Sademittari: määritelmä, tyypit ja mittaustavat

Tutustu sademittariin: selkeä määritelmä, yleisimmät tyypit (kallistuva, kippikauha, automaattinen) sekä käytännön mittaustavat ja asennusvinkit luotettavaan mittaukseen.

Sademittari on meteorologien ja hydrologien käyttämä laite, jolla mitataan sademäärää (esim. sade, lumi, raekuuro tai räntäsade) tietyssä ajassa. Sademäärä ilmoitetaan yleensä millimetreinä, ja yksi millimetri mitattua sademäärää vastaa yhtä litraa vettä neliömetriä kohti (1 mm = 1 L/m²). Sademittari määrittää yleensä yksikköalueella (yleensä neliömetrin kokoinen alue ajatellen syvyyttä) esiintyvän sademäärän syvyyden (yleensä millimetreinä) ja siten antaa kvantitatiivisen arvion sadetapahtumasta.

Määritelmä ja yksiköt

Sademittauksen perusyksikkö on millimetri (mm), joka kuvaa kerääntyneen veden kerroksen korkeutta mittarin keräyspinta-alalla. Intensiivisyys ilmoitetaan usein mm/h (millimetriä tunnissa). Esimerkiksi 10 mm sadetta tarkoittaa, että yhden neliömetrin pinnalle on kertynyt 10 litraa vettä.

Tyypit

Tavallisimmat sademittarityypit ovat:

• Manuaalinen suppilomittari – perinteinen malli, jossa kuparista tai polyesteristä valmistetun kapenevan suppilon avulla sadevesi kerätään suljettuun pulloon tai sylinteriin myöhempää mittausta varten. Mittari asetetaan avoimeen maahan siten, että suppilon reuna on tyypillisesti noin 30 cm maanpinnan yläpuolella. Jotkin mittarit on kalibroitu siten, että sademäärä voidaan lukea suoraan; toisissa sademäärä lasketaan säiliössä olevan veden syvyyden ja suppilon mittojen perusteella.
• Kallistussuppilo-/autografinen mittari – keräimessä oleva sadevesi siirtää kelluketta, ja kellukkeeseen kiinnitetty merkintäkynä piirtää jatkuvan jäljen paperille tai levylle. Piirturikartta on usein asennettu rummulle, jota pyörittää kellokoneisto ja joka yleensä pyörii pystyakselin ympäri kerran vuorokaudessa. Näin saadaan jatkuva aikasarja sademäärästä.
• Kippikauhamittari (tipping bucket) – kaksi kauhaa lepää nivelen päällä siten, että kun toinen kauha täyttyy tietyllä vesimäärällä (esim. 0,2 tai 0,5 mm), se kaatuu painovoiman vaikutuksesta, tyhjentää veden ja antaa toisen kauhan jatkaa keräystä. Kaatojen määrä rekisteröidään sähköisesti, jolloin saadaan käyrä- tai pulssimuotoinen tieto sademäärästä ja usein myös sateen intensiteetistä.
• Weighing (punnitus) -sademittari – mittaa jatkuvasti keräimen massan muutosta. Tämä on tarkka vaihtoehto erityisesti lumisille olosuhteille, koska se mittaa suoraan veden ekvivalentin painon, eikä vaadi sulatusta mittausaikana.
• Optiset mittarit ja disdrometrit – mittaavat pisaroiden läpimittaa ja nopeutta antureiden avulla (esim. lasersiru- tai mikroaaltomenetelmät). Niillä saadaan myös tietoa sadetyypistä ja pisarakoolla muodostuvasta intensiteetistä.
• Sateen mittaus tutka- ja satelliittimenetelmillä – tarjoavat laajempaa aluetietoa, eivätkä korvaa maasademittareita mutta täydentävät havaintoja etenkin alueilla, joissa asemia on harvakseltaan.

Automaattiset mittarit ja tallennus

Automaattisissa mittareissa käytetään usein kallistus- tai kippikauharekisteröintiä. Kippikauhasissa jokainen "kallistus" laukaisee sähköisen kytkimen ja välittää tiedon lähellä olevaan tallentimeen, jolloin saadaan lähes reaaliaikaista tietoa sademäärästä ja usein myös sen intensiteetistä. Autograafisten mittareiden piirturikartta tallentaa jatkuvan tiedon rummulle tai digitaalisesti.

Sijoitus ja asennus

Sademittarit on sijoitettava mahdollisimman edustavaan paikkaan, jotta mittaus vastaa ympäröivää aluetta. Valintaan vaikuttavat esimerkiksi maaston tasaisuus ja esteet: mittari sijoitetaan tasaiselle alueelle kauas rakennuksista, puista ja muista esteistä, jotka varjostavat tai ohjaavat sade- tai lumipiisaroita. Tavallinen käytäntö on, että suppilon reuna on noin 30 cm maanpinnan yläpuolella, ja mittarin tulee olla tukevasti asennettu siten, että tuuli ei heiluta tai kallista keräintä liikaa. Mittarille kannattaa varata suoja eläimiltä ja likaantumiselta.

Mittausvirheet ja rajoitukset

Sademittauksessa on useita virhelähteitä, jotka on hyvä tuntea:

• Tuulen aiheuttama aliarvio: voimakas sivutuuli voi aiheuttaa, että sadepisarat ohittavat suppilon (wind undercatch), mikä on erityisen merkittävä lumella ja pienillä jääkiteillä.
• Roskien ja jäätymisen aiheuttamat tukokset: suppilo tai kauhat voivat tukkeutua lehdistä, hyönteisistä tai jään muodostuksesta talvella.
• Splash-in / splash-out: roiskeet mittarin reunalta voivat lisätä tai vähentää mitattua määrää.
• Haihtuminen: pienissä, avonaisissa säiliöissä tapahtuva haihtuminen voi aliarvioida kertynyttä sadevettä.
• Resoluutiorajoitukset: kippikauhamittareiden minimiresoluutio (esim. 0,2–0,5 mm per kaato) voi vaikuttaa lyhytaikaisten hyvin heikkojen sateiden mittaamiseen.

Lumensyvyys ja vesiekvivalentti

Lumen mittaaminen vaatii erikoistoimenpiteitä: usein lumi mitataan joko suoraan lumipatjasta ja ilmoitetaan lumen syvyytenä tai kerätty lumi sulatetaan ja mitataan vesiekvivalenttina (kuinka monta millimetriä vettä sulamisesta syntyy). Joissain paikoissa mittareissa on lämmitin tai antifreeze-tekniikka, jotka estävät lumen kertyessä virhetilanteita ja helpottavat mittausta.

Huolto ja kalibrointi

Luotettavan mittaustuloksen varmistamiseksi sademittareita pitää puhdistaa ja tarkastaa säännöllisesti: suppilon reunat ja keräin tulee pitää puhtaina, jäätymisenestoa tulee tarkkailla talvella ja kalibrointia suositellaan säännöllisesti. Automaattisia mittareita on hyvä vertailla satunnaisesti manuaaliseen mittariin tai rinnakkaisasemaan mahdollisten häiriöiden kartoittamiseksi.

Historiallinen huomautus

Yksi varhaisimmista tunnetuista standardoiduista sademittareista kehitettiin Joseon-dynastian Koreassa 1400-luvulla. Kuningas Sejong Suuri ja insinööri Jang Yeong-sil kehitivät tuolloin laitteita, joiden avulla mitattiin sademäärää systemaattisesti (tunnetaan koreaksi nimellä cheugugi). Tämä kehitys oli merkittävä askel meteorologisten havaintojen systematisoinnissa, mutta sademittareita on kehitelty ja parannettu monissa maissa eri aikoina.

Yhteenveto

Sademittari on keskeinen meteorologinen instrumentti, jolla mitataan sadetta eri muodoissaan. Eri tyyppiset mittarit (manuaaliset suppilot, kippikauha, punnitus- ja optiset mittarit) soveltuvat erilaisiin käyttötarkoituksiin ja olosuhteisiin. Mittaustarkkuuteen vaikuttavat laitteiston tyyppi, sijoitus, tuuli, jäätyminen ja huolto. Oikein asennettuna ja ylläpidettynä sademittari antaa arvokasta tietoa sekä säätutkimukseen että käytännön vesitalouden ja hydrologian tarpeisiin.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on sademittari?

K: Miten sademittari toimii?

K: Kuka otti käyttöön sademittarin?

Kysymys: Mitä etuja/haittoja tämän laitteen käyttöön liittyy?

Hae kirjaimella