Voiko pitkiin sääennusteisiin luottaa? "Kulunut talvi osoittautui haastavaksi"

Sään ennustettavuus on vuosikymmenien varrella parantunut merkittävästi supertietokoneiden ja havaintoverkoston laajenemisen myötä. Vielä olemme kuitenkin kaukana täydellisistä sääennusteista, eikä sellaisia välttämättä elinaikanamme nähdäkään. Pitkien sääennusteiden kysyntä ja tarjonta ovat kasvaneet, mutta pitkän aikavälin ennustamiseen liittyy haasteita erityisesti korkeilla leveysasteilla.

Euroopan keskipitkien sääennusteiden keskus ECMWF laskee ennusteita lyhyelle, keskipitkälle ja pitkälle aikavälille. Lyhyen aikavälin sääennusteella tarkoitetaan päivittäisennusteita, jotka yltävät 10 vuorokauden päähän. Keskipitkän aikavälin sääennusteet, eli kuukausiennusteet, kuvaavat esimerkiksi lämpötilan tai sateisuuden ennustettuja viikkokohtaisia poikkeamia ajankohdan ilmastolliseen keskiarvoon nähden. Kausi- eli vuodenaikaisennusteet puolestaan laskevat poikkeamia kolmen kuukauden jaksoissa ja vertaavat niitä ajankohdan ilmastolliseen keskiarvoon.

Riippumatta siitä, onko ennuste lyhyelle vai pidemmälle aikavälille laskettu, sen onnistumisessa on tärkeää, että sään lähtötilanne tiedetään mahdollisimman tarkasti. Ennusteita ei voitaisi laskea, jos meillä ei olisi tietoa sään nykytilasta ympäri maapalloa sekä ilmakehän eri korkeuksilla. Mitä enemmän havaintotietoja on saatavilla ja mitä laajemmalta alueelta, sen todennäköisemmin sääennuste osuu kohdalleen.

Lue aiheesta tarkemmin: Näin syntyy sääennuste – monipuoliset havainnot ja meteorologinen asiantuntemus ovat onnistuneen ennusteen kulmakiviä

Lyhyen ja pitkän aikavälin ennusteet rakentuvat eri tavoin

Lyhyen, keskipitkän ja pitkän aikavälin sääennusteiden laadinnassa ja tulkinnassa on  merkittäviä eroja. Suomen leveysasteilla päiväkohtaisten ennusteiden laatiminen ei enää ole mielekästä yli 5–7 vuorokauden päähän, koska sään vaihtelut ovat näin korkeilla leveysasteilla suuria. Parhaimmillaan päiväkohtaisen ennusteen osuvuus on muutamana ensimmäisenä ennustepäivänä, ja tämän jälkeen erityisesti paikallisten sääilmiöiden ennustettavuus heikkenee. Suuren mittaluokan ilmiöt, kuten matalapaineen ja korkeapaineen alueet sekä kylmän ja lämpimän ilman alueet, pystytään vielä hyvässä lykyssä ennustamaan yli viikonkin päähän, mutta paikallisten lämpötilojen, pilvisyyden ja sateisuuden ennustaminen on jo hankalaa.

Pidemmän aikavälin ennusteet rakentuvat eri tavalla. Niissä ei enää pyritä ottamaan kantaa yksittäisen päivän säähän, vaan pitkissä ennusteissa verrataan useasta malliajosta koostuvia parviennusteita halutun ajanjakson ilmastolliseen keskiarvoon. ECMWF:n ennusteissa ilmastollinen vertailujakso on vuosilta 1993–2016, eli se poikkeaa Suomessa käytettävästä virallisesta ilmastollisesta vertailukaudesta, jota edustaa vuosien 1991–2020 keskiarvo. Myös havaintojen keruussa on eroja, koska ECMWF:n ilmastolliset keskiarvot on laskettu satelliittimittausten perusteella, kun taas Suomessa käytettävät viralliset havainnot ovat peräisin maan pinnalle pystytetyistä kiinteistä säähavaintoasemista.

Lue myös: Miten sääsatelliitit toimivat ja miksi ne ovat niin tärkeitä sääennusteita tehtäessä?

10–15 vuorokauden päähän yltävät lyhyen aikavälin päivittäisennusteet ovat aina vain yksittäisen säämallin mielipide säätilan kehityksestä. Vaikka kunkin sääennustemallin laskentaan syötetyt lähtöarvot eli havaintotiedot ovatkin samat, on kullakin säämallilla hieman eri käsitys säätilan kehittymisestä tulevaisuudessa. Tämä johtuu siitä, että sääennusteessa käytettävät matemaattiset laskennat ja fysikaaliset kaavat voivat vaihdella, mikä tuo eroja sääennusteisiin. Mitä nopeammin sääennusteiden välinen hajonta kasvaa, sitä vaikeampaa on sään ennustettavuus.

Keskipitkän ja pitkän aikavälin sääennusteet puolestaan syntyvät parviennustetta eli nk. todennäköisyysennustetta hyödyntämällä. Parviennusteessa voi olla useita kymmeniä jäseniä, joista jokainen laskee säätilan kehitystä hieman eri tavalla. Esimerkiksi ECMWF:n keskipitkän aikavälin kuukausiennusteessa jäseniä on 101, eli ennuste lasketaan yli 101 kertaa erilaisilla lähtöarvoilla. Todennäköisimpänä skenaariona säätilan kehityksestä pidetään sellaista ennustetta, joihin enemmistö laskennoista johtaa.

Esimerkiksi 5. marraskuuta vuonna 2023 lasketussa vuodenaikaisennusteessa enemmistö jäsenistä laski, että Suomessa talvi olisi keskivertoa leudompi, vaikka lopputulema olikin erilainen. Vuodenaikaisennusteen laskennassa oli siis mukana myös sellaisia skenaarioita, jotka ennustivat kylmän talven puolesta, mutta koska ne jäivät vähemmistöön, lopputulos oli erilainen kuin toteuma. Puhutaan tästä kohta lisää.

Lyhyiden ja pitkien sääennusteiden vahvuudet ja heikkoudet, mitä ennusteista voi päätellä?

Lyhyiden ja pitkien sääennusteiden laskenta on erilaista, mikä väistämättä vaikuttaa myös siihen, miten ennustetta tulisi tulkita. Kun lyhyen aikavälin ennusteet laskevat säätilan kehitystä 10–15 vuorokauden päähän noin 10 kilometrin erotuskyvyllä, käytetään pitkissä, jopa kuukausien päähän yltävissä kausiennusteissa selvästi isompaa hilaväliä. Se on esimerkiksi ECMWF:n laskennassa 36 kilometriä. Mitä suurempi ennusteen hilaväli (erotuskyky) on, sen heikommin sään paikallisilmiöitä pystytään ennustamaan.

Korkeilla leveysasteilla, kuten Suomessa, sään luontainen vaihtelu on erittäin suurta. Meillä ei ole kausiluonteisia pitkään paikallaan pysyviä korkeapaineen alueita, eikä selvää sadekautta tai kuivaa kautta. Meidän säähämme eivät myöskään lähtökohtaisesti vaikuta tropiikissa syntyvät laaja-alaiset sääilmiöt, kuten Madden–Julian-oskillaatio (MJO), El Niño tai La Niña.

Näin ollen pitkän ajan sään ennustettavuus on meillä riippuvaista suihkuvirtauksen reitistä ja talvisin polaaripyörteen voimakkuudesta, mutta näitä sääilmiöitä ei pystytä ennustamaan yhtä pitkälle kuin tropiikissa syntyviä laaja-alaisia säähäiriöitä. Esimerkiksi El Niño - ja La Niña -vaiheet pystytään usein ennustamaan jo kuukausia etukäteen. Alun perin vuodenaikaisennusteet kehitettiin tropiikkia varten, mutta sittemmin niiden suosio on kasvanut myös korkeilla leveysasteilla, vaikka ennustettavuus onkin tropiikin ulkopuolella heikompi.

Miksi kulunut talvi ei mennyt ennusteessa nappiin?

Palataan ajassa taakse päin vuoden 2023 marraskuuhun, jolloin ECMWF julkaisi vuodenaikaisennusteen joulu–helmikuun jaksolle marraskuun 5. päivänä. Ennusteessa koko Eurooppaan odotettiin pitkän ajan keskiarvoja lämpimämpää talvikautta ja valtaosassa Eurooppaa myös talven sademäärän odotettiin olevan normaalia suurempi.

Toteuma oli kuitenkin Pohjois-Euroopan osalta erilainen. Joulu–helmikuusta muodostui laajalti normaalia kylmempi, ja Suomessa talvi oli yleisesti 1–3 astetta vuosien 1991–2020 keskiarvoa kylmempi. Maan länsi- ja pohjoisosassa satoi keskiarvoa vähemmän, muualla sademäärä oli lähellä pitkän ajan keskiarvoa tai hieman sen yläpuolella.

Lue myös: Talvikuukausien jakso oli keskimääräistä kylmempi – helmikuussa osassa maata tavanomaista lauhempaa

Kulunut talvi osoittautui Euroopan keskuksen pitkän ajan ennusteelle Pohjois-Euroopassa haastavaksi. Tällä kertaa ennuste ei mennyt nappiin, vaikka vuodentakainen ennuste talvikauden 2022–2023 säästä osuikin täysin kohdalleen.

On hankala nimetä yhtä tai kahtakaan syytä, miksi kulunut talvi oli Pohjois-Euroopassa vuodenaikaisennusteelle haastava. Keskimäärin pitkien sääennusteiden osuvuus on parhain tropiikissa ja monilla muillakin leveysasteilla silloin, kun joko El Niño - tai La Niña -sääilmiöt vaikuttavat maapallon säähän.

Maailman ilmatieteen järjestö WMO julisti El Niñon alkaneeksi kesällä 2023, ja ilmiö saavutti huippunsa vuodenvaihteessa. Ilmiön alkaminen saattoi jopa parantaa pitkien sääennusteiden osuvuutta laajalti tropiikissa, Etelä- ja Pohjois-Amerikassa ja paikoitellen muuallakin maapallolla, koska El Niñon vaikutukset näille alueille tunnetaan hyvin.

El Niño -ilmiön myötä esimerkiksi tammikuu oli maapallolla jopa ennätyksellisen lämmin, kun taas Pohjois-Eurooppa kuului yhä "kylmään kuplaan":

Meillä Suomessa tilanne osoittautui kuitenkin päinvastaiseksi, eli sama sääilmiö, joka helpotti pitkän ajan sään ennustamista muualla maapallolla, muutti ennusteen epävarmaksi korkeilla leveysasteilla. Oma epäilys on, että kohtalaisen voimakas El Niño -ilmiö on heikentänyt pitkän ajan sääennusteiden osuvuutta viime vuonna Pohjois-Euroopassa. El Niñon odotetaan pian päättyvän.

Tutkimuksen mukaan El Niño -ilmiön aikana kylmän lopputalven tai alkukevään todennäköisyys on Pohjois-Euroopassa kasvanut, mutta kylmät loppusyksyt tai alkutalvet eivät ole olleet niin tyypillisiä. Kenties nyt kävi niin, että El Niñon laukaisema kylmä sää saapui Pohjois-Eurooppaan jo useita kuukausia etuajassa, ja onkin mahdollista, ettei pitkän ajan sääennuste osannut huomioida näin harvinaista kaukoyhteyttä. Aihetta pohdittiin myös Forecan aiemmassa blogitekstissä tammikuussa.

Marraskuun alussa julkaistussa ECMWF:n vuodenaikaisennusteessa tavanomaista lämpimämmän talven todennäköisyys (normaalijakauman ylin kolmannes) oli Suomessa laajalti 50–70 %. Vain 10–20 % jäsenistä liputti tavanomaista kylmemmän talven puolesta, eli vaikka kylmä talvi näytti ennusteen valossa epätodennäköiseltä, mahdollisuus siihen (normaalijakauman alin kolmannes) oli kuitenkin olemassa. Vuodenaikaisennusteen myöhemmässä malliajossa joulukuun alussa Pohjois-Euroopan ennuste oli jo muuttunut selvästi epävarmemmaksi ja normaalia kylmemmän talvisään todennäköisyys oli kasvanut tammi–maaliskuussa.

On toki mahdollista, ettei El Niño -ilmiö ollutkaan epäonnistuneen vuodenaikaisennusteen takana, vaan kyseessä olivat muut tekijät. Suomen leveysasteilla säätyypin ennustaminen kuukausien päähän on aina huomattavasti epävarmempaa kuin matalilla leveysasteilla ja niinpä pitkiin ennusteisiin tuleekin suhtautua meillä varauksella, koska ne ovat yhä kokeiluasteella.

Lue lisää: Pitkän ajan sääennuste – miten se syntyy ja miten sitä tulee tulkita?

Markus Mäntykannas
meteorologi

Päivitetty 8.3.2024 klo 17.09