Ennustevirheet haltuun

Jotta jotain voidaan ennustaa, on siitä oltava myös säännöllisiä mittauksia ja havaintoja. Tämä oli nyrkkisääntö jo ennen nykyistä tietokoneaikaa. Miten on asia nyt? Kuva: geralt / pixabay

Jotta jotain voidaan ennustaa, on siitä oltava myös säännöllisiä mittauksia ja havaintoja. Tämä oli nyrkkisääntö jo ennen nykyistä tietokoneaikaa. Miten on asia nyt? Kuva: geralt / pixabay.

Nykyaikainen tieteellinen sään ennustaminen perustuu, tulkoon asia tässä kerratuksi, numeerisiin ilmakehän käyttäytymistä kuvaaviin malleihin. Niille syötetään alkuarvoiksi ilmakehän mitattu ja havaittu hetkellinen rakenne. Tämän jälkeen malli laskee aika-askeleittain ja tietyssä tasavälisessä ja kolmiulotteisessa hilapisteikössä ilmakehän rakenteen muutosta kuvaavia suureita.

Tämä voi kuulostaa täydelliseltä, mutta keskitytäänpä hetki virhelähteisiin, edes suurimpiin, mitä tämä sääennusteiden tuotantoprosessin osa (meteorologit vielä erikseen tulkitsevat mallien tuloksia ja voivat jossain määrin vielä parantaakin niitä sääpalvelun kannalta) kuitenkin sisällään pitää.

Säähavaintoja on vaikeata saada etenkin valtameriltä, jotka sentään kattavat suurimman osan maapallon pinnasta. Ollaan ihan eri maailmassa kuin vaikka asutussa ja teknisesti edistyneessä ja vauraassa Euroopassa tai Yhdysvalloissa. Satelliittimittauksista saataneen vähitellen apua tähän. Ne ovat eräänlaista käänteisluotaamista, jos luotausasemilla jo vanhastaan tarkoitetaan ilmakehän pystyrakenteen mittaamista ilmakehässä ylöspäin kohoavan kaasupallon varassa kulkevin mittalaittein. Tämäkin luotausasemien verkosto on paljon harvempi kuin maanpintasäähavaintoasemien.

Mainitsin jo hilapisteikön, joka vertautuu ruutupaperin ruutujen leikkauspisteisiin tai kalaverkon solmuihin, kolmessa ulottuvuudessa tietysti. Hilapisteikön hilavälin pienentäminen laskentakapasiteetin salliessa on yksi tapa parantaa sääpalveluiden laatua ainakin tiettyyn rajaan asti. Kuitenkin: jos hilaväli on vaikka kymmeniä kilometrejä, jää sinne väliin silti riittävän pieniä sääjärjestelmiä, joita malli ei edes teoriassa voi osata. Harvasta verkosta menevät siis pikkukalat läpi.

Nyt menen suoremmin tarkoittamaani asiaan – yrittämättä edes mitään seikkaperäistä selostusta ilmakehämalleista ja ohittaen meteorologien mahdolliset tulkintavirheet (vrt. taannoinen koillisen ilmavirtauksen ”hellesekoilu”) sekä sääennusteiden käyttäjien orjallisen puutteelliset tulkinnat pelkistä piste-ennusteista. Erityisesti nyt kesän palautteiden perusteella huomiota on kiinnitetty erääseen asiaan, joka myös on ilmakehämalleissa vaikea asia: rantaviivat eli maa-meri (järvi) -jakauma.

Muistan senkin ajan, kun muuten pisimmälle kehitetystä mallista huomattiin, että siitä puuttui Suomenlahti. Kaikki siis pitää rakentaa ajan kanssa, ja edelleen tarvitaan tässäkin kohtaa työtä. Nyt on Suomenlahti paikallaan, mutta entäs sen ja vaikka koko Itämeren altaan reunat? Saaret, (edes) isot järvet, rantaviiva ylipäätään?

Maa ja meri ovat useimmiten enemmän tai vähemmän keskenään erilämpöiset alustat. Kesäpäivinä näiden lämpötilaero aiheuttaa sopivissa olosuhteissa jopa oman paikallisen tuuli-ilmiönsä, maa- ja merituulen. Mutta myös lämpötilan ennustaminen vaikeutuu tällaisella muutosvyöhykkeellä. Esim. Suomenlahdella, jossa saariston osuus on minimaalinen, jo aivan pieni ero tuulensuunnassa tuo ilman joko kylmältä mereltä tai lämmenneeltä maalta, tai miten päin tuo alustojen lämpötilaero nyt sitten sattuu olemaan.

Tässä ajankin takaa juuri lämpötilan ennustamista näille ongelma-alueille. Ilmakehämalli pitää osaa melko suorastakin rannikosta merenä, mikä vaikuttaa lähellä merta oleviin paikkakuntakohtaisiin piste-ennusteisiin. Tästä johtuvia virheitä voi yrittää nyppiä käsin pois, mutta silti jää tästä johtuvia virheitä.

Toisaalta: myös luonnossa on monessa tilanteessa miltei mahdotonta ennakoida tarkasti meren vaikutusta. Helsingin keskusta on meren ympäröimällä niemellä, mutta siellä on sentään havaintoasema, Kaisaniemi. Sen lämpötilaa vertaamalla vaikkapa Helsinki-Vantaan lämpötilaan voi edes periaatteessa yrittää oppia, kuinka suuri meren vaikutus eri säätilanteissa voi olla.

Ei olekaan sattumaa, että perinteisissä sanallisissa ennusteissa on usein tapana esim. mainita, että ”…, rannikolla on viileämpää” tms. ”Rannikko jää aina suhteelliseksi käsitteeksi, koska joskus esim. kylmä meri vaikuttaa lämpötilaan vaikka 20 kilometriä sisämaahan, mutta rannikkoa lähestyttäessä vaikutus tietysti kasvaa. Ja Suomenlinnassa on vielä erikseen jotain ihan muuta.

Kaunista, mutta aika pala purtavaksi tarkoille lämpötilaennusteille. Kuva: Wikimedia Commons.

Kaunista, mutta aika pala purtavaksi tarkoille lämpötilaennusteille. Kuva: Wikimedia Commons.

Saaret ovatkin ehkä vaikeimpia, koska saaria on pieniä ja suuria. Ja vaikeutetaanpa edelleen menemällä kauneudestaan kuuluisaan Turun saaristoon, jossa näin kesällä moni veneilijä saattaa ihmetellä luonnon ohella vaikka sääennusteiden lämpötiloja. Ja ihmetellä sietääkin, itse asiassa, mitähän siellä vakituisesti asuvat ihmiset mahtavat olla niistä mieltä.

Nyt en enää selitä, miten vaikeaa voi ihan luonnossa oikeastikin arvioida maa-meri -jakautuman vaikutusta, vaan olen sanomassa, että itse asiassa melkein koko saaristo on ilmakehämallissa silkkaa merta, joka siis ulottuu aivan Turun mannerrannoille asti. Jopa Turussa sääaseman siirtyminen nykyiseltä lentoasemalta Artukaisiin toi sen alueelle, joka ilmakehämallissa on helposti liian merellinen kuvaamaan suhteellisen mantereista Turkua kokonaisuutena.

Saariston alueella olevat säähavaintoasemat ovat paitsi harvalukuiset, järjestään merellä, vaikka sitten Airistolla (Rajakari). Mistä sääpalvelu siis edes tietää tarkasti, mikä lämpötila kulloinkin on vaikka Nauvon tai Korppoon pääsaaressa? Utössä on säähavaintoasema, ja toki lähempänä, Fagerholmissa. Mutta totta kai isompi saari lämpenee ihan eri tahtiin.

Jos siis ennusteet näyttävät selvän systemaattisesti kesällä lämpötilaa alakanttiin, ja ollaan meren tai isojen järvenselkien (malleissa ei välttämättä ole oikeita vedenlämpötiloja, vaan oletus voi olla todellista viileämpi)  vaikutuspiirissä, kannattaa kokeilla ennustuspaikkakunnan vaihtamista selvästi mantereisemmaksi. Ei kannata orjallisesti tuijottaa vain yhtä ennustuspistettä. Hieman laajempi haku tai haravointi saattaa muutenkin paljastaa lisää tulevasta säästä.

(Kokeilin tässä tekstissä aasinsiltoja tehokeinona)

Kuvien linkit:

http://pixabay.com/fi/niitty-vuori-m%C3%A4ki-s%C3%A4%C3%A4asema-95724/

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Saaristo.png

 

 

Tämä kirjoitus kuuluu kategoriaan Huomioita säästä. Pysyvä linkki.

7 vastausta kirjoitukseen

  1. Tom Venho sanoo:

    Mitäs se Juha sekoilee ja ruikuttaa!? Et vain osaa työtäsi….vitsivitsi, aina hauska seurata miten ihmiset raivon vallassa
    möykkää; ”ennusteet pielessä”. Ehkä yks upeimpia asioita maailmassa on se, että säätä ei voi hallita, luontoa ei voi määräillä…kiitokset hienoista ennusteista ja ammattitaidosta!

  2. Timo Koski sanoo:

    Hieman tuota laskentaa ihmettelen (ainoana?) keinona. Eikö käytetä/voisi käyttää menneitä havaintoja ja sitten siitä seurannutta säätilaa apuna? Elikkä vertauksena vaikka sellainen että jos ajan autolla kotiinpäin, on 3,5 km ennen mäki, jonka alaosassa alkaa 60km/h rajoitus(muuten 80km/h). Jo parin kerran jälkeen oppii että kun määrätyssä kohtaa huipun jälkeen helppaa kaasusta, niin nopeus alkaa olla sopivasti 65 pintaan mittarissa kun rajoitus alkaa. Ei sitä tarvitse erikseen pohtia ja laskeskella , missä kohtaa kannattaisi himmata, vaan sen tietää historian perusteella mitä tapahtui ennen. Siis tosi simppeli esimerkki, mutta jos kuvaa ajatustani. Siis säilötään superkoneiden muistiin/tai vaikka sinne ”pilveen” menneitä säätiloja ja sitten joka ennusteessa ajetaan ajetaan vertailu läpi kuten sormenjäljet ja nähdään mikä alkutilanne on lähinnä entistä tilannetta ja siitä katsotaan mitä syntyi silloin. Toki voi numeerisen mallin erot ottaa mukaan ja tehdä siitä arvioituja korjausliikkeitä erojen mukaan.

    • Patrik Eklund sanoo:

      Timo esittää tässä hermoverkko -tyyppistä lähestymistä, mutta Juhan mainitsemat maa/meri -rajat ovat ”discontinuity” -tyyppisiä jolloin numeriikka ei toimi. Maan ja meren ”meteoro -logiikat” puhuvat siis eri kieltä, ja vesialueiden meteorologiikka on vaikuttavampaa. Tarvitaan täysin uudenlaista matematiikkaa kun perinteiset virtoihin liittyvät laskentamallit eivät yksinkertaisesti toimi. Säätyypit siis kohtaavat ja ”juttelevat keskenään” ja tämä ilmakehän SoMe on varmaan paremmin ymmärrettävissä, mutta vaatii uusia innovaatioita mallinnuspuolella. Ymmärsin että tätä Juha ajoi takaa. Am I right or am I right?

  3. Tuula Lauros sanoo:

    Netistä sääennusteiden seuraaminen on viihdettä, koska kaikkien hirlumeiden ja harlumeiden avulla ennustaminen taitaa olla liian tieteellistä.
    Paras ennuste on se, kun aamulla katsoo ikkunasta ulos ja toteaa, paistaako aurinko vai ei. Tuuleeko etelästä vai pohjoisesta. Ei täällä saarella päde Artukaisten eikä Rajakarin ennusteet, on ne tehnyt Foreca tai Ilmatieteenlaitos.
    Onko ennusteiden seuraamisesta tullut liian vakavaa puuhaa?

  4. Tuomo sanoo:

    ”Ennustevirheistä” tuli mieleen edellisen blogisi merkintä siitä, että koillisvirtauksen jälkipyykkinä etelään saattaa jäädä pilvipeitettä mikä hidastaa tai siirtää helteiden alkua. Näinhän siinä kävi ja mikä kalabaliikki siitä syntyi, kun sää ei ollutkaan mitä oli ”luvattu”!

    Saman pilvisyyden rajun vaihtelun huomasin viikolla Viron Hiidenmaalla. Tiistaina aamu valkeni pilvettömällä ja ajattelin, että nytpä tulee kuuma päivä. Kävimme syömässä aamiaisen ja sillä aikaa taivas oli peittynyt pilviverhoon, joka piti pintansa koko päivän. Sama jatkui torstaina Haapsalussa, jossa tosin pilvet väistyivät torstai-iltana – palatakseen takaisin seuraavana yönä. Tällainen epävakaus lienee tyypillistä myös Viron saaristossa ja rannikolla, mutta luultavasti liittyi samoihin ilmavirtauksiin kuin Suomessa.

    Kysymys Juhalle: Suomi on ollut jo toukokuun alusta lähtien vankkojen itä- ja kaakkoosvirtausten piirissä, minkä takia touko- ja kesäkuu olivat niin kuumia. Heinäkuussa poikkeamat eivät kovin suuria suuntaan tai toiseen mutta amerikkalaiset ennustemallit tai -yritykset (CFSv2, WSI) ovat ennustekartpissaan ja sanallisissa ennusteissaan sitä mieltä, että Länsi-Euroopassa muuttuu taas sateiseksi ja koleaksi, Suomessa on lämmintä.

    WSI on jopa toteaa, että ”nordic regionilla” on viileää Etelä-Norjaan ja Etelä-Ruotsiin saakka, muualla lämmintä. Ovatko nämä kesän itävirtaukset sukua viime talven kylmille itävirtaukille meteorologisesti?

    • Tuomo sanoo:

      Korjaus toiseen kappaleeseen: aamu valkeni pilvettömänä keskiviikkona, ei tiistaina :).

  5. Rane sanoo:

    Nykyään tulee kovasti seurattua paikallisia sääennustetta ja tämä fonectan palvelut ovatkin olleet erittäin hyviä. Osumatarkuudessa on toki parantamisen varaa. ;) Lähinnä sääennusteita seuraan tarkemmin sillloin, kun suunnittelen lähteväni kalaan lähijärvelle. Liian kovalla tuulella (tai sateella, ukkosesta puhumattakaan!) ei ole kiva mennä pienellä sähkömoottorisella veneellä keikkumaan aalloille. Lämpötilalla on vähemmän merkitystä, mutta pitää toki tietää laittaako aurinkorasvaa vai villapaitaa päälle.

    Hämmästelen kovasti miksi ilmakehämallit ovat niin epätarkkoja (esim. Turun saaristo puuttuu mallista) Toki myös järvet ja mitä muuta (paikalliseen)säähän vaikuttavia tekijöitä olisi, joita ehkä puuttuu mallista? Esim. korkeuserot, kaupunkimiljöö vai maaseutu (Itselläni on se kuva, että kaupungissa on hiukan lämpimämpää), metsät? ja muut mahdolliset tekijät. Ennen vanhaan puhuttiin, että esim. voimajohdoilla olisi jotain merkitystä ukkosten liikkeiden kanssa. Toki tuossa on tekijöitä, jotka eivät välttämättä ole kovin staattisia.

    Kiitokset samalla mielenkiintoisista blogeista.

Forecan blogissa on käytössä kommenttien esimoderointi eli blogin ylläpitäjän on hyväksyttävä kommentti ennen kuin se näkyy blogissa. Kommentteja käydään läpi toimistotyöajan puitteissa.

Blogin keskusteluun voi osallistua asiallisilla, aiheeseen liittyvillä ja toisia kunnioittavilla kommenteilla. Viestejä voidaan jättää julkaisematta ylläpidon harkinnan mukaan, esimerkiksi jos viesti on loukkaava, ei liity blogin aiheeseen, sisältää selkeää tahallista provosointia tai on muutoin asiaton.