Halla – salakavala vieras pellolla
Hallan mittaaminen ja torjunta sekä säteilyhallan aiheuttama meteorologinen ilmiö tulivat minulle tutuksi hieman erikoisella tavalla muutamia vuosia sitten kasvihuonekaasujen päästötutkimuksen yhteydessä.
Keväällä 2020 seisoin nurmiviljelmän laidalla seuraamassa, kun asentamieni hiilidioksidipäästöjä mittaavien automaattikammioiden kannet sulkeutuivat ja ensimmäinen mittausjakso käynnistyi. Aurinko paistoi kirkkaalta taivaalta, ilma oli lämmin ja nurmi vihersi voimakkaana. Olin varma, että mittaus sujuisi ongelmitta ja vuorokauden mittaussarja osoittaisi positiivista hiilitasetta.
Seuraavana aamuna halusin nopeasti nähdä tulokset. Heti kävi ilmi, että jokin oli pielessä: yön aikainen hiilidioksidipitoisuus oli lähes kolminkertainen aiempiin mittauksiin verrattuna. Epäilin ensin sensorin hajonneen, mutta päätin selvittää asiaa tarkemmin. Pian selvisi, että kyse ei ollut viasta vaan luonnon omasta ilmiöstä – tyynen kesäyön inversiosta.
Ilma oli jäänyt jumiin maan pinnalle, eikä sekoittunut ylempiin kerroksiin. Maahengityksen vapauttama hiilidioksidi jäi loukkuun kuin näkymättömään kuplaan. Samasta syystä myös hallayöt hiipivät varoittamatta – kylmä ilma pysyy paikallaan ja puree pellon pintaan.
Halla on yksi maatilan salakavalimmista riskeistä. Päivällä voi olla hellettä, mutta kirkas ja tyyni yö muuttaa kaiken – kasvusto voi olla aamulla kuuran peitossa. Ilmiö on usein hyvin paikallinen, joskus jopa lohkokohtainen. Säätiedotteissa voidaan kyllä ennustaa ”alavilla mailla hallan vaara”, mutta niistä ei selviä tarkalleen mihin se osuu. Juuri siksi paikallinen mittaus on tärkeää, jotta riski voidaan tunnistaa omalta pellolta ajoissa.
Mitkä tekijät altistavat hallalle?
Hallaan vaikuttavat tekijät ovat hyvin tunnettuja:
- Tuuli (tai sen puute): Kun ilma ei liiku, kylmä kerros jää jumiin maan pinnalle → tyypillinen säteilyhalla.
- Kylmän ilmamassan virtaus: Pohjoisesta tai koillisesta (yleisin ilmansuunta) tuleva kylmä ilmavirtaus voi aiheuttaa advectiohallan, jolloin koko alue jäähtyy laajasti riippumatta paikallisista olosuhteista.
- Kosteus: Korkea ilmankosteus lisää kuuran muodostumisen riskiä, mutta voi myös suojata kasveja, sillä veden jäätyminen vapauttaa lämpöä ja hidastaa kasvuston jäähtymistä.
- Lämpötila: Pelkkä lämpötilan seuraaminen ei kerro kaikkea, mutta sen yhdistäminen muihin parametreihin antaa tarkemman kuvan.
Hallan mittaaminen ja torjunta, miten?
Tyynenä yönä maanpinnan lähellä oleva ilma voi viiletä nopeasti, vaikka ylempänä olisi vielä lämmintä. Siksi mittaus kannattaa tehdä useasta korkeudesta ja seurata useampaa parametriä:
- Lämpötila eri korkeuksilla: kasvuston tasolla (15–20 cm) lämpötila kertoo suoraan hallariskistä, 1–2 metrin korkeudelta voidaan havaita inversio ja saada vertailukohta.
- Suhteellinen kosteus: kun kosteus kohoaa lähelle 100 %, kastepiste lähestyy ilman lämpötilaa ja kuuran muodostumisen riski kasvaa.
- Kastepiste (laskettu arvo): kastepiste lasketaan lämpötilan ja kosteuden perusteella. Kun ilman lämpötila laskee lähelle kastepistettä, halla- ja kuurariskin todennäköisyys kasvaa merkittävästi.
- Tuuli: heikko tai olematon tuuli lisää hallan riskiä, koska kylmä ilma jää paikalleen.
Näiden parametrien yhtäaikainen seuranta auttaa ymmärtämään, milloin inversio muodostuu ja milloin halla on todennäköinen.
Torjunta perustuu siihen, että kasvuston lämpötila pidetään nollan tuntumassa. Käytetyimpiä menetelmiä ovat sadetus, tuulikoneet sekä harsojen ja muovien käyttö. Menetelmien tehokkuus riippuu hallatyypistä ja olosuhteista, ja niiden käyttöä voidaan optimoida IoT-sensoreiden avulla, jotka antavat varoituksen ajoissa.
Käytännön toteutus, miten tunnistaa ja mitata hallan riski
Maatilalla mittausjärjestelmiä ei rakenneta ilmatieteellisten standardien mukaisesti, vaan tehdään kompromissi kustannusten ja hyödyn välillä. Käytännön suosituksia:
- Tuulimittaus sekä ylin lämpötila- ja kosteusanturi sijoitetaan 2–3 metrin korkeudelle. Tämä taso riittää havaitsemaan inversion, auttaa ennakoimaan ja tunnistamaan hallan riskin, ja on samalla käytännöllinen toteuttaa ilman korkeita mastoja. Anturit kannattaa asentaa avoimeen paikkaan vähintään puiden ja rakennusten korkeuden etäisyydelle, jotta ilmavirtaus ei vääristy.
- Lisäanturit kasvustossa ja hieman sen yläpuolella (15-20 cm) . Antavat arvokasta tietoa siitä, kuinka nopeasti ilma jäähtyy yön aikana.
- Anturien sijoittelu. Ilmiö on hyvin paikallinen, joskus jopa lohkokohtainen. Mittauspaikaksi kannattaa valita matalin kohta, johon kylmä ilma todennäköisimmin kerääntyy.
- Perimätieto ja kokemus. Usein tilalla tiedetään hallalle alttiit riskipaikat perimätietona. Mittaus ja luotettava data tuovat kuitenkin varmuutta ja ennustettavuutta ajan myötä, kun opitaan tulkitsemaan tilanteita tarkemmin. Tämä on erityisen hyödyllistä etäl- ja vuokralohkoilla, joista ei ole perimätietoa tai aistihavaintoja.
- Suojaus. Ylempi lämpötila- ja kosteusanturi asennetaan sääsuojaan, jotta sadetus, vesisade ja voimakas auringon säteily eivät vääristä mittauksia.
- Huolto. Tuulimittari kannattaa valita huoltovapaana mallina, esimerkiksi ultraäänianturina.
Hallan valvonta tiivistelmä
Hallaa ei estää, mutta hallan mittaaminen ja torjunta sekä ennakointi on aivan hyvin mahdollista ja kustannustehokasta. Hallan mittaaminen on edullista ja helppoa nykyaikaisilla IoT sensoreilla. Jo muutaman tunnin varoitus riittää aloittamaan torjuntatoimet. Kun mittauksessa huomioidaan lämpötila eri korkeuksilla, tuuli ja kosteus, saadaan paikallisesta tilanteesta monipuolisempi kuva kuin pelkkää lämpötilaa seuraamalla.
Lue lisää käytännön valvontaratkaisusta : Hallavahti HV4 | Farmi- ja Biotaloussensorit Artikkeli kosteuden vaikutuksesta: Halla ja kosteus
Pohdintaa ja mitä jatkossa?
Missä muualla hallan torjunta voisi olla tärkeää ja taloudellisesti kannattavaa? Voisiko biotalouden raaka-aineiden laatua varmentaa samalla tavalla kuin herkissä viljelyksissä?
Advectiohallan ennakointi voi olla haastavaa ennustaa ja torjua, koska kylmä ilmamassa liikkuu usein laajoilta alueilta. Yksi tapa parantaa ennustettavuutta olisi hyödyntää mittausasemaverkostoa juuri siltä suunnalta, mistä halla tavallisesti etenee. Viljelijät voisivat jakaa reaaliaikaisesti mittausasemien tiedot verkossa, jolloin karttapohjalle muodostuisi alueellinen hallatilanne. Algoritmi voisi tämän perusteella tuottaa tilakohtaisen hallan ennusteen yhdistämällä oman mittausdatan naapureiden tietoihin.
Pohdittavaa riittää. Mikä olisi maatilalle ideaalisin – mutta samalla kustannustehokkain tapa ennakoida hallariskiä ja varmistaa sadon laatu?
Tieteellistä taustaa ja käsitteitä
Suomessa yleisin hallatyyppi on säteilyhalla, joka syntyy tyyninä ja kirkkaina öinä maan pinnan säteillessä lämpöä avaruuteen. Muita hallatyyppejä ovat advectiohalla, joka johtuu kylmien ilmamassojen liikkeestä alueelle, sekä valumahalla, jossa kylmä ilma kertyy maaston painanteisiin ja alaviin kohtiin. Näiden erottaminen auttaa ymmärtämään, milloin hallariski on suurin ja mitä mittausmenetelmiä tai torjuntakeinoja kannattaa käyttää.
Lähde: Song, Y., Bian, Z., Li, D., & Wang, C. (2021). A Review of Methods and Techniques for Detecting Frost on Plant Surfaces. Agriculture, 11(11), 1142. https://doi.org/10.3390/agriculture11111142
Sanasto
Halla (frost) – Yleisnimitys ilmiölle, jossa lämpötila laskee kasvukauden aikana pakkasen puolelle ja kasvusto kärsii kylmyydestä.
Säteilyhalla (radiation frost) – Tyyninä ja kirkkaina öinä maan ja kasvuston lämpösäteily karkaa avaruuteen, jolloin ilman lämpötila laskee nopeasti maan pinnalla.
Advectiohalla (advection frost) – Syntyy, kun kylmää ilmamassaa virtaa laajalta alueelta. Vaikeammin torjuttavissa, koska johtuu sääjärjestelmän laajemmasta liikkeestä.
Valumahalla (cold air drainage frost) – Kylmä ilma valuu maaston painanteisiin ja jää paikalleen, jolloin alavat kohdat ovat erityisen hallan alttiita.
Inversio (temperature inversion) – Tilanne, jossa ilman lämpötila nousee ylöspäin mentäessä. Maanpinnan lähellä voi olla kylmää, vaikka ylempänä on lämmintä.