Kinnaslammen lämpötilamittauksia, osa 3/3 – Tuloksia

Tämä on jatkoa kirjoitukseeni Kinnaslammen lämpötilamittauksen koejärjestelyihin.

Mittauksista tehty raportti löytyy DI Antti Järvenpään sivulta tai linkistä järven lämpötila

Ensimmäinen viikko

Yllä olevassa kuvassa 1 on noin ensimmäisen seitsemän vuorokauden data. Anturit tallensivat mittausarvoja muistiinsa 5 minuutin välein. Anturit on nimetty alkutunnisteella WT, mikä tarkoittaa water temperature, ja numerollisella syvyystunnisteella. Esimerkiksi WT0,1 tarkoittaa anturia, joka on 0,1 metriä pinnasta alaspäin. Wtilma tarkoittaa kohon päällä olevaa anturia, jolla seurattiin ”paikallista lämpötilaa”. Alin anturi oli 9m syvyydessä, mutta siitä oli vielä matkaa pohjaan n. 3m.

Vedessä olevien anturien lämpötila on kiinnitetty vasempaan pystyasteikkoon ja ilman lämpötila oikean reunan asteikkoon. Vuorokauden vaihtuminen on ala-asteikossa harmaan pystyviivan kohdalla.

Heti alussa, 12.5. yöllä ilman lämpötila kävi pakkasella. Kävin tarkastamassa anturit samana päivänä, jotta toimiiko anturit ja onko niihin bluetooth (BT) lukuyhteys. Anturien ylösnoston kohdalla datoihin tulee piikki, koska ne lämpenevät aika nopeasti ilman lämpötilaan. Piikin väri on kuvaajassa sininen, mikä johtuu taulukkolaskennan piirtojärjestyksestä, jolloin viimeisenä olevan anturin WT9 kuvaaja peittää aiemmat  kuvaajat.  Kokeen aikana anturit nostettiin lukemista varten 21 kertaa. Keskimäärin anturien luku vei 23 min. Minimissään lukemiseen meni 12 min ja maksimissaan 34 min sisältäen anturien pesut. Anturien lukuväli oli keskimäärin 8 päivää. Anturien lukemisesta aiheutuneet piikit on poistettu myöhemmin esitetyistä kuvista. Koska tiedoissa ei näkynyt muita vastaavia piikkejä, päättelimme, että mittausyksikkö sai olla rauhassa, eikä antureita oltu nostettu mittausten välillä ilmaan.

Ensimmäisessä Kinnaslammen lämpötilamittauksia käsittelevässä kirjoituksessa esitettiin anturien mittauskykyä. Siinä esitetyissä tuloksissa, mm. Faraday häkissä tehdyissä mittauksissa, oli nähtävissä, että anturien sisäinen kohina oli hyvin pientä ja, että mittaustulokset kuvaavat ulkoisia olosuhteita varsin hyvin. WT-anturien mittausarvoissa oli alusta asti pienempää tai suurempaa värinää sekä pinnalla että syvällä ja sillä välillä.

Ensimmäisen viikon aikana Wtilma kävi yli 45 °C lämpötilassa. Ulkoilmahan ei tuollaisessa suuruusluokissa ole Suomessa toukokuussa. Kyse on auringosta tulevan suoran säteilyn aiheuttamasta lämpötilan noususta, siksi tuolla aiemmin oli lainausmerkeissä ”paikallista lämpötilaa”.

Tuossa ensimmäisessä kuvassa näkyy myös Wtilma-anturin suuntauksen vaikutus. Wtilma-anturin maksimilukema saavutetaan paria tuntia aiemmin kuin pintaveden maksimi saavutetaan. Tämä johtuu siitä, että ko. anturin ”naama” osoittaa suuntaan 144 astetta, jossa aurinko on noin 11:30, mutta korkeimmillaan – ja porottavimmillaan – aurinko on noin 13:30.

Koko mittausjakso

Yllä olevassa kuvassa 2 on koko mittausjakson tulokset. Koe alkoi 10.5.2024 klo 10:00 ja päättyi 16.10.2024 13:49.

Alussa pintavesien lämpeneminen tapahtui hyvin jyrkällä kulmakertoimella. Mittaus aloitettiin heti kun tietä pitkin pääsi autolla järvenrantaan ja oli täpärillä, että tuo alkulämpeneminen päätyi mittaustuloksiin.

Näyttää siltä, että ”Jaakko on käynyt nakkaamassa kylmän kiven Kinnaslampeen heinäkuun 25. päivä”, niin kuin muihinkin vesistöihin. Niillä tienoin (28.7.) alkaa pintalämpötilat laskea, mutta syvemmät vedet jatkoivat lämpenemistä.

WT4:n kuvaajassa on katkos elokuussa. Tämä johtui siitä, että anturiin ei saatu lukuyhteyttä. Tässä kohdassa menetettiin lähes 2 viikon tiedot. Ensin menetettiin ne datat, jotka olivat anturin muistissa ja sitten ne datat, joita ei pystytty tallentamaan. Anturin saa nollattua, kun saa takakannen auki ja pariston pois. Olin kääntänyt takakannet tiukkaan kiinni, koska olivat pysyvästi vedessä ja se ei auennut minun sormivoimin eikä työkaluja ollut mukana. Aiemmin sovittujen menojen vuoksi pääsin vasta useamman päivän päästä avaamaan anturin. Vaihdoin siihen pariston, mitä ei välttämättä olisi tarvinnut tehdä, koska varaustaso oli sama kuin muissakin antureissa. Syy häiriöön ei selvinnyt, mutta sitä ei myöhemmin ilmennyt. Anturien lukeminen alle 10 vuorokauden välein on riesa, mutta toisaalta sillä vältetään pidempien ajanjaksojen tietojen menetys.

Yllä oleva kuva 3 on peräisin maisteri Lauha Jämsän opinnäytetyöstä ”Kahden pohjoisboreaalisen järven metaanivuon ajallinen ja
alueellinen vaihtelu”. Opinnäytetyön päiväys on 28.5.2024 eli parisen viikkoa meidän mittausten aloittamisen jälkeen. Kuvassa 3 on avovesikaudelta tehdyt lämpötilamittaukset kolmelta syvyydeltä paikkana ”Killinpoikainjärvet, jotka sijaitsevat Suomen Lapissa, Muonion kunnassa, Pallasjärven valuma-alueella”. Mittausdata on peräisin vuodelta 2022. Lämpötilakuvaajat ovat hyvin saman muotoisia kuin meidän noin 650 km etelämpää mittaamat. Tämä ei tietenkään ole mikään yllätys, sillä yhteisenä tekijänä lämmityksessä on aurinko. Löysin tämän artikkelin vasta eilen (7.6.2025), kun aloin naputella tätä juttua. Tutkimus on tehty Ilmatieteen laitoksen kanssa.Opinnäytetyön tekstissä oli maininnat mittausrealismista: jään alla olleet anturit olivat jäiden liikkuessa siirtyneet toiseen paikkaan ja järvissä olleista antureista osa oli lakannut toimimasta. Kuvassa 3 olevat 320 cm ja 640cm syvyyden anturit lisätty myöhemmin, siksi niistä puuttuu alkukesän tiedot.

Aiemmin olin löytänyt netistä väitöskirjatutkija Samuel Haverisen blogin ja pääsin yhteyksiin hänen kanssaan. Kirjeenvaihdon seurauksena saimme marraskuussa 2024 häneltä mittausdataa ”Palsijärven  (8,94 ha) termistoriketjudataa 20cm, 40cm, 80cm, 160cm, 320cm syvyyksiltä koko 2023 avovesikaudelta sekä osittain 2024 kaudelta”. Data oli tiedostossa 15 min välein tallennettuna. Jämsä kiittelee opinnäytetyössä Haverista mittausten avustamisessa. Olen jakanut vastavuoroisesti Haveriselle mittausdatamme.

Koko mittausjakso kuukausittain

Kannattaa huomioida, että kuvan 4 lämpötila-asteikkojen skaala muuttuu kuukausittain. Kuukausikuvaajiin on liitetty numeeriset sademääräarvot läheiseltä (11km) yksityiseltä mittausasemalta sen vuoksi, että pohdittiin onko muutenkin levottomien lämpötila-arvojen poikkeukselliset värinät peräisin sadevedestä vai onko muitakin tekijöitä. Myöhemmin huomattiin, että pieniä värinöitä on Haverisen tekemissä mittauksissa myös jääkannen alla hieman syvemmällä, ei heti jään alla. Näitä kuvaajia emme kuitenkaan julkaise ennen kuin tutkija sen itse tekee.

Yhtenä mahdollisena värinöiden synnyttäjänä voisi olla Seiche eli seisova aalto. Näitä mahdollisia syitä pohdimme keskenämme, mutta myös Järvenpään laajan tutkijakontaktiverkon välityksellä sekä Suomessa että ulkomailla. Varmaa syytä ei sanottu.

Kohon pomppiminen laineilla olisi voinut olla yksi selitys, mutta se oli jo aloittaessa 11kg + 3 veto alaspäin, niin sillä oli inertiaa sen verran, että se ei pienillä terävillä laineilla hetkahdellut. Hitaat maininki-tyyppiset olisi kohoa voinut nostella, mutta niitä ei esiinny pienellä Kinnaslammella. Tästä värinä-asiasta on lisää raportissa.

Kinnaslampi on supassa eli ympäröivät maat ovat 15-40 metriä korkeammalla, joten tuuli ei osu järvelle samalla voimalla kuin avoimessa maastossa.

Tähän kuvaajaan on lisätty tuulenvoimakkuudet, jonka vaihtelut eivät olea samassa vaiheessa veden värinöiden kanssa.

Viikkojen 21 ja 35 lämpötilakehitykset

Viikko 21 on ylempi kuvapareista. Siinä lämpeneminen on lähdössä käyntiin ja viikon alkupäivinä pintavesi oli tasalämpöistä 0,7m syvyyteen saakka, mutta sen jälkeen 0,7m (keltainen kuvaaja) jää jälkeen ja alkaa maksimissaan noin 4 asteen vatkaus lämpötilassa (esim. 23.5. keskipäivä), mitä jatkuu päivin öin, yöllä hieman pienempi amplitudi. Samaan aikaan metrin syvyydessä (sininen kuvaaja) heiluntaa on asteen verran ja syvemmällä hentoa värinää. Kun mittausdata tallennettiin 5 minuutin välein, olisi aika hyvä sattuma, että aallokko nostelisi anturia pintaveteen niin, että datoista muodostuisi tuollaisen kuvaajat eli peräkkäiset mittaukset osuisivat sopivasti kuvaajan nousu- ja lasku osille.

Viikolla 35 eli elokuun lopussa pintavesi on metriin saakka tasalämpöistä ja joinakin hetkinä 2m saakka. Aurinkoisina päivinä metrin yläpuolella tulee lämpöpiikkejä, mutta ne tasoittuu muutamassa päivässä, mutta keräävät kuitenkin lämpöä itseensä niin paljon, että kerros lämpiää asteella. Se kuitenkin jäähtyy loppuviikkoon mennessä samaan tasoon kuin viikon alussa.

Yllä olevassa kuvassa 6 on viikon pituisiin ajanjaksoihin lisätty Fingridin avoimen datan lämpötilatietoja Petäjäveden sähköasemalta (PV LT). Petäjäveden lämpötilat ovat matalammat kuin meidän mittaukset, koska mittausanturi oletettavasti sijaitsee säteilysuojan sisällä. Siellä on päivän korkeimmat lämpötilat lähempänä Kinnaslammelta mitattujen pintaveden maksimimittauksien ajankohtaa.

Näissä kahdessa viikon jaksossa on noin vuorokauden jaksot – 24.-25.5 yö ja 30.-31.8 yö -, joissa käppyrät ovat erikoisen levottomia. Osasyy lienee ukkosmyrskyt ja osasyy vesisade, 54mm vuorokaudessa elokuun 30. päivä.

Salamat 24.5.2024 kuvassa 7. Seuraavana päivänä salamointia ei ollut.

Salamat 30. ja 31.8.2024 kuvissa 8 ja 9, lähde Salama-arkisto.

Syyskierrosta

Heinä-elokuun vaiheessa tapahtuu ensimmäinen hyppäys, missä pintakerrokset (0,1 – 1m) jäähtyvät ja välikerrokset (2 – 5m) lämpenevät. Alimmissa antureissa 7 ja 9m ei isompaa värähdystä.

Toinen muutos tapahtuu noin 21-22 päivä elokuuta, jolloin 2m syvyydeltä vesi alkaa saavuttaa pintaveden lämpötilaa. Kolmesta viiteen metriin tapahtuva muutos osuu ukkosmyrskyn ajankohtaan.

Kolmas muutos alkaa noin 15. syyskuuta, jolloin 3 – 7m syvyydellä näkyy lämpenemistä ja 2m ylöspäin on suurin piirtein sama lämpötila.

Neljännessä muutoskohdassa noin 10. lokakuuta vesi on tasaantunut noin 7 asteeseen 5 metrin syvyydeltä. Koko kesän noin 5 astetta näyttänyt 7m anturi näyttää astetta lämpimämpää ja 9m anturissakin pieni värähdys näkyy. Alimman anturin alle jää vielä 3 m vettä.

Kiitokset

Kiitokset Järvenpään Antille houkuttelusta mukaan antoisaan mittaussessioon sekä mielenkiintoisista keskusteluista.

Kiitokset myös juttujen lukijoille.

Asiasta kiinnostuneet voivat ladata mittaustemme datan puolen tunnin tarkkuudella tästä linkistä.