Instrumentide arendamine

Üles  Tagasi  Edasi
Jüri Reemann.
Jüri Reemann.
Jüri Reemanni konstrueeritud kiirgustermomeeter.
Jüri Reemanni konstrueeritud kiirgustermomeeter.

Aktinomeetriamõõtmiste organiseerija Juhan Ross kutsus viiekümnendate aastate lõpul tööle füüsik-eksperimentaatori eeldustega Jüri Reemanni, kelle ülesandeks sai instrumentide varustamine võimendite ja registraatoritega. Reemann tegeles sellega aastakümneid ja saavutas tunnustuse kogu Nõukogude Liidus, olles konstrueerinud ja valmistanud nõrkade signaalide integraatoreid ning aktinomeetrilisi kiirgustajureid, põhiliselt bilansomeetreid, kokku üle kümne erineva variandi ja sai selle eest kaks autoritunnistust. Sel ajal peaaegu puudusid tööstuslikud printerid ja neid hakati valmistama APESis. Kaheksakümnendatel aastatel valmistas Jüri Reemann komplekti seadmeid aluspinna ja loodusobjektide kiirgustemperatuuri mõõtmiseks.  Madis Sulev ehitas kantava neljakanalilise fotomeetri, millega registreeriti kiirgust ülemisest poolsfäärist ja aluspinnalt peegeldunud kiirgust lainepikkuste vahemikus 0,4-1,1 µm. Tuleb märkida ka tema 4-kanalilist lennukifotomeetrit, mis oli kasutuse palju aastaid ning ka eksperimendis TROPEX.

Maalähedase kihi energeetika uurimiseks püstitati 1979.a. algselt Võrtsjärve äärde Tammele 30-meetrine mast gradientmõõtmisteks, mis hiljem toodi Tõraverre. Selle projekti eestvedajateks olid J. Ross, Ü. Mullamaa, M. Sulev ja J. Reemann. Maalähedase kihi energeetika rühmas oli 1983-1994 ka Meelis Mölder, kes siis läks ära Uppsalasse ja sealt edasi Lundi, kus on seniajani samal teemal tegev. 1990. aastal oli Tõravere väljal suur rahvusvaheline ekspeditsioon TARTEX-90, milles osalesid teadlased AAI-st, Saksa DV Meteoroloogia Peaobservatooriumist, Tšehhi ja Slovaki Liitvabariigi TA Atmosfäärifüüsika Instituudist ja Moskva NSVL TA Atmosfäärifüüsika Instituudist. Mõõdeti aluspinna energiabilansi komponente ja maalähedase atmosfääri turbulentsi karakteristikuid, kuid energiabilanssi tasakaalu saada ei õnnestunud – hoolimata kõikide võimalike energiakanalite arvestamist jäi 30% ikkagi puudu.

Spektrite registreerimisel rakendati mikroarvutit TRS-80. Aparaadiehituse buumi tippsaavutuseks nii heas kui halvas mõttes kujunes Jaan Ojaste kavandatud spektrograaf Omikron, kus kavatseti kasutada elektronoptilist kujutise võimendit. Projekt aga jooksis rappa ja töötava instrumendini ei jõutud. Veel mitu aastat hiljem ei suutnud aparaadiehituse kiusatusele vastu seista atmosfäärifüüsika teoreetik Olev Avaste ja tellis ülikoolist Arved Tammiku laborist fotode arvutisse sisestamise masina. Kahjuks aga valminud pianiinosuurune agregaat ei hakanud kunagi tööle.

Kohapeal lisati arvutile võimalus andmevahetuseks atmosfäärifüüsika sektoris kasutusel olnud registreerimismagnetofonidega.

Atmosfääri ja aluspinna kaugseireks väikeselt kauguselt on ehitatud mitmeid kantavaid instrumente. Madis Sulevi (algselt koos Ain Ahoga) 4-kanalilised käsifotomeetrid olid kasutusel kaua. Esimesed prototüübid valmisid enne 1980ndaid. Külvide vegetatsiooniindeksid, sesoonsed käigud, metsas läbitulnud kiirgusvood ja alustaimestiku heleduskoefitsiendid (T. Nilson, A. Kuusk, U. Peterson), raiesmike suktsessioon (U. Peterson), roostike mõõtmised Võrtsjärvel veel 2013. aastal. Need riistad on tõelised veteranid, paar instrumenti said sõpradele Ukrainas tehtud, nendega toimetati mõõtmisi Rootsis ja Soomes. Kui hakkasime lääne riistu saama, siis hangiti Campbelli andmelogerid käsifotomeetrite registraatoreiks, varem oli registraatoriks pastaka ja kaustikuga laborant. Lennukifotomeetrite tarbeks ehitati Tallinnas registreerimismagnetofonid, aga nendega ei saanud põllule ega metsa minna. A. Kuusk ehitas astronoomide poolt kasutatava CCD-kaamera ST-8 baasil poolsfääri kujutise radiomeetri, millega uuriti aastail 1999-2004 metsades läbitulnud kiirguse kõrge lahutusega suundolenevusi spektri punases ja lähi-infrapunases piirkonnas. Andmehõiveks kasutati sülearvutit. Kaheksakümnendate aastate lõpus mõõdeti odra külvi (1988 tärkamisest pealoomiseni) ja ristiku põllu (1989 niitmisest niitmiseni) peegeldumisindikatrisse SKB-s Andres Kuuse kavandi järgi ehitatud väli-goniomeetriga punases spektrilõigus ja lähedases infrapunakiirguses.

Päikese ultraviolettkiirguse mõõtmiseks loodi sajandi lõpuaastail U.Veismanni algatusel originaalsed tajurid, millede ehituses kasutati nn päikesepimedaid fotoelemente. Edasi ehitati Päikese ultraviolettkiirguse spektrite registreerimiseks minispektromeetri AvaSpec-256 baasil arvutijuhitav automaatne spektromeeter (Ilmar Ansko). Alates 2009 rakendati tööle samaks otstarbeks Benthami firmalt ostetud spektromeeter .

Energiavõsa programmis suure teleskoobitorni juures oli lisaks ostetud seadmeile kasutusel Madis Sulevi päikese sensor päikeselaikude statistika uurimiseks. Kogu mõõtmissüsteem - muudetava kõrgusega latt, millel sõitis kiirgusandurite komplekt, ehitati kaugseire labori töökojas.

M. Pehk ja J. Kuusk ehitasid kantava infrapuna-spektromeetri 800-1700 nm kiirgusmõõtmisteks taimkattes (2004), registreerimiseks sülearvuti. Lennukilt mõõtmisteks ehitati spektromeetrid UAVSpec2, UAVSpec3 ja UAVSpec4.

M. Pehk ja J. Kuusk ehitasid kantava infrapuna-spektromeetri 800-1700 nm kiirgusmõõtmisteks taimkattes (2004), registreerimiseks sülearvuti. Metsadelt peegeldunud päikesevalguse mõõtmiseks õhusõidukeilt ehitas Joel Kuusk CarlZeiss minispektromeetri moodulitel põhineva spektromeetrite seeria UAVSpec. Esimene neist valmis aastal 2006 nähtava ja lähisinfrapuna spektripiirkonna jaoks ning andmehõiveks kasutati sülearvutit. 2007. aastal lisati indikatrissimõõtur peegeldusteguri nurkolenevuse registreerimiseks lennu sihis kitsas spektrivahemikus ja positsiooniandur seadme asukoha ja orientatsiooni registreerimiseks. Sülearvuti asemel võeti kasutusele integreeritud juhtarvuti. 2009. aatal valmis UAVSpec4 900-1700 nm spektrivahemiku jaoks.

Vee optiliste omaduste määramiseks on koostöös firmaga Interspectrum OÜ loodud seade MVSM (Multi Volume Scattering Meter).

Järvselja lennuki- ja satelliidimõõtmiste peegeldusetalon.
Järvselja lennuki- ja satelliidimõõtmiste peegeldusetalon.

Euroopa Liidu struktuuritoetuste najal arendati 2012 edasi kaugseire etalonide komplekslaborit, kuhu kuulub ka kaugseireaparatuuri testimiskompleks. Järvseljale rajati lennuki- ja satelliidimõõtmiste peegeldusetalon.(A.Kuusk). Koostöös firmaga Hohenheide OY valmistati lõksdetektor detektoripõhise radiomeetriaskaala loomiseks.