Hyppää sisältöön   RSS |  Sivukartta |  På svenska |  In English  
 
ymparisto.fi

       Tarkennettu haku
 
 
Ympäristöministeriö | Suomen ympäristökeskus | Alueellista ympäristötietoa | www.ara.fi
« Edellinen taso
Hanke/projekti
28.5.2010 (Päivitetty)
Suomen ympäristökeskus
Ota yhteyttä sivun vastuuhenkilöön
VERSIOT
Englanninkielinen versio
Tulostusversio
Jaa
 
www.ymparisto.fi > Suomen ympäristökeskus > Hankkeet > Hankkeet aakkosittain > Kaukokartoitus- ja mittausteknologia prosessipohjaisten valuma-alue- ja järvimallien kytkennässä (Catch lake)
Sivun lyhytosoite: www.ymparisto.fi/syke/catchlake

Kaukokartoitus- ja mittausteknologia prosessipohjaisten valuma-alue- ja järvimallien kytkennässä (CatchLake)

Aloitusvuosi: 2006
Päättymisvuosi: 2010
Vastuuhenkilö SYKEssä: Ahti Lepistö
Tutkijat/ryhmä: Timo Huttula, Sirkka Tattari, Kirsti Granlund, Jari Koskiaho, Ahti Lepistö, Olli Malve, Timo Pyhälahti, Kari Kallio, Kai Rasmus ja Ninni Liukko (SYKE), Sampsa Koponen (Aalto-yliopisto TKK), Marjo Tarvainen (Pyhäjärven suojelurahasto), Anne Mäkynen (Ramboll Oy)
Rahoittajat: Tekes
Yhteistyökumppanit: Aalto-yliopisto TKK Radiotieteen ja -tekniikan laitos, Pyhäjärvi-Instituutti, Luode Consulting Oy, AERC Readingin yliopisto

Aihe ja tavoitteet

Tekesin rahoittamassa CatchLake hankkeessa (2006-2010) kehitetään prosessipohjaisten vesistöalue- ja järvimallien yhteiskäyttöä hyödyntäen sekä kaukokartoitusteknologiaa, että intensiivimittauksia ja niihin liittyvää langatonta tiedonsiirtoteknologiaa. Projektissa hyödynnetään satelliitti- ja muu havaintotieto ympäristömallinnuksessa, ja toisaalta pyritään pistehavainnoinnilla varmentamaan ja arvioimaan kaukokartoituksella saatua dataa. Pilottialueena on vesihuollon ja virkistyskäytön kannalta merkittävä Säkylän Pyhäjärvi (154 km2) valuma-alueineen. CatchLake2 -jatkohanke painottuu Pyhäjärven tutkimukseen ja siinä kehitetään myös mittaustekniikkaa järvellä sekä mallinnetaan järviprosesseja 3-d mallilla.

Matemaattiset mallit tuottavat tietoa päätöksenteon tueksi. Mallit auttavat ymmärtämään ekosysteemien toimintamekanismeja ja niillä voidaan testata tieteellisiä hypoteeseja. Malleilla voidaan arvioida vaihtoehtoisia kehityskulkuja, sitä miten voidaan tehokkaimmin ja taloudellisimmin vähentää ympäristön kuormitusta. Mallien hyödynnettävyys riippuu paitsi siinä kuvattujen prosessien oikeellisuudesta, myös mallien käytössä olevista syöttötiedoista.

CatchLake on ryhmähanke SYKEn ja TKK:n Radiotieteen ja -tekniikan laitoksen välillä. Projektilla on suorat yhteydet EU:n 6. puiteohjelmassa tehtävään tutkimukseen (Euro-limpacs). SYKE on osallisena EU:n ja ESA:n yhteisessä GMES (Global Monitoring of Environment and Security) ohjelmassa, ja tiedon tuottajana / käyttäjänä ohjelman GSE Land  palvelukeskuksessa.

 

 

 

Kuva 1. Pilottialueena on vesihuollon ja virkistyskäytön kannalta merkittävä Säkylän Pyhäjärvi (154 km²) valuma-alueineen.

Hanke jakautuu kahteen osahankkeeseen:

1. Prosessimallinnuksen kehittäminen valuma-alueella (SWAT, INCA)

Valuma-alue-osahankkeessa kehitetään ja sovelletaan integroituja vesistöaluemalleja (SWAT ja INCA). Malleja vertaillaan epävarmuustekijöiden kvantifioimiseksi, ja työssä hyödynnetään intensiivimittaukset läheisillä tutkimusvaluma-alueilla, joista on olemassa pitkät aikasarjat maatalouden vaikutuksesta ravinne- ja kiintoainekuormitukseen.

SWAT on Yhdysvalloissa kehitetty valuma-aluepohjainen malli, jolla simuloidaan vuorokauden aika-askeleella ravinteiden ja kiintoaineksen huuhtoutumista. Mallin lähtötietoina käytetään kolmea karttapohjaista aineistoa: korkeusmallia, maaperä-, ja maankäyttöaineistoja. Näiden pohjalta muodostetaan alueen uoma- ja osavaluma-alueverkosto. Mallin toimivuutta ja prosessikuvausten oikeellisuutta tarkastellaan alueella suoritettavien intensiivimittausten avulla. Osahankkeessa tarkastellaan erityisesti lähivaluma-alueen merkitystä kuormittajana, sekä pääuoman ja muualta alueelta tulevien purojen/ojien merkitystä järven kokonaiskuormitukseen.

INCA-N on dynaaminen, prosessipohjainen typpimalli jolla simuloidaan ravinteiden huuhtoutumista ja siihen vaikuttavia tekijöitä vesistöalueilla. INCA-mallissa huomioidaan kaikki tärkeimmät ravinnelähteet ja mallilla simuloidaan maankäyttöluokittain muutuntaprosesseja, ravinnevirtoja sekä virtaamaa ja pitoisuuksia halutuissa jokiuoman pisteissä. Mallia kehitetään ja sovelletaan yhteistyössä EU:n Euro-limpacs -projektin kanssa. Työssä hyödynnetään myös perustettavilta intensiiviasemilta mitatut vedenlaatukomponentit, joita käytetään tarkennettaessa mallinnuksen tuloksia. Mallissa hyödynnetään lisäksi uusia EU Corine Land Cover maanpeitetietoaineistoja.

 

 

Kuva 2a

 

Kuva 2b

Kuva 2a. Pyhäjärven eteläosan sameneminen johtuu Yläneenjoesta järveen tulleesta ravinne- ja kiintoainekuormituksesta tulva-aikana. Pelloilta huuhtoutunut maa-aines vaikuttaa voimakkaasti veden optisiin ominaisuuksiin.

Kuva 2b. Liikkuvasta tutkimusaluksesta (Luode Consulting Oy) tehtyihin mittauksiin perustuva sameuskartta. Mittaukset on suoritettu 9.5.2006, eli samana päivänä kun satelliittikuva on otettu. Yläneenjoen edustan sameneminen näkyy vastaavasti kuin sateliittikuvassa.

2. Järvialtaan alueellinen vedenlaatu ja mallinnus

Pyhäjärvellä toteutettiin vuosina 2006-2007 kuusi mittauskampanjaa, joissa kartoitettiin vedenlaadun alueellista vaihtelua läpivirtauslaitteistolla liikkuvasta veneestä. Järven alueellinen vedenlaatu tuotettiin myös tulkitsemalla satelliittihavaintojen aikasarjoja. Näillä riippumattomilla menetelmillä saadut tulokset olivat hyvin vertailukelpoisia keskenään (kuva 2).  Alueellisia mittaustuloksia sekä uuden järvimittausaseman tuloksia käytetään myös Coherens 3-d järvimallisovelluksen vertailuaineistona.

Säkylän Pyhäjärvelle asennettiin tiistaina 19.8.2008  automaattinen järvimittausasema (kuva 3).  Aseman tuottamaa  reaaliaikaista vedenlaatu- ja säätietoa voivat kaikki kiinnostuneet seurata testausvaiheessa osoitteessa: 

http://www.luodedata.fi/pyhajarvi

 
 

 

Kuva 3. Automaattinen järvimittausasema Pyhäjärvellä elokuussa 2008.

Kuva: Henri Vaarala, Pyhäjärvi-Instituutti.

Järven alueellinen vedenlaatu (sameus/kiintoaine, klorofylli-a) tuotetaan tulkitsemalla satelliittihavaintojen aikasarjat kohdejärvestä. Tämä tehdään käyttäen TKK:n ja SYKE:n kehittämiä tulkinta-algoritmeja yhdysvaltalaisen (NASA) MODIS- ja eurooppalaisen (ESA) MERIS-instrumenttien havainnoille. Vedenlaatuaikasarjojen tuotossa hyödynnetään TKK:n kehittämiä data-assimilaation algoritmejä, jotka yhdistävät satelliittiaineistot kaikkeen saatavilla olevaan in situ -havainto-aineistoon matemaattisesti optimoidulla tavalla.

Tihennetyllä seurannalla tarkoitetaan mittaustekniikkaa, jossa mitataan vedenlaatumuuttujia (absorptio- ja attenuaatiomittaukset, fluorometriset mittaukset, sekä lämpötila- johtokyky- ja sameus-mittaukset) GPS-paikannuksen avulla nopeasti liikkuvasta veneestä laajan alueen kattamiseksi, sekä vertaillaan kaukokartoitusteknologialla saatuun dataan.

Coherens -malli on 3-dimensioinen hydrodynaaminen malli, joka on alun perin kehitetty meri- ja rannikkoalueille. Malliin on kytketty fysikaalinen osio, biologinen osio ja sedimenttimalli. Mallilla simuloitiin mm leväbiomassoja Säkylän Pyhäjärvellä vuosien 2006 ja 2009 avovesikausina.

Aiheeseen liittyviä julkaisuja

CatchLake -hankkeen uusi loppuraportti

CatchLake1 - hankkeen raportti (2006-2007)

Coherens 3D Water Quality Model, posteri (pdf, 279 kt)

ELLS - posteri (pdf, 569 kt)

Aquatox  - ecolocigal risk assessment model (ppt, 953 kt)

Bärlund, I., Kirkkala, T. Malve, O. and Kämäri, J. 2007. Assessing SWAT model performance in the evaluation of management actions for the implementation of the Water Framework Directive in a Finnish Catchment. Environmental Modelling & Software 22: 719-724.

Koponen, S. 2006. Remote sensing of water quality for Finnish lakes and coastal areas. PhD Thesis. Helsinki University of Technology, Laboratory of Space Technology Publications, Report 67, Espoo.

Koskiaho, J. 2006. Retention performance and hydraulic design of constructed wetland treating runoff waters from arable land. PhD Thesis. Faculty of Technology, University of Oulu, ActaUniv. Oul. C252.

Koskiaho J., Lepistö A., Tattari S. & Kirkkala T. 2010. On-line measurements provide more accurate estimates of nutrient loading – a case study of the Yläneenjoki river basin, SW Finland. Water Science & Technology (accepted).

Lepistö, A., Huttula, T., Koponen, S., Kallio, K., Lindfors, A., Tarvainen, M. & Sarvala, J. 2010. Monitoring of spatial water quality in lakes by remote sensing and transect measurements. Aquatic Ecosystem Health and Management (in press).

Tattari, S., Koskiaho, J., Bärlund, I. & Jaakkola, E. 2009. Testing a river basin model with sensitivity analysis and autocalibration for an agricultural catchment in SW Finland. Agricultural and Food Science 18, 3-4: 428-439.

Hankkeen loppuseminaarin esitelmät

Hankkeen loppuseminaari Hotel Arthurissa, Helsingissä 19.5.2010:

Lisätietoja

Projektin vastuullinen johtaja: erikoistutkija Ahti Lepistö, SYKE, etunimi.sukunimi@ymparisto.fi

SYKE Jyväskylän yksikkö: johtava tutkija Timo Huttula, etunimi.sukunimi@ymparisto.fi

TKK/Radiotieteen ja -tekniikan laitos: TkT Sampsa Koponen, etunimi.sukunimi@tkk.fi

Pyhäjärvi-Instituutti: toiminnanjohtaja Teija Kirkkala, etunimi.sukunimi@pyhajarvi-instituutti.fi

CatchLake2 -hankkeessa ovat mukana SYKEn lisäksi Aalto-yliopisto TKK:n Radiotieteen ja –tekniikan laitos, Tekes, Pyhäjärvi-Instituutti ja Pyhäjärven suojelurahasto, Lounais-Suomen ympäristökeskus, Turun yliopiston biologian laitos, Readingin yliopisto Englannista, EOMAP Saksasta, NERI Tanskasta sekä yrityksistä Lounais-Suomen vesi- ja ympäristötutkimus Oy, Ramboll Oy, Luode Consulting Oy, Numerola Oy, Kala- ja vesitutkimus Oy ja Pöyry Environment Oy.

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 
 
Muualla palvelussamme
 
 
Muualla verkossa
Soil & Water Assessment Tool SWAT http://www.brc.tamus.edu/swat/
Global Monitoring for Environment and Security GMES http://www.gmes.info/
Luode Consulting Oy http://www.luode.net
Pyhäjärvi Instituutti http://www.pyhajarvi-instituutti.fi/
 
 
© Copyright Valtion ympäristöhallinto  | Palvelukuvaus  | Jätä palautetta | Yhteystiedot