Vattenstånd har tidigare mätts i ett lokalt höjdsystem som var unikt för varje station. Under 2019 avslutades arbetet med att övergå till det nationella höjdsystemet RH 2000 för varje station. Via närliggande fixar som är fasta markeringar i berggrunden, mättes stationer in och anslöts till det nationella höjdsystemet.
Kuststationer mäter nivån med radar
En modern station för vattenstånd mäter vattenytans nivå med flera olika sensorer. Huvudinstrumentet är en radar, som med stor precision kan räkna ut vattenytans höjd utifrån hur lång tid det tar för en utsänd radarpuls att studsa mot vattenytan och reflekteras tillbaka till instrumentet.
Vid varje station finns alltid minst två instrument, antingen två radarsensorer eller en radarsensor samt en trycksensor, vilken räknar ut vattenytans nivå utifrån trycket nere i vattnet. Förutom dessa finns ibland även äldre typer av analoga instrument kvar som ytterligare backup. Dessa kan vara måttband som är fästa vid en flottör vid ytan eller en mätsticka som är nerstucken i vattnet. Båda dessa typer kallas ofta för pegel.
Mätinstrumenten kan vara monterade inuti ett stålrör direkt vid kanten på en kaj eller inuti en mindre byggnad vid strandkanten. Byggnaden har kontakt med vattenytan via en brunn som består av betongrör eller som är nedsprängd i berget. Brunnen fylls med havsvatten via ett smalt horisontellt rör vid botten som dämpar vågrörelser. Denna typ av byggnad, inklusive dess instrument kallas ofta för mareograf.
Vattenståndsdata samlas in till SMHI:s databas och skickas sedan vidare till olika användare. Inom några minuter efter mätning visas data med 1 minuts upplösning på sidan Senaste Observationerna. Något senare presenteras data som medelvärden för en 60-minutersperiod på sidan Vattenstånd och vågor, både i tabell- och diagramform, tillsammans med prognoser beräknade av havsmodeller. En lista över SMHI:s samtliga stationer finns på sidan Stationslista vattenstånd
Satellitmätningar av havsnivån
Utvecklingen av satellitteknologin har inneburit att mängden mätningar över hela världshaven har ökat. Med tekniken altimetri kan vattenytans höjd mätas med hjälp av satelliter oberoende av väder eftersom radar används. Detta har förbättrat kunskapen om förändringar av havsnivån, speciellt vid platser som saknar kuststationer som polarområdena.
Konceptet för altimetri bygger förenklat på två olika geometriska mätningar. Satellitens position i rymden i förhållande till jorden bestäms via olika navigationssystem. Radarsensorn beräknar avståndet mellan satelliten och vattenytan med hjälp av radarpulsen, som sänds ut från sensorn, studsar på vattenytan och sedan går tillbaka till satelliten. Med hjälp av dessa data samt information om medelvattenytan kan vattenståndet beräknas. Korrigeringar av höjden på grund av bland annat atmosfärens påverkan på signalen, tidvattnet och instrumentets drift görs därefter.
Slutresultatet innebär att vi får information om vattenståndsvariationer över världshaven med en noggrannhet på ungefär 3 cm. Generellt stämmer havsnivådata från satelliter bra överens med mätningar vid kuststationer, skillnaderna ligger inom respektive mättekniks felmarginal1.
Flera generationer av satelliter
Den första altimetrisatelliten med hög precision designad för havsnivåmätningar var TOPEX/Poseidon som sköts upp i augusti 1992. Dess bana var optimerad för att täcka så stora delar av havsytan som möjligt. Den har följts av Jason-1, Jason-2, Jason-3 och Sentinel-6 Michael Freilich, vilket gör att det finns kontinuerlig täckning i tid sedan början av 90-talet. Dessa satelliter täcker ungefär området 66°S till 66°N, vilket lämnar luckor vid polerna.
För att komplettera med data vid polerna, som är av högsta intresse vid havsnivåfrågor, har det utvecklats satelliter specifikt för detta. Polartäckande satelliter är till exempel ERS-1/2, Envisat, CryoSat-2 och Sentinel 3-A/B.
Historiska mätstationer och instrument
I Sverige startades kontinuerliga observationer av havsvattenstånd vid Slussen i Stockholm redan år 1774. Mätningarna fortsatte senare på Skeppsholmen och Stockholms vattenståndsserie är numera den längsta mätserien i världen. Stockholms havsvattenståndsserie
Efter ett statsbesök i Preussen beslöt den svenske kungen Oscar II att ett antal mareografer skulle anläggas runt den svenska kusten. Mellan åren 1886 och 1916 installerades tio mareografer inuti klassiska åttakantiga hus på följande platser: Ratan, Furuögrund, Draghällan, Björn, Stockholm-Skeppsholmen, Landsort, Kungsholmsfort, Ystad, Varberg och Smögen.
Mareografen på fotot till vänster är tillverkad efter förebild från Pola i dåvarande Österrike-Ungern. Instrumentet användes av SMHI och dess föregångare under åren 1886 till 1966.
Tillverkningskostnaden 1886 var 545 kronor. Skivan med diagrampapper (mareogram) fungerade som lod till urverket. Vattenståndet överfördes från flottören via en stång, kedja, hjul och kuggstång till två pennor.