Hankkisinko kenttäsääaseman?

Jouko Tikkanen Uutiset Leave a Comment

Tämä esitys on kuvina koulutusmateriaali-linkin alla oikeassa palkissa.

Sääfyysikko ILkka A LILJA, JyväskyläJoskus esitetään ajatuksia, väitteitä, joiden mukaan sääasioissa riittää internet ja kännykkä. Yhä useammat kuitenkin ymmärtävät, että tarvitaan koko joukko ihmisiä ja välineitä ennen kuin asiat voidaan siirtää internet- tai tekstiviesteiksi. Sääasemia käytetään siis tuottamaan tietoa oikeaan aikaan oikeasta paikasta. Internetiä voidaan käyttää – jos sää ja ukkoset sallivat… ja telelinjat toimivat… – sääinstrumenteilla kerätyn ja sääohjelmilla muokatun tiedon siirtoon ja selailuun. Ensimmäiset internet -sääasemat toteutimme kymmenen vuotta sitten Jyväskylän yliopiston , Mankaan yläasteen ja Enon ala-asteen(**) kanssa. Ensimmäiset maanviljelyä palvelevat internetissä ja kännykässä toimivat peltosääasemien sovellutukset asennettiin v 1999 Kalajoelle Keski-Pohjanmaan maaseutukeskuksen vetämänä EU projektina.

Henkilö- tai tilakohtaisten elektronisten sääinstrumenttien päätyypit ovat:
1) SALAMATUTKAIMET
2) SATELLIITTIVASTAANOTTIMET
3) TÄSMÄ (LÄHI) SÄÄASEMAT

1. SALAMATUTKAIMET (Lightning / Thunderstorm detectors, Lightning mappina)

Halvin tietokoneelle iskut piirtävä salama- eli. ukkostutkain on noin nyrkinkokoinen ¤älypalikka¤ (kuva 1) joka suunnataan kohti pohjoista, ja josta vie ohut kaapeli PC:lle. Anturi suuntii salamaniskut 480 km säteellä ja sijoittaa iskupisteen Suomen kartalle. PC-liitettävät Boltek salamatutkaimet maksavat 800 – 1200 eur mallista riippuen. Tarvitaanko sellaista?. Säävakuutusmaksujen omavastuuosuudet ovat olleet huimassa nousussa ja vakuutusyhtiöiden suhtautuvat yhä tiukemmin säävahinkojen korvauksiin. Maissa, joissa ukkosilmat ovat paljon yleisempiä kuin meillä, on huomattu että salama iskee myös tiheässä ryhmässä kulkeviin karjalaumoihin: tähän pääsyynä pidetään laumasta nousevaa lämmintä ja kosteaa ilmaa. Salamaniskusta johtuneita metsäpaloja on syntynyt jätteidenpolton synnyttämistä johtavista savukaasuista ¤keino-ukonilman¤ seuraamuksena.

”Miksi valvontakameramme menee ukonilmalla rikki vaikka salama iskee yli kilometrin päähän.” Isännälle selvitettiin , että alueen maaperän sähkönjohtavuus on poikkeuksellisen suuri. Tilalle suositeltiin alueen sähkönjohtavuutta vähentämistä metaanikaasujen talteenotoilla ja maaperän sähkönjohtavuus neutraloimalla. Tilalle hankittiin myös Boltek StormTracker ukkostutkain, jolla voi paikantaa 480 km säteeltä reaaliaikaisesti salamointialueet ja iskujen tyypin & määrän sekä ukkosrintaman liikenopeuden ja suunnan. Näyttölaiteena voi käyttää omaa PC:n ruutua ilman internet- tai muita teleliikenteeseen perustuvia linjayhteyksiä . Voi välttää tarpeettomat toiminnankeskeytykset ja laiterikot kytkemällä tärkeät laitteet varavoiman alaisuuteen, sulkemalla luukut ja ovet ajoissa sekä sammuttamalla kastelulaiteet ja kytkemällä ne irti verkosta ja linjoista ennen myrskyn päälle nousua. StormTracker on lentäjien avuksi lentokoneitten ohjaamoihin alun perin suunniteltu kännykän kokoinen antenni –musta palikka- ja sen liitäntäkortti PC:lle eli transienttivastaanotin, joka tunnistaa ja mittaa suunnan ja matkan salamaiskuun.

EFM- salamahälytin puolestaan on n 10 kertaa StormTrackeria kalliimpi, mutta pystyy suorittamaan ennalta ehkäisevät varotoimenpiteet ilman ihmisen apua tai ilman ensimmäistäkään salamaa. EFM (Previstorm) laitteen toimintaa perustuu siihen, että luonnollinen maapallon ja ilmakehän ionosfäärin välinen sähkökenttävoimakkuus kasvaa normaaliarvostaan (n 160 V/m) tuhansiin voltteihin per metri kuuropilven lähestyessä. Sähköistymistä voi tapahtua myös ilman näkyviä kuuropilviä erilaisten hankausilmiöiden seurauksena.

2. SÄÄSATELLIITTIVASTAANOTTIMET (Kaukokartoitus, Remote sensing)

Polaariset (=napojen kautta kulkevat) sää- ja ympäristösatelliitit mittaavat säätilaa 400-900 km etäisyydeltä (NOAA, OKEAN, METEOR, TERRA….) lämpöskannerein ja säätutkin. Ympäristösatelliitit pystyvät mittaamaan myös vesistöjen ja ilmakehän saastuneisuutta Amerikkalaiset NOAA -sääsatelliitit kiertävät maapallon 14 kertaa vuorokaudessa napojen kautta kulkevin radoin ja ajavat Suomen yli 4-6 kertaa päivässä n. 1500 km levein mittaus kaistoin tallentaen 1- 4 km erottelukyvyllä maan ja pilvien lämpötilaa viidellä aallonpituudella (näkyvä valo ch1-2, ¤lämpökamera¤ ch3-5.) Suomessa myymänne kannettava polaarinen sääsatelliittivastaanotin maksaa 800 euroa ja sitä voi täydentää Meteosat (36000 km korkeudella) sääsatelliitin tiedoilla 1200 euron lisähintaan. Digitaalisen korkean resoluution (1 km) kuvia vastaanottavan sääsatelliittivastaanottimen hinta on 4000 euroa. Tuulen, sateen tai haihdunnan kaukokartoitus ei nykyisillä tai suunnitteilla olevilla sääsatelliiteillakaan ole mahdollista, jos vaatimuksena on pellolle asennettaville täsmäsääasemille ominainen 1-10 minuutin aikaleimaustarkkuus ja alle yhden aarin alueellinen erottelu. Sääsatelliittien kuvien tulkinta vaatii muutaman kuukauden harjoittelun, mutta yleissääntö: mitä pienempi ja pyöreämpi valkoinen ympyrä IR- kuvasta näkyy kulkeutuvan kohdallesi sitä kovempi paikallinen rankkasade tai ukkoskuuro- tai mitä mustempaa Suomen päällä sitä kauniimpi sää . Mitään maksullisia lupamaksuja tai lisenssejä ei sääsatelliittikuvien vastaanotto edellytä.

3. TÄSMÄ (LÄHI-) SÄÄASEMAT Precision (local) weather stations

Jos halutaan rekisteröidä pellolta päivittäiset ja kumulatiivisesti sääsuureet -haihdunta mukaan lukien – tarvitaan sääaseman mittaristoon tuulen, lämmön, ilmakosteuden ja sateen lisäksi myös ilmanpaine ja auringonsäteily (W/m2) sekä joskus myös maamärkyys, lehtimärkyys, maalämpö. Kaikki säämuuttujat mittaavan kannettavan langattoman sääaseman hinta asennustarvikkein on alle 2000 euroa. Suppeampi elektroninen täsmäsääasema, joka mittaa ja tallentaa tuulen, lämmön, vesisateen ja ilman kosteuden (-45..+60, 0-100%RH) sekä ilmanpaineen maksaa asennustarvikkeineen n 800 euroa. Mukana mainituissa hinnoissa on PC liitäntä ja sääohjelmisto sekä intra/internet ohjelmisto sääaseman hyötykäytön laajentamiseksi erilaisten yhteistyökuvioiden puitteissa. Hyvä esimerkki ikiomien sääasemien soveltamisesta oli EU- pilot projekti Keski-Pohjanmaalta, jossa Kalajoen ympäristöön asennettiin kolme DAVIS GroWeather sääasemaa. Niiden tieto välittyy myös Keski-Pohjanmaan maaseutukeskukseen, joka antaa palautteena viljelijöille perunaruton torjuntaohjeen.. Nimenomaan maanviljelyksessä kasvinsuojeluaineiden käytölle asetetut uudet normit ovat olleet riittävä syy hankkia paikallisia peltosääasemia. Ns. virallinen lentokenttä -yleissääasema ei toimi tarvittavalla luotettavuudella ja tarkkuudella väärän paikan vuoksi. Viljelmät eivät yleensä sijaitse lentokenttien kyljessä. Yhä useammin halutaan säätieto myös ikiomaksi ja jatkojakeluun väitöskirjojen tai muiden opinnäytteiden tekijöille.

Paikallisia sääasemia hankitaan myös laatuluokituksen vuoksi. Yhä useampi kansallinen tai kansainvälinen maataloustuotteiden tukku-ostaja on hyvin kiinnostunut laadusta ja tätä kautta torjunta-aineiden käytöstä ostamissaan tuotteissa; Torjuntakerrat ja määrät on optimoitavissa kasvukohteessa tapahtuvan jatkuvan sääseurannan avulla.

DAVIS Vantage Pro Plus sääasemalta saatavat reaaliaikaiset tiedot ovat:

HÄLYTYKSIÄ (alarm voidaan välittää myös sähköpostitse tai tekstiviestinä lisäohjelman avulla)
-ilman ja maan kosteus & lämpö, tuuli, sade, haihdunta, paine, kaste, märkyys, hyytävyys, aur. säteily, UV-säteily

PAIKALLINEN SÄÄENNUSTE (forecast)
Ennuste näkyy sääikonina ja tekstiviestinä 4-48 tunnin ajalle. Ennuste perustuu tuulen, paineen, lämmön ja ilman kosteuden muutoksiin.

TEHOISAN LÄMPÖTILAN SUMMA LAJIKEKOHTAISESTI (Growing Degree Days)
-lämpötilasummia käytetään lajikkeen valmistumisajan arviointiin sekä kasvinsuojelutoimenpiteen ajoittamiseen.Voi käyttää kolmea eri metodia minimi/max lämpötilan laskemista (epätarkin ) jatkuvaan integrointiin asti (tarkin)

LÄMPÖ-KOSTEUSSUMMAT (Temperature-Humidity hours report)
-kasvinsuojelu vaatii myös lajikekohtaisten lämpökosteussummien seurantaa. Eliö voi muuttua agressiivisiksi 15 tunnin kuluttua siitä kun ilman lämpötila on ollut jatkuvasti yli 12 C ja ilman kosteus samalla vähintään 89 % .

LEHTIMÄRKYYSSUMMAT (Leaf wetness hours)
Lehtimärkyys ilmaisee kasteen ja tihkusateen kertymistä lehdistöön. Tätä tietoa käytetään mm torjunta-ajankohdan määrittämiseen . Liiallinen lehtimärkyys estää kasvinsuojeluaineen vaikutuksen tyystin. Liian kuivalle lehdellä liian väkevä torjunta-aine aiheuttaa vahinkoja.

MAALÄMPÖSUMMA
Voi arvioida milloin maaperän lämpötila on ollut kylvöä ajatellen riittävän kauan asetetun kynnyksen yläpuolella.

HYYTÄVYYSSUMMA ( Tuulen ja lämpötilan yhteisvaikutus)
Eräät hedelmäpuut tuottavat parhaiten jos hyytävyys alenee tuottamattomana kautena raja-arvoa pienemmäksi määrätyksi ajaksi. Raportissa näkyy kuinka kauan hyytävyys on ollut valittuna ajanjaksona ko rajan alapuolella

HJAIHDUNTA & KASTELUN HALLINTA K-KERTOIMIN (ET, irrigation management /crop cofficients)
Uudet kastelunesteet tihkukasteluun liittyen ovat tuoneet tarpeen optimoida kasteluaikaa vallitsevan haihdunnan mukaan. ’Negatiivinen sade’ eli Evapotranspiraatio (kokonaishaihdunta ET) tapahtuu maaperän haihduntana (evaporaatio) ja kasvihengityksenä (transpiraatio). Sääaseman kastelunhallinta-ohjelmisto ottaa huomion kasvin eri kehitysvaiheet kasvukertoimen kautta. Haihdunta lasketaan kansainvälisellä Penman -Monteith -menetelmällä, joka ottaa huomioon lämmön, kosteuden, tuulen etenemän ja auringon säteilyn.

LÄMMITYS & JÄÄHDYTYS ASTEPV LUKU (heating ddays, cooling ddays)
Käytetään lämmitys- ja viilennys kustannusten seurantaan ja arviointiin . Jäähdytysastelukusumma vastaa tehoisan lämpötilan summaa jos jäähdytyskoneet käynnistyvät lämpötilassa 5 C

VILJELYKIRJANPITO:Säähavainnon yhteyteen voi tietokoneen avulla lisätä erilaisia aputekstejä Monet viljelijät ovat ottaneet ko ’notes’ metodin viljelykirjanpidon työkaluksi

SÄÄTIETOKANTA, ULKOISET YHTEYDET, INTERNET

Tietokoneen (PC tai MAC) ohjelmistolla voi ylläpitää säätiedostoa, joka täydentyy automaattisesti sääaseman imuroinnin yhteydessä. Purku voidaan tehdä ilmaiseksi (telemetrisesti) 0.1-1.5 km säteellä ja langallisesti 300 m päästä tai kauempaakin (6 –11 km) 4-napa paikallismodeemein . Myös GSM- tai lankapuhelinyhteys ’minne tahansa’ on mahdollinen. Weatherlink -ohjelmistossa on vakiona internet/intranet -sivuautomaatio ja vienti serverille . Tanskalaiselle NegFrey -ohjelmistolle on liitäntäoptio, joka suodattaa laajasta DAVIS säätietokannasta ko. torjuntaohjelman lähtötiedot .

SÄÄN MUUTTUJISTA

Tänä päivänä tiedetään , että myrskyt ovat yksi näkyvä tulos haihtumisen seurauksena syntyvän latentin (’sala-’) energian purkautumisesta. Tavanomaiset tuulet ovat alueellisten ilmanpaine-erojen aikaansaamaa ilman liikettä paikasta toiseen lähinnä vaakasuoraan. Tuulet purkavat energiaansa puiden huojumisena, talojen sortumisena, aallokkona, tuulimyllyjen pyörimisenä jne. Ilmavirtaus loppuu vasta kun ilmanpaine-ero nollautuu. Suomessa voi ennakoida tuulen suunnan ja voimakkuuden aamun toki jopa sanomalehden ilmapainekartasta. Tuuli kulkee suurin piirtein ilmapaine tasoviivojen suuntaisesti matalan keskuksen ympäri vastapäivään ja korkeapainekeskuksen ympäri myötäpäivään nopeudella, joka saadaan likiarvokaavasta v=2000/d , missä d on kahden lähekkäisen tasoviivan välimatka kilometreinä (olettaen viivojen paine-eroksi 5 hPa (=5 mbar).) Esimerkiksi Helsingin ja Jämsän välimatka on noin 200 km ja jos ilmanpaine-ero on viisi millibaaria, on tuulen nopeus esteiden yläpuolella siten v= 2000/200 = 10 m/s. Jos tuoreessa sääkartassa ei näy yhtään isobaariviivaa ei alueella tuule. Tuulen paikallinen mittaus tapahtuu sääaseman anemometrillä, jossa on elektroninen tuuliviiri ja nopeuspotkuri. Tuulen suunta on ilmansuunta, josta tuuli tulee ilmaistuna asteina nollasta pohjoisesta idän (90) kautta myötäpäivään täyden ympyrän verran. Tuulen rekisteröintiin – saati riitatapauksiin liittyviin selvityksiin – tarvitaan kuitenkin toteutunutta tositietoa oikealta alueelta oikealla hetkellä. Median yleinen säätieto ei riitä.

Sademäärien tiedetään olevan erittäin aluekohtaisia. Jyväskylän keskustassa satoi ukkoskuurossa 6.7.99 puolessa tunnissa 200 tonnia hehtaarille (20 mm) ,jolloin päästiin jo TV uutisiin talojen kellareiden ja katujen alkaessa täyttyä vedellä. Samaan aikaan 5 km etelämpänä Keljonkankaalla ei satanut yhtään. Elektroniset sadelaskuri toimivat läpivirtausperiaatteella, mutta talvikäyttöä varten niihin pitää asentaa lumisulatin, joka tekee lumesta nestettä.

Haihdunta on ikään kuin negatiivista sadetta. Kokonaishaihdunta on ollut vaikeasti ja kalliisti mitattavissa punnitusperiaatteella (lysimetri), joka on mekaaninen vaikeasti automatisoitavissa oleva mittalaite. Siksi on viime vuosina kehitetty lähisääaseman avulla tapahtuva elektroninen menetelmä, joka vaatii tuulen, lämmön, kosteuden, ja auringonsäteilyn jatkuvan tarkan rekisteröinnin. Ensimmäiset kannettavat, luontokäyttöiset kokonaishaihdunnan mittaavat sääseipäät otettiin Suomessa käyttöön vuonna 1996 vihannesviljelijöiden keskuudessa sekä alan tutkimuslaitoksissa.

Tihkukostelun yleistyessä kastelunhallinta on yhä suositumpi haihduntasovellutus sääasemalle.

Sääasemaan on olemassa myös maakosteuden ja lehtimärkyyden mittauslähetin. Tennsiometri metodilla toimivan märkyysanturin yksikkö on senttibaari, alipaine, jonka kuivuus aiheuttaa maaperässä (0-200 cb). Siinä missä haihdunta (ET) kertoo laajojen alueitten tilasta – epäsuorasti maanmärkyyden, tensiometrein saadaan maanmärkyys muutaman senttimetrin tarkkuudella. Lehtimärkyys kuvaa kastetta ja anturi ikäänkuin matkii kasvin lehteä. Yksikö 0-15, 0=täysin kuiva, 15= täysin märkä.. Sovellutuksena kasvinsuojelu.

NÄKYMIÄ

Paikallisverkko tai internet yhteys saman alueen eri viljelijöitten kesken on ollut 3- 4 vuotta realistista. Keski-Pohjanmaan maaseutukeskuksen EU projekti (kolme paikallista sääasemaa 18 perunanviljelijän käytössä internet ja kännykkäpohjalta) tuotti paljon ymmärrystä vuosina 1999 – 2002 täsmäsääaseman käytöstä Erikoisviljelyagrologi Sirkku Koskela ja atk-agrologi Mika Kivelä Kokkolasta ovat laatineet ko. projektista selosteita ja Davis Yliopisto (California) koordinoi projekteja, joissa täsmäsääasemien avulla toteutetut hyötysovellutukset (lämpösummat, torjuntahälytykset) on internetin kautta viljelijöiden hyödynnettävissä.

Laatuvaatimusten kiristymisen myötä ammattiviljelyyn toimitetaan yhä enemmän sääasemia sekä omille pelloille että muualta vuokratuille etätiluksille. Salamatutkaimia ja EFM hälyttimiä aletaan hyödyntää tietoliikenteen ja kastelu-, tuuletus ym. kohteiden suojaamisen yhä laajemmin. Sääsatelliittikuvien tarkkuus paranee hieman, mutta kitkan vuoksi matalalla lentävien tarkimpiin kuvauksiin pystyvien alusten määrä ei juuri kasva ko alusten pysyessä ilmassa vain vuoden päivät viiden kuuden vuoden (nyk. NOAA) asemasta.

Utopiaako? Lennokin avulla tapahtuva säämuuttujien mittaus & kuvaus käytössä parin vuoden kuluessa Suomessa?. Alla agromittaus/säähavainto uav (miehittämätön lennokki).

TILAA PUUTARHA-SANOMAT SUORAAN KOTIISI!