Hydrologian tutkimusinfrastruktuuri (HYDRO-RI-Platform)

  • Kesto: 2022 - 2024
  • Vaihe: Päättynyt

Kansallisen infrastruktuurin tavoitteena on tutkia hydrologisten prosessien, veden laadun, jokiprosessien, jokien elinympäristöjen ja makean veden hoidon kestävää hallintaan. Tutkimusta ohjaavat digitaalisuus, vihreä siirtymä, Euroopan Water JPI ”Strategic Research &Innovation Agenda 2025” sekä yritysten kanssa yhdessä tehtävät tutkimusagendat ja niihin liittyvät infrastruktuurit. Monitieteistä yhteistyötä liittyen innovaatioihin, sosioekonomiaan, liiketoimintaan, kestävään kehitykseen jne.

Projektin johto
Vastuullinen johtaja Heiskanen Anna-Stiina (Syke)
Projektiryhmä
Cinitia Uvo (Syke), Jari Silander (Syke), Maria Kämäri (Syke), Anna-Kaisa Ronkanen (Syke), Olli Malve (Syke), Jari Hakala (Syke), Jari Uusikivi (Syke), Joonas Kahiluoto (Syke), Teemu Näykki (Syke), Sari Mitikka (Syke), Pasi Valkama (Syke), Katri Haatainen (Syke)
Rahoittajat
Suomen Akatemia
Yhteistyökumppanit
Turun Yliopisto (koordinaattori), Maanmittauslaitos, Aalto yliopisto, Oulun yliopisto. Infrastruktuurit/kansainväliset verkostot: DANUBIUS-RI, GFZ Potsdam GFZ, PotsdamGlobal Terrestrial Network – Hydrology (GTN-H) and the Lake Science network (GLEON)
Aihealue
Tutkimus, Vesi, Ympäristötieto

Ajankohtaista

HYDRO-RI & Freshwater Competence Centre (FWCC)

HYDRO-RI infra on osa uutta osaamiskeskusta Freshwater Competence Centre (FWCC), joka kehittää vesistötutkimuksen infrastruktuuria, tutkimuslaitteistoja sekä huipputason suomalaista osaamista sekä kotimaassa että kansainvälisesti. Yliopistojen, tutkimuslaitosten ja yritysten muodostaman keskuksen tavoitteena turvata vesivarat ja edistää vihreää siirtymää korkeatasoisen tutkimuksen avulla. Osaamiskeskus kutsuu kaikki vesitutkimuksesta kiinnostuneet tutkijat, yritykset ja verkostot yhteistyöhön. Vuonna 2024 Freshwater Competence Centre muuttui osaksi Digital Waters Flagship -hanketta.

Freshwater Competence Centre -osaamiskeskukseen kuuluu Turun ja Oulun yliopistot sekä Aalto-yliopisto, Suomen ympäristökeskus SYKE ja Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus. Mukana on myös mona vesialan yritystä.

Tavoitteet

Kansallisen infrastruktuurin tavoitteena on tutkia hydrologisten prosessien, veden laadun, jokiprosessien, jokien elinympäristöjen ja makean veden hoidon kestävää hallintaan. Tutkimusta ohjaavat digitaalisuus, vihreä siirtymä, Euroopan Water JPI ”Strategic Research &Innovation Agenda 2025” sekä yritysten kanssa yhdessä tehtävät tutkimusagendat ja niihin liittyvät infrastruktuurit. Hankkeessa pyritään monitieteiseen yhteistyöhön, jossa aiheet liittyvät innovaatioihin, sosioekonomiaan, liiketoimintaan, kestävään kehitykseen sekä vihreään siirtymään.

Tutkimuksen kohdealueena on pääasiallisesti boreaalinen vyöhyke subarktisessa mannerilmastossa. Infrastruktuuri sisältää autonomisia ja etäohjattavia mittausalustoja, liikuteltavia tutkimuskontteja sekä hyödyntää 5G teknologiaa, GNSS-teknologiaa ja laser keilauksia sekä veden laadun kaukokartoitusmenetelmät. HYDRO-RI-Platform täyttää kansallisessa ja eurooppalaisessa tutkimusinfrastruktuurissa havaitut puutteet tarjoamalla myös tiheitä, hyvin instrumentoituja superpaikkoja hydrologiseen seurantaan.

HYDRO-RI tekee innovatiivista tiedettä tulkitsemalla monitasoista korkearesoluutioista anturitietoa, jotta voimme paremmin ymmärtää, ennustaa ja viestiä makean veden järjestelmien roolista ja vasteista muuttuvassa hydrologisessa järjestelmässä.

Tausta

HYDRO-RI tutkimusinfrastruktuuri on osa HYDRO-RDI kumppanuusverkostoa sekä kansallista hydrologista infrastruktuuria ja avointa tietoa nimeltä HYDRO. Nämä liittyvät kansainvälisiin avoimen tiedon ja tutkimuksen verkostoihin. Verkoston uudet merkittävät tutkimusavaukset, kuten vihreä ja digitaalinen siirtymä valuma-aluetasoisessa vesivarojen hallinnassa (Green-Digi-Basin), kokoavat yhdessä kriittisen massan merkittävistä kansallisista hydrologisista infrastruktuureista, tutkimusorganisaatioista ja yrityksistä. Yhteistyön tiivistyminen ja kriittisen massan ylittyminen edistävät taas digitaalista ja vihreää siirtymää.

Hankkeet kattavat yhdessä laajan valikoiman tieteenaloja hydrologiaan liittyvän tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotoiminnan lisäämiseksi. Verkosto ja infrastruktuuri yhdistävät viimeisimmät tekniset edistysaskeleet ja asiantuntemuksen perustettuun osaamiskeskukseen, joka kykenee kehittämään palvelupaketteja liiketoiminnan hyödyntämistä varten. Vuonna 2021 hydrologian osaamiskeskus sai 6 miljoonaa euroa rahoitusta.

Infrastruktuurilla on pitkäaikainen vaikutus pohjoismaiseen vesitutkimukseen hydrologisessa ja hydraulisessa yhteydessä, koska se yhdistäää keskeiset tutkimuslaitokset, tutkijat ja elinkeinoelämän. Tämä lähestymistapa tarjoaa mahdollisuuksia yhteistyöhön kokeneiden tutkijoiden, nuorten tutkijoiden ja kansallisen vesialan avainyritysten välillä.

Aikataulu

  • 2022 Suunnitteluvaihe: 
    Konsortion jäsenmallin, instrumenttipoolien ja palvelun määritteleminen; käyttäjäryhmien tunnistaminen; toiminnan jatkuvuuden varmistaminen.
  • 2022 - 2023 Valmisteluvaihe: 
    Instrumenttien hankinta ja testaus sekä mobiilin rakentaminen instrumentit, anturit, autonominen UAS-alusta, laserskanneri-AUV järjestelmä, matalan veden AUV-järjestelmät. Laitteiden testaus, tiedon hallinnan suunnittelu. Avoimen pääsyn sääntöjen ja mahdollisten käyttömaksujen määrittäminen.
  • 2024 - 2027 Toteutusvaihe: 
    Toiminnallisen budjetoinnin varmistaminen, toiminnan organisointia sekä toteuttaminen.
  • 2028 - 2030 Käyttövaihe: 
    HYDRO-RI-Platform-instrumenteista on tullut vahvistetut ja standardoidut mittausmenetelmät joen ja valuma-alueen seurantaa varten Suomessa. HYDRO-RI-Platform-palveluiden tarjoaminen ja edelleen kehittäminen. Kehitetty infrastruktuuri jää kansalliseen käyttöön.

Hankkeita

Tiedon käyttö - avoin tieto

HYDRO-RI-Platform tietoja voi pääasiallisesti vapaasti käyttää kaikin mahdollisin tavoin edellyttäen, että datan lähde mainitaan. Tietoa käytettäessä noudatetaan Data Access Policy 23.5.2022. Tutustu myös Käyttölupa ja vastuut -palveluun (syke.fi).

Kirjallisuutta 

Pal, D., Marttila, H., Ala-Aho, P., Lotsari, E., Ronkanen, A.-K., Gonzales-Inca, C., Croghan, D., Korppoo, M., Kämäri, M., Rooijen, E. van, Blåfield, L., Silander, J., Baubekova, A., Bhattacharjee, J., Haghighi, A. T., Uvo, C. B., Kaartinen, H., Rasti, M., Klöve, B., & Alho, P. (2025). Blueprint conceptualization for a river basin’s digital twin. Hydrology Research (doi.org). 

Blåfield, L., Gonzales-Inca, C., Alho, P., & Kasvi, E. (2025). Morphological Response to Climate-Induced Flood Event Variability in a Sub-Arctic River (doi.org). 

Takala, T., Lotsari, E., & Polvi, L. E. (2025). Surface flow and ice rafting velocities during freezing and thawing periods in Nordic Rivers. Journal of Hydrology, 649, 132447 (doi.org).

Kotamäki, N., Arhonditsis, G., Hjerppe, T., Hyytiäinen, K., Malve, O., Ovaskainen, O., Paloniitty, T., Similä, J., Soininen, N., Weigel, B., & Heiskanen, A.-S. (2024a). Strategies for integrating scientific evidence in water policy and law in the face.  of uncertainty. Science of The Total Environment, 931, 172855 (doi.org).

Yiheng Du, Jonas Olsson, Kristina Isberg, Johan Strömqvist, Yeshewatesfa Hundecha, Benedito Cláudio da Silva, Sameh Adib Abou Rafee, Carlos Ruberto Fragoso Jr, Stein Beldring, Anna Hansen, Cintia Bertacchi Uvo, Johanna Sörensen. (2024). Application-based evaluation of multi-basin hydrological models. Journal of Hydrology, volume 641. (doi.org).

Lintunen Karoliina, Kasvi Elina, Uvo Cintia, Alho Petteri. (2024). Changes in the discharge regime of Finnish rivers. Journal of Hydrology: Regional Studies. Volume 53 (doi.org)

Johanna Lykke Sörensen, Cintia B. Uvo , Stephanie Eisner, Jonas Olsson, Stein Beldring, Vanessa S.B. Carvalho, Maria Elenius, Carlos Ruberto Fragoso Jr, Anna Hansen, Trine Jahr Hegdahl, Benedito C. Silva, Michelle S. Reboita, Daniela R.T. Riondet-Costa, Nívea A.D. Pons. (2024). Decision Support Indicators (DSIs) and their role in hydrological planning. Environmental Science & Policy. Volume 157. (doi.org)

Luz Adriana Cuartas, Thais Fujita, Juliana Andrade Campos, Cintia Bertacchi Uvo, Gholamreza Nikravesh, Jonas Olsson, Johanna Sörensen, José Antonio Marengo, Diogo Amore, Elisangela Broedel, Jerusa Peixoto. (2024). Hydrometeorological drought analysis through Two-variate Standardized Index for the Paraná River Basin, Brazil. Journal of Hydrology: Regional Studies. Volume 54. (doi.org) 

Kämäri M., Ekholm P., Kahiluoto J., Saarinen  P. (2024). Vedenlaadun jatkuvatoimisen mittauksen haasteet ja mahdollisuudet. Vesitalous. (lehtiluukku.fi). 

Anna Autio, Pertti Ala-Aho, Pekka M. Rossi, Anna-Kaisa Ronkanen, Mika Aurela. (2023). Groundwater exfiltration pattern determination in the sub-arctic catchment using thermal imaging, stable water isotopes and fully-integrated groundwater-surface water modelling. Journal of Hydrology, Volume 626, Part B. (doi.org).

Anders Wörman, Ilias Pechlivanidis, Daniela Mewes, Joakim Riml & Cintia Bertacchi Uvo. (2023). Spatiotemporal management of solar, wind and hydropower across continental Europe. Communications engineering, volume 3. (doi.org).

Strategic Research and Innovation Agenda SRIA (2023) (water4all-partnership.eu)

Kallio, K., Malve, O., Siivola, E., Kervinen, M., Koponen, S., Lepistö, A., Lindfors, A., & Laine, M. (2023). Spatiotemporal analysis of Lake Chlorophyll-a with combined in situ and satellite data. Environmental Monitoring and Assessment, 195(4) (doi.org). 

Skarbøvik, Eva; Gyritia Madsen van't Veen, Sofie; Lannergård, Emma E.; Wenng, Hannah; Stutter, Marc; Bieroza, Magdalena; Atcheson, Kevin; Jordan, Philip; Fölster, Jens; Mellander, Per-Erik; Kronvang, Brian; Marttila, Hannu; Kaste, Øyvind; Lepistö, Ahti; Kämäri, Maria. (2023). Comparing in situ turbidity sensor measurements as a proxy for suspended sediments in North-Western European streams. CATENA.

Silander, J., Schantz, A., & Hölttä, V. (2023).  When ice breaks – Freshwater Competence Centre (whenicebreaks.com). 

Jari Silander, Anton Von Schantz, Vesa Hölttä, Xiaoli Liu and Ella Rauth. (2022). 
Neuroverkot vesiriskien hallinnassa. Vesitalous. 

Petteri Alho, Hannu Marttila, Eliisa Lotsari, Harri Kaartinen, Cintia Uvo, Anna-Kaisa Ronkanen, Jari Silander. (2022). Uusi vesistötutkimuksen osaamiskeskus ottaa digiloikan suoraan syvään päähän. Vesitalous.

Lauri Ikkala, Anna-Kaisa Ronkanen, Jari Ilmonen, Maarit Similä, Sakari Rehell, Timo Kumpula, Lassi Päkkilä, Björn Klöve, Hannu Marttila. (2022). Unmanned Aircraft System (UAS) Structure-From-Motion (SfM) for Monitoring the Changed Flow Paths and Wetness in Minerotrophic Peatland Restoration. Remote sensing.

Marttila, H., Laudon, H., Tallaksen, L. M., Jaramillo, F., Alfredsen, K., Ronkanen, A.-K., Kronvang, B., Lotsari, E., Kämäri, M., Ala-Aho, P., Nousu, J., Silander, J., Koivusalo, H., Kløve, B. (2022). Nordic hydrological frontier in the 21st century. Hydrology research.

Gonzales-Inca, Carlos, Calle, Mikel, Croghan, Danny, Torabi Haghighi, Ali, Marttila, Hannu, Silander, Jari, Alho, Petteri. (2022). Geospatial Artificial Intelligence (GeoAI) in the Integrated Hydrological and Fluvial Systems Modeling: Review of Current Applications and Trends. Water. 

Lotsari, E., Lintunen, K., Kasvi, E., Alho, P., & Blåfield, L. (2022). The impacts of near-bed flow characteristics on river bed sediment transport under ice-covered conditions in 2016–2021. Journal of Hydrology, 615, 128610.

K. Heikkinen, M. Saari, J. Heino, A.-K. Ronkanen, P. Kortelainen, S. Joensuu, A. Vilmi, S.-M. Karjalainen, S. Hellsten, M. Visuri, H. Marttila. (2022). Iron in boreal river catchments: biochemical, ecological and management implications. Science of The Total Environment, Volume 805. (doi.org).

Marttila H, Laudon H, Tallaksen LM, Jaramillo F, Alfredsen K, Ronkanen A-K, Kronvang B, Lotsari E, Kämäri M, Ala-Aho P, Nousu J, Silander J, Koivusalo H, Kløve B. 2022. The Nordic Hydrological Frontier in the 21st Century. Hydrology Research, 53(5), 700–715. 

Rigon, R., Formetta, G., Bancheri, M., Tubini, N., D'Amato, C., David, O., and Massari, C. 2022: HESS Opinions: Participatory Digital eARth Twin Hydrology systems (DARTHs) for everyone – a blueprint for hydrologists, Hydrol. Earth Syst. Sci., 26, 4773–4800 (copernicus.org).

Lisätietoja

Johtava asiantuntija Jari Silander, Suomen ympäristökeskus SYKE, p. 0295 251 638, etunimi.sukunimi@syke.fi

Erikoistutkija Maria Kämäri, Suomen ympäristökeskus SYKE, p. 0295 251 334, etunimi.sukunimi@syke.fi

Julkaistu 6.4.2022 / Päivitetty 24.3.2025