�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.)

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.

[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 14.10.2007 - 22:12]

En malta millään olla sivuamatta vielä kerran päättyneen kesän tapahtumia. Edellisessä merkinnässä listasin jo kauden satoa, mutta yksi tärkeä näkökulma jäi huomiotta. Kesä 2007 toi nimittäin jälleen useita merkintöjä taajama-alueiden äkkitulvien listaan – huippuna Porin 12. elokuuta sattunut kaupunkitulva. Äkkiseltään on vaikea sanoa, missä määrin äkkitulvat ovat yleistyneet vai uutisoidaanko niistä(kin) aiempaa ahkerammin. Todennäköisesti rakennettujen ja asfaltoitujen alueiden jatkuva kasvaminen on herkistänyt yhä useammat taajamat rankkojen sateiden seurauksille. Tämän kehityksen tietäen on aika vaikeaa ymmärtää, miksi esimerkiksi Ilmatieteen laitoksen säävaroitusvalikoimaan eivät kuulu vieläkään rankkasadevaroitukset. (Hakku osuu tässä samalla omaan polveen, mutta niin pitääkin.) Meteoalarm-yhteistyöhön (www.meteoalarm.fi) kuuluvista maista Suomi on ainoa, joka ei varoita kansalaisiaan rankasta sateesta.

On päivänselvää, että varoitusten avulla puut eivät pysy pystyssä eivätkä kellarit kuivina. Silti oikea-aikaisella ja onnistuneella varoittamisella voidaan saada aikaan arvaamattoman suurta hyötyä. Äärevään sääilmiöön osataan varautua, ja tämän avulla syntyviä vahinkoja voidaan lievittää tai osa jopa estää kokonaan. Tätä kautta yhteiskunnan kyky toipua luontoäidin pyöräyttämästä niskalenkistä nopeutuu. Jos palataan Porin tapaukseen, onnistuneella varoittamisella olisi ehkä voitu säästää osa kellareiden kastuneesta irtaimistosta sekä saada alueen pelastustoimeen ripeästi vahvistusta.

Nyt tunnen jo kollegoiden osoittavat sormet ohimolla – millä apuvälineillä olisi voinut ennustaa Porin tapahtumat? Niinpä, pitääkin rehellisesti myöntää: me emme osaa tarpeeksi hyvin, meiltä puuttuu tietoa. Porin uitti konvektiivinen järjestelmä, jonka ns. etenemis- ja liikekomponentti osoittivat �hilpeästi� vastakkaisiin suuntiin. Seuraus oli järjestelmä, jonka nettoliike oli liki nollassa ja taivas oli auki tunnin-kaksi lähes yhdellä ja samalla alueella. Oliko tämä sitten jotenkin ainutkertaista? Ei todellakaan. Samantapaisten ilmiöiden kanssa kamppaillaan ympäri palloa, ja tutkimustuloksia olisi opiskeltaviksi läjäpäin. Tätä tietoa tukemaan tarvittaisiin myös omaa tutkimusta, joka valottaisi kyseisten ilmiöiden kotimaisia erityispiirteitä.

Tulin töihin Porin tapauksen jälkimaininkeihin ja muistan vilkaisseeni parin mallin ennustamat ylä- ja alavirtaan kehittyvien konvektiojärjestelmien liikevektorit. Niiden mukaan ylävirtaan kehittyvän järjestelmän olisi pitänyt liikkua paljon havaittua nopeammin koilliseen. Havaitussa luotauksessa koillinen liikenopeus oli selvästi pienempi, mutta muistaakseni yliarvio sekin. Mitä varoituksista vastaava meteorologi voi sitten tehdä? Mallien ja aiempien havaintojen antamat (mahdollisesti keskenään ristiriidassa olevat) reunaehdot mielessä meteorologi voi vaan käyttää silmiään ja syventyä tarkasti satavan olion elämän ensivaiheisiin säätutkan avulla. Mitä pidempi tämä syventymishetki on, sen suuremmaksi tulvista kärsivä alue sillä välin kasvaa. Päätös on siis tehtävä nopeasti tietäen mahdollisuuden, että vastaanottajat saavuttaessaan varoitus voi olla jo myöhässä.

Säätutka on siitä vänkä laite, että se antaa mahdollisuuden arvioida kertynyttä sademäärää. Tämä mahdollisuus on jopa niin vänkä, että se on tyrkännyt käyntiin monia villejä ja epäsuotuisia ajatuskulkuja. Mitä esimerkiksi perinteisillä sademittauksilla tehdään, kun tutka näkee joka torppaan? Kunpa todellisuus olisikin näin ruusuinen. Menemättä sen kummemmin tutkameteorologisiin yksityiskohtiin, voi tylysti todeta, että tutkan mittaustarkkuus voi eri tekijöistä johtuen vaihdella helposti kertaluokan jompaankumpaan suuntaan todellisesta sademäärästä (tiedot: Hohti at al.). Sademääräarvioiden laatuvaihtelu on siis niin suurta, että uskottavaa ja pitkälle mietittyä äkkitulvavaroittamista ei voi perustaa pelkästään säätutkien varaan. Porin tapauksessa osoittautui, että säätutkan arvioima kertymä oli paikoin vain 50% todellisesta. (On silti todettava, että kaikista heikkouksista huolimatta säätutka on aika- ja paikkaerotuskyvyltään täysin ylivertainen mittalaite.)

Rankkasadevaroitusten tulevaisuutta ei kirkasta yhtään sekään tieto, että säähavaintotoiminnan automaatioastetta hilataan määrätietoisesti kohti 100 prosenttia. Sateen havaitsemiseen on kohtalaisen laadukkaita täysin automatisoituja ratkaisuja, mutta sitä ei tiedä kukaan, paljonko Vantaassa ehtii virrata vettä ennen kuin niiden kattama havaintoverkko saadaan äkkitulvien kannalta edes välttävälle tasolle.

Kaiken tämän marinan jälkeen on mukava kertoa hyvät uutiset: sadevaroitukset ovat viimeinkin tulossa IL:n varoitusvalikoimaan. Kun uusi varoituslaji otetaan käyttöön vuoden 2008 tai 2009 aikana, varoitusten laatu tullee alkuvaiheessa olemaan varmasti kirjava. Uuden opettelu kestää, mutta tässä tapauksessa vaiva varmasti kannattaa. Säävaroitusjärjestelmä on muutenkin joutumassa täydellisen läpivalaisun kohteeksi. Ainakin vaaraa aiheuttavaan konvektioon liittyvät aataminajoilta peräisin olevat varoitukset pöyhitään vastaamaan sisällöltään paremmin tätä päivää.