Kuinka sääennuste laaditaan, miksi se ei aina ole tarkka ja mistä sääennustetta kannattaa katsoa
Maapallolla on noin 8 000 sääasemaa, jotka toimittavat säännöllisesti ajantasaista tietoa säästä. On olemassa maailmanlaajuiset standardit siitä, milloin ja miten havaintoja tehdään sekä mitä meteorologisia ominaisuuksia seurataan: pilvisyyttä, ilmanpainetta, tuulen suuntaa ja nopeutta, ilman lämpötilaa ja kosteuspitoisuutta, maaperän lämpötilaa ja niin edelleen. Nämä tiedot lähetetään maailmanlaajuisiin sääkeskuksiin.
Jokaisella maalla on oma sääkeskuksensa, vaikka kaikissa maissa ennustemalleja ei ole kehitetty yhtä hyvin. Yleisesti hyväksyttyjä sääennustemalleja on neljätoista. Kaikki meteorologiset tiedot ovat julkisesti saatavilla – tämän mahdollistaa Maailman ilmatieteen järjestö (WMO). Toisin sanoen kaikki meteorologit voivat hyödyntää kaikkien mallien tietoja. Täydellistä ennustemallia ei kuitenkaan vielä ole olemassa.
Osa säätiedoista saadaan satelliiteista, mutta ne eivät pysty mittaamaan kaikkea – edes lämpötilaa satelliitit eivät määritä kovin tarkasti. Sen sijaan satelliitit kuvaavat hyvin pilviä, minkä avulla voidaan päätellä tuulen suuntaa ja voimakkuutta. Satelliittien laitteisto mahdollistaa myös ilmakehän lämpötila- ja kosteusprofiilin pystysuuntaisen rekonstruoinnin.
Kuinka sääennuste laaditaan
Sääennusteiden virheitä esiintyy, eikä niitä saada lähitulevaisuudessa kokonaan poistettua. Virheiden syiden ymmärtämiseksi on tarkasteltava, miten ennusteet laaditaan.
Meillä on säähavaintojen tiedot. Ne lähetetään maailmanlaajuisiin sääkeskuksiin ja asetetaan sitten lähtöarvoiksi ennustemalliin. Malli on monimutkainen hydrodynaaminen yhtälöjärjestelmä, jossa on useita tuntemattomia. Oletetaan, että haluamme tietää jonkin parametrin arvon tietyn ajan kuluttua – esimerkiksi 24 tai 48 tunnin päästä. Otamme yhtälön, joka kuvaa tätä prosessia, ja yhdistämme siihen nykyiset sääolosuhteet eli sääasemilta saadut tiedot. Ratkaisemalla nämä yhtälöt ja integroimalla ne ajan suhteen saamme halutun parametrin arvon tulevaisuudessa. Sen jälkeen meteorologit analysoivat näitä parametreja. Malli voi laskea tarkkoja ominaisuuksia, mutta vain ihminen voi tehdä niistä yleistyksiä.
Sääasema Suomessa
Asiantuntija analysoi mallin laskelmien tuloksia ja määrittää tärkeimpien sääilmiöiden – ilmakehän rintamien, pyörteiden eli syklonien ja antisyklonien sekä ilmavirtausten – sijainnin ja ominaisuudet. Hän arvioi niiden liikkumissuuntaa ja kehittymistä ja laatii näiden tietojen perusteella sääennusteen, jonka me myöhemmin saamme tietää: millainen lämpötila, ilmanpaine ja tuuli on odotettavissa tietyssä paikassa. Tämä on vaihe, jossa mallin tuottamat tiedot jalostetaan sääennusteeksi.
Virheet sääennusteissa
Jotta ennusteet olisivat täysin virheettömiä, lähtötietojen pitäisi olla jatkuvia ajassa ja tilassa, mutta meteorologeilla on siihen vielä pitkä matka. Esimerkiksi Venäjän Euroopan-puoleisella alueella sääasemien välinen keskimääräinen etäisyys on 150 kilometriä, Siperiassa 300 kilometriä ja arktisella rannikolla vielä enemmän. Siksi tarvittavaa tietojen jatkuvuutta ei voida saavuttaa. Alueilla, joilla ei ole sääasemia, tiedot arvioidaan interpoloimalla eli likimääräisesti, mikä aiheuttaa virheitä.
Havaintoja tehdään kolmen tunnin välein. Kaikkialla ei ole automaattisia sääasemia, ja niiden muisti on rajallinen: tiedot pitää jonkun noutaa ja lähettää keskukseen. Jotkin automaattiset sääasemat tarkistavat tietoja viiden sekunnin välein, mutta ne eivät pysty tallentamaan näin suurta tietomäärää, joten ihmisen läsnäoloa tarvitaan. Säätietoja lasketaan nykyään tehokkaimmilla supertietokoneilla, sillä tavalliset tietokoneet voisivat käsitellä huomisen sääennustetta kahden päivän ajan.
Ilmakehän kiertokulku maapallon ympärillä
Lisäksi laskentamallit ovat epätäydellisiä, ja monet prosessit ovat vaikeasti yhtälöillä kuvattavissa ja vielä osin tutkimattomia. Esimerkiksi ilmakehän alimmassa 1,5 kilometrin kerroksessa (rajakerros) tapahtuvat prosessit, jotka liittyvät ilman kitkaan maanpinnan kanssa, ovat hankalasti mallinnettavissa. Näitä analysoidaan menetelmillä, kuten parametrisoinnilla eli matemaattisella approksimaatiolla.
Toinen virhelähde on se, että ilmakehän prosesseja ei voida kuvata täydellisesti yhtälöillä. Lisäksi näitä yhtälöitä ei voi ratkaista analyyttisesti. Jos yhtälölle x² = 1 voidaan antaa tarkka ratkaisu, differentiaaliyhtälöt ratkaistaan numeerisilla menetelmillä. Joudumme käyttämään approksimaatioita ja likiarvoja, mikä aiheuttaa virheitä.
Kaikki nämä virheet kertyvät ajan myötä. Seuraavan 12 tunnin ennusteessa virhe voi olla pieni, mutta seitsemän päivän ennusteessa se kasvaa merkittävästi. Siksi yli viikon pituiset ennusteet ovat lähes hyödyttömiä, koska virheen suuruus voi olla samaa luokkaa kuin ennustettavan arvon itsensä.
Ennustemallit
Neljätoista olemassa olevaa sääennustemallia ovat globaaleja ja tarjoavat tietoa koko maailmasta. Météo-France keskittyy enemmän Ranskan säähän, kun taas Moskovassa huomio keskittyy Moskovan alueen säähän. Koska Ranskaan tulee usein sykloneita Atlantin valtamereltä, niiden syntymisen ennustaminen on siellä tärkeämpää. Moskovan ylle syklonit tulevat harvoin paikallisesti syntyneinä, vaan ne saapuvat yleensä kauempaa jo muodostuneina. Siksi Venäjän ilmatieteen laitoksen malleissa keskitytään enemmän syklonien liikkumiseen ja hidastumiseen mantereella, kun taas ranskalaiset kiinnittävät näihin vähemmän huomiota. Monissa maissa, joissa vuoristoturismi on tärkeää, on kehitetty erinomaisia alueellisia malleja, jotka ennustavat säätä lähes jokaiselle rinteelle erikseen.
Mistä sääennustetta kannattaa katsoa
Paras paikka tarkastella sääennustetta on sen laativan organisaation verkkosivusto, eli Suomessa Ilmatieteen laitoksen sivusto. Siellä on selitykset ja ohjeet ennusteiden lukemiseen, esimerkiksi mitä todennäköisyys tarkoittaa – kaikki on purettu auki. Ilmatieteen laitoksen sivustolla on hyvä ennuste, ja myös monilla ulkomaisilla sivustoilla on ennusteita, mutta virallinen ennuste tutkijoilta löytyy juuri Ilmatieteen laitoksen sivustolta.
Media ostaa joskus Ilmatieteen laitokselta viiden päivän ennusteen eikä huomioi myöhempiä päivityksiä, joita lähteessä voi ilmetä. Tämäkin voi luoda vaikutelman, että meteorologit erehtyivät. Lisäksi joskus julkaistaan ennusteita, jotka eivät ole Ilmatieteen laitoksen virallisia, vaan ne on otettu tuntemattomista lähteistä tai muokattu omituisesti.