vedenlaadun seurantaan kuten a-klorofyllipitoisuuksien määrittämiseen. Sen havainnot kattavat lähes päivittäin Itämeren ja Suomen suuret järvet.
Sentinel-sarjan satelliitit tuottavat päivittäin uutta tietoa ympäristöstä usean satelliitin ja niihin asennettujen mittausinstrumenttien voimin. Esimerkiksi Sentinel-2 ja -3 -satelliiteista vesien seurantaan saatava datamäärä Suomesta ja sen lähialueilta vastaa päivittäin yli 50:n täyspitkän elokuvan tietomäärää (n. 200 GB). Voidaan siis todellakin puhua Big datasta, jonka tehokas hyödyntäminen vesialueiden seurannassa edellyttää vielä Suomessa myös kansallista tutkimuspanosta ja teknisten ratkaisujen kehittämistä.
Suuren tietomassan hallintaan on jo kuitenkin valmistauduttu. Sodankylään avattiin noin vuosi sitten Ilmatieteen laitoksen kansallinen satelliittidatakeskus ja myös Suomen ympäristökeskuksessa (SYKE) tekniset taustajärjestelmät alkavat olla jo valmiina.
VESISEN- ja ENVIBASE -projektit edistävät aineistojen hyödyntämistä
Syksyllä 2016 käynnistyneen Suomen ympäristökeskuksen VESISEN-projektin tavoitteena on kehittää menetelmiä uusien Sentinel-sarjan satelliittien aineistojen hyödyntämiseksi Suomen vesialueiden vedenlaadun seurannassa. Hankkeessa selvitetään, millä tarkkuudella uudet satelliittiaineistot on mahdollista ottaa käyttöön parantamaan ympäristön tilan seurantoja sameuden, a-klorofyllin, näkösyvyyden ja humusmääritysten osalta.
Avoimen datan käyttöä edistävässä SYKEn, Helsingin yliopiston Luonnontieteellisen keskusmuseon ja Ilmatieteen laitoksen yhteisessä Envibase-hankkeessa on lisäksi otettu käyttöön hajautettu prosessointiympäristö Sentinel-kuville sekä uusia työvälineitä tiedon jakeluun ja erilaisten havaintojen yhdistämiseen. Niiden avulla SYKEn kaukokartoittajat voivat jakaa tietoa eteenpäin esimerkiksi erilaisten karttapalveluiden kautta.
Keväällä 2018 on tiedossa, miltä Suomen vesialueilta voidaan jatkossa tulkita luotettavasti kaukokartoituksen avulla tärkeimpiä vedenlaatumuuttujia. Sen jälkeen voidaan käynnistää Sentinel-sarjan satelliitteihin perustuva vedenlaadun seuranta järvillä ja Itämerellä. Alustavia esimerkkejä kartoitustuloksista tulee nähtäville jo tänä kesänä Kaukokartoitustuotteet -nettisivulle. Tulkintatieto tarkentuu edelleen tulevina vuosina, kun aineistoa kertyy enemmän ja kun sekä kotimainen että kansainvälinen kehitystyö etenee.
Lisätietoja
Erikoistutkija Jenni Attila, Suomen ympäristökeskus SYKE, jenni.attila@ymparisto.fi
Erikoistutkija Saku Anttila, Suomen ympäristökeskus SYKE, saku.anttila@ymparisto.fi
Ryhmäpäällikkö Sampsa Koponen, Suomen ympäristökeskus SYKE, sampsa.koponen@ymparisto.fi