Miten sääennuste syntyy?

Sää on asia, joka kiinnostaa suomalaisia kovasti. Sijaitsemmehan maantieteellisesti alueella, missä sää vaihtelee liikkuvien matalapaineiden takia jatkuvasti. Suomessa säätä on myös melko vaikeaa ennustaa verrattuna esimerkiksi päiväntasaajan alueeseen, missä saattaa olla aurinkoista 9 kuukautta putkeen ja sitten sataa kuin saavista kaatamalla seuraavat 3 kuukautta. Kaikki varmasti seuraavat säätä ainakin jonkin verran, vähintäänkin juhlapyhien alla. Suurimmalle osalle näkyvin osa säänennustamista on Mette Mannonen tai Pekka Pouta kertomassa televisiossa seuraavan viikon säästä. Tämä on kuitenkin vain hyvin pieni ja viimeinen osa pitkää prosessia. Mitä sitä ennen tapahtuu?

Kaikki lähtee liikkeelle säähavainnoista, joilla pyritään määrittämään mahdollisimman hyvin sääennusteen lähtötilanne. Säähavaintoja tehdään pintahavaintoina sääasemilla, lentokoneista nousun ja laskun aikana sekä laiva-asemilla. Tärkeitä säähavaintolähteitä ovat myös tutkat ja satelliitit, joilla saadaan tietoa laajalta alueelta hyvällä aika- ja paikkatarkkuudella. Satelliitit ovat erityisen tärkeitä merialueilla, mistä on muuten satunnaisia laivoja lukuunottamatta hankalaa saada havaintoja. Havainnoitavia sääsuureita ovat esimerkiksi lämpötila, ilmanpaine, sademäärä, tuulen nopeus ja suunta, pilvisyys sekä ilman kosteus. Nämä havainnot syötetään alkuarvoina säänennustusmalliin, jossa varsinainen sääennuste syntyy.

Säänennustusmalli on tietokoneohjelma, joka koostuu suuresta kolmiulotteisesta pisteiköstä. Pisteikössä jokainen piste kuvaa tiettyä koordinaattipistettä maanpinnalla ja tiettyä korkeutta pystysuunnassa. Jokaiselle pisteelle on määritetty havaintojen ja edellisen sääennusteen perusteella lämpötila, paine ja kosteus ja muita suureita. Ennusteessa pisteille lasketaan uudet arvot tietyin aikavälein (esim. 10 minuuttia) ilmakehän liikkeitä kuvaavien fysikaalisten yhtälöiden mukaisesti. Uusiin arvoihin vaikuttavat sekä pisteen omat lähtöarvot että ympäröivien pisteiden arvot.

Miksi joulun säätä ei voi ennustaa jo marraskuussa?
Virheiden kasautuminen asettaa takarajan sääennusteen pituudelle. Täydellisen ennusteen aikaansaamiseksi meidän pitäisi tietää lämpötila, paine ja kosteus jokaikisessä pisteessä ilmakehässä ennusteen alkuhetkellä. Tämä ei tietenkään ole mahdollista. Lisäksi sääennustusmallin pisteikön pitäisi olla äärettömän tiheä, mikä vaatisi äärettömän määrän laskentakapasiteettia. Tällä hetkellä tarkimmissakin säämalleissa paikkatarkkuus on 1 kilometrin luokkaa. Useat sääilmiöt, kuten sumu tai pienet kumpupilvet, ovat tätä pienempiä ja ne jäävät mallilta huomaamatta. Kaikki edellä mainitut seikat aiheuttavat sääennusteeseen virhettä. Virhe kasvaa ennusteen pidentyessä ja tästä syystä luotettavan sääennusteen pituus on rajallinen. Tämä pituus on kasvanut koko ajan säämallien kehittyessä, mallien laskentatehon kasvaessa, ja meteorologien tietotaidon karttuessa. Kuitenkin edelleenkin ehdoton yläraja luotettavalle sääennusteelle on noin 10 vuorokautta. Yläraja riippuu suuresti säätilanteesta; joissain tapauksissa säätä on hyvin vaikeaa ennustaa edes muutaman vuorokauden päähän. Ennusteiden paikkansapitävyyttä seurataan jatkuvasti ja pieleen menneitä ennusteita käytetään säänennustusmallien kehittämisessä.

Säänennustusmallista saadaan lopputuotteina esimerkiksi ilmanpaineen ja lämpötilan jakaumat. Meteorologi tekee säämallin antaman ennusteen perusteella oman analyysinsä tulevasta säästä. Meteorologi osaa oman kokemuksensa ja tietämyksensä perusteella havaita mallin antamassa ennusteessa mahdollisesti olevat virheet ja tulkita mallin antamat ilmakehän virtausrakenteet säätilana. Meteorologi myös kirjoittaa ennusteen sanalliseen muotoon ja piirtää havainnollistavat kuvat säärintamineen. Tv-meteorologin työnkuvaan kuuluu tietysti lisäksi laatimansa ennusteen esittäminen televisiossa.

TUULI PERTTULA

Kirjoittaja työskentelee tutkijana ja tekee samalla meteorologian jatko-opintojaan Helsingin yliopistossa

[Julkaistu Putkilahden kylälehdessä 12/joulukuu 2010]