Hur görs väderobservationerna på Meteorologiska institutet?

Väderobservationer behövs t.ex. vid framställningen av tjänster för flyg- och vägtrafiken, inom sjöfarten, resebranschen, underhållningsbranschen, energiproduktionen, jord- och skogsbruket samt för de vanliga medborgarna. Vädret kartläggs hela tiden runt om på jorden och länderna ansvarar själva för att observationerna sammanfattas och utgivs.

Markobservationer görs heltäckande i hela Finland. Väderobservationsnätverket består huvudsakligen av automatiska väderstationer, men vid en del av väderstationerna observeras storheter även manuellt en gång i dagen.

Väderobservationer idag och förr

Den första väderstationen grundades i Kajsaniemi i Helsingfors 1844, efter vilket väderobservationsnätverket har gradvis expanderat. År 1881 grundades sex nya väderstationer, och tio år senare grundades de första nederbördsstationerna. Under den manuella observationsperioden delades stationerna i väder-, klimat-, nederbörd- och sommarregnstationer. Vid klimatstationerna gjordes observationer tre gånger per dygn och vid väderstationerna var utgångsläget åtta observationer per dygn. Vid nederbördsstationer har observationerna genom tiderna gjorts en gång per dygn, på morgonen. Observationer vid flygväderstationer har i huvudsak gjorts två gånger i timmen. År 1981 grundades de första automatiska väderstationerna. Efter detta har stationer automatiserats så småningom, vilket har möjliggjort ett brett stationsnätverk där olika storheter mäts med frekventa intervall.

För tillfället fås observationer från varje automatisk väderstation med tio minuters intervall. Kvaliteten på alla observationsvärden kontrolleras med hjälp av automatiska kontroller. Misstänksamma eller fel värden som den automatiska kvalitetskontrollen anmäler behandlas ännu manuellt för att säkerställa kvaliteten på observationen.  

Grundstorheterna som observeras vid väderstationerna är temperatur, fuktighet, lufttryck, vind, nederbörd, molnighet och molnhöjd, rådande väder, sikt, snödjup och solstrålning.

Här under presenterar vi närmare Meteorologiska institutets olika väderstationer, mätinstrument som används vid stationerna och processen för kvalitetskontroll.

Observationerna produceras enligt certifierade ISO9001:2008-standarder.

Väderobservationsstationer och deras mätningar 

Väderstationernas underhåll kräver insamling av mycket tilläggsinformation om stationen. En del av informationen är basinformation om stationen, t.ex. information om namn, mätplats och driftstid, andra kan vara specifik information om t.ex. instrumenten som finns på stationen och deras serviceläge. Stationsregistret omfattar stationernas information i stor utsträckning sedan decennier tillbaka till idag.

Väderstationens plats

En representativ stationsplats beskriver omgivningens allmänna klimat, därmed strävar man efter att placera väderstationen på ett öppet område omringat med naturlig vegetation, och vid behov skyddat med ett staket. På observationsstationer vid havet, som fyrar, placeras instrumenten ofta där de överlag kan placeras.

Man försöker ta följande saker i beaktande vid val av plats för väderstationer:

• Markytan ska vara så platt som möjligt. Terrängområden som avviker från näromgivningen som bergstoppar, branta backar eller dalar är inte optimala placeringslägen för väderstationer.

• Det ska helst inte finnas träd eller stora byggnader i närheten av väderstationen. Avståndet från vilket hinder som helst borde vara åtminstone två gånger hindrets höjd.

• Speciellt nederbördsmätaren, snödjupsmätaren, solstrålningsmätaren och vindmätaren kräver en viss sorts omgivning för att kunna ge representativa observationer, därför kan dessa inte placeras vid varje väderstation.

En observationsstation grundas för ett visst specifikt bruk. T.ex. en observationsstation vid ett flygfält ska uppfylla de säkerhetskrav som flygtrafiken ställer, en synoptisk station ska representera ett mycket brett område (ca 60-100 km) och en nederbördsstation ska vara på ett område som är speciellt bra just med tanke på mätningar av nederbörden. Under den senaste tiden har behovet att observera vädret nära centrum av städer, där majoriteten av människorna bor och tillbringar sin tid i, ökat. 

Alla mätinstrument ska monteras något nära varandra på observationsplatsen. Observationsplatsen är huvudsakligen ett 10x10 m stort område med en kort gräsmatta och ett staket som omkretsar platsen. Vindmätaren placeras ofta längre bort från de andra instrumenten, så att vinden kan mätas från ett representativt ställe.   

Det sker variationer angående vilka instrument som finns vid de olika stationerna, eftersom man inte kan mäta alla storlekar vid varje station representativt. T.ex. vind- eller solstrålningsmätningar ställer olika krav till öppenheten av väderstationens näromgivning.

Automatisk väderstation

Automatiseringen av väderstationerna börjades i slutet av 1970-talet med havsväderstationerna, där människan hade svårigheter att göra observationer. Automatiseringens mål har varit att göra väderobservationer på ställen där det inte finns bebyggelse nära, producera mångfaldiga observationsstorlekar med ett frekvent intervall och enhetliggöra metoderna att utföra väderobservationer.

Målet med automatiseringen av observationerna har varit att fortsätta manuella observationernas tidsserier så bra som möjligt. På grund av skillnaderna i mätförfaranden, kan det ändå finnas skillnader i mätdatan. Tidsseriernas kontinuitet tryggas på lång sikt med tillräckligt långa mätningar ovanpå varandra, ifall det skulle ske större förändringar i mätförfaranden eller stationsplatsen.

På observationsstationerna används endast instrument som är godkända av Meteorologiska institutet. Innan ny teknologi tas i operativt bruk, utförs test- och jämförelseperioder, där olika sensoralternativ jämförs med varandra. Under testperioden görs referensobservationer av teststorheten även manuellt. Olika tillverkarnas sensorers observationsvärden jämförs efter testperioden och på detta vis försöker man hitta det automatiska observationsinstrument som bäst passar i finska väderförhållanden för varje olik storhet som observeras.

En automatisk väderstation består av en centralenhet, telekommunikations- och elöverföringslösning och sensorer och observationsinstrument ihopkopplade med centralenheten. Genom tiderna har flera teknologiska generationer av väderstationer använts.

Manuell väderstation

Vid en manuell väderstation avläser observatören observationsinstrumenten, observerar sikten, molnigheten, rådande vädret och markytans beskaffenhet med sina sinnen och antecknar därefter alla observationer i observationsboken. Vid utgången av varje månad skickar observatören observationsboken till Meteorologiska institutet för att granskas och arkiveras. Väderobservationer görs åtta gånger om dygnet, med tre timmars mellanrum, klockan 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 och 21 UTC.

Meteorologiska institutet har haft ungefär 50 manuella väderobservationsstationer, men nuförtiden finns det endast få kvar.

Manuell klimatstation

En klimatstation har varit en liknande observationsstation som den ovan beskrivna manuella väderstationen, där man har förrättat de s.k. klimatologiska mätningarna (temperatur och nederbörd) tre gånger om dygnet (06, 12, 18 UTC). Automatstationer har ersatt klimatstationernas mätningar helt, därmed finns inga klimatstationer i bruk längre.  

Manuell nederbördsstation 

Till väderobservationsnätverket hör även manuella nederbörds- och snödjupsmätningar. Nederbörden mäts med hjälp av en regnbehållare. Observatören tömmer behållaren en gång per dygn, och mäter samtidigt den samlade vattenmängden. Snödjupet mäts med en snökäpp. Snödjupet avläses från ett avstånd på två meter så, att observatören blickar vågrätt längs med snöytan för att snö som samlats mot eller smultit vid snökäppen inte ska påverka mätningen. Snödjupet avläses med en centimeters noggrannhet på snökäppens skala.

Observationstidpunkter

Väderobservationer antecknas alltid i koordinerad universell tid, UTC-tiden (Universal Time, Coordinated). Finlands lokala tid är tre timmar före UTC-tiden på sommaren och två timmar före vid normaltid ("vintertid").   

Meteorologiska dygnet byts vid 00:00 UTC. Undantagen är dygnets nederbördsmängd och observationsperioden för temperaturens minimi- och maximivärden. Dygnets nederbördsmängd mäts i tidsintervallet 06-06 UTC och 24 timmars minimi- och maximivärden för temperaturen observeras i tidsintervallet 18-18 UTC.

Traditionellt har observations- alltså synop-tiden, varit åtta gånger om dygnet (klockan 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 UTC) 20 minuter i jämna timmen. Observationstiden har inte kunnat vara exakt på timmen, för att det tar tid att göra observationen och förmedla den vidare. Denna praxis är ännu i bruk vid manuella väderstationer. Vid automatstationer har man inlett synoptiska mätningar med en timmes intervall för att frekventa observationer fås i realtid. Frekventa "icke-synoptiska" mätningar har inte samma specialroll som tidigare i konventionell mening. Å andra sidan har synoptiska mätningar ännu en central roll i det internationella meteorologiska informationsbytet och då klimatologiska jämförelser görs.

Väderobservationstationernas kontroller, underhåll och mätinstrumentens kalibrering 

Väderobservationsstationerna underhålls med jämna mellanrum för att trygga observationernas goda kvalitet. Vid väderstationerna används kalibrerade mätinstrument och -sensorer. Mätningarna är spårbara. 

Observationsstationernas mätningars meteorologiska representativitet bevakas genom utvärderingar av representativiteten som görs med jämna mellanrum.