Edellisestä blogimerkinnästä on vierähtänyt jo melkoinen tovi. Tälle on kuitenkin hyvä selitys (ainakin omasta mielestäni). Webin syövereihin eri puolille soluttautunutta kotimaista äärevää säätä käsittelevää aineistoa on nyt koottu yhteen. Työn lopputulos on myrskyvaroitus.com, johon on hamuttu Myrskyareenan, Myrskyboksin ja tämän blogin sisältö. Kahdeksan vuotta Myrskyareenalla tulossa olevasta äärevästä säästä toitottanut myrsky- ja rajuilmaennuste on niin ikään myrskyvaroitus.comissa. Tiuhimmin päivittyvät osat uudesta sivustosta on tilattavissa uutissyötteinä.

Taivasasioita-blogi jatkaa siis tästä lähtien uusissa vaatteissa myrskyvaroitus.comissa. Allekirjoittanut kiittää blogin lukijoita vuodatus.netissä ja toivottaa vanhat ja uudet lukijat tervetulleiksi myrskyvaroitus.comiin.

Tästä blogiin

Uuden blogin uutissyöte

A-J Punkka

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…

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.

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.

Otetaanpa pikainen päivitys tuoreimpiin kausiennusteisiin (ajo 15.11.) eli päivitetään edeltävää blogimerkintää hieman. ECMWF:n kausiennusteessa sydäntalvi vaikuttaa edelleen hieman keskimääräistä lauhemmalta, mutta signaali on aiempaa heikompi. Samoja oireita on myös kevätkuusien kohdalla. Muutosta selittää Atlantin positiivisen ilmanpaineanomalian siirtyminen pohjoisemmaksi ja samalla negatiivisen paineanomalian siirros Islannista kauas pohjoiseen. Muutos näkyy myös NAO-indeksiennusteessa. Aiemmin syksyllä ECMWF ennakoi itsepintaisesti tammi-helmikuulle hulppeita indeksin arvoja, mutta nyt lukemat ovat pudonneet lähemmäksi ilmastollista vertailuarvoa. Ainoan poikkeuksen tekee edelleen tammikuu, jossa parviajon keskiarvo huitelee yhä selvästi keskiarvon yläpuolella. Tämä poikkeama on toistunut nyt jo kolmessa peräkkäisessä ajossa, joten jäämme mielenkiinnolla odottamaan, alkaako vuosi tuulisilla tihkusadepäivillä.

Kolmen kausimallin (ECMWF, UKMET, Meteo-France) yhdistelmä pysyi marraskuun päivityksessä lähes ennallaan. Talven osalta lämpötilaennuste seurailee ECMWF:ää, mutta sillä poikkeuksella, että Fennoskandian ja Pohjois-Venäjän lämmin poikkeama pikemminkin vahvistui aavistuksen. Myös ilmanpaineanomaliat näyttävät makaavan samoissa asemissa kuin edellisessä päivityksessä. Anomaliat ovat kolmen mallin summakuvassa hieman ECMWF:n ennustamaa etelämpänä. Sateista ei tälläkään kertaa voi sanoa juuta eikä jaata.

 

Summa summarum: mallit ennakoivat siis edelleen noin asteen keskimääräistä lämpimämpää sydäntalvea. Lisäksi ECMWF povailee erityisesti tammikuun olevan lauha ja mahdollisesti voimakkaiden lounaisvirtausten sävyttämä.