�Mikä salamapommitus tulossa! CAPE on yli tonnin ja SRHkin yli kolme sataa!� Kulutin yliopiston penkkejä ja hengitin luentosalien paksua ilmaa aivan turhaan, jos kerran ukkosten ennustaminen on näin helppoa. Ei tarvitse muuta kuin opetella parin maagisen luvun käyttö ja sen jälkeen voi paukutella kavereille henkseleitä kaiken tietävänä ukkosten jumalana. Mutta kuinka moni paukuttelijoista osaa vastata siihen, mitä CAPE oikeasti tarkoittaa, mitä sillä mitataan ja mitä ongelmia sen käytössä voi olla? Olen nähnyt niin monen meteorologinkin astuvan näiden maagisten lukujen kanssa miinaan, että aihe ansaitsee eittämättä oman blogi-merkintänsä. Ja sanottakoon heti tähän alkuun, etten ole asiassa muita parempi – olen oppinut monet asiat kantapään kautta ja yrittänyt ottaa virheistäni ja kokemattomuudestani oppia.

Tarkoittamani maagiset luvut ovat tietenkin stabiilisuusindeksejä. AMS:n sanasto määrittele ne näin: “Any of several quantities that attempt to evaluate the potential for convective storm activity and that may be readily evaluated from operational sounding data.� Eli vapaasti käännettynä: “Mikä tahansa useista suureista, jotka yrittävät arvioida kuuro- ja ukkospilvien synnyn mahdollisuutta ja joita voidaan helposti laskea operatiivisista ilmakehäluotaustiedoista.� Kullekin näistä luvuista annetaan lisäksi ohjeellisia raja-arvoja, joiden ylittyessä tai alittuessa ukkospilvikehitys on todennäköistä. Esimerkiksi Energy helicity index > 3 ennustaa voimakkaita supersoluja ja tornadoja. Tässä kohdassa henkseleitä voi jo alkaa venyttää - kuulostaa erittäin helpolta ja vaivattomalta. Mikä parasta verkossa on pilvin pimein karttoja, joihin näitä indeksejä on laskettu valmiiksi numeeristen säämallien ennustamien tietojen pohjalta. Lähimmät ovat kotoisasti myrskyvaroitus.comissa. http://www.myrskyvaroitus.com/site/index.php?option=com_content&task=view&id=24&Itemid=46

Tästä pääsenkin mielipuuhaani eli vetämään indeksejä ja niiden väärinkäyttöä kölin ali. Alla on muutamia syitä siihen, miksi indeksejä ei tulisi antaa vääriin käsiin.

1) Indeksit ovat diagnostisia suureita, jolloin niiden nykytilan pohjalta ei voi tehdä ennustetta. Useat indeksien laskuun tarvittavista suureista muuttuvat ilmakehässä toisistaan riippumattomasti.

2) Indeksit ovat äärimmäisiä yksinkertaistuksia ilmakehän todellisesta tilasta, ja useiden indeksien laskenta perustuu vain muutamaan yksittäiseen parametriin. Esimerkiksi K-indeksi lasketaan seuraavasti: K = (T850 - T500) + Td850 - (T700 - Td700), missä T500/700/850 on lämpötila 500/700/850 hPa:ssa ja Td700/850 kastepiste 700/850 hPa:ssa. Nyt voikin kysyä mitä tapahtuu, kun juuri 700 hPa:ssa on erittäin kuiva ilmakerros, joka saa jälkimmäisen sulkeissa olevan erotuksen suureksi. Indeksin arvo romahtaa olemattomiin, mutta kokemuksesta tiedetään, että silti voi esiintyä hyvin voimakkaita ukkosia. Troposfäärin pystyrakenteen paremmin huomioivat indeksit, kuten CAPE ovat tässä suhteessa luotettavampia, mutta niidenkin käytössä on paljon mahdollisia sudenkuoppia.

3) Useiden indeksien laskukaava ei perustu mihinkään, vaan on epämääräinen sekoitus plus-, miinus-, jako- ja kertolaskua. Esimerkkinä voisi mainita SWEAT-indeksin: SWEAT = 12Td850 + 20(TT - 49) + 2f850 + f500 + 125(s + 0.2). Ei siis ole olemassa mitään meteorologisesti perusteltua syytä, miksi esimerkiksi 850 hPa:n kastepiste kerrotaan juuri 12:lla. Usein ainoa peruste kertoimen valinnalle on, että kaavan lopputulokseksi saadaan joku helposti muistettava pienehkö kokonaisluku.

4) Useiden indeksien toiminta on �optimoitu� Yhdysvaltoihin ja sielläkin vain Keskilänteen. Lisäksi suurin osa indekseistä on optimoimatta ja annetut raja-arvot perustuvat �mutuun� tai täysin riittämättömään parin hassun säätilanteen analysointiin. Vain harvojen indeksien raja-arvojen määritys on tehty oikein tilastollisen tarkastelun kautta. Eräs esimerkki tästä on significant tornado parameter.

5) Useiden indeksien laskentaan käytettyjen parametrien valinta on huonosti tai ei ollenkaan perusteltu. Miksi esimerkiksi K-indeksin laskennassa käytetään 850 hPa:n kastepistettä eikä esimerkiksi 925 hPa:n?

6) Indeksien arvojen vaihtelu voi olla erittäin rajua jopa hyvin lyhyillä välimatkoilla. Tätä eivät yleensä numeeriset säämallit kykene ennustamaan puhumattakaan luotausverkoston tarjoamasta erotuskyvystä.

7) Mallien ennustamat indeksit ovat aina pielessä, jos/kun indeksin laskentaan tarvittavat parametrin arvot on ennustettu mallissa väärin. Osa indekseistä on erittäin herkkiä pienille muutoksille, esimerkkinä paljon käytetty CAPE.

Ketään ei varmasti haittaa (paitsi ehkä toisinaan indeksien käyttäjää itseään), jos joku yksittäinen myrskybongari käyttää indeksejä bongausretkiensä suunnitteluun. Syviin vesiin ja jopa kölin alta sukelletaan kuitenkin heti, kun sääammattilainen alkaa laatia ukkosennusteita laput silmillä pelkät raja-arvot mielessä. Kokemuksesta valitettavasti tiedän, että tässä(kin) maassa on meteorologeja, jotka käyttävät indeksejä vain pelkkien jostain kuultujen ja luettujen nyrkkisääntöjen perusteella ilman, että he ovat edes koskaan ottaneet selvää, mitä indeksi on syönyt. Ammattitaidottomaan indeksien käyttöön liittyy pahimmillaan erittäin paha yli- tai alilyönnin mahdollisuus. Jos esimerkiksi ennustaa kauas lämpimän rintaman etupuolelle suuren STP:n alueelle tornadoja tai ei ymmärrä, miksi tilanteessa, jossa mean layer CAPE on nollassa, esiintyy rajuja ukkosia, kannattaa todellakin pitää housunkannattimet vasten rintaa. Toinen näistä erheistä on valitettavasti tapahtunut hyvinkin julkisesti…

Todellinen pohjakosketus indeksien väärinkäytössä saavutetaan, kun niitä aletaan käyttää säävaroitusten liipaisurajoina. Valitettavasti Euroopassakin on muutamia maita, jotka varoittavat ukkosista mm. perustuen ennustettuun CAPE-arvoon. Todellisuudessa tällöin kansaa ei enää varoiteta ukkosista, vaan kohonneesta jonkun mystisen parametrin ennustetusta arvosta, joka kaiken lisäksi saattaa olla totaalisen pielessä. Tämä on kansallisen ilmatieteen laitoksen julkinen ja hyvin nolo tapa osoittaa täyttä ammattitaidottomuutta. Suomen oloissa MUCAPE ylittää 1000 J/kg muutamana päivänä kesässä. Eräänä elokuisena päivänä 2008 lukemat olivat tähän verrattuna kaksin-kolminkertaisia eikä mitään tapahtunut. Myös parina heinäkuun loppupuolen päivänä 2010, salamointiaktiivisuus oli varsin vaatimatonta kilojouletarjontaan nähden. Jo nämä yksittäiset tapaukset ovat mielestäni riittävä osoitus tämän säävaroitustyömenetelmän toimimattomuudesta.

Joku voisi tämän indeksien hukutusyrityksen jälkeen jo kysyä, voiko indeksejä sitten käyttää mihinkään ja jos voi, niin miten. Kyllä voi – tässä joitain ajatuksia järkevään käyttöön:

1) (Jos pystyt,) perehdy säätilanteeseen syvällisesti ennen indeksien käyttöä! Tutki erityisesti ilmakehän pystyrakennetta sekä syvän kostean konvektion vaatimia ainesosia yksitellen.

2) Käytä vain indeksejä, joiden kaavat muistat (edes kvalitatiivisella tasolla)

3) Hylkää indeksit, joiden käyttö ei ole perusteltua ko. säätilanteessa

4) Haarukoi riskialue alustavasti syvän konvektion ainesosien (ja indeksien perusteella).

5) Tutki riskialuetta tarkemmin, mutta ei pelkkien indeksien avulla. Surffaa myös hieman riskialueen ulkopuolelle.

6) Yritä hahmottaa mahdolliset virheet mallin ennusteesta ja yritä selvittää, mikä merkitys näillä virheillä on ennusteeseen (ml. indeksit).

Koko tarinan punainen lanka voisi olla: �Ymmärrä mistä puhut ja mitä työvälineitä käytät.� Tähän ymmärrykseen ei valitettavasti ole oikotietä, vaan yllä olevasta kuudesta portaasta ensimmäinen on kaikkein tärkein ja täysin välttämätön. Piste.

(Tässä esitetyt pohdiskelut ovat osin omia ja osin kirjallisuudesta matkaan tarttuneita. Eniten innoitusta ovat antaneet Chuck Doswellin ja David Schultzin kirjoitukset aiheesta.)

Lunta, jäätä ja talvea on tulvinut lähes kirjaimellisesti sisään ikkunoista ja ovista joulukuusta lähtien. Ensin hehkutettiin postikorttimaisia joulumaisemia taannoisten tummahkojen joulujen jälkeen, mutta helmikuuhun tullessa hehku siirtyi kaikessa hiljaisuudessa talvimaisemasta takanpesään ja glögipannuun. Autoilijat ovat saaneet vuosikausiin �parhaan� talviajamisen kurssin, ja VR on perehtynyt syvällisesti jään ja lumen termodynamiikkaan. Ovatko 2000-luvun lauhat talvet sekoittaneet ihmisten käsityksen �normaalista� suomalaisesta talvesta, vai onko tässä talvessa todella jotain poikkeuksellista?

Katsotaanpa aluksi lämpötiloja. Sää on todellakin ollut keskimääräistä kylmempää joulu-helmikuun aikana. Kovasta media-älämölöstä huolimatta vastaavia talvia on meillä esiintynyt viimeisten 50 vuoden aikana 5-10 vuoden välein. Alimmillaankin lämpötila on käynyt nipin napin -40 asteen kylmemmällä puolella. Etelärannikon tuntumassa kylmimmät lukemat ovat olleet -25 ja -30 asteen välimaastossa. Parina edellistalvena valtakunnan kylmimmät lukemat ovat olleet lähes samaa tasoa eli noin -40C.

Lunta ja sadettahan tänä talvena on riittänyt, epäilee varmasti moni. Tilastot ovat tässäkin asiassa lahjomattomia – talvi on ollut keskimääräistä vähäsateisempi lähes koko maassa. Entä sitten lumen syvyys? Tätä kirjoittaessa hanget olivat tavanomaiset tai tavanomaista ohuemmat suurimmassa osassa maata. Keskimääräistä paksummin lunta oli vain Salpausselän eteläpuolella sekä länsirannikon tuntumassa. Lumen �nurinkurinen� maantieteellinen jakautuminen on kuitenkin melko harvinaista.

Viime viikkoina kattoja on alkanut romahdella eri puolilla maata, ja yhä useampi omakotiasuja on kiivennyt katolle lumikola kourassa. Ehkäpä lumikuormat ovat nyt poikkeuksellisen suuria? Fakta kuitenkin on, että lumikuormat ovat pääsääntöisesti vielä hyvän matkan päässä (nykyisistä) kattorakenteiden mitoitusarvoista. Toisin sanoen, lumen vesiarvo on vähäinen verrattuna lumen syvyyteen. Paikoitellen lumikuormat ovat muodostuneet kuitenkin katoille epätasaisesti, joten kiinteistöjen omistajien on syytä tarkistaa, miten lumi on katolle kertynyt.

Talven mittaan tuuli on ollut hyytävää useana päivänä. Ehkäpä tuuli selittäisikin talven harvinaislaatuisen luonteen. Tosiasia kuitenkin on, että kylmät talvet ovat yleensä heikkotuulisia, ja niin on ollut tämäkin talvi. Voimakastuulisia päiviä on ollut keskimääräistä vähemmän, vaikka esimerkiksi merialueilla muutamia myrskypäiviä on ollutkin.

Entäpä jäätilanne merillä? Jäällisen alueen laajuus on vain hieman keskimääräistä suurempi, eikä jäiden paksuuskaan ole kovin kummoinen. Tämän selvittelyn lopputulema voisi olla tyypillisen lattea meteorologin lausahdus: �Talvisää on ollut Suomessa lähellä tavanomaista ja mahtuu normaalin vaihtelun sisään.�

Vaikuttaa siis selvästi siltä, että harvinaisuuksia on turha hakea yksittäisten parametrien ääriarvoista. Vastauksia alkaa kuitenkin putoilla, kun tarkastellaan lähemmin lämpötilaa, sadetta, tuulta sekä näiden kolmen yhdistelmää. Ensinnäkin, lämpötila on pysynyt yhtäjaksoisesti pakkasen puolella joulukuusta lähtien. Toiseksi, tänä aikana on satanut melko runsaasti ja useaan otteeseen kevyttä pakkaslunta. Kolmanneksi, tuuli on pakkasjakson aikana useana päivänä ollut vähintään kohtalaista, jolloin kevyt pakkaslumi on liikkunut.

Pakkasjakso on tätä kirjoittaessa saavuttanut mitan, jolla pääsee viimeisen 50 vuoden tilastossa kolmen �parhaan� joukkoon maan etelä- ja keskiosassa. Torstaina 25.2.2010 syntyi Lappeenrannassa pakkasjakson pituusennätys (84 vuorokautta). Lämpötilan pysyminen pakkasella on tarkoittanut, että nietoksiin ei ole muodostunut lunta sitovia �korppukerroksia� tai kovaa pintaa. Tuuli on siirrellyt kevyttä lunta päiväkausia ja aina välillä uutta höttöä on leijaillut taivaalta kinostuakseen yhä paksummiksi kerroksiksi teiden penkoille, katoille ja rautateille. Tämä lisäksi itäiset ilmavirtaukset ovat pakanneet Suomenlahden jäitä Suomen puolelle, jolloin jääkenttään on syntynyt erityisen voimakasta ja laivaliikennettä hidastavaa puristusta.

En malta olla kommentoimatta tapaus VR:ää. VR on saanut viime viikkoina aimo laidallisen pakkaslunta tupaan raideliikenteen takkuilun vuoksi. Kritiikki lienee ollut osaksi aiheellista. Aivan viime päivinä arvostelu on kuitenkin äitynyt mielestäni olosuhteisiin nähden kohtuuttomaksi. Todennäköisyys sille, että talven aikana esiintyy 2-3 kuukauden pituinen pakkasjakso, jonka aikana sataa vähintään viikon-parin välein 5-10 cm pakkaslunta, on hyvin pieni. Jos pelkän pakkasjakson toistuvuus on 1-2 kertaa puolessa vuosisadassa, nyt toteutuneen pakkasjakson ja lumisadetilanteiden lukumäärän yhdistelmän todennäköisyys on varmasti vielä selvästi pienempi. Kuvitellaan, että se olisi vaikkapa 1-2 kertaa sadassa vuodessa. Voiko joku oikeasti väittää naama �näkkärillä�, että raiteiden kunnossapito pitäisi mitoittaa tämän mukaan? Kuinka moni olisi esimerkiksi valmis maksamaan valtavasta varakaluston ja –henkilöstön määrästä lipun hinnassa tai veroina? Mielestäni VR on hyvä esimerkiksi toimijasta, jonka täytyisi valita toimintaansa sopiva asema cost-loss –jakaumasta. Eli tehdyillä päätöksillä otettaisiin tietoinen ja järkevä riskitaso. Tällöin rämpiminen riittävän pahoissa ja harvinaisissa tilanteissa olisi odotettavaa. Jos liikenne kuitenkin takkuilee jokaisen pienenkin pakkaslumisateen tai kireän pakkasen yhteydessä, se kertoo ehkä siitä, että valittu riskitaso ei ole järkevä (tai kalusto ei ole ilmastoomme sopivaa).

Yhdistäisin raideliikenteen ongelmat ja niistä valittamisen, tilanteeseen Englannissa alkutalvesta. Saarivaltioon tuli ennätyksellisiä lumimääriä ja sitten ihmeteltiin, miksi yhteiskunta ei meinaa sulaa syväjäästä millään. Olisiko siis ollut oikea ratkaisu hankkia Lontooseen pohjoismainen aurauskalusto ja kuljettajat vain siksi, että moinen myräkkä sattuu keskimäärin kerran sadassa vuodessa?

Eteläisen Suomen puuterilumelle saataneen �kansi� tulevan viikonlopun aikana, kun lämpötila nousee lämpöasteiden puolelle. Tähän loppuvat todennäköisesti myös raideliikenteen pahimmat piinapäivät. Talvisia viikkoja sateineen lienee silti vielä tulossa, mikä saattaa johtaa lumikuormatilanteen vaikeutumiseen. Jos kevään tulo viivästyy, vesisateiden vauhdittaman lumipeitteen äkillisen sulamisen riski kasvaa, mikä voisi johtaa melko pahoihin kevättulviin. Tuli lumikuormaa lisää tai ei, pitänee routa kevättä kärkkyviä krookuksia vielä pitkään jäisessä niskalenkissään.

(Osa tämän blogimerkinnän tiedoista on peräisin Ilmatieteen laitoksen Ilmastokeskuksen ja Jääpalvelun työntekijöiden kanssa käymistäni keskusteluista. Kaikki mielipiteet ovat kuitenkin allekirjoittaneen henkilökohtaisia.)

Mikä olisikaan parempi aika kuin kesä taivastella sääennusteita ja niiden ala-arvoista laatua. Tänäkin kesänä sademittari on monilla läikkynyt yli oikukkaista kesäsäistä siinä määrin, että Ilmatieteen laitos on saanut reilusti kansalaispalautetta. Tässä vaiheessa saattaa tulla mieleen, että aloitan epätoivoisen puolustuspuheenvuoron ja lyön lukijoita ilmakehän perusyhtälöillä ja perhosefekteillä päin näköä. Ajattelin kuitenkin pitää tämän puolen sivummalla ja lähestyn asiaa tavantallaajien näkökulmasta.

�Ilmatieteen laitoksen mukaan…�

Katsotaanpa aluksi, otteita Ilmatieteen laitoksen tämän vuosikymmenen sään ennustamista liippaavasta uutisoinnista.

Kelitiedot joulun ajomatkoille kännykkään
Ilmatieteen laitos ja Tieliikelaitos laajentavat yhteisiä palvelujaan päätiet kattavalla langattomalla ajokelipalvelulla. Palvelusta saa helposti kännykkään lähituntien keliennusteen kahden kaupungin tai hiihtokeskuksen väliselle tielle. (18.12.2002)

Ammattikuljettajille kehitetään ajantasainen varoituspalvelu
Ajantasainen automaattinen varoituspalvelu antaa puolestaan reaaliaikaisesti varoituksen muuttuneesta kelitilanteesta tai muusta yllättävästä, vaarallisesta häiriöstä, kuten ennakoimattomista liukkauksista, rajuista ukkoskuuroista ja lumimyrskyistä, voimakkaista tuulista ja onnettomuuksista. (15.11.2004)

Suomen tutkaverkoston täydentyminen parantaa sääennusteita (28.10.2005)

Uusi säämalli pyrkii kaupunginosan tarkkuuteen
Ilmatieteen laitos on ottanut testikäyttöön uuden AROME-säänennustusmallin prototyypin, joka kuvaa säätä kaupunginosan mittakaavassa. (8.6.2006)

Euroopan uusi sääsatelliitti tarkentaa sääennustuksia (17.10.2006)

Kesästä tulossa keskimääräistä lämpimämpi
Kesäkuusta elokuuhun ulottuvan jakson keskilämpötilan ennustetaan olevan suurimmassa osassa maata 0,5-1,0 astetta tavanomaista korkeampi. Sade-ennuste ei sen sijaan anna mitään mainittavaa poikkeamaa tavanomaisesta. (22.5.2008)

Uutisointi on vienyt eteenpäin ainakin kolmea eri viestiä:
1) Uusi numeerinen malli, sääsatelliitti tai säätutka tarkentaa ennusteita (jopa kaupunginosamittakaavaan asti)
2) Säätä voidaan ennustaa jopa kuukausia eteenpäin
3) Voit tilata kännykkääsi täsmäsään omaan sijaintiisi tai ajoreitillesi

Kansa on puhunut

Kurkistetaan seuraavaksi tämän kesän vähemmän kannustavaan sääennusteisiin liittyvään kansalaispalautteeseen. Alla on vain murto-osa kriittisestä palautteesta ja yksittäisiä palauteviestejä on lyhennelty. Viestien julkaisemiseen ei ole kysytty palautteen lähettäjiltä lupaa (osa palautteesta on ollut myös anonyymiä), mutta näin esitettynä viestejä ei mitenkään voi yhdistää yksittäisiin henkilöihin.

�Tämä ei ole ainut kerta kun nämä pidemmän ajan ennusteet menevät täysin metsään. Eikö tietokoneaikana pystytä parempaan ennustavuuteen?�

â€�Kuinka mÃ¥nta vuotta siellä yliopistosasa pitää istua, että pystyy noita arpomaan. Koskaan ei 3 vrk ennuste pysy ennallaan kuin muutaman tunnin… hei haloo, jos saisin itsekin korjailla tuolla tavalla työn tuloksia, niin eipä olisi hätäpäivää.â€�

â€�Teidän “sääennusteet” on perseestä. Aina ne vaihtuu ja ei pidä paikkaansa.â€�

�On se kumma ettette osaa käyttää kalliita tietokoneitanne ja varoittaa ihmisiä ajoissa moisista myrskyistä!!! MITEN TÄLLAINEN VOI OLLA NYKYPÄIVÄNÄ MAHDOLLISTA ????�

�yllätyksiä sattuu,mytta alkaa usko mennä hienoihin laitteisiinne.�

�Eikö Teillä todellakaan ole VALMIUKSIA saada tarkempia ennakkotietoja?
Onhan Teille hankittu Miljoonien arvoiset ‘TIETOKONEET’, joilla luulisi
saavan hieman tarkempaa ennustetta aikaiseksi?�

�Kannaattaako noita sää ennusteita julkistaa ollenkaan kun ne eivät juuri koskaan ole lähellä toteumaa? Ihmettelen myös noita pitkiä ennusteita esim. viikon päähän jotka muuttuvat esim. lämpötilojen osalta useasti saman päivän aikana. Mitä hyötyä niistä voi olla kenellekään?�

�Onko Teillä siellä kesäharjoittelijoita jotka eivät osaa tulkitä säätä?�

Yksittäisistä pieleen menneistä tapauksista valittamisen lisäksi palautteesta nousee esiin erityisesti kaksi yleistä kysymystä:
1) Miksi ennusteet vaihtuvat koko ajan?
2) Miten ennusteet voivat mennä pieleen, vaikka teillä on kalliit supertietokoneet?

Sääennusteiden käyttäjien antaman palautteen perusteella näyttää siis vahvasti siltä, että uutisoinnin kautta annetut viestit ovat menneet (ainakin osittain) perille. On täysin perusteltua ihmetellä, miksi alle vuorokauden mittainen ennuste menee täysin metsään, jos ensin puhutaan jopa kaupunginosatarkkuudesta, reittiennusteista ja kuukausien mittaisista sääennusteista. Lisää hämmennystä aiheuttaa varmasti myös se, että samaan aikaan puhutaan ilmaston ennustamisesta vuosikymmeniksi eteenpäin.

Sään ennustettavuudesta

Edellisen perusteella on luontevaa kysyä, onko kansalle luvattu liikaa ja kaunisteltu totuutta sään ennustamisesta. Tarkastellaan ensin lyhyesti väitteitä ennustetarkkuudesta ja ennusteiden pituudesta ja lopuksi ennusteiden muuttumisesta.

Ennustetarkkuus. Pääsääntöisesti numeeristen mallien ennustekyky parantuu, jos mallin laskentahilaa tarkennetaan tai mallille annetaan laskennan lähtötiedoiksi esimerkiksi aiempaa tarkempaa satelliittimittaustietoa. Mallin laskentahilaa voidaan tiivistää, jopa niin, että laskentapisteitä on vaikkapa 50 metrin välein. Tällöin voitaisiin puhua korttelimittakaavan mallista. Laskentatarkkuuden kasvattaminen ei kuitenkaan suoraan tee ennusteesta laadukasta. Korttelimittakaavan mallissa esimerkiksi maasto (mukaan lukien rakennukset) pitäisi kuvata tarkasti, jotta ennuste toimisi parhaassa mittakaavassa. Lisäksi pienen mittakaavan tapahtumat ilmakehässä olisi toivottavaa kuvata suoraan eikä epäsuorasti parametrisointien kautta. Myös laskennan lähtötietojen pitäisi mieluusti olla sillä tasolla, josta voidaan nykyisin vain haaveilla.

Ennusteiden luotettavuus ja tarkkuus menevät ja ovat menneet ihan aikuisten oikeasti eteenpäin, mutta vielä on aivan liian aikaista puhua kaupunginosatarkkuudesta. Uutisien hehkuttama parantunut ennustetarkkuus on siis totta, mutta annettu vaikutelma on aivan liian ruusuinen. Alla on esimerkki siitä, miten mallin sade-ennuste voi muuttua, kun laskentatarkkuutta parannetaan. Ylimmässä kuvassa laskentapisteitä on noin 20 km välein ja alimmassa noin 2 km välein. Kuten kuvista näkyy, yksityiskohtia saadaan selvästi lisää tarkkuutta parantamalla, mutta kuinka realistinen tarkan mallin ennuste on?

24 tunnin sade-ennuste mallissa, jonka hilaväli on noin 20 km

24 tunnin sade-ennuste mallissa, jonka hilaväli on noin 10 km

24 tunnin sade-ennuste mallissa, jonka hilaväli on noin 3 km

Alla olevassa tutkakuvassa näkyy, mitä todellisuudessa tapahtui. Maan etelä- ja keskiosassa oli sadekuuroja ainoastaan Pohjois-Savossa, Pohjois-Karjalassa ja Varsinais-Suomessa. Parhaimman tarkkuuden mallissa sadekuuroja oli siis aivan liikaa. Silmämääräisesti paras ennuste sateen sijainnista oli mallissa, jossa on huonoin laskentatarkkuus. Jos katsotaan parhaan tarkkuuden mallia, on myös helppo ymmärtää, miksi tämänkaltaisista ratkaisuista on täysin järjetöntä tehdä pistekohtaisia täsmäsääennusteita. Entä jos malli ennustaa muutaman kilometrin kokoisen sadekuuron muuten aivan oikein, mutta sen reitti meneekin Tampereen sijaan Kangasalle? Tamperelaisten kannalta täsmäsäätikka lensi ohi taulun, mutta kuinka moni hudin kokijoista olisi tuominnut ennusteen täydeksi humpuukiksi, jos olisi nähnyt omin silmin ennusteen karttamuodossa ja verrannut sitä toteumaan?

Toteutunut sadetilanne säätutkaverkon näkemänä

Ennusteen pituus kytkeytyy edelliseen aiheeseen siten, että kansa on tottunut deterministisiin ennusteisiin (huomenna sataa tai ei sada). Näin ollen kansa ei osaa käyttää, tai oikeastaan kansalle ei edes tarjota probabilistisia ennusteita (huomenna sateen todennäköisyys on 30%). Edellisenkin esimerkin perusteella on ilmeistä, että mentäessä riittävän �täsmään� säähän todennäköisyyksiä tarvitaan. Mikä on siis todennäköisyys sille, että sadekuuro osuukin Kangasalle Tampereen sijaan. Samoihin tarpeisiin törmätään, kun ennusteen pituutta kasvatetaan. Yleisesti tunnettu tosiasia, jopa suuren yleisön keskuudessa on, että sään ennustettavuus heikkenee, mitä pidemmälle tulevaisuuteen mennään. Toinen, joskin vähemmän tunnettu asia on, että ennusteen laskennan alkutilaa muuttamalla saadun ns. parviennusteen keskiarvo ohittaa yksittäisen ns. operatiivisen ajon ennustekyvyn 4-5 vuorokautta pidemmissä ennusteissa. 15-50 ennustetta käsittävän parviajon tuloksista probabilististen ennusteiden teko olisi helppoa, mutta jostain syystä kansalle tarjotaan lähes pelkästään operatiivisen ajon tuloksia jopa 10 vuorokauteen asti.

Alla olevasta kuvasta nähdään yksi tapa havainnollistaa ennustettavuuden kehittymistä viime vuosikymmeninä. Siitä nähdään, että Pohjois-Euroopassa ennusteella on käyttöarvoa keskimäärin viikko eteenpäin. Ennustemalleja ajetaan kuitenkin koemielessä useita viikkoja tai jopa kuukausia eteenpäin. On ehkä puolittainen salaisuus, että Euroopan alueella näillä ennusteilla ei ole toistaiseksi todettu olevan käyttöarvoa noin kahta viikkoa pidemmäksi ajaksi. Silti ennusteita on tuotu julkisuuteen Suomessa ja muualla Euroopassa. Onko siis oikein, että tuloksia julkistetaan vain siksi, kun niitä on olemassa? Ja miksi ennusteista puuttuu usein rehellinen maininta niiden todellisesta luotettavuudesta?

Keskimääräisen ennustettavuuden kehittyminen vuodesta 1984 alkaen.

Kuinka tulevaisuuden ilmaston ennustamisessa voi olla mitään järkeä, jos edes 24 tunnin ennuste ei aina onnistu. Aivan aluksi on ymmärrettävä, mitä eroa päivittäisellä säällä ja ilmastolla on. Lyhyesti sanottuna tietyn vuodenajan säät 20-30 vuoden aikajaksolta muodostavat kyseisen vuodenajan ilmaston eli keskimääräiset olosuhteet. Ilmaston ennustamisessa yksittäisen päivän säällä ei siis ole juuri mitään merkitystä, vaan asioita katsotaan huomattavasti laajemmasta perspektiivistä. Sama pätee siihen, että yksittäinen kylmä talvi ei todista millään tavalla, etteikö ilmasto olisi muuttumassa. Ilmaston ennustamisessa on tärkeää ymmärtää, miten maapallon lämpöoloihin vaikuttavat tekijät muuttuvat tulevaisuudessa. Ennustettujen muutosten perusteella voidaan arvioida se tasapainotila, johon pallomme tulevaisuudessa hakeutuu.

Ennusteiden muuttuminen liittyy läheisesti edellä mainittuun deterministen ennusteiden suosimiseen. Tällöin käytössä on jokaiselle paikalle ja jokaiselle hetkelle 10 vuorokautta eteenpäin vain yksi totuus. Kuten edellä on tullut jo ilmi, sään ennustamisessa ei ole kuitenkaan olemassa mustaa ja valkoista, vaan ääretön määrä harmaan eri sävyjä. Alla on satunnaisesti poimittu kesäinen esimerkki siitä, mihin determinististen ennusteiden käyttö voi johtaa. Oheisessa animaatiossa jokainen kuva esittää sade-ennustetta yhdelle ja samalla ajanhetkelle (14.7.2009 klo 03). Animaation ensimmäinen kuva on ennuste 12 tuntia eteenpäin (laskettu siis 13.7.2009) ja viimeinen kuva 228 tuntia eteenpäin (laskettu siis 4.7.2009). Animaatiosta näkyy, kuinka ennuste pysyy melko samana noin kolme vuorokauden ennusteeseen asti (sadetta maan itä- ja pohjoisosassa). Tätä aikaisemmissa eli pidemmissä ennusteissa sadealueet alkavat hyppiä kuvissa miten sattuu. Hyppiminen on ilmentymä ennusteen epävarmuudesta ja kertoo konkreettisesti sään ennustamisen perushaasteista. On helppo kuvitella, kuinka esimerkiksi Jyväskylän sade-ennuste 14.7. vaihtelee jatkuvasti ajosta (kuvasta) toiseen. Koska lähes kaikki verkossa, sanomalehdissä ja televisiossa esitettävät ennusteet pohjautuvat juuri deterministiseen lähestymistapaan, ne pomppivat armotta jopa laidasta toiseen. Kun kesäisin taivaalle astuvat pienikokoiset ja lyhytikäiset sade- ja ukkoskuurot, tilanne mutkistuu entisestään ja ennusteet hyppivät entistä ankarammin. Sateen ja poudan raja on tällöin veitsenterävä. Sitä se on tosin malleissakin, mutta mallien �musta� osuu turhan usein todelliselle �valkoiselle�. Siksi mallien musta ja valkoinen olisi syytä muuttaa suurta yleisöä varten harmaasävyiksi.

ECMWF:n numeerisen mallin sade-ennusteita ajanhetkelle 14.7.2009 klo 03. Ensimmäinen kuva eli tuorein ennuste 12 tuntia pitkä, vanhin ennuste (viimeinen kuva) laskettu noin kymmenen päivää ennen h-hetkeä.

Ratkaisu?
Vaikuttaa siltä, että koko asia kääriytyy erittäin hankalan viestinnällisen haasteen ympärille. Haasteen, jossa asiakas tahtoo mustavalkoista ja myyjä vastaa toiveeseen tietäen, että asiakas tulee pettymään tuotteeseen vähän väliä. Mustavalkoisen tahtominen on ymmärrettävää nyky-yhteiskunnassa, jossa ihmiset ovat tottuneet kontrolloimaan lukuisia ja yhä vaikeampia asioita. Tähän tilanteeseen ei sovi uutinen, jossa kerrotaan, että sääennusteita lasketaan 4 viikkoa eteenpäin, mutta niiden käyttöarvo on olematon. Tai että uusi numeerinen malli ennustaa sateen kaupunginosan tarkkuudella, mutta ennustetta kannattaa lukea vain maakunnan tai puolen Suomen tarkkuudella unohtaen hienot yksityiskohdat.

Viestinnällisen umpisolmun avaamiseen on vaikea keksiä ratkaisua. Determinististen ennusteiden jatkeeksi olisi ehkä järkevää alkaa ujuttaa probabilistista lähestymistapaa. Myös sään ennustamisen perushaasteita olisi hyvä tuoda selkeämmin esille. Jossain olisi oltava saatavilla kaunistelematon tieto siitä, missä sään ennustamisessa oikeasti mennään. Vaikka edellä olevasta vuodatuksesta saattaisi ehkä epäillä muuta, olen ehdottomasti ja täysin epäilemättä numeerisen laskennan tarkkuuden lisäämisen kannalla. Tarkkuuden parantuessa on kuitenkin välttämätöntä muuttaa tapaa, jolla ennusteita kansalle esitetään.

30.7.-1.8. Syöksyvirtauksia ja rakeita pohjoisesta etelään
Heinäkuun lopussa Suomen länsipuolella sinnitellyt hellekorkea päätti antaa armopalan maamme myrskybongareille. Korkeapaine pullisti selänteen Suomeen ja työnsi kolmen peräkkäisen päivän aikana helleilmamassan pulssin maamme yli pohjoisesta etelään. Tätä hellesektoria painoi etelään Jäämerelle lurahtunut matalapaine, ja matkallaan sektori keräsi rajakerrokseen mukavasti kosteutta umpimärästä maastosta. Sektorin takarajalla oli julma kylmä rintama, jonka takana lämpötilat jäivät 10 ja 15 asteen välille. Takarajan tuntumassa myös tuuliprofiilit olivat otolliset vaaraa aiheuttavalle konvektiolle, joka ryöpsähti laajahkosti esiin heinäkuun viimeinen päivä Kainuun alueella. Tällöin ajoittain nauhamaista rakennetta ottanut konvektiivinen järjestelmä ryntäsi Kainuuseen kaataen puuta ja nakellen suuria rakeita. Maaningan sääaseman mittariin tuuli hönkäisi kunnioitettavat 19 m/s ja Kuhmossakin reilut 15 m/s. Suomen alueelle räpsähti vuorokauden aikana reilut 4000 maasalamaa.

Seuraavana päivänä tilanne mehustui entisestään, kun pohjoisesta lähestynyt yläsola terävöityi ja hellekorkeapaineen lämpötilaprofiilit ja hellesektorin kosteus paiskasivat kättä Ruotsista eteläisen tulvahtaneen ylimääräisen alatroposfäärin kosteusannoksen kanssa. Lopputulos oli Suomen oloissa harvinainen �kilojoulekeli� lähes 20 asteen kastepisteineen ja riski erittäin voimakkaille konvektiosoluille ja suurille rakeille. Jokioisten luotausten mukaan alatroposfäärin kosteus oli vahvasti läsnä jo yöllä. Aamu aukesi paikoitellen alapilvisen harmaana ja aamupäivän ylimääräinen luotaus paljasti noin 500 metrin korkeudella olevan tulppainversion. Lopulta alkuiltapäivällä inversio petti ja ukkospilvikehitys tulvahti käyntiin Salpausselällä. Hyvin pian tämän jälkeen Uudenmaan ja Kymenlaakson rannikkoalue täyttyi voimakkaista konvektiosoluista. Solut sulautuivat, mutta ryppään ajautuminen merelle saattoi estää paremman järjestäytymisen. Vaaraa aiheuttava konvektio kulminoitui pingispallon kokoisiin rakeisiin, joita satoi lähinnä �toisen aallon� konvektiosoluista, jotka kohosivat taivaalle ensimmäisen aallon tekemän esikastelun ja rajakerroksen osittaisen toipumisen jälkeen. Suomen raevahinkohistorian mustin lehti olisi takuulla kirjoitettu 1.8.2008, jos tämä toinen aalto olisi raivonnut noin 50 kilometriä lännempänä.

Säätutka-animaatio 31.7.2008 klo 17.00-21.45. Punaiset ja violetit kaiut ovat voimakkaimpia

Säätutka-animaatio 1.8.2008 klo 12.45-20.30. Punaiset ja violetit kaiut ovat voimakkaimpia

Jokioisten luotaukset 1.8.2008 klo 09 ja 15

17.-18.8. Kesän ainoa kymppikerholainen
Lattea ukkoskausi huipentui elokuun puolivälissä, kun annos poikkeuksellisen kuumaa ilmamassaa kiertyi Itä-Euroopasta kohti pohjoista terävän yläsolan nostamana. Kuuman ilmamassan vaikutus ei kuitenkaan missään vaiheessa täydellä painolla tuntunut Suomessa, vaan jäimme niukasti lämpimän pintarintaman viileämmälle puolelle. Suomen etelä- ja kaakkoispuolella rikottiin yleisesti +30, ja jopa +35 asteen raja. Paria päivää aiemmin samaisessa ilmamassassa piipahti Puolan maankamaralla useita voimakkaita tornadoja. Suomessa odotettavissa oli lämpimän rintaman yhteydessä huomattava kohokonvektion purske, joka tarjoaisi kenties kesän näyttävimmän salamailottelun.

17. päivän aamulla salamointi oli jo täydessä vauhdissa lounaisilla merialueilla ja siirtyi myöhemmin Pohjanlahdelle voimakkaan konvektiojärjestelmän mukana. Valoisaan aikaan taivas oli vaiti Suomen eteläpuolen helteisessä ilmamassassa huolimatta erittäin suuresta alatroposfäärin kosteudesta ja (pohjoisen oloihin) äärimmäisestä instabiilisuudesta. Ukkospilvikehitys lähti vauhdilla käyntiin vasta illalla Baltian keskiosissa ja lopulta myös Lounais-Suomessa hieman ennen keskiyötä. Lopputulos oli kaksi toisiaan seurannutta heikosti järjestäytynyttä, mutta sähköisesti erittäin aktiivista konvektiojärjestelmää. Salamoinnista aiheutui jonkin verran sähkökatkoja ja lisäksi rankka sade sai aikaan paikoin taajamatulvia. 17. päivän puolella Suomen maasalamasaldo oli kesälle 2008 kunnioitettavat 5300.

18. päivän puolella Lounais-Suomen ryske jatkoi vähitellen heikentyen matkaansa pohjoisluoteeseen. Vähitellen sulkeutuvassa lämpimässä sektorissa alkoi kuitenkin aamun tunteina koko kesän rajuin salamointi Oulun eteläpuolella. Hurjimmillaan maasalamoita kertyi noin 80 kappaletta 100 neliökilometriä kohden, kun edeltävänä yönä �jäätiin� Pyhäjärven tienoilla noin 50:een. Oulun lääniin syntyi lopulta reippaan kokoinen konvektiojärjestelmä, joka jaksoi mekastaa alkuiltaan saakka. Tämän jälkeen kauden rajuimman 24-tuntisen sinetöi Laatokalta maan itäosaan saapunut voimakas konvektiojärjestelmä. Elokuun 18. jäi koko kesän kovimmaksi salamapäiväksi ja pääsi ainoana �kymppikerhoon� 12 400 maasalaman saldolla.

Säätutka-animaatio 17.-18.8.2008 klo 22.00-06.00. Punaiset ja violetit kaiut ovat voimakkaimpia

Säätutka-animaatio 18.8.2008 klo 08.30-15.00. Punaiset ja violetit kaiut ovat voimakkaimpia

Mennyt kesä ei jäänyt syvinä sävyinä auringonottajien iholle eikä palanut ikimuistoisena salamoiden välkkeenä myrskybongareiden verkkokalvoille. Kesä-elokuun salamamäärät jäivät jo neljättä vuotta peräkkäin korkeintaan puoleen pitkän ajan keskiarvosta. Toukokuu oli ilmasähkön kannalta lähes kuollut kymmesosan keskiarvosalamoinnillaan. Kesäkuussa salamamäärä ylsi puoleen, heinäkuussa kolmasosaan ja elokuussa jälleen noin puoleen keskiarvosta. Heikosta salamasaaliista huolimatta kesä 2008 tarjosi muutamia salamanpilkahduksia tasaisen sateen ropinan keskellä. Alla lyhyt otanta näistä.

10. kesäkuuta �Instability meets wind shear�
Ukkosherkkä ilmamassa löysi voimakkaan tuuliväänteen ensimmäistä kertaa maan lounaisosan yllä kesäkuun puolivälissä. Suurin osa Fennoskandiasta kuului ylämatalan vaikutuspiiriin ja yksi lyhyistä yläsolista kulki Suomen yli itään. Tähän liittyvä pintamatala liikkui maan keskiosan yli itään, jolloin pintamatalan kaakkoiseen neljännekseen kehittyi vaaraa aiheuttavalle konvektiolle sopivat virtausolot. Samaan aikaan ylätroposfäärin suihkuvirtauksen reuna ja matalapaineen lämpimän sektorin kosteus olivat vielä eteläisen Suomen yllä yläsolan samalla työstäessä lämpötilaprofiileja kuntoon. Niinpä myöhäiseksi iltapäiväksi kehittyi muutaman tunnin aikaikkuna, jolloin palaset loksahtivat kohdalleen. Klo 17 jälkeen Jokioisista lähti ilmaan allekirjoittaneen tilaama ylimääräinen luotaus, joka osui juuri lännestä lähestyvän heikohkosti järjestäytyneen kuuronauhan eteen. Alla olevasta kuvasta nähdään, kuinka kahden-kolmen tunnin kuluessa yläsola syö konvektiota hillinnyttä yläinversiota ja MLCAPE ponnahtaa noin 400 J/kg:een. Alla olevassa tutka-animaatiossa on lopputulos säätutkaverkoston näkemänä. Animaatiosta voi erottaa useita joko läntisestä perusvirtauksesta vasemmalle tai oikealle eteneviä (todennäköisiä) supersoluja. Klo 19-20 Hämeenlinnan Katisissa automaatti mittasi kovimmaksi tuulen puuskanopeudeksi noin 22 m/s. Päivän maasalamasaalis jäi kuitenkin aneemiseen 900 kappaleeseen.

Jokioisen luotaukset 10.6.2008 klo 15 (musta) ja klo 18 (punainen) Suomen aikaa.

Säätutka-animaatio 10.6.2008 klo 16.00-18.10. Punaiset ja violetit kaiut ovat voimakkaimpia

17. kesäkuuta �Bumerangi mössön keskellä�
Viikkoa edellisen tapauksen jälkeen ylämatalapaine oli kokonaisuudessaan kaivautunut hieman lounaaseen, jolloin perusvirtaukset olivat käännähtäneet etelän puolelle. Pienikokoinen ylämatala kuroutui päivän aikana irti emomatalasta ja liikkui maan eteläosaan viistäen itään. Samaa reittiä seurasi myös vähäinen pintamatala, joka näin ollen pyöräytti pohjoispuolelleen mielenkiintoiset tuuliprofiilit. Paksun kerroksen tuuliväänne ei ollut ylämatalan keskuksen läheisyydessä kummoinen, mutta matalan kerroksen väänne oli merkittävä ja osui maan etelä- ja keskiosassa suurimman alatroposfäärin kosteussisällön ja kohtalaisen instabiliteetin alueelle. Raflaavan väänteen voi nähdä myös Jokioisten iltapäiväluotauksesta, jossa MLCAPE on 600 J/kg. Kannattaa huomata, että myös tässä tilanteessa pintalämpötila on alle 15 astetta, mutta kastepiste yli 10 astetta. Lopputuloksena oli jälleen huonosti järjestäytynyt syvän kostean konvektion purske, jonka uumenissa näkyy perusvirtauksesta eriävään suuntaan liikkuvia osasia (mahdollisia supersoluja). Mielenkiintoinen yksityiskohta on �mössöön� kätkeytynyt kaarikaiku (bow echo), joka liikkuu Uudeltamaalta Pirkanmaalle. Sääasemien mittaamat maksimipuuskat olivat kaarikaiun yhteydessä 10-15 m/s ja maasalamamäärä ylsi kohtalaiseen 2200 räpsyyn.

Jokioisten luotaus 17.6.2008 klo 15.

Säätutka-animaatio 17.6.2008 klo 14.00-17.00. Esitystapa sama kuin edellä.

2. heinäkuuta �Helteentappaja vei mansikatkin pellosta�
Yksi viime kesän potentiaalisten hellejaksojen torpanneista ylämatalista kehittyi heinäkuun alussa Norjanmerellä lupaavasti vahvistuneen yläselänteen kylkeen. Syntymänsä jälkeen ylämatala kiertyi selänteen ympäri ja valahti maamme yli kaakkoon. Suomen yllä oli kuitenkin kohtalaisen alatroposfäärin kosteussisällön kaistale, joka lyöttäytyi kimppaan ylämatalan syvälle konvektiolle otollisen instabiilisuuden kanssa. Lopputulos oli ylämatalan keskuksen itäpuolelle näyttävä pilkkupilvi (comma cloud), johon muodostui likimain pohjois-eteläsuuntainen kuuronauha. Kehitys sai keskipäivän auringonpaisteesta potkua ja kokonaisuus liikahti diskreetisti itään, kun vanhan nauhan etupuolen tuulikonvergenssialueella alkoi syntyä uusia soluja. Konvergenssinauhan voimakkain solu isoine rakeineen osui pahaksi onneksi Suonenjoelle ja tuhosi siellä mansikkaviljelmiä ja tärveli autojen peltejä. Solu näkyy tutka-animaation alkupuolella violettina täplänä Pieksämäen pohjoispuolella. Syvän konvektion purske levittäytyi tilanteen heikon dynamiikan vuoksi nopeasti itään ja koilliseen ja kupsahti lopulta idässä vastaan tulleeseen kuivahkoon ilmaan. Päivän maasalamasaldo oli lähes 4000, joka oli surkean ukkosheinäkuun suurin vuorokausilukema.

Säätutka-animaatio 2.7.2008 klo 10.00-15.00. Esitystapa kuten edellä.

25.-26. heinäkuuta �Eihän tästä mitään pitänyt tulla�
Koko kesän yllätyksellisin ja ennustamisen kannalta haasteellisin vaaraa aiheuttavan konvektion tilanne kehittyi heinäkuun loppupuolella. Lopputuloksena oli epätyypilliseen vuorokauden aikaan, epätyypillisessä säätilanteessa syntynyt pieni, mutta tuulinen konvektiosolurypäs. Oheisesta tutka-animaatiosta näkyy, kuinka rypäs liikkuu Pohjois-Savosta eteläkaakkoon kuuden tunnin ajan lähes heikkenemättä. Koko tämän ajan ryppään länsilaita oli voimakkain ja eteni hiukan muista saderakenteista oikealle. Salamoita systeemistä kertyi vain muutama sata. Ryppään vaikutusalan suppeutta kuvaa, että se meni lähes täysin sääasemaverkostosta läpi. Ainoastaan Rantasalmen Rukkasluodolla puuskat ylsivät alkuyöstä hieman yli 10 m/s:n.

Kuurorypäle syntyi Skandinavian hellekorkeapaineen itäpuolelle luoteiseen perusvirtaukseen, jossa korkeapaineen ympäri kiertyi heikko yläsola. Jyväskylässä tehtyjen luotausten mukaan troposfääri oli ehdollisesti epävakaa paksuhkossa kerroksessa, mutta tilanteen käynnistyminen kärsi selvästi alatroposfäärin kosteuden vajeesta. Tämän vuoksi esimerkiksi Jyväskylän iltaluotauksen MLCAPE oli vain 200 J/kg. Tilanteen rajuus huomioiden tämä pystyprofiili tuskin on kuuroryppään esiintymisoloja edustava. Ennustamisen kannalta tilannetta hankaloitti numeeristen mallien erimielisyys alatroposfäärin kosteudesta sekä syvän kostean konvektion käynnistymisestä. Töissä allekirjoittaneella oli tämän tapauksen kanssa suuria vaikeuksia ja tilanteen vakavuus aiheutti aivan rehellisen yllätyksen, vaikka tilanne olikin marginaalisen tuuliväänteen vuoksi seurannassa. Jälkikäteen on tullut mieleen moniakin mahdollisia selittäviä tekijöitä, joista kenties enemmän erillisessä blogimerkinnässä.

Säätutka-animaatio 25.-26.7.2008 klo 19.45-02.00. Esitystapa kuten edellä.

[Taivasasioita-blogista 28.05.2008 - 22:30]

Taustaa

Kevään mittaan olen raapustanut hiljalleen pöytälaatikkoon uutta pientä tutkielmaa. Tällä kertaa syvennyin Suomen salamatilastoihin ja sitä kautta rajuimpien ukkospäivien meteorologisiin taustoihin. Jokaisella ammatilais- ja amatöörimeteorologilla lienee oma käsityksensä siitä, minkälainen suursäätila tuo mukanaan ikimuistettavimmat ukkoset. Usein kuulee puhuttavan, että �ruuti kuivuu�, kun matalapaine puikahtaa Suomen lounais- tai eteläpuolelle. Tällöin avautuu väylä mantereiselle helleilmamassalle kaakon suunnalta. Raotan esirippua jo tässä vaiheessa sen verran, että tämä ei ehkä olekaan täysin optimaali kuvio rajujen ukkosten kannalta.

Alla yritän antaa vastauksia seuraaviin kysymyksiin:

* Mikä on voimakkaisiin ukkosiin liittyvä suuren mittakaavan säätilanne tapahtumapäivänä ja 1-10 päivää sitä ennen?
* Miten syvän kostean konvektion ainesosat kehittyvät tilannetta ennen?
* Voidaanko tuloksista saada jotain hyötyä vastaavien tilanteiden ennustamiseen?

Tietolähteet

Tutkimuksen pohjamateriaalina toimivat Ilmatieteen laitoksen vuorokautiset Suomen salamapaikannustiedot (kiitokset Antille jälleen kerran) vuosilta 2001-2006. Aineisto suodatettiin siten, että mukaan otettiin vain päivät, jolloin vuorokaudessa esiintyi vähintään 5 000 maasalamaa. Tämän toimenpiteen jälkeen jäljelle jäi 41 päivää. Seuraavaksi joukosta poistettiin usean vuorokauden mittaisten salamaepisodien ensimmäistä päivää seuraavat vuorokaudet (eli huomioitiin vain jakson ensimmäinen päivä). Toimenpide tehtiin siksi, etteivät pitkien salamaepisodien vaikutus esimerkiksi vuosilta 2001 ja 2003 korostuisi liikaa. Lopulta jäljelle jäi 27 päivää, ja näille päiville laskettiin NCEPin uusanalyysitiedoista useita keskiarvo- ja anomaliakenttiä.

Syvän konvektion ainesosat ja tarkasteltavat kentät

Syvän kostean konvektion ainesosat ovat kosteus (alimmissa kilometreissä), instabiilisuus (lämpötilan riittävä lasku ylöspäin mentäessä) sekä nosto (~kehityksen käynnistävä tekijä). Valitaan tämän pohjalta tarkasteltaviksi parametreiksi sadevesisisältö, lämpötilat reilun 5 ja 1 kilometrin korkeudessa sekä 300 hPa:n painepinnan korkeus. Kolmanteen ainesosaan ei uusanalyysitiedoista löydy suoraa vastausta, mutta 300 hPa:n (noin 10 km) tason tapahtumat ovat usein myötävaikuttamassa ukkospilville otollisten olosuhteiden muovautumisessa. Edellä mainittujen lisäksi tarkastellaan vielä merenpintapaineen jakaumia sekä tuulen nopeutta reilun 5 kilometrin korkeudella.

�Nosto�

Alla näkyy kymmenen vuorokauden mittainen animaatio, joka kertoo keskimääräisen 300 hPa:n korkeuskentän 0-10 vrk ennen ukkostilannetta. Keskimääräiskentästä nähdään, kuinka yläsola alkaa lähestyä Suomea Grönlannin tienoilta. Juuri ennen ukkospäivää sola terävöityy Brittein saarten paikkeilla ja puskee yläselänteen Suomen yltä itään. Solan ja selänteen liikkeet näkyvät kauniisti myös anomaliakentissä (ei kuvaa). Niissä esiintyy myös muita �oikkuja�, mutta tämä on toki täysin normaali kuvio pallon ympäri ulottuvassa �aaltojunassa�. Solan liike Grönlannista ei ole aivan tasaista, vaan vaikuttaisi ikään kuin solanpoikasia liikkuisi itään useita ennen lopullisen montun syntyä. Tämä saattaa olla oikku pienestä otannasta tai voi jopa kuvata sitä, että yläsolan porautuminen etelään voi olla usean pienemmän solan aikaansaannosta (tämä on kuitenkin pelkkää arvailua).

Keskimääräinen 300 hPa:n korkeus 0-10 vuorokautta ennen ukkospäivää. Avaa täysikokoisena.

Instabiilisuus

Alla on keskimääräinen 500 ja 850 hPa:n (noin 5,5 ja 1,5 kilometriä) lämpötilan kehitys vuorokausille 0-5. Ukkospilvien kannalta suotuisaa olisi kehitys, jossa näiden kahden pinnan välinen lämpötilaero kasvaisi (olettaen, ettei painepintojen korkeuksien muutos eliminoi tätä vaikutusta). Ylemmästä animaatiosta nähdään, että Suomen alueella 500 hPa:n lämpötilan vaihtelut ovat varsin marginaalisia. Juuri ennen ukkospäivää lämpötila lähtee yläselänteen myötä nousuun, mutta putoaa ukkospäiväksi yläsolan lähestyessä takaisin lähes lähtötasolleen. Alemmasta animaatiosta nähdään, että 850 hPa:ssa muutokset ovat paljon korostuneempia. Lämpötila kiipeää tasaiseen tahtiin noin 2 astetta. Animaatioiden perusteella on siis varsin ilmeistä, että instabiilisuus kasvaa ukkospäivän lähestyessä ja erityisesti viimeisen 24 tunnin aikana. Kannattaa myös huomata, että lämpimän ilman advektio aiheuttaa heikkoa nousevaa liikettä, jolla voi olla samantapainen vaikutus ukkospilvien elinympäristöön kuin edellä 300 hPa:n tarkastelussa on mainittu.

Keskimääräinen 500 hPa:n lämpötila 0-5 vuorokautta ennen ukkospäivää. Avaa täysikokoisena.

Keskimääräinen 850 hPa:n lämpötila 0-5 vuorokautta ennen ukkospäivää. Avaa täysikokoisena.

Kosteus

Alla olevassa animaatiossa näkyy keskimääräinen ilmakehän sadevesisisältö 0-5 vuorokautta ennen ukkospäivää. Tämän suureen käyttö on siinä mielessä perusteltua, että leijonanosa ilmakehän kosteudesta on alimmissa kilometreissä. Niinpä myös pinnanläheisen kosteuden muutokset vaikuttavat voimakkaasti sadevesisisältöön. Animaatiosta voi huomata, kuinka kosteus määrät huipentuvat ukkospäivään. Lukuarvot muuttuvat reilusta 20 millimetristä reiluun 25 milliin. Animaatio antaa myös mielikuvan, että kosteus saapuisi meille etelän tai eteläkaakon suunnalta. Tämän varmistamiseksi pitäisi kuitenkin tehdä säätilanteille syvempää trajektoritarkastelua.

Keskimääräinen ilmakehän sadevesisisältö (mm) 0-5 vuorokautta ennen ukkospäivää. Avaa täysikokoisena.

Merenpintapaine ja ylätuulet

Alla olevassa keskimääräistä vuorokausien 0-10 merenpintapainetta kuvaavassa animaatiossa näkyy, kuinka suuressa osaa Eurooppaa on aluksi korkeapaine. Se luikahtaa kuitenkin vähitellen itään, kun Grönlannin tienoilta jyrää matalapaine aina Skandinaviaan saakka. Niinpä myös ilmavirtaukset pinnan lähellä kääntyvät etelän puolelle. 500 hPa:n korkeudella keskimääräiset virtaukset (ei kuvaa) ovat vielä 5 vrk ennen ukkostilannetta erittäin heikkoja. Lounaisvirtaukset voimistuvat vähitellen ja ovat ukkospäivänä keskimäärin 8-9 m/s. Tämä tarkoittaisi varsin vaatimatonta paksun kerroksen tuuliväännettä, mutta täytyy muistaa, että kyseessä on lähes 30 tapauksen keskiarvo.

Keskimääräinen merenpintapaine (hPa) 0-10 vuorokautta ennen ukkospäivää. Avaa täysikokoisena.

Sudenkuoppia ja käsien heiluttelua

Tästä minitutkimuksesta ei voi vetää kovin pitkälle meneviä johtopäätöksiä Suomen voimakkaiden ukkosten synoptisesta klimatologiasta. Ensinnäkin tutkimusjakso on varsin lyhyt, minkä seurauksena ukkospäiväotanta on varsin pieni. Lisäksi filtterinä käytettiin ainoastaan salamamääriä. Yleisesti tunnettuahan on, että yli 5000 maapaukun päiviä voi esiintyä melko erilaisten suursäätilojen ja dynamiikan vallitessa. Toisaalta tämä ei muuta syvän kostean konvektion ainesosalistaa. Ainoastaan tapa, jolla reseptin ainekset putoavat kulhoon voi vaihdella. Tämä taas on omiaan sotkemaan ja loiventamaan keskiarvokenttiä. Täyttä sekasotkua nämä tavat eivät kuitenkaan muodosta, koska keskiarvoanimaatiot ovat varsin kauniita katsella. Erityisen tärkeää on muistaa, että tässä esitetyt tulokset eivät edusta rankkasateisiin, trombeihin, suuriin rakeisiin tai syöksyvirtauksiin liittyvää synoptista klimatologiaa.
Johtopäätökset

Edellä esitetyistä tuloksista voidaan esittää seuraavanlainen varovainen yhteenveto:

* Ukkospilvien ympäristöä voimakkaasti muokkaava yläsola näyttäisi saavan keskimäärin alkunsa Grönlannin tienoilla. Solan syveneminen Brittein saarilla pullistaa meille aluksi yläselänteen, joka kuitenkin väistyy pian itään.
* Keskitroposfäärin (~5,5 km) lämpötilan muutokset ovat edeltävinä päivinä keskimäärin melko vähäisiä, joskin lievää kylmenemistä tapahtuu juuri ennen ukkospäivää (yläsolan vaikutuksesta).
* Alatroposfäärin (~1,5 km) lämpötilan muutokset ovat suurempia. Lämpötilat kohoavat yleisesti noin 2 astetta. Lämpötilan kasvu johtunee myös suurelta osin ylävirtauksen etelästä lämpöä pumppaavasta vaikutuksesta. Lämpenemisen ja sen yllä olevan kylmenemisen yhteisvaikutus lisää instabiilisuutta, mikä on suotuisaa ukkosille.
* Alailmakehän kosteus lisääntyy ukkospäivän lähestyessä. Kosteus näyttäisi olevan keskimäärin etelän suunnalta peräisin, joskaan tätä ei voida yllä olevien tietojen perusteella vahvistaa.
* Ukkospäivää ennen Suomessa on korkeanselänne. Pintamatala liikkuu kuitenkin Islannin länsipuolelta Ruotsin ja Norjan ylle ja syrjäyttää selänteen Venäjälle. Samalla pintavirtaukset kääntyvät etelään, mikä olisi sopusoinnussa mahdollisen eteläisen kosteuden advektion kanssa.
* Keskitroposfäärin virtaukset ovat ukkospäivää ennen hyvin heikkoja, mutta voimistuvat ukkospäiväksi ja kääntyvät keskimäärin lounaan puolelle.

Näiden tulosten valossa vaikuttaisi, ettei kunnon salamapäivä Suomessa välttämättä vaadi matalapaineen kuroutumista Suomen lounais- tai eteläpuolelle ja näin ollen virtausten kääntymistä kaakkoon. �Häiriön� siemen näyttäisi lähtevän itämään varsin kaukana Suomesta ja se saapuu meille lännestä avaten hetkeksi lämpö- ja kosteuskanavan etelästä samalla, kun ylempänä ilma on kylmenemässä. On täysin selvää, että kunnon myräköitä saapuu meille kaakosta ja jopa idästä. Näiden tulosten valossa lienee kuitenkin aiheellista kysyä, onko kaakon rooli meillä turhaan paisuteltu? Aiheellista on myös kysyä, ketä tämä 45 asteen ero suunnassa oikeasti liikauttaa…

[Taivasasioita-blogista 04.03.2008 - 21:10]

Kirjoittelin viime kesänä pitkähkön merkinnän ilmastonmuutoksesta ja ukkosista (ja sen lieveilmiöistä). Motivaatio kirjoitukseen oli ilmastomuutoskeskustelun ajoittainen vauhtisokeus, jonka seurauksena tavallinen kansalainen ei voi enää mitenkään erottaa vakaalla tieteellisellä pohjalla olevaa keskustelua ja uutisointia ilmastonmuutostuubasta.

Bongasin karkauspäivänä Helsingin Sanomien uutisvirrasta sähkeen (kuva alla), joka oli otsikoitu: “VTT: Ilmastonmuutos lisää sähkökatkoja rannikolla ja vaaroilla.” Otsikko yksinään ei ollut ilmastonmuutosuutisvirrassa mitenkään hätkäyttävä – uutisessa puhuttiin voimakkaista tuulista sekä tykkylumesta. Luettuani kuitenkin uutista vähän pidemmälle vetäisin iltateet väärään kurkkuun: “Ilmastonmuutoksen arvioidaan lisäävän ääri-ilmiöitä, kuten tykkylunta, kovia tuulia ja ukkosella syntyviä syöksyvirtauksia.” Yskittyäni earl grayt näppikselle aloin penkoa tämän mielenkiintoisen väitteen taustoja. Olisiko VTT pystynyt jotenkin pureutumaan ilmastonmuutos ja syöksyvirtaukset –teemaan, vaikka maailmalla tässä savotassa ollaan vasta lähtöviivalla.

Ote uutisesta Helsingin sanomien verkkosivuilla 29.2.2006

Kaivoin aluksi esille alkuperäisteoksen, joka kuuluu VTT:n julkaisusarjaan (Martikainen, Antti, Pykälä, Marja-Leena & Farin, Juho. Recognizing climate change in electricity network design and construction. Espoo 2007. VTT Tiedotteita . Research Notes 2419. 106 s. + liitt. 80 s.). Ensimmäinen mielenkiintoinen löydös oli, että tutkimuksessa nimikkeen storm alle oli ympätty (ainakin sanallisesti) sekä voimakkaan perusvirtauksen että syvän konvektion aiheuttamat tuulet. Toinen mielenkiintoinen kohta löytyi varsinaisesta ukkososiosta (suora käännös): “Ilmastomalleilla ei ole karkean erotuskyvyn vuoksi mahdollista ennustaa ukkosen esiintymistä. Tämän vuoksi ukkospäiväennuste perustuu kahteen faktaan; lämpötila nousee kesällä ja lämpötilan nousu merkitsee enemmän ukkosia. Kuitenkin, on huomattava, että tämä arvio on hyvin karkea.” Edelleen vähän myöhemmin todetaan tuuliosiossa: “Vaikka (eri ilmastomallien tuuliennusteiden) tulokset eroavat toisistaan, voidaan olettaa, että tuuli aiheuttaa nykyistä enemmän vahinkoja sähköverkolle, koska routajakso lyhenee ja ukkoset yleistyvät.” Nämä luettuani olisi tehnyt mieli kiemurrella tuolista lattialle rykimään keuhkoihin nousseet tiedeyskökset työhuoneen mattoon. Jo pelkästään se, että raportissa hyvin epävarmaksi todettu asia siirtyy olennaiseksi osaksi suurelle yleisölle suunnattua uutista, on erittäin huolestuttavaa. Puretaanpa seuraavaksi koko väitekokonaisuus paloiksi.

Väite 1: Kesäajan lämpötilat kohoavat ilmastonmuutoksen myötä
Tämänsuuntaisia viitteitä todellakin löytyy useista ilmastosimulaatioista (esim. Räisänen et al. 2004). Meidän leveysasteillamme talviajan lämpötilojen nousu vaikuttaisi olevan voimallisinta, mutta myös kesäkuukaudet näyttäisivät lämpenevän hieman.

Väite 2: Kesälämpötilojen noususta seuraa suoraan ukkosten yleistyminen
Väärin. Pintakerroksen lämpötila ei määrittele sitä, milloin ukkosta esiintyy ja milloin ei. Tämän voi helposti ymmärtää, kun ajattelee esimerkiksi Afrikan pohjoisosan oloja, jossa mitataan päivästä toiseen hyvin korkeita lämpötiloja, mutta ukkosta esiintyy vain harvoin. Sen sijaan, kuuropilvet tarvitsevat kolme raaka-ainetta syntyäkseen : epävakaus (lämpötila laskee riittävän jyrkästi ylöspäin mentäessä), runsas kosteus rajakerroksessa ja kehityksen laukaiseva tekijä. Kahden metrin lämpötilan sijaan tutkimuksessa olisi pitänyt tarkkailla esimerkiksi lämpötilavähetteen sekä rajakerroksen kosteuden muutoksia uudessa ilmastossa. Lisäksi salamointi vaatii, että konvektiopilvien nousevat ilmavirtaukset ovat ns. sekaolomuotokerroksessa, mikä vaikeuttaa pähkinän ratkaisua edelleen. On karkealla tasolla totta, että rajusti salamoivia ukkosia esiintyy helteisessä ilmamassassa yleisemmin kuin viileässä, mutta pintalämpötilan ja ukkosfrekvenssin yhdistäminen ei silti ole ongelman oikea saati tieteellinen lähestymistapa.

Väite 3: Ukkosten yleistyminen lisää ukkospuuskien (syöksyvirtausten) riskiä
Vielä pahemmin metsään. Ukkospuuskien esiintymisen arvioinnissa joudutaan entistä hauraammille jäille. Jos ajatellaan päiviä, jolloin esiintyy laajalti voimakkaita ukkospuuskia, voidaan raaka-ainelistaan lisätä yksi elementti: voimakas tuuliväänne paksussa ilmakerroksessa, jonka alaosa on pinnalla (esim. Cohen at al. 2007). Eli edellä mainittujen suureiden lisäksi suurennuslasin alle olisi pitänyt ottaa tuuliprofiileja nyky- ja tulevasta ilmastosta. Tämän lisäksi konvektion tuulisuuteen voivat vaikuttaa myös muut tekijät, kuten ilmankosteus eri korkeuksilla (esim. Atkins ja Wakimoto 1991).

Fysiikan lait sanovat, että vaakasuuntaisen lämpötilaeron pienentyessä pystytason tuuliväänne heikkenee. Niinpä pohjoisten ja eteläisten alueiden lämpötilaerojen tasoittumisen pitäisi heikentää tuuliväännettä, mikä olisi syöksyvirtauksille huono uutinen. Muun muassa Marsh et al. 2007 ovat tulkinneet ilmastosimulaatioiden tuloksia syvän konvektion kannalta. Hyvin alustavat tulokset ovat osoittaneet, että Euroopan alueella kesäajan tuuliväänne voisi todellakin heiketä hieman. Sen sijaan CAPE olisi kasvusuunnassa, mikä voisi kompensoida tuuliväänteen heikkenemisen vaikutusta. Niinpä muuttuneessa ilmastossa vaaraa aiheuttavan konvektion esiintyminen voisi olla Euroopassa lähellä nykytasoaan. Tulosten epävarmuus on kuitenkin vielä erittäin merkittävä, koska simulaatioita on tehty vain yhdellä yhdysvaltalaisella ilmastomallilla ja muutamalla päästöskenaariolla.

Koska VTT ei ole varsinainen ilmatieteen tutkimuslaitos, kiinnostuin tietysti heidän tietolähteistään. Halusin siis selvittää, olivatko esitetyt väitteet peräisin jostain toisesta julkaisusta vai raportin laatijoiden rohkeaa spekulointia. Ilmastosimulaatioiden lähteeksi raportissa mainitaan Räisänen et al. (2004) (Räisänen, J., Hansson, U., Ullerstig, A., Döscher, R., Graham, L. P., Jones, C., Meier, H. E. M., Samuelsson, P. & Willén, U. 2004. European Climate in the late twenty-first century: regional simulations with two driving global models and two forcing scenarios. Climate dynamics, Vol. 22 (1), s. 13.31.). Lisäksi ukkososiossa viitataan toiseen VTT:n julkaisuun: Martikainen, Antti. Ilmastonmuutoksen vaikutus sähköverkkoliiketoimintaan. Espoo 2006. VTT Tiedotteita . Research Notes 2338. 74 s. + liitt. 5 s.

Sademäärää, tuulta (perusvirtaus) ja lämpötilaa koskevat tiedot ovat peräisin edellä mainitusta tutkimuksesta Räisänen et al. (2004). Sen sijaan ukkosissa viitataan Martikaisen vuoden 2006 raporttiin, jossa esitellään ukkosennusteen perusteet. Raportissa todetaan muun muassa: “Ukkosmäärien muutosta ei voida suoraan selvittää nykyisillä ilmastomalleilla, koska mallien tarkkuus ei ole riittävä.” Tämä toteamus pitää luonnollisesti paikkaansa. Sen jälkeen todetaan: “Tulevaisuuden ukkosmäärien kehitystä voidaan kuitenkin arvioida, kun tiedetään ukkospilven syntymiseen vaikuttavat säätekijät. Ukkosen muodostumiselle ovat vaatimuksena nousevan ilman suuri kosteus ja ilmamassojen voimakkaat pystyvirtaukset.” Ongelman lähestymistapa on siis aivan oikea, mutta kuuropilvien “resepti” on väärä. Tältä pohjalta ponnistettaessa järkevään lopputulokseen ei ole mahdollista päätyä. Mielenkiintoista on myös se, että esitetyn vaatimuslistan osasia (kosteus ja pystyvirtaukset) ei jäljempänä käsitellä mitenkään. Itse asiassa, voimakkaat (konvektiiviset) pystyvirtaukset ovat pikemminkin seuraus oikeasta reseptistä kuin kuuropilvien syntymisen syy. Kaiken tämän lisäksi syöksyvirtausten (tai edes salamoinnin) esiintymisen perusteista ei puhuta mitään.

Raportin sanakäänteistä tulee kuva, että visainen ongelma on pyritty ratkaisemaan palaamalla helpon ja turvallisen parametrin pariin. Mutkat oikenevat näin: “Ukkosen syntyminen on sitä todennäköisempää, mitä lämpimämpää on (Ilmatieteen laitos 2005d). Ilmastomallien mukaan kesät lämpiävät, ja siten on odotettavissa ukkostenkin lisääntymistä.” Viite nojaa Ilmatieteen laitoksen verkkosivujen kysymyksiä ja vastauksia –osioon, jossa todetaan yleisellä tasolla: “Mitä lämpimämpää on, sitä suuremmat ovat edellytykset ukkosen syntyyn.” Lisää turvaa lämpötilan hyödyntämiseen on haettu vielä pyytämällä Ilmatieteen laitokselta lausunto lämpötilan ja ukkosten välisestä riippuvuudesta nykyilmastossa: “Esimerkiksi heinäkuussa keskilämpötilan ja ukkosmäärien karkea riippuvuus on seuraavanlainen: keskilämpötilan ollessa 13 astetta on ukkostiheys nolla ja vastaavasti keskilämpötilassa 20 on ukkostiheys 0,5 kpl/km2 (Tuomi 2005).”

Ukkoslukukappaleen lopuksi raportissa esitellään ukkospäivälukukartat paljastamatta mitenkään menetelmää karttojen takana. Kuvien mukaan ukkospäiväluku kasvaisi koko Suomessa 1-6 päivällä (kuva alla). Tuulilukukappaleessa ukkospilvien osuus kuitataan yhdellä virkkeellä: “Lisäksi ukkosmäärien arvioidaan lisääntyvän, jolloin ukkospilvistä puhaltavat puuskatuulet yleistyvät.” Muutoin kappale käsittelee pelkästään ilmastosimulaatioiden “perustuulta” ja sen muutoksia. Huojuva torni on kuitenkin kaatunut jo kauan ennen tätä viimeisen pulman pakkohan sen on näin olla –tyylistä ratkaisua.

Miten tämän sopan keittyminen kasaan ylipäätään on ollut mahdollista? Ensinnäkään tilanteesta on turha syyttää mitään yksittäistä tahoa. Ensinnäkin, Ilmatieteen laitoksen perustiedon jakajana pitäisi olla vastuussa, että myös suurelle yleisölle tarjottava verkossa oleva tieto on aina ajantasaista ja oikeaa. Tämä siksi, että kaikelle kansalle jalkautettua tiedettä voidaan näköjään käyttää varsin vakavien ja merkittävien tutkimusten tietolähteenä. Toiseksi, VTT:n raporttien laatijana pitäisi puolestaan tarkistaa paremmin tietolähteidensä paikkansapitävyyden ja tarkkuuden sekä välttää käyttämästä www-viittauksia. Myös raportin sisällön tarkastuttaminen asiantuntijoilla olisi tärkeää. Kolmanneksi, toimittajien tulisi pitäytyä tarkasti siinä, mitä asiantuntijat kertovat eikä vääristellä uutista myyvempään suuntaan. Tosin tässä tapauksessa maitolasi oli jo kaatunut ennen uutisointivaihetta.

Allekirjoittaneen silmin tämä tapahtumaketju vaikuttaa malliesimerkiltä epäonnistuneesta ilmastonmuutosuutisoinnista. Ensin kohdataan vaikea tutkimusongelma (ukkoset ja syöksyvirtaukset muuttuneessa ilmastossa). Se ohitetaan epätieteellisesti perustellen (kytkös pintalämpötilaan) ja saadaan “hyvä” lopputulos (ukkoset lisääntyvät). Lopuksi tehdään kaikkein vaikeimpaan ongelmaan (syöksyvirtaukset) yksinkertainen maalaisjärkinen oletus (enemmän ukkosia, enemmän syöksyvirtauksia). Kokonaisuuden kruunaa päämedioissa läpilyövä uutinen, jossa kerrotaan ukkosten ja syöksyvirtausten lisääntyvän ilmastonmuutoksen myötä. Eikä kukaan osaa kyseenalaistaa uutista - niin hyvin se solahtaa ilmastonmuutosuutisvirtaan.

Ilmastonmuutoksen perusajatus on yksinkertainen: epätasapaino maapallon säteilybudjetissa. Muutoksen seurausten selvittäminen ei kuitenkaan ole kovin suoraviivaista. Varmaa on silti se, että kaikki äärevät, vaaraa aiheuttavat ja vahingolliset sääilmiöt eivät tule yleistymään. Ukkoset ja syöksyvirtaukset voivat yleistyä Suomessa ja muualla Euroopassa, mutta siitä ei ole ainakaan vielä vahvaa näyttöä.

[Taivasasioita-blogista 13.01.2008 - 00:51]

Taustaa

Tällä kertaa nostin näppiksen pöydälle tavoitteena tehdä pieni pöytälaatikkotutkimus. Viime joulukuisten Pohjois-Lapin myrskyjen ja muutamien vanhempien samankaltaisten tapausten motivoimana päätin selvittää Suomen maa-alueiden hurjimpien tuulien meteorologista taustaa. Suomessahan myrskyä (yli 21 m/s) ei ole mitattu keskituulena kuin merialueilla, tuntureilla sekä Pohjois-Lapin “tasamaalla”. Joulukuussa 2007 Kevon mittausasemalla luoteistuuli hönkäisi mittariin järkyttävät 28 m/s puuskien kivutessa lähes 40 m/s:iin. Lukemat olivat suurempia kuin millään merisääasemalla mitattiin koko vuonna.

Tässä muutamia kysymyksiä, joihin olen yrittänyt kaivaa vastaukset Utsjoki-Kevon aseman mittausten perusteella:

* Kuinka yleisiä erittäin voimakkaat tuulet (yli 17 m/s) ovat?
* Mikä on tuulen nopeuksien ja suuntien jakauma?
* Mikä on näiden tilanteiden kuukausittainen jakauma?
* Mikä on näiden tilanteiden suuren mittakaavan säätilanne tapahtumapäivänä ja 1-5 päivää sitä ennen?
* Miten mittaustulokset ovat selitettävissä esimerkiksi aseman orografian ja säätilanteiden avulla?
* Voidaanko tuloksista saada jotain hyötyä vastaavien tilanteiden ennustamiseen?

Tietolähteet

Työ nytkähti liikkeelle tekemällä havaintotietokantaan haku Kevon tuulimittauksista vuosilta 1962-2007. Mukaan otettiin vain havaintohetkellä mitattu keskituuli (ei siis kolmen tunnin jakson maksimikeskituuli), jos se oli vähintään 17 m/s. Sen jälkeen aineistosta laskettiin muutamia yksinkertaisia jakaumia. Seuraava vaihe oli poimia talteen voimakkaan tuulen päivämäärät ja laskea jenkkiläisen NCEPin uusanalyysitiedoista tilanteille keskimääräiset suuren mittakaavan sääolosuhteet.

“Kevo-myrskyjen” esiintyminen

Sitten itse tuloksiin. Koko aineistosta löytyi 104 mittausta, joissa havaintohetken keskituuli ylitti 17 m/s. Mittaukset eroteltiin omiksi tapauksikseen, joita kertyi 74 kappaletta. Niinpä todennäköisyys, että yksittäinen havainto ylittää 17 m/s rajan on Kevolla ainoastaan 0,0008%. Tämä tarkoittaa, että yhden vuoden aikana rajan ylittäviä mittauksia on tehty keskimäärin 2,3 kappaletta. Kyseessä on siis vuosittain toistuva tuulitapahtuma. Kannattaa huomioida, että eteläisessä Suomessa tuulennopeus 17 m/s (puuskat 25+ m/s) aiheuttaa todella pahoja vahinkoja, kuten nähtiin esimerkiksi Janika-myrskyssä 15.11.2001.

Tuulennopeudet ja kuukausijakauma

Jos tarkastellaan tuulennopeuksien frekvenssijakaumaa, nähdään ennalta odotettu äkisti laskeva tapausten määrä suuria nopeuksia kohti mentäessä. Tapausten kuukausijakaumakaan ei juuri yllätä, koska maksimi osuu talvikuukausille. Säähäiriöt ovat talvella voimakkaimpia ja niinpä on yleisesti tunnettu fakta, että näillä leveyksillä puhaltaa rajuimmin talvella. Merialueiden myrskypäivien kuukausijakaumaan verrattuna havaitaan kuitenkin, että “Kevo-myrskyjen” sesonki ajoittuu lähemmäksi kevättä. Kuten kuva osoittaa, tapauksia on ollut eniten helmikuussa. Tämä saattaa liittyä tilanteelle otollisiin suuren mittakaavan säätilanteisiin, joista on kerrottu enemmän alla.

Tuulensuunnat

Tilanteista tehty tuuliruusu sen sijaan antaa todella ronskin signaalin. Peräti 92% tapauksista sattuu tuulensuunnille 285-345 astetta (länsiluode-pohjoisluode) eikä suunnilla 15-225 astetta (pohjoiskoillinen-lounas) ole yhtään ainoaa tapausta. Yleisesti tunnettua on myös se, että “yleinen” tuuliruusu painottuu meidän leveysasteilla etelän ja lounaan välille. Nämä faktat yhdessä antavat siis vihiä, että ainakin Kevolla voimakkaiden tuulien taustalla saattavat olla paikallisolosuhteet.

Keskimääräinen suursäätila

Lisää mielenkiintoisia tuloksia saadaan, kun syötetään “Kevo-myrskyjen” päivämäärät numeerisessa uusanalyysitiedossa keskiarvoistettaviksi. Alla on esitetty animaatioita, jotka kuvaavat keskimääräisiä virtausoloja noin 5 km korkeudessa sekä maanpinnalla. Lisäksi molemmilta korkeuksilta on esitetty poikkeamat ilmastollisesta keskiarvosta. Animaatiot alkavat 5 vuorokautta ennen tilannetta valinneesta suursäätilasta ja loppuvat myrskypäivään.

Ensimmäisestä animaatiosta nähdään, että noin 5 kilometrin korkeudella (500 hPa) on vahva (ylä)korkeapaineenselänne, joka vahvistuu myrskypäivän lähestyessä kohti länttä ja luodetta. Samalla yläsola kaivautuu kohti etelää Suomen itäpuolelle. Meteorologin kielellä ilmaistuna, animaatiossa näyttäisi tapahtuvan epäjatkuva retrogressio, jossa vahva yläselänne pakittaa länteen. Yläselänne tulee kauniisti esiin myös poikkeama-animaatiossa, jossa on vahva positiivinen poikkeama Fennoskandiassa ja sen länsipuolella. Vastaavasti negatiiviset poikkeamat ovat kauempana Atlantilla sekä toisaalta Venäjän pohjoisosassa. Myös tästä nähdään, kuinka positiivisen poikkeaman painopiste hivuttautuu kohti länttä ja samalla negatiivinen poikkeama vaeltaa kohti Kuolan niemimaata.

Animaatio 500 hPa:n keskimääräisestä geopotentiaalikorkeudesta myrskypäivinä ja 1-5 vuorokautta tätä ennen. Korkeanselänne näkyy keltaisena pullistumana Brittein saarten tienoilla. Täysikokoinen animaatio.

Animaatio 500 hPa:n keskimääräisestä geopotentiaalikorkeuden anomaliasta myrskypäivinä ja 1-5 vuorokautta tätä ennen verrattuna ilmastolliseen keskiarvoon. Täysikokoinen animaatio.

Jos tehdään vastaava tarkastelu merenpintaan redukoidulle ilmanpaineelle, nähdään odotusten mukaisesti samoja tapahtumia. Keskimääräisolosuhteita kuvaavassa animaatiossa korkeapaine ulottuu aluksi kaukaa Aasiasta Keski-Eurooppaan, mutta tapahtumapäivän lähestyessä korkeapaine pullistaa selänteen kohti luodetta. Samalla matalapaine valahtaa Jäämereltä Suomen itäpuolitse etelään. Tämä asetelma on toki arvattavissa jo edellä esitetyn tuuliruusun perusteellakin. Poikkeama-animaatio osoittaa vahvan positiivisen ilmanpainepoikkeaman siirtyvän hiljalleen länteen ja luoteeseen samalla kuin negatiivinen poikkeama liikkuu Jäämereltä etelään. Huomionarvoista on, että positiivinen poikkeama on aluksi selvästi vahvempi kuin negatiivinen. Samaa koskee myös tilannetta 5 km korkeudella.

Animaatio keskimääräisestä “merenpintapaineesta” myrskypäivinä ja 1-5 vuorokautta tätä ennen. Korkeapaine näkyy punaisena ja matalapaine violettina. Täysikokoinen animaatio.

Animaatio “merenpintapaineen” poikkeamasta myrskypäivinä ja 1-5 vuorokautta tätä ennen verrattuna ilmastolliseen keskiarvoon. Keskimääräistä suuremmat arvot on esitetty vihreällä, keltaisella, punaisella ja keskimääräistä pienemmät sinisellä ja violetilla. Täysikokoinen animaatio.

Asema ja sen ympäristö

Ennen loppuyhteenvedon tekemistä on syytä kurkata, minkälaisessa tuulitunnelissa Kevon mittarit oikein makaavat. Ilmatieteen laitoksen virallisessa asemakuvauksessa todetaan muun muassa seuraavaa: “Asema sijaitsee pohjois-etelä -suuntaisen Utsjoen-Kevojoen kanjonissa, koillisrinteen tasanteella. Pohjoisen suunnalla (n. 360 astetta) joki jatkuu samansuuntaisena n. 15 km, etelän suunnalla (n. 160 astetta) vain n. 4 km. Muissa ilmansuunnissa on tuntureita tai vaaroja, joista korkeimmat 350-400 m mpy. Kevojärvi ympäröi kuitenkin 100-200 m päässä asemasta n. 1 km matkalta muissa ilmansuunnissa paitsi lounaassa (sektori 180-250 astetta).” Saman karttamuodossa voi todeta vaikkapa Kansalaisen Karttapaikan tiedoista.

Mitä opimme tästä?

Yllä olevan perusteella pystytään päättelemään tai spekuloimaan Kevon hurjista tuulista ainakin seuraavaa:

* Erittäin voimakkaat, ajoittain jopa myrskyisät tuulet ovat jokavuotisia Kevolla.
* Voimakkaiden tuulien suuntajakauma on erittäin kapea, 92% tapauksista on sektorissa 285-345 astetta. Tähän vaikuttanee suuresti myös lähialueen topografia (pohjois-eteläsuuntainen kanjoni ja luoteen ja pohjoisen suunnassa pitkä järvenselkä).
* Voimakkaisiin tuuliin johtaneita säätilanteita edeltää Suomen lounaispuolella oleva vahva sulkukorkeapaine, joka siirtyy myrskypäivän lähestyessä kohti länttä tai luodetta. Samalla Jäämerellä oleva matalapaine liukuu Suomen itäpuolitse kohti etelää.
* 3-5 vuorokautta ennen voimakkaita tuulia lounaista korkeapainetta ja sen siirrosta länteen voi pitää Jäämeren matalaa varhaisempana ennusmerkkinä kyseisen tilanteen syntymiselle. Tästä kertoo mm. se, että positiivinen painepoikkeama on negatiivista vahvempi ja fokusoituneempi.
* Negatiivisen painepoikkeaman laajuus voi merkitä, että myrskymatalan siementä täytyy etsiä laajalta alueelta Jäämereltä. Keskus voi lähteä kehittymään jopa Novaja Zemljan takana Venäjän pohjoisrannikolla.
* Kovien tuulten esiintymishuipun myöhäisyys (helmikuun maksimi) saattaa liittyä sulkukorkeapaineiden yleistymiseen vuodenvaihteen jälkeen. Tämä jää kuitenkin käsien heiluttelun tasolle, koska minulla ei ollut aikaa etsiä tähän sopivaa referenssiä.

Lopuksi täytyy korostaa, että tämän pöytälaatikkotutkimuksen tulokset eivät ole yleistettävissä muualle Pohjois-Lappiin saati Keski- tai Etelä-Lappiin. Yleisten linjojen vetäminen vaatisi useamman aseman mittausten tutkimista. Kokemus Pohjois-Lapin myrskyistä on kuitenkin näyttänyt, että samanaikaisesti Kevon kanssa myös muilla alueen asemilla mitataan eteläsuomalaisittain hurjia tuulia. Toistaiseksi jääkin ilmaan kysymys, kuinka vääristynyt mm. Kevon tuuliruusu todella on vai onko se totuus myös muualla Suomen “tundralla”.

Loppukommentti

Mikäli joku jaksoi lueskella tarinan loppuun asti, olisi mukava kuulla kommentteja tämän pikkututkielman tuloksista tai yleensä tämäntapaisten kirjoitusten julkaisemisesta. Allekirjoittaneen kannalta työ oli todellinen piristysruiske haudanvakavaan tieteentekoon ja aion ehdottomasti jatkaa samalla linjalla, jos vaan aikaa suinkin löytyy. Tätä tehdessä tuli jo ajatuksia uusista aiheista ja otan niitä mieluusti vastaan myös tämän blogin kautta.