Advancements of operational oceanography in the Baltic Sea

Meren ilmiöiden tuntemus ja sitä kautta niiden tutkimus, hoito ja kestävä käyttö perustuvat saatavilla olevaan tietoon meren tilasta. Monia meren ympäristömuuttujia mitataan säännöllisesti ja joistain on olemassa jopa pitkiä historiallisia aikasarjoja, mutta aineiston alueellinen ja ajallinen kattavuus vaihtelee suuresti. Myös monet meressä tapahtuvat fysikaaliset, kemialliset ja biologiset prosessit vaikuttavat toisiinsa ja niiden mittakaavat vaihtelevat. Meren nykytilan tuntemuksen lisäksi on kyettävä ennakoimaan tulevia olosuhteita, jotta niihin voidaan varautua. Tässä työssä kehitettiin menetelmiä, joilla voidaan 1) tutkia Itämeren nykytilaa ja 2) ennustaa sen tulevaa tilaa. Pohjoisen Itämeren nykytilan analyysiä varten havaintoaineistoa on kerätty vapaasti ajelehtivilla Argo-poijuilla. Niiden keräämää suolaisuus-, lämpötila- ja sijaintiaineistoja analysoitiin tässä työssä ensimmäistä kertaa ja niiden soveltuvuutta arvioitiin erilaisten ilmiöiden, kuten ajelehtimissyvyyden virtausten ja tuulen aiheuttaman sekoittumisen tutkimukseen. Itämeren tulevan tilan ennustamiseen kehitettiin kuukausiparviennustemenetelmä, jossa kolmiulotteista biogeokemiallista merimallia ajettiin ilmakehäennusteparven avulla ja tuotettujen parviennusteiden soveltuvuutta arvioitiin kumpuamisten ja sinileväkukintojen ennustamiseen. Argo-poijuja voidaan käyttää sellaisilla merialueilla ja olosuhteissa, joissa esimerkiksi laivahavaintojen tai kiinteiden ankkurointien käyttäminen on syystä tai toisesta hankalaa. Poijujen profilointitiheyttä voidaan säädellä aikavälillä muutamista tunneista viikkoihin, riippuen siitä millaisen mittaluokan ilmiöitä halutaan havainnoida. Saatua dataa verrattiin tutkimusaluksilta mitattuihin CTD-havaintoihin ja huomattiin että Argo-poijut mahdollistavat vuodenaikaisvaihteluiden tarkemman analyysin. Toisaalta niiden alueellinen kattavuus oli heikompi kuin esimerkiksi tutkimusalusten. Argo-poijujen avulla on myös mahdollista kerätä dataa poijujen liikkeistä sukellussyvyydellä. Kuukausiparviennusteiden ennustepituutta ja ennusteiden osuvuutta arvioitiin kumpuamisten ennustamisessa Selkämerellä. Havaittiin, että kumpuamisia voidaan ennustaa tällä menetelmällä noin pari viikkoa etukäteen. Tämä mahdollistaa esimerkiksi kumpuamistutkimusten paremman suunnittelun. Samalla parviennustemenetelmää kehitettiin pidemmälle tuottamalla myös sinileväennusteita ja havaittiin, että nämä soveltuvat ennustamaan sinileväkukintojen todennäköisyyttä. Tulevaisuudessa näitä havaintoja ja ennusteita voidaan soveltaa entistä paremmin. Havaintoja voidaan käyttää laskennallisten työkalujen parantamiseen, esimerkiksi assimiloimalla mittausaineistoa malleihin. Ennusteita voidaan käyttää havaintoverkoston ja in-situ tutkimusten optimointiin ja ympäristöriskien hallintaan.