Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

1. Meriympäristön Automaattinen Havainnointi Tero Purokoski SYKEn vertailulaboratoriopäivät 8.-9.10.2013

2. Lähtötilanne: Merialueilta liian vähän havaintoja Miten havainnoidaan / mitataan: • Ankkuroitavat, kiinteät mittalaitteet • Meressä vapaasti liikkuvat mittalaitteet • Laivoista tapahtuvat mittaukset • Rannalta tapahtuvat mittaukset • Kaukokartoitus (lentokone, satelliitti) Photo: Petra Roiha, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

3. Automaattiset mittalaitteet taustaa 1 Mitä havainnoidaan / mitataan: • Fysikaaliset parametrit (T, Sal) • Kemialliset (happi, ravinteet) • Biologiset (Chl, sinilevät) • Virtaukset • Aallokko • Vedenkorkeus • Pohjan muoto/rakenne • Meteorologiset mittaukset Photo: Courtesy Kongsberg Maritime Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

4. Automaattiset mittalaitteet taustaa 2 • Ennen kiinteät ankkuroinnit ja omaan muistiinsa tiedon tallentavat laitteet • Nykyään reaaliaikainen tiedonsiirto • Tulevaisuudessa itsenäiset, älykkäät mittalaitteet ja mittausverkot (tiedonsiirto, energia) Photo: Liquid Robotics, Inc. Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

5. Automaattiset mittalaitteet taustaa 3 Tiedonkeruu merestä haastavaa ja kallista: • Mittalaitteiden oltava luotettavia: • tarkkuus ja toimintavarmuus • Asennus • Etäisyydet (asennukset avomerelle) • Meriympäristön asettamat rajoitukset (esim. aallokko-olosuhteet, veden syvyys laivaliikenne, kalastus, jää, biofouling) • Huolto . Photo: Kimmo Tikka, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

6. Mittalaitteiden ankkuroinnit 1 • Laitteet saatava asennettua ehjinä • Laitteet saatava ylös ehjinä • Vaatimukset laivalle: • nosturi, jolla riittävä nostokyky • laivalla kyky pysyä paikoillaan (mielellään DP) • Henkilöstön ammattitaito • Asennus sääriippuvainen • Aallokon vaikutus / korroosio Photo: Kimmo Tikka, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

7. Mittalaitteiden ankkuroinnit 2 (”Älypoijut”) • Merimeteorologiset poijut (voidaan käyttää myös väyläpoijuina (AtoN)) • http://www.axystechnologies.com/BusinessUnit/AXYSMarineEnvironmentalMonitoring/MetOceanWeatherObservingPlatforms/WatchKeeperBuoy.aspx • Meriviittoihin asennetut mittalaitteet: • Meritaidon älyviitta • http://www.meritaito.fi/www/fi/palvelut/Alyviitta_ja_ymparistopoiju.php • Vastaava tanskalainen poiju (kts. sivu 3) • http://www.boos.org/uploads/media/Boos_news_3_web_01.pdf Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

8. Tiedonsiirto ankkuroinnista pinnalle • Omaan muistiinsa tallentavat mittalaitteet • Tiedonsiirto kaapelilla • Maihin • Pintapoijuun • Induktiivinen tiedonsiirto • Akustinen tiedonsiirto (lähde: http://www.seabird.com/application_notes/AN92.htm Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

9. Utön induktiivisen mittausjärjestelmän asennus Photo: Heini Jalli, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

10. Tiedonsiirto pinnalta maihin: GSM • Automaattinen YSI:n profiloiva mittauspoiju (Saaristomerellä Seilin tutkimusaseman lähellä) • Datan siirto GSM • Anturit: CTD, happi, sameus, Chl, sinilevät (ravinteet) Photo: Kimmo Tikka, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

11. Tiedonsiirto pinnalta maihin: (radiolinkki; 2-way) Photo: Tero Purokoski, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

12. Tiedonsiirto pinnalta maihin: satelliitti Photo: Jarmo Vehkakoski Photo: FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

13. Laivalta tapahtuvat mittaukset • Tutkimusalukset (”manuaalisia” mittauksia) • Ships of Opportunity (automaattiset mittaukset) • Runkolämpömittari • Läpivirtauslaitteisto (Algaline) • Temp, Sal, • Bio-optiset anturit • Tutka: jää, aallokko • Meteorologiset suureet Photo: Kimmo Tikka, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

14. Vapaasti liikkuvat mittalaitteet • Sukeltavat mittalaitteet • ARGO-poiju • Glider • AUV Photo: Courtesy Kongsberg Maritime • Pinnalla olevat mittalaitteet • Ajelehtivat • Itsenäisesti liikkuvat (esim. Wave Glider) Wave Glider - Photo: Liquid Robotics, Inc. Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

15. Argo-poijun mittausperiaate ja rakenne • Ajelehtii vapaasti virtauksen mukana annetulla syvyydellä. • Ajelehtimissyvyyttä ja sukelluksissa oloaikaa voi säädellä. • Nousee pintaan halutuin väliajoin ja mittaa samalla lämpötila-suolaisuusprofiilin. Graphics: IFREMER Graphics: Wikipedia Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

16. IL:n ARGO-poijut Itämerellä Photo: Petra Roiha, FMI Photo: Tero Purokoski, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

17. GROOM – FMI’s Glider Tests in the Baltic Sea Graphics: University of Washington Kuvat: Kimmo Tikka, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

18. Kaukokartoitus • Maalta tehtävät mittaukset (mm. tutkien käyttö aallokon ja virtausten mittaukseen - ei sovellu Itämerelle, jäätutkimus) • Satelliitit • Lämpötila, suolaisuus • Chl, sameus • Jääpeite, merenpinnan korkeus • Virtaukset, aallokko etc. Photo: Courtesy NASA Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

19. Laadunvarmistus • Antureiden kalibroinnit : ennen / jälkeen mittausten • Antureiden tarkkuus ja stabiliteetti • Miksi kannattaa käyttää laadukkaita antureita, joiden tarkkuus ylittää selvästi vaadittavan mittaustarkkuuden? • Vertailumittaukset silloin, kun mahdollista • Datan tarkastelu: • Visuaalinen tarkastus • Ympäristöön selvästi sopimattomat tulokset • Laatujärjestelmä Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

20. Tulevaisuus • Itsenäiset älykkäät mittalaitteet, jotka muuttavat mittausstrategiaansa (mittaustaajuus, mittausalue) ympäristöolosuhteiden muuttuessa • Kiinteät mittausverkot esim. Ocean Observatories Initiative • http://oceanobservatories.org/infrastructure/ooi-station-map/endurance-array/ Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

21. Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi

22. Kiitoksia! Photo: Aleksi Nummelin, FMI Tero Purokoski / Meriympäristön Automaattinen Havainnointi