Hyvä sääpalvelu ei ole itsestäänselvyys

Julkaistu
Sääpalvelu on kiinni myös siitä kiinnostuneesta mediasta. Kuva: Celeste Hutchins / Googlen tarkennettu kuvahaku.

Tämän kirjoituksen osa on olla havainnosta ennusteeksi -trilogiani tällä kertaa viimeinen osa. Pikku blogit jättävät kuvan isosta asiasta toki fragmentaariseksi, mutta tässä kai onkin tarkoitus, että lopulta samoja sään ja sääpalvelun teemoja valotetaan vähä vähältä ja aina pikkuisen eri näkökulmasta.  Näin voi kuitenkin vähitellen muodostua sellaista maailmankuvan laajennusta, joka lisää tietämystä ja tietoisuutta arkiympäristöstämme ja auttaa meitä parantamaan omaa ja toistemme elämänlaatua.

Ilmakehän sääjärjestelmien rakenteen ja liikkeen jatkuva ja mahdollisimman tarkka seuraaminen on siis koko ajan jatkuva ja monimuotoinen prosessi. Pohjana ovat säähavainnot, jotka tehdään kaikkialla samoilla kellonlyömillä ja samoin kriteerein ja jotka alunperin omia viestiyhteyksiä pitkin välitetään eteenpäin valtioiden rajoista välittämättä. Säätietojen vapaa liikkuvuus on siis ollut turvattu jo pitkään. Myöhemmillä havaintovälineillä kuten satelliiteilla ja tutkilla on tässä omat kehityskaarensa, ja samoin tietysti tietokoneilla, niiden laskentakapasiteetilla ja säätä ennustavilla ilmakehää jäljittelevillä numeerisilla malleilla.

Mutta eipä mennä nyt erittelemään näiden historiallista kehitystä, vaan siihen kokonaisuuteen ja maailmaan, jota nykyaikaisen sääpalvelun menestyksellisen käyttäjän on syytä tuntea.

Ei ole maailmassa mitään yhtä ja ainoaa pönttöä, joka esimerkiksi kerran päivässä tietyllä kellonlyömällä sylkäisisi ulos ennusteen, joka on sitten se ainoa ja virallinen ennuste ja johon pitää uskoa, kunnes huomenna tulee seuraava. Ei viiden päivän ennusteiden logiikkakaan niin mene, että ennuste tehtäisiin vain viiden päivän välein, vaikka näinkin on luultu ja lähdetty korpivaellukselle ja sitten ihmetelty, miten ennuste voikaan olla aina vain enemmän ja enemmän pielessä.

Noita pönttöjä onkin sitä vastoin monta, ja ne laskevat vähän eri tavalla asioita. Vain osa tietokonemalleista laskee koko maapallon ilmakehän rakennetta. Erikseen on esim. Euroopan aluetta tarkentamaan rakennettuja malleja, jotka ottavat reuna-arvonsa tällaisista eri globaalisista malleista. Suomenkin sääpalvelua ajatellen uusia laskelmia ilmekehän rakenteeksi niin täksi päiväksi kuin vaikka huomiseksi ja ylihuomiseksi saadaan useita kertoja päivässä. Kun aika kuluu, ilmakehäkin tietää ja aiempaa varmemmin, miten asettua, näin voisi sanoa, eli aina uudet ja uudet malliajot sisältävät aina uutta tietoa siitä, minne vaikkapa matalapaineet ovat tarkalleen menossa ja minkälainen sadealue Suomeen on seuraavaksi tulossa ja milloin.

Sääennusteita siis päivitetään jatkuvasti. Mutta se on vielä eri asia kuin se, miten mikin sääpalvelu siten lopulta päivittyy. Paperisten sanomalehtien sääsivujen tuoreus päiväytyy painoteknisistä syistä edelliselle päivälle, ja jos radiokanava on ostanut vain yhden tekstin luettavaksi aamuisin, jää tieto sään saman päivän myöhemmästä jatkokehityksestä luonnollisesti pois. Sääpalvelu tarvitsee median, jota on monenlaista. Internetin avulla päästään periaatteessa helposti nopeaan ja jatkuvaan päivitykseen, mutta sielläkin on eroja sen mukaan, miten eri palvelukokonaisuuksia on toteutettu. Tuntien heitot eri sääpalvelutuotteiden päivityksessä ovat vielä tavallisia.

Sääpalvelun loppukäyttäjän päässä herättää helposti ihmetystä, miten vaikkapa Forecan ”Täsmäsää”-tyyppinen ennuste vielä aamulla näytti täksi iltapäiväksi sadetta, ja sitten siinä onkin yhtäkkiä pelkkä auringon kuva. Tullaan nopeasti siihen tärkeään asiaan, että säätä pitäisi koettaa hallita ja olla siitä selvillä aina vähän suuremmassa mittakaavassa kuin mitä yhdestä malliajosta saatu sääsuureen ajallinen ja paikallinen pistearvo pystyy kertomaan. Sadealue esimerkiksi voi kuivua jollain alueella todella vähäisiksi paikallisiksi sateiksi, suorastaan muutamiksi tipoiksi tai hävitä kokonaan, eikä tietokonemalli välttämättä osaa tätä sadealuetta niin tarkasti. Eli jos ei sadakaan, kannattaa katsoa sadetutkan näytöltä (esim.  http://www.foreca.fi/Finland/Helsinki/veneilysaa/salamat ), mitä sateelle on todellisuudessa tapahtumassa eikä jäädä odottelemaan sitä ”luvattua” sadetta.

Tämä on siis vähän sama asia kuin ettei valistunut veneilijä jää vain tumput suorina ihmettelemän, jos hänen ympärillään ei tuulekaan niin kuin ennusteen mukaan piti, vaan hän esittää mielessään kysymyksen ”miksi” ja alkaa miettiä luonnontuntemuksensa valossa, mistä voi olla kyse (esim. säärintama on mennyt jo yli) ja mistä saisi lisätietoa. En uskalla sanoa, että meteorologille soittaminen kannattaa aina, mutta ainakin periaatteessa tietoa säästä on paljon saatavilla. Median aiheuttama pullonkaula voisi ratketa vaikka television omalla sääkanavalla, joskin siitäkin on helpointa tehdä vain pinnallinen. Medialukutaitoa sää vaatii kuitenkin jo nyt. Säätiedon maksimaalinen perillemeno on tärkeää haettaessa sitä kautta vaikkapa säästöjä kansantalouteen. Mutta myös se tietävän ihmisen elämänlaatu.

 

Kuvan linkki: http://www.celesteh.com/pics/September06/September06-Pages/Image6.html

 

 

Suuri magneetti

Julkaistu

neodyymimagneetti jääkaapin ovessa
Jääkaapin oveen kiinnitetty neodyymimagneetti ja mukamas kupari(teräs!)kolikko hakeutuvat potentiaalienergialtaan pienimpään lokaaliin minimiin.

”Magnus magnes ipse est globus terrestris”
Koko maa on suuri magneetti
–William Gilbert

Kompassi on hyvä apuväline erämaan kätköihin eksyneelle vaeltajalle. Vaikka todellinen erämies osaa ottaa suunnan muurahaispesien kasautumisesta puiden runkoa vasten, tai vaihtoehtoisesti kuusenoksien tiheämmästä kasvusta puiden eteläpuolella, ei kompassi silti paljon taskussa paina. Ulapalla seilaavan merenkulkijankin on hyvä osata turvautua kompassiin. GPS-navigaattori voi rikkoutua, satelliitti olla teillä tietämättömillä. Liukas muovivempele voi myös helposti lipsahtaa käsistä merenpohjaan. Tällöin on aika kaivaa tuo vanha kiinalainen keksintö esiin.

Magnetoitu teräsneula asettuu painopisteestään tuettuna Maan magneettikentän kenttäviivojen suuntaisesti. Yleensä nämä kenttäviivat kuvitellaan suoriksi viivoiksi etelästä pohjoiseen, mutta todellisuudessa tilanne on paljon mutkikkaampi ja mielenkiintoisempi.

Magneettivuon näkökulmasta reitti on aina suorin mahdollinen, mutta maastossa erämies tulee kulkeneeksi jossain määrin kiemurtelevaa reittiä. Suunnistustermein puhutaan erannosta sekä eksymästä. Erannon aiheuttaa maantieteellisen ja magneettisen pohjoisnavan välinen kulma. Eksymän voi aiheuttaa esimerkiksi maaperässä oleva malmiesiintymä. Esimerkiksi rautaesiintymän kohdalla magneettivuo voi kulkea tämän kautta todellisen pohjoisen sijaan, tai kenttä vastaavasti heikentyä esimerkiksi vismutti-metallin kohdalla. Kompassin virhenäyttämän voi todeta jo viemällä sen henkilöauton viereen. Vaikka aine itsessään ei olisi magnetoitunut, toimii teräs ilmaa huomattavasti parempana magneettisena johteena.

Maan magneettikentän syntymekanismi, muutokset magneettikentän voimakkuudessa ja suunnassa ovat olleet tutkijoiden erityisenä mielenkiinnon kohteena. Suoria havaintoja tehdään jatkuvasti esimerkiksi Nurmijärven ja Sodankylän magneettisilla mittausasemilla. Tämän lisäksi geologisilla näytteillä tulivuorten jäähtyneestä laavasta tai merenpohjan kerrostumista voi tehdä pidemmän aikavälin epäsuoria havaintoja siitä, miten magneettiset navat ovat liikkuneet historian saatossa.

Hyvin kuumissa olosuhteissa sulan laavan ferromagneettiset rakeet järjestäytyvät Maan magneettikentän suuntaiseksi, mutta jäähdyttyään alle Curie-lämpötilan, nämä rakeet eivät enää pääse sekoittumaan, vaan ikään kuin tallentavat Maan magneettiset olosuhteet muistiin. Ilmiötä kutsutaan jäännösmagnetismiksi.

Pitkään magneettikentän arveltiin olevan seurausta maapallon synnyn jälkeisestä jäännösmagnetismista, mutta teoria on sittemmin hylätty. 1800-luvulla oli käsitys magnetismin syntyvän maan alkalimetallien hapettumisen seurauksena. Maaperään ajateltiin syntyvän galvaanisia pareja, joiden aikaansaama sähkövirta tuottaisi magneettikentän. Vielä nykyäänkin teorioita on useita, joista yksi liittyy suolaisen meriveden virtauksiin. Yleisemmän käsityksen mukaan magneettikenttä syntyy Maan sulan ydinosan nestevirtauksista, joiden tuottama sähkövirta aikaansaa havaitsemamme muutamien kymmenien mikroteslojen suuruisen magneettikentän.

Kotikäyttöön hyvin soveltuvia vahvoja neodyymimagneetteja kannattaa purkaa vanhoista tietokoneen kovalevyistä. Siellä ne kovalevyn lukupään akselin alla majailevat ja vain odottavat noutajaansa.

Lähteet:

http://magnetic-declination.com/
http://archive.org/details/manualofelectric01lardrich
http://fi.wikipedia.org/wiki/Permeanssi
http://fi.wikipedia.org/wiki/Vismutti
http://en.wikipedia.org/wiki/Diamagnetism
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium
http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_6/2_6_6.html

Olympiapurjehduksesta ja säästä

Julkaistu
Max Salminen ja Martin Gahmberg mitaliseremonian jälkeen.

Palataan vielä olympialaisiin ja purjehdukseen. Suomen olympiapurjehdustiimin meteorologi Martin Gahmberg kertoo, millaista Weymouthissa oli.

Miten helppoa tai vaikeaa sään ennustaminen Weytmouthissa oikeastaan oli?

– Neljä vuotta sitten tuntui, että Weymouth on todella vaikea paikka ennustaa. Tuuliolosuhteet sekä merivirrat muuttuivat nopeasti, eikä meillä ollut lainkaan selvää kuvaa siitä, että miksi ja miten. Tärkeintä on ollut se, mitä neljän vuoden aikana treenileireillä ja kisoissa on opittu. Sitä kautta teimme empiirisiä teorioita erilaisista olosuhteista. Loppujen lopuksi tuntui siltä, että homma oli hyvin hanskassa.

Olympialaisten aikana oli ihan loistava sää. Ennen kisoja oli kokonainen viikko korkeapainetta ja tosi heikkoja tuulia. Mutta kisojen aikana tuulta oli ihan sopivasti ja oli kuitenkin suhteellisen aurinkoista. Eli sää ei ollutkaan ihan sitä tyypillistä Englannin perussäätä sateineen ja tuulineen.

Kuinka hyvin sääennustemallit pitävät paikkansa? 

– Useimmiten suhteellisen hyvin. Kisojen aikana oli vain muutama aika vaikeasti ennustettava päivä. Tärkeintä oli oma kokemus siitä,  että miten tuulet käyttäytyvät pienessä mittakaavassa eri olosuhteissa yhdistettynä säämallien ennustuksiin, koska ratapurjehduskisat käydään pienellä alueella.

Se, että meillä oli käytössä ”oma” Foreca-malli antoi kyllä lisää itseluottamusta sekä minulle että purjehtijoille. Tykkään käyttää mahdollisimman montaa eri mallia, joten oli tosi hyvä, että käytössäni oli myös Foreca-ETA sekä ECMWF -malli, jotka ovat stabiileja ja luotettavia sääennustemalleja.

Miten tai missä tilanteessa sääennustamisesta ja etenkin sinun ammattitaidosta oli eniten hyötyä?

– Koska olen itse ollut kilpapurjehtija ja olen valmentanut täysipäiväsesti, niin tiedän hieman paremmin minkälaista tietoa kannattaa kertoa purjehtijoille ja mitä taas valmentajille. Kerroin usein tarkemmat ennusteet valmentajille ja jotain vinkkejä urheilijoille. Näin valmentajat saattoivat tuntemuksensa perusteella valita mitä, miten ja milloin kertovat säästä urheilijalleen.

Martinin omat valmennettavat (ruotsalaiset Fredrik Lööf ja Max Salminen) osallistuivat olympilaisissa Star-luokkaan. Miten sinun omat valmennettavat pärjäsivät?

– He voittivat kultaa! Valmensin Fredrik Lööfiä ja Max Salmista vesillä viimeiseen treenipäivään saakka. Amerikkalainen Mark Ivey oli kisojen aikana valmentajana. Suunnittelin myös kisapurjeet, jotka valmistettiin Suomessa. Eli ihan superloistava kisa!

Tuuli Petäjän mitalijuhlaa, Martin oikealla vihreässä pipossa.

Lisää aiheesta:

http://www.iltasanomat.fi/purjehdus/art-1288489573060.html

http://www.iltalehti.fi/lontoon-olympialaiset-2012/201208070165559_ol.shtml

http://www.iltasanomat.fi/muutlajit/art-1288488411592.html

http://www.iltasanomat.fi/purjehdus/art-1288489373113.html

http://m.ilkka.fi/mielipide/pääkirjoitus/saatiedot-ja-sauna-hopeiset-aseet-1.1236548

Säähavainnosta ennusteeksi – ennusteitakin havainnoidaan

Julkaistu
Säätä seurataan ja ennustetaan jatkuvasti. Kuva: Weather satellite, public domain image picture, public domain.

Viime blogini oli säähavainnoista. Ilmatiede ja sitä kautta tieteellinen sään ennustaminen perustuvat sään havainnointiin ja mittauksiin. Sään ennustaminen erityisesti pohjautuu ilmakehän sääjärjestelmien rakenteen ja liikkeen mahdollisiman tarkkaan seurantaan. Jatkuvasti, aina uudestaan ja uudestaan, on siis muodostettava käsitys siitä, mikä ilmakehän rakenne kulloinkin on. Tämä voi tapahtua vain havaintoja ja mittauksia tekemällä. Ilmastotilastoja saadaan havainnoista ”suoraan”, vaikkei säätä ennustettaisiinkaan. Jonkin paikkakunnan tai alueen ilmasto eli toteutuva sää keskimäärin eri tilastollisine tunnuslukuineen ei riipu sitä, ennustetaanko tuota säätä ja millä menestyksellä.

Säähavainnot matkaavat myös alkuarvoiksi numeerisille ilmakehämalleille, joita ajetaan supertietokoneilla, laskentakapasiteetiltaan huippulaitteilla. Numeerinen malli, joka sisältää mm. ilmakehää kuvaavat liikeyhtälöt sekä mahdollisimman tarkasti vaikkapa maapallon pinnanmuodostuksen, maa-meri -jakautuman, meriveden lämpötilan ja tietysti ilmakehän alkurakenteen laskennan aloittamiseksi, tavallaan pyrkii jäljittelemään maapallomme todellista ilmakehää. Näitä malleja myös kehitetään vastaamaan entistä paremmin oikean ilmakehän käyttäytymistä. Tämä kaikki on sidoksissa säähavaintoihin ja havaintoverkkoon maailmassa.

Numeerisia ilmakehämalleja on useita, ja yksi osa meteorologin työtä on tarkastella sitä, millaisia eroja tai samankaltaisuuksia näillä kulloinkin on keskenään. Meteorologilla on parhaimmillaan kokemuksen tuoma ”analoginen säämalli” omassa päässään, ja joskus toisen mallin ratkaisu vain vaikuttaa kyseisessä tilanteessa paremmalta kuin toisen. Valinta on joka tapauksessa tehtävä. Sanallisessa ennusteessa tällaiset erot voivat johtaa esim. erilaisten ilmaisujen pyöreyteen, aivan kuten pakostikin esim. kuurotilanteissa, missä ei sinänsä voida mielekkäästi ennustaa, että Tampereella tulee sadekuuroja mutta Nokialla ei – paitsi aivan lähituntien ennusteissa. Kuvallisten ennusteiden kanssa on hankalampaa, koska sama ajateltu informaatio näyttää paljon tarkemmalta ja on omiaan johtamaan harhaankin, ellei medialukutaito tule ja pelasta.

On tärkeää huomata, että sääennustustoiminta on jatkuvaa sekä itse sään että sen ennusteiden havainnointia ja vertaamista toisiinsa. Uusista alkutilanteista lähtien säämalleja lasketaan vuorokaudessa useita. Yksi tyypillinen epätietoisten kansalaisten antama palaute onkin, että on häiritsevää, kun ennusteita päivitetään kesken päivän: aamulla on voinut varautua sateeseen, kun taas iltapäivällä katsottu ennuste näyttääkin jo ihan muuta. Tämä tietysti näyttää ja tuntuu pahimmalta silloin, kun alunperinkin on katsottu vai yhden internetsäätuoteen yhtä sääsymbolia ja tehty sitä johtopätöksiä, jotka todennäköisesti ovat olleet liian pitkälle meneviä jo heti aluksi. Kun jonkin sääparametrin yhden ennusteajon ajallista ja paikallista pistearvoa yrittää venyttää kokonaiseksi sääpalveluksi, se paukkuu ennen kuin venyy.

En usko, että olisimme sen onnellisempia, vaikka sääennusteet päivitettäisiin vain kerran vuorokaudessa. Mutta edelleen on ison lehmän mentävä aukko sen välissä, mitä säästä toisaalla tiedetään ja mitä toisaalla säästä olisi hyvä tietää. Uudet sääpalvelutuotteet eivät välttämättä tuo parannusta sinne, missä säästä pitäisi tietää mahdollisimman paljon toiminnan taloudellisuuden tai turvallisuuden vuoksi, vaan tämän kustannuksella on painottunut sään ennustamisen viihdearvo. Se, että etenkin mediamaailma on näennäisesti jo täynnä säätä, vieläpä ilmaiseksi, ei kuitenkaan välttämättä vielä lainkaan tarkoita, että nytpä kaikki saavat jo omaan tarpeeseensa kaikkein parhaan mahdollisen sääpalvelun. Kannattaa olla yhteydessä sääpalvelun tuottajiin tai ainakin soittaa meteorologille sääongelman sattuessa kohdalle.

Enustaminen – sää ei ole poikkeus – tuottaa aina suuntaa antavaa tietoa. Varsinkin säässä on se erityispiirre, että kun aika kuluu, aina joku osa ilmakehässä loksahtaa uuteen asentoonsa, jolloin on taas uutta tietoa arvioida tulevaa. Tarkkaan ottaen ennusteen raju vaihtelukin voi olla tietoa: perättäiset tietokonemalliajot antavat toisistaan poikkeavan ratkaisun, koska ilmakehä ei tavallaan vielä itsekään tiedä, mihin suuntaan lopulta kallistua. Loppupeleissä sadetutka (tai salamatutka) näyttä, missä satavat (tai jopa ukkostavat) pilvet seilaavat. Tutka on havaitsemista ja mittaamista, ei ennustamista. On eri asia, jos sadetutkan havaintoaimaation loppuun on lisätty ennusteosaa.

 

Kuvan linkki: http://www.google.de/imgres?start=8&num=10&hl=de&as_st=y&biw=1048&bih=575&tbs=sur:fc&tbm=isch&tbnid=u6NrhNYsXVVaXM:&imgrefurl=http://www.public-domain-image.com/space-public-domain-images-pictures/weather-satellite.jpg.html&docid=0YMO8Z9gNBh1CM&imgurl=http://www.public-domain-image.com/cache/space-public-domain-images-pictures/weather-satellite_w553_h725.jpg&w=553&h=725&ei=cxUuUNzTHtHtsga0-YFQ&zoom=1&iact=hc&vpx=811&vpy=205&dur=1393&hovh=257&hovw=196&tx=118&ty=145&sig=109119823667771423385&page=2&tbnh=133&tbnw=122&ndsp=20&ved=1t:429,r:9,s:8,i:34

 

Sateenkaaren päähän

Julkaistu

sateenkaari vanhalla Lahdentiellä
Pää- ja sivusateenkaari kuvattuna vanhalla Lahdentiellä. Löytyykö aarre Mäntsälästä?

Säätilaltaan vaihteleva syksy on hyvin otollista aikaa aarteenmetsästykseen. Hyvällä onnella sateiseen taivaanrantaan voi ilmestyä sateenkaareksi kutsuttu optinen ilmiö, mikäli aurinko paistaa sopivassa kulmassa selkämme takaa.

Monet muistavat sateenkaareen liittyvän katkeran petoksen lapsuudesta. Teorian mukaan sateenkaaren päästä voi löytää aarteen. Aarrearkun perässä lukemattomat sukupolvet on juoksutettu pitkin viljapeltoja, mutta varsin usein laihoin lopputuloksin. Harvoin löytyi kultaa, vielä harvemmin jalokiviä ja sahramia.

Oppitunnin ei kuitenkaan voi katsoa menneen aivan hukkaan. Aarteenmetsästys konkreettisella tavalla opettaa Snellin laiksi kutsutun valon taittumislain perusperiaatteen kahden väliaineen rajapinnalla.

Sateenkaaren synty alkaa, kun valonsäde kulkee ilmasta vesipisaran sisään. Vesi on optisesti ilmaa tiheämpää väliainetta, mikä saa valon taittumaan kohti pinnan normaalia. Taittosuhde on riippuvainen valon aallonpituudesta, jolloin alkujaan useista eri aallonpituuksista koostuva valkoinen valo hajoaa tutuiksi sateenkaaren väreiksi. Pisaran takareunalla tapahtuva kokonaisheijastus kääntää valon kohti katsojaa. Jokaisen vesipisaran voi ajatella toimivan pienen prisman tavoin.

Sateenkaarta katsellessa voi näkyä yksi pääsateenkaari, hyvällä onnella toinen sivusateenkaari, tai erittäin hyvällä onnella ja laadukkaalla kiikarilla katsottuna lukemattomia interferenssikaaria. Kun sateenkaaren katselussa pääsee tähän pisteeseen, tietää olevansa jo pahasti koukussa sähkömagnetismiin.

Sateenkaaren keskipistettä voi hakea kuvittelemalla suoran linjan auringon ja silmien kautta horisonttiin. Pääsateenkaari löytyy aina tästä kuvitteellisesta pisteestä noin 42 asteen kulmassa ylöspäin. Täydellinen ympyräsateenkaari voi otollisissa olosuhteissa olla mahdollista havaita lentokoneesta, mutta toki sellaisen voi aina tarpeen vaatiessa luoda puutarhaletkun avulla. Sateenkaaria voi myös nähdä varhain aamulla kasteisessa metsässä esimerkiksi hämähäkinseitissä.

Sateenkaarista voi oppia yhtä sun toista mielenkiintoista. Sateenkaaria ovat tuijottaneet ja tutkineet lukemattomat filosofit ja tiedemiehet aina Aristoteleestä James Clerk Maxwelliin. Ehkäpä meidänkin olisi syytä.

Heitetään siis polaroivat aurinkolasit nurkkaan. Heti ensimmäisen vesisateen koittaessa kipin kapin aarteen hakuun!

Lähteet:

Sateenkaari – 4.6.2012 klo 19.50 Kangasala
Taivaanvahti, URSA:n havaintojärjestelmä
http://www.taivaanvahti.fi/observations/show/5152

http://www.polarization.com/rainbow/rainbow.html

http://fi.wikipedia.org/wiki/Sateenkaari

http://fi.wikipedia.org/wiki/Snellin_laki

Valokuva:
Mika Toivonen

Havainnot ja mittaukset säätilastojen ja empiirisen luonnontieteen perusta

Julkaistu
Radioluotaus ilmakehän pystyjakauman mittaamiseksi alkaa. Kuva: james.gordon6108, Googlen tarkennettu haku.

Edellisessä pikku nettikirjoituksessani raaputin pintaa sään tilastoinnilta halutessani ilmaista jotain ennätyksistä, siis niistä, joita säässä on tehty ja niistä, joita halutaan joka käänteessä nähdä, vaikka oltaisiin kaukana varsinaisista ennätyksistä. Mutta jotta säästä saadaan tilastoja ja jotta tiedetään, millainen keskimääräisilmasto ääriarvoineen jollakin paikalla valitsee, on tällä paikalla mitattava monia asioita säännöllisesti. Havaintoasemien paikat tulee valita niin, että ne edustavat mahdollisimman laajasti ympäristöään, mutta toisaalta voidaan toki olla erikseen kiinnostuneita erityisen hallanarkojen peltojen tai liukkaiden tienkohtien lämpöoloista. Sään mittausasemia on siis vähän joka lähtöön Ilmatieteen laitoksen ”virallisten” havaintoasemien lisäksi. Näistä varmasti suurin yksittäinen ryhmä ovat ns. tiesääasemat. Toisaalta lentosääasematkin ovat tässä tärkeä oma lukunsa. Tämä pikku blogi ei pysty olemaan tyhjentävä esitys kaikesta sähavaintotoiminnasta, mutta yritän esittää tärkeimpiä säähavaintotoiminnan perusperiaatteita ja sanoisinko yleissivistyksen näkökulmasta.

Systemaattisen säähavaintotoiminan alkusysäykseksi lasketaan yleensä Ranskan laivaston tuhoutuminen myrskyssä Mustalla merellä Krimin sodassa 1800-luvun puolivälissä. Jälkeenpäin havaittiin, että sama myrsky oli liikkunut ensin koko Euroopan yli itään, eli periaatteessa laivastoa olisi voitu varoittaa. Sittemmin erilaisia säähavaintoasemia ja niiden vaatimia tiedonkulkuverkostoja on rakennettu lähes pilvin pimein – mutta esim. vain sinne, missä on ollut asutusta tai minne ylipäätään on päästy sijoittamaan mittareita ja lukemaan niitä säännöllisesti. Automaation myötä on päästy automatisoimaan myös säähavaintotoimintaa. Yksi automaattisten säasemien ja mittalaitteiden kehittämisen ja rakentamisen pioneeri on suomalainen Vaisala Oy. Suurimmat aukot havaintoverkostossa ovat edelleen asumattomat ja alikehittyneet alueet alueet maailmassa: valtameret ja meret yleensä peittävät suurimman osan maapallon pinnasta.

Teknologian kehityksen myötä säähavaintoasemia on monenlaisia. Perinteisillä maanpinnalla sijaitsevilla synop-asemilla sähavainnot tehdään eli mm. tietyt mittarit luetaan ja tiedot lähetetään eteenpäin kolmen tunnin välein, tiettyinä kellonlyömillä kaikialla samaan aikaan. Näin saadaan keskenään vertailukelpoista tietoa ja esim. ilmanpaineen hetkellisiä jakautumakenttiä. On tärkeää, että esim. lämpötila mitataan myös samalla tavalla ja samalta korkeudelta maanpinnasta. Siitä valkoiset mehiläispönttöjä muistutavat kojut mittareiden ympärilla 2 metrin korkeudella. Maanpintaolot eivät  kuitenkaan vielä riitä; sään temmellyksellehän on varattu koko troposfäri. Lämpötilan, kosteuden ja tuulen pystyjakauman selvittämiseksi tietty asemaverkko, edellistä jo huomattavasti harvempi, koostuu asemista, jotkä lähettävät mittalaitteita kohoamaan kaasupallon mukana korkeuksin. Tässä ovat kyseessä radioluotaukset.

1960-luvulta lähtien saataville tulivat sääsatelliittien kuvat, jotka varsinkin valtamerialueilta antoivat tietoa, jota ei muuten olisi saatu. Tänä päivänä käytössä ovat GOES-satelliitit, jotka pysyttelevät akselinsa ympäri pyörivän maapallon suhteen paikallaan eli ovat ns. geostationäärisiä. Meidän eniten hyödyntämämme satelliitti sijaitsee n. 36 000 km sen kohdan yläpuolella, missä Greenwichin nollameridiaani ja päiväntasaaja leikkaavat toisensa. Toinen hyvä ryhmä ovat amerikkalaiset NOAA-satelliitit, jotka puolestaan kiertävät napojen kautta lentokorkeudella, joka on ainoastaan siinä 800-900 km. Näiden datasta ei saa samanlaisia kuvasarja-animaatiota kuin GOES-satelliittien, koska NOAA-satellittien radat sattuvat epäsäännöllisesti niin, että hyödyllinen kuva jostain alueeesta voidaan vastaanottaa. Kuvien erottelutarkkuus eli resoluutio sitä vastoin on ihan eri luokkaa. Auringon paistaessa sopivasti mm. Suomen itäraja näkyy erilaisen metsänhoitotilanteen vuoksi.

Tutkimustyö satelliittitiedon maksimaaliseksi hyödyntämiseksi esim. numeerisissa ilmakehämalleissa jatkuu edelleen, mutta viimeisimpänä tällaisista suurista edistysaskeleista lienee mainitava tutkan käyttäminen sopivan aallonpituuksisena systemaattisten säähavaintojen tekemiseen. Tutka lähettää radioaaltoja, joiden takaisinsironta ilmakehän pilvi- ja sadepisaroista saadaan mitattua. Suuren yleisönkin uusin sään seuraamisen tapa ovat nämä internettiin ja miksei vaikka TV-ruduille jalostetut sadetutkakuvat laitettuna peräkkäin animaatioksi. Tässä yhteydessä tulee mainituksi itse asiassa tutkaakin uudempi sään mittausjärjestelmä: salamanpaikannuslaitteiden verkosto. Kehittyneimpiin sadetutkakuviin on lisätty saman kyseisen kellonajan maan ja pilven välillä iskeneet salamat. Tällä tavoin nähdään, mitkä satavat pilvet myös ukkostavat. Foreca.fi-sivulla, siis samalla kuin mistä tähän blogiinkin pääsee, on tällainen sääpalvelutuote otsikolla Salamatutka.

Sääpalvelua käytettäessä on ensiarvisen tärkeä mieltää se ero, mkä on havaitulla/mitatulla faktalla ja ennusteella, joka on lähtökohtaisesti aina suuntaa antava.

Oheistan linkin Suomen säähavaintoasemiin Ilmatieteen laitoksen osalta. Erikseen ovat toistaiseksi niin tiesää-, kuin lentosääasematkin.

http://ilmatieteenlaitos.fi/havaintoasemat

Kuvan linkki: http://www.google.de/imgres?num=10&hl=de&as_st=y&biw=1280&bih=575&tbs=sur:fc&tbm=isch&tbnid=puK8FcC8iKdT7M:&imgrefurl=http://nopsa.hiit.fi/pmg/viewer/photo.php%3Fid%3D2725199&docid=Z7nzplKBKsntVM&itg=1&imgurl=http://nopsa.hiit.fi/pmg/viewer/images/photo_5682778986_f2daafe42a_t.jpg&w=357&h=500&ei=BEQmUL3bIqTl4QS_6YGgBg&zoom=1&iact=rc&dur=401&sig=109119823667771423385&sqi=2&page=1&tbnh=164&tbnw=118&start=0&ndsp=8&ved=1t:429,r:3,s:0,i:89&tx=54&ty=114