Tämä palvelu esittelee typpidioksidin (NO2)
pitoisuuskarttoja Suomen alueelta. Kartat ovat vuoden 2019
keskiarvoja, ja ne perustuvat Copernicus TROPOMI/Sentinel-5P
-satelliitin mittauksiin. Kartoissa esiintyvä typpidioksidi on
ilmansaaste, joka syntyy ensisijaisesti palamisprosessien
sivutuotteena (esim. liikenne, energiantuotanto ja
teollisuusprosessit). Koska typpidioksidin elinikä ilmakehässä
on lyhyt, sen ajassa ja paikassa keskiarvoistettuja pitoisuuksia
voidaan käyttää päästölähteiden paikallistamiseen, sillä
keskiarvoistus poistaa mm. vaihtelevista sääoloista johtuvia
lyhyen aikavälin vaihteluja.
Tämä palvelu on osa EU 2020 e-shape -projektin Health showcase
-osiota. Palvelun ylläpidosta ja mittausten analysoinnista
vastaa Ilmatieteen laitoksen Avaruus- ja kaukokartoituskeskus.
TROPOMI-instrumentin laskenta-algoritmin kehityksestä vastaa
Alankomaiden ilmatieteen laitos KNMI, jonka tuottamat mittaukset
ovat saatavilla ESA Sentinel Hub -palvelun kautta. Lisätietoja
palvelusta ja käytetyistä havainnoista voi saada
täältä, tai
ottamalla yhteyttä hankkeen vastaavaan tutkijaan (Iolanda
Ialongo, Ilmatieteen laitos).
Karttoihin on piirretty Copernicus Sentinel-5P -satelliitin
TROPOMI-instrumentin (TROPOspheric Monitoring Instrument)
alailmakehän typpidioksidihavaintojen keskiarvo ajalta
1.4.–30.9.2019. Havainnot on keskiarvoistettu tasaväliseen
hilaan, jonka resoluutio on 2km×2 km. Koska TROPOMIn oma
resoluutio on 7km×3,5 km, on kyseessä mittausten ylinäytteistys
eli oversampling (Sun et al., 2018). Päästölähteiden
korostamiseksi keskiarvon laskemisessa on huomioitu ainoastaan
heikkojen tuulten (alle 3 m/s) aikana tehdyt mittaukset. TROPOMI
on Euroopan avaruusjärjestö ESAn Sentinel-5 Precursor (S5P)
-satelliitin kuljettama instrumentti, joka puolestaan on osa
EU:n Copernicus-ohjelmaa (Veefkind et al., 2012). TROPOMIn
laskenta-algoritmin toimintaa on kuvattu tarkemmin lähteessä
(van Geffen et al., 2019). Palvelussa käytetyt
NO2-havainnot ovat avoimesti saatavilla
ESA Sentinel hub -palvelusta, ja niitä verifioidaan säännöllisesti eri puolilla maailmaa
(ml. Suomessa) sijaitsevien maa-asemien referenssimittauksiin
(Ialongo et al., 2020).
Karttoihin on merkitty mustilla ympyröillä
E-PRTR -päästötietokannan
mukaiset stationaariset NO2-päästölähteet vuonna
2017. Ympyröiden koolla puolestaan ilmoitetaan päästöjen
suhteellinen suuruus. Muut typpidioksidin päästöt ovat pääosin
peräisin liikennesektorilta (tie- ja laivaliikenne). Huomautus:
Eri kaupunkien pitoisuuksien vertailu ei ole yksikäsitteistä,
sillä karttojen väriskaalojen rajat eroavat toisistaan.
Pitoisuuksien vertailu onnistuukin helpoiten käyttämällä koko
Suomen NO2-pitoisuuskarttaa, joka löytyy
täältä.
Typpidioksidi (NO2) on ilmansaaste, jota syntyy
pääasiassa fossiilisten polttoaineiden palamisprosesseissa
(esim. liikenne, energiantuotanto ja teollisuusprosessit). NO2
osallistuu alailmakehän otsonin ja nitraattiaerosolien
muodostukseen, ja se on haitallinen terveydelle ja ympäristölle.
NO2 on lyhytikäinen kaasu, minkä vuoksi sen
pitoisuudet ovat korkeita pääosin päästölähteiden lähellä.
Karttoja tulkittaessa on kuitenkin syytä huomioida, ettei
yksittäisen satelliitti-instrumentin mittaaman pikselin
pylväspitoisuus riipu yksinomaan kyseisen pikselin alueella
tapahtuvista päästöistä, vaan myös ilmakehän kemiasta ja
päästöjen kulkeutumisesta pikselin ulkopuolelta. Mittausten
pitkänajan keskiarvoja voidaan kuitenkin käyttää päästöjen
paikallistamiseen (esim. tämän palvelun kartat).
Satelliitti-instrumentit mittaavat NO2-pitoisuuksia
maanpinnalta tropopaussiin ylettyvässä ilmakehän pylväässä
(tavallisesti yksiköissä molek./cm2), kun taas
maanpinnalla sijaitsevat perinteiset ilmanlaatuasemat mittaavat
NO2-pitoisuuksia lähellään olevassa ilmassa
(tavallisesti yksiköissä µg/m3). Nämä ovat
mittausperiaatteiltaan oleellisesti toisistaan poikkeavia
menetelmiä, minkä vuoksi niiden mittauksia ei voida suoraan
verrata keskenään.
TROPOMI-instrumenttia kuljettava Sentinel-5P -satelliitti lentää
Suomen yli 2-3 kertaa päivässä, noin klo. 11–15 välisenä aikana.
Tämä tarkoittaa, että TROPOMIn mittaukset ajoittuvat päivän
työmatkaliikenteestä johtuvan kahden
NO2-pitoisuuspiikin väliselle ajalle. TROPOMIn
mittaukset edustavat siis keskimäärin iltapäivän aikaisia
minimipitoisuuksia. Lisäksi, koska satelliittien mittaukset
perustuvat auringon valon sirontaan ilmakehässä, ei niitä ole
mahdollista tehdä esimerkiksi yöllä, talvella korkeilla
leveysasteilla, tai pilvisinä päivinä. Perinteisten
ilmanlaatuasemien mittaukset ovat puolestaan saatavilla tiheällä
aikaresoluutiolla joka päivä, 24 tuntia vuorokaudessa.
Satelliitti-instrumenttien pääasiallinen etu on kuitenkin niiden
maailmanlaajuinen kattavuus, minkä ansiosta niiden mittauksia
voidaan käyttää täydentämään perinteisessä asemaverkostossa
olevia katvealueita.
Ialongo, I., Virta, H., Eskes, H., Hovila, J., and Douros, J.:
Comparison of TROPOMI/Sentinel-5 Precursor NO2 observations with
ground-based measurements in Helsinki, Atmos. Meas. Tech., 13,
205–218,
https://doi.org/10.5194/amt-13-205-2020, 2020.
Sun, K., Zhu, L., Cady-Pereira, K., Chan Miller, C., Chance, K.,
Clarisse, L., Coheur, P.-F., González Abad, G., Huang, G., Liu,
X., Van Damme, M., Yang, K., and Zondlo, M.: A physics-based
approach to oversample multi-satellite, multispecies
observations to a common grid, Atmos. Meas. Tech., 11,
6679–6701,
https://doi.org/10.5194/amt-11-6679-2018, 2018.
van Geffen, J. H. G. M., Eskes, H. J., Boersma, K. F.,
Maasakkers, J. D., and Veefkind, J. P.: TROPOMI ATBD of the
total and tropospheric NO2data products, Tech. Rep.
S5P-KNMI-L2-0005-RP, Koninklijk Nederlands Meteorologisch
Instituut (KNMI), CI-7430-ATBD, issue 1.4.0, available at:
https://sentinels.copernicus.eu/documents/247904/2476257/Sentinel-5P-TROPOMI-ATBD-NO2-data-products
(last access: 20 July 2020), 2019.
Veefkind, J. P., Aben, I., McMullan, K., Forster, H., de Vries,
J., Otter, G., Claas, J., Eskes, H. J., de Haan, J. F.,
Kleipool, Q., van Weele, M., Hasekamp, O., Hoogeveen, R.,
Landgraf, J., Snel, R., Tol, P., Ingmann, P., Voors, R.,
Kruizinga, B., Vink, R., Visser, H., and Levelt, P. F.: TROPOMI
on the ESA Sentinel-5 Precursor: A GMES mission for global
observations of the atmospheric composition for climate, air
quality and ozone layer applications, Remote Sens. Environ.,
120, 70–83,
https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.09.027, 2012.
Iolanda Ialongo, PhD (Vastaava tutkija)
Henrik Virta, FM (Tutkija)
Ilmatieteen laitos, Avaruus- ja kaukokartoituskeskus
Erik Palménin aukio 1
00560 Helsinki
email: etunimi.sukunimi@fmi.fi