Arkisto

Posts Tagged ‘wrf’

Hellettä pukkaa Lappiin

Pikainen päivitys. Pahoittelut hitaasta kirjoittelutahdista, töitä riittää paljon vapaa-ajallekin. Helpotusta on tiedossa vasta ensi viikon jälkeen.

Lapissa hikoillaan

Lapissa on viime päivinä ollut poikkeuksellisen lämmintä ajankohtaan nähden. Monin paikoin on ylitetty edellinen korkein Lapissa toukokuussa havaittu lämpötila 28,3 astetta. Vaikka perjantaita on vielä jäljellä, on Utsjoki Kevon asemalla ylletty jo yli +30 asteen. Asema on tunnetusti lämmin – se sijaitsee Kevon kanjonissa, joka osittain mahdollistaa korkeat lämpötilat kesällä ja erittäin kylmät lukemat talvella.

Vaikka Lapin lukemat ovatkin poikkeuksellisia, eivät ne ole täysin omassa luokassaan. Nimittäin kaksi vuotta sitten Ylitornion Meltosjärvellä yllettiin kesäkuun helleaallossa jopa +32,8 asteeseen kesäkuun 10. päivä eli reilu viikkoa tämänpäiväistä myöhemmin. Onkin ”tuuria”, että lämpimät säät osuivat nyt aivan toukokuun loppupäiville, jolloin päästään hätyyttelemään toukokuun ennätyksiä – jos helteet olisivat tulleet pari päivää myöhemmin eivät lukemat olisi kuukausitasolla enää niin erikoisia.

Toukokuu on ollut koko maassa tavanomaista lämpimämpi, erityisesti Lapissa, jossa poikkeamat ovat (muistaakseni) jopa 5 asteen luokkaa.

Lähihetkiennustamista

Sade- ja ukkoskuuroja on jälleen paikoin liikkeellä. Lähituntiennustamisen kannalta on koko kevät tullut väkerrettyä LAPS-WRF säämallia, jonka 15 tunnin ennuste päivittyy kahden tunnin välein. Tästä enemmän seuraavassa päivityksessä, tuloksia voi käydä tiirailemassa osoitteessa: http://www.puuppa.org/~pnuu/wrf/.

Tässä kaikki tällä erää, tarkempaa päivitystä tiedossa toivottavasti ensi viikon jälkeen.

Mainokset
Kategoriat:Mennyt sää Avainsanat: , , ,

FINWRF säämalli

Mistä on kyse?

FINWRF on sääennustusmalli, jolla pyöritetään 36 tunnin ennusteita korkealla resoluutiolla Suomeen ja lähialueille. Sen ytimessä on yhteisvaroin kyhätty tietokone, jonka sisällä sykkii Intelin i7 3930K kuuden ytimen prosessori. Malli on räätälöity etenkin myrskybongausta silmällä pitäen, eli sen erotuskyky on niin korkeaa luokkaa, että malli pystyy suoraan simuloimaan jopa yksittäisiä sade- ja ukkoskuuroja. Muita vastaavan resoluution omaavia ilmaisia (mainos-vapaita) numeerisia malleja ei tiettävästi ole maailmalla juuri yhtään (Go Finland!).

Hieman yksityiskohtia

Mallia pyöritetään neljä kertaa vuorokaudessa ja yksittäisen ajon valmistuminen kestää tilanteesta riippuen noin 3,5-6 tuntia. Mallissa käytetään ns. adaptive timestep-menetelmää, eli ajon valmistumisajankohta riippuu siitä, kuinka paljon laskenta-alueella on ”säätä”. Jos alueella on paljon voimakkaita ukkoskuuroja, voi ajon kokonaiskesto jopa ylittää kuusi tuntia, jolloin seuraava ajo odottaa kiltisti vuoroaan.

FINWRF-mallin horisontaalinen erotuskyky on 4 km eli laskentapisteitä on neljän kilometrin välein. Pystysuunnassa laskentapisteitä on 43. Niinpä malli laskee joka ajanhetkellä uudet arvot lämpötilalle, tuulelle, kosteudelle ja muille perussuureille noin 5 miljoonalle laskentapisteelle.

Alkuhetken tiedot ja mallin reunaehdot saadaan globaalista GFS-mallista, jonka datan horisontaalinen resoluutio on noin 50 km. Koska näin karkean datan syöttäminen suoraan 4 km hilaan saa aikaan kaikenlaisia kummallisuuksia, ajetaan välissä 16 km ulompi laskenta-alue. Tätä käytetään sitten pohjana itse 4 km pääajolle.

Kesällä 2011 mallia pyöritettiin silloin tällöin kotikoneella ja paljon on muuttunut sen aikaisesta kokoonpanosta. Nyt prosessissa käytetään ns. warm-start menetelmää. Siinä missä 2011 WRF-mallin alkutila otettiin suoraan globaalista GFS mallista interpoloimalla, käytetään tällä kertaa alkutilana edellisen kuuden tunnin ennustetta. Tätä ennustetta sitten hieman korjataan tuoreimpien havaintojen (kuten luotaukset, pintahavainnot, lentokonehavainnot jne) avulla ja näin saadaan lopullinen alkuhetki FINWRF-mallille. Hyötynä tällä prosessilla on se, että mallilla on heti simulaation alusta alkaen arvaus siitä, missä sadealueet sijaitsevat (sen sijaan, että malli joutuu synnyttämään sadealueet tyhjästä).

Alla olevassa taulukossa on listattu muutamia knoppitietoja FINWRF mallin asetuksista.

  • Laskentapisteitä: ~5 000 000
  • Horisontaalinen resoluutio: 16 km (ulompi alue), 4 km (sisempi alue)
  • Vertikaalitasojen lukumäärä: 45 (16 km ajo), 43 (4 km ajo)
  • Adaptiivinen aika-askel
  • Mallin dynamiikka: ei-hydrostaattinen
  • Konvektion parametrisointi: Betts-Miller-Janjic (vain 16 km)
  • Mikrofysiikka: Thompson 6-luokkaa (mukana lumirakeet)
  • Rajakerros: Mellor-Yamada-Janjic
  • Maanpintaskeema: NOAH
  • Pitkäaaltosäteily: RRTM
  • Lyhytaaltosäteily: Goddard
  • 3DVAR = lämmin startti (syklitys)
  • 36 tunnin ennustesimulaatio kuuden tunnin välein

Ensimmäisiä havaintoja

FINWRF mallin fysiikka-asetukset ja muut yksityiskohdat ovat subjektiivisesti asetettu yksittäisten tapaustutkimusten sekä muiden maiden esimerkkien pohjalta. Niinpä näin alkuvaiheessa ei ole tarkkaa tietoa siitä, miten malli tietyissä tilanteissa toimii Suomessa (joissakin olosuhteissa paremmin, joissakin huonommin). Tässä esimerkki yhdestä hyvin osuneesta ennusteesta kesäkuun alussa:

Ensimmäisten ajojen perusteella mallin rajakerroksen fysiikkapaketti sekoittaa rajakerrosta suht hanakasti ja näyttää saavan aikaan globaaleja malleja korkeampia CAPE-arvoja. Lisäksi se tuntuu saavan hieman todellisuutta herkemmin kehitettyä sadekuuroja. Fysiikkapaketit saattaa olla myös osasyynä pilvisyystulkinnan heikkouteen. Kannattaa siis itse seurailla aktiivisesti mallin tuloksia ja verrata niitä havaintoihin sekä tutkakuviin. Näin saat itsekin käsityksen siitä, että miten malli tietyistä tilanteista suoriutuu. Yksikään säämalli ei ole täydellinen ja meteorologien työkuvaan kuuluukin tietää jokaisen säämallin omat kommervenkit.

Ajan myötä mallin fysiikka-asetuksia saatetaan muuttaa kokemusten perusteella (kunhan niitä kertyy tarpeeksi).

Vikatilanteet

Erilaiset vikatilanteet ovat mahdollisia, etenkin näin alkuvaiheessa. Systeemille ei ole ehditty tehdä kaiken kattavaa varmennusjärjestelmää, joten ajoittain systeemi voi kaatua. Syitä voi olla monia: verkkoliikenteessä katkos, malli räjähtää käsiin (ei pitäisi tapahtua), havaintodataa ei ole saatavissa.

FINWRF käyttää ns. syklitystä, eli tuoreimman ennusteen pohjana käytetään edellisen ajon kuuden tunnin ennustetta. Niinpä jos yksi ajo syystä tai toisesta kaatuu, kaatuvat seuraavatkin ajot 100 % varmuudella. Tähän on ehkä mahdollista löytää oikotie, mutta sitä ei ole ehditty miettiä julkaisuvaiheeseen mennessä.

Nopea keino tarkistaa mallin kaatuminen on vilkaista FINWRF-sivun vasemmasta laidasta eri ajojen kestot. Mikäli joku ajo on valmistunut alle 2 tunnissa, on kyseessä todennäköisesti jonkinlainen vika. Tällöin ei kannata alkaa etsiä puhelinluettelosta FINWRF-mallista vastaavien nimiä (koska niitä ei puhelinluettelosta löydy). Eli seuraamme kyllä systeemin tilaa ja viesti kyllä aika varmasti kirii ylläpitäjän korviin nopeasti. Tällöin ainoa lääke on käydä fyysisesti resetoimassa systeemi ja aloittaa uusi ajo kylmiltään. Mikäli ylläpito ei ole maisemissa, voi tämä kestää jonkin aikaa (pahimmillaan useita päiviä, on meillä omaakin elämää 😉 ) . Eli olkaa ymmärtäväisiä tämän ilmaisen ennustemallin vikatilanteissa.

Ideat ja kehitysehdotukset

Jos sinulla tulee mieleen jokin hieno idea uudesta ennustesuureesta tai sinulla on lahjoittaa 100 000 rahayksikköä uuden hienon FINWRF 2 –systeemin luomiseen, voit ottaa yhteyttä vapaa-ajalla ylityöllistettyyn ylläpitoon osoitteeseen pauli.j.jokinen [at] gmail.com

FINWRF ei suinkaan ole siis vielä valmis, vaan sitä viilaillaan kuntoon kesän 2012 aikana (ja sen jälkeenkin). Tulossa on muun muassa alkuvaiheessa puuttuva sademäärän ennuste (tutkasimulaatio toki ajaa osittain jo saman asian). Mahdollisesti jossain vaiheessa saadaan sivustolle aikaan selitykset, että mitä mikin kartta kertoo. Sitä odotellessa voipi käydä katsomassa vastaavia GFS mallin osalta.

Osoite

Mistä niitä mallikarttoja löytää?

http://www.puuppa.org/~pnuu/wrf/

Jos et tiedä yhtään, että mistä lähteä liikkeelle, niin klikkaa vasemmasta yläreunasta ”Select 4 km product” ja sieltä ”composite radar reflectivity”. Kyseiset kentät kuvaavat sitä, miltä tutkakuva näyttäisi kyseisellä ennustehetkellä.

Iloisia hetkiä uuden säämallin kanssa!

Kuivaa kesäsäätä

Terassisäät alkaneet

Kyllä se kesä sieltä aina tulee, vaikka välillä toivottomalta näyttääkin. Helleraja on jo ehditty rikkoa idässä ja aina Itä-Lappia myöten on ylletty yli +20 asteeseen.

Toukokuusta on vielä jäljellä tovi. Tähän mennessä kuukausi on ollut lämpötilojen osalta melko tavanomainen (muutama kymmenys yli keskiarvon). Mikäli loppukuu mennään niin kuin ennusteet tällä hetkellä näyttävät, tulee toukokuu olemaan Suomen mittakaavassa hieman tavanomaista lämpimämpi (kuten myös koko kevät).

Sadetta on tosin kevääseen mahtunut runsaasti. Nyt toukokuussa eniten vettä on kertynyt Toholammille, hieman yli 90 mm. Paikkapaikoin maan keskivaiheilla sademäärä onkin ollut yli kaksinkertainen tavanomaiseen nähden. Sade-ennätyksiä ei ole tosin rikottu.

Kuluva viikko näyttää pitkästä aikaa varsin poutaiselta ja yleisesti mennäänkin sateettomassa säässä aina ensi viikolle asti. Lämpötilatkin näyttävät keskiviikon pienen notkahduksen jälkeen nousevan uudelleen varsin kesäisiin lukemiin, ainakin etelässä ja maan keskiosassa. Lapissakin käväistään aina välillä yli +20 asteessa, mutta siellä vaihtelu on suurempaa.

”Hurrikaanikausi” alkoi Atlantilla

Ensimmäinen trooppinen myrsky syntyi viikonloppuna Yhdysvaltain itärannikon tuntumaan. Alberto ei ole juurikaan liikkunut muutamien päivien aikana, eikä se ole kovin voimakas myrsky. Sen ennakoidaan keskiviikkoon mennessä häviävän kun se viimein tempautuu kauemmas Pohjois-Atlantille. Tyypillisesti Atlantin ensimmäinen trooppinen myrsky kehittyy vasta myöhemmin kesä, -heinäkuun aikana.

Päivitykset olleet vähissä

Keväällä päivitystahti on ollut verkkaista. Huhtikuussa olin kiireinen myrskybongareiden kevätkoulutuksen kanssa ja sen jälkeen lähes kaikki vapaa-aika on mennyt värkätessä uutta, upeaa ja ilmaista WRF-säämallia Suomeen. Aikataulun puolesta asiassa on viimein edistytty ja tällä hetkellä karkea arvio on, että säämalli pyörii 24/7 kuukauden vaihteen tienoilla tai aikaisin kesäkuussa. Tästä on tulossa juttua tarkemmin, kunhan saan mallin pyörimään.

Talvi alkaa hellittää otettaan

Tammikuun loppu ja helmikuun alku kuluivat kipakoiden pakkasten kanssa. Loppujen lopuksi tuo kylmä kausi näyttää kuitenkin jäävän varsin lyhyeksi, sillä keskipitkät sääennusteet näyttävät säätyypin olevan enempi matalapainevoittoisempi kuin mihin viime viikkoina on totuttu.

Polaarimatala Etelä-Itämerellä

Palataan vielä ajassa taaksepäin vajaa pari viikkoa. Tuolloin saatiin kokea melko harvinainen polaarimatala Itämerellä. Ennusteet osuivat kohtuu hyvin kohdalle tämän tapauksen kanssa. Alla on satelliittikuvan ja tutkakuvan yhdistelmä perjantai-iltapäivästä lauantai-iltapäivään 3.-4. helmikuuta.

Lähde: Ilmatieteen laitos / EUMETSAT

Valitettavasti tutkakuvaa ei ollut saatavilla Baltian maista, joten systeemin itäpuolisko jää tutkakuvalta pääosin peittoon. Silti mesoskaalan matalapaine on selviö ja tapauksessa oli paljon polaarimatalille tyypillisiä ominaisuuksia. Yksi karkeahko sääntö on, että tuulen nopeudet tulisivat olla vähintään 17 m/s. Rannikoilla olleet 10 m/s keskituulihavainnot eivät osuneet pahimpaan kohtaan enkä ainakaan tähän hätään ehtinyt etsiä mahdollisia laivahavaintoja. Sen sijaan yksi apu löytyi. Trooppisten myrskyjen tuulien arvioinnissa käytetään muun muassa satelliitilla saatavia ASCAT -instrumentin tuottamia tietoja. Noin 840 km korkeudessa viilettävässä satelliitissa on eräänlainen tutka, joka skannaa merenpinnan ominaisuuksia. Näiden tietojen perusteella voidaan arvioida merenpintaan häiriöitä aiheuttavien tuulien nopeutta ja suuntaa. Alla on perjantai-illalta yksi kooste.

Lähde: NOAA / EUMETSAT

ASCATin perusteella yllä olevassa kuvassa on arviolta 15 m/s puhaltavia tuulia polaarimatalan koilliskulmassa. Koska kyseessä on yksittäinen ajanhetki, voidaan olettaa, että paikoin ylitettiin myös tuo polaarimatalilta epävirallisesti vaadittu 17 m/s.

Testailin vielä miten WRF säämalli suoriutui systeemin ennustamisesta. Ennen polaarimatalan muodostumista malli sai otuksen useassa ajossa kehitettyä. Niinpä ajoin mallin vielä kovemmilla asetuksilla keskitettynä Etelä-Itämerelle. Yksityiskohdista kiinnostuneille tiedoksi, että mallin horisontaalinen erotuskyky oli noin 3,33 km ja pystytasoja oli 60. Laskentapisteitä oli siis yhteensä hieman yli 6 miljoonaa ja malli raksutti kotikoneella noin 18 tuntia.

Mallin alkuhetkillä näkyy ns. spin-up efekti, jolloin malli ”kehittää sään”. Hetken aikaa kestää, ennen kuin yhtälöt loksahtavat kohdilleen. WRF sai aika mainiosti polaarimatalan kehityksen kuvattua sekä tutka/satelliittikuvassakin nähdyn hetkittäisen ”silmän”. Mallin arvion mukaan keskituuli oli kovimmillaan merellä noin 17-18 m/s, hetkellisesti ehkä jopa 20 m/s.

Niille joita polaarimatalat kiinnostavat enempikin, suosittelen allekirjoittaneen joitakin vuosia vanhaa kandityötä polaarimatalien ja Välimeren ”hurrikaanien” yhtäläisyyksistä ja eroista. Kyhäsin PDF:n eri tiedostoista, joten sivunumerot eivät ole aivan kohdillaan.

Talvesta ei muodostu kylmää

Hypätään polaarimatalista takaisin menneeseen nykyhetkeen. Talvitilastoihin lasketaan aina mukaan joulu-, tammi- ja helmikuu. Kohta alkaa jo helmikuukin olla paketissa, joten nyt alkaa olla jo selvää, että kuluvasta talvesta ei Suomessa muodostu ainakaan tavanomaista kylmempää. Todennäköisesti talvi on siis joko ”tavanomainen” tai hieman tavanomaista leudompi. Päivittäisarvoista laskettuna helmikuun puoliväliin mennessä talvi on ollut reilun asteen verran pitkän ajan keskiarvoa leudompi. Kun ennusteet seuraavalle viikolle/parille eivät näytä mitään erityisen kylmää, niin ihmeitä täytyy tapahtua, että tuo arvio menee pieleen.

Ainakin etelässä asustelevat ovat voineet aurinkoisina hetkinä huomata, että kyllä se arska jo hieman lämmittää. Kyhäsin nopsasti esimerkin kuinka lämpötilaerot yön ja päivän välillä kehittyvät vuoden mittaan Helsinki-Vantaan lentoasemalla.

Lähde: Ilmatieteen laitos

Kuvasta nähdään, että joulukuussa ja tammikuussa yö- ja päivälämpötilojen ero on keskimäärin hyvin pieni, vain noin asteen luokkaa. Helmikuussa alkaa tasainen nousu näissä lämpötilaeroissa eli aurinko alkaa jo vaikuttamaan lämmittävästi. On syytä huomauttaa, että kuvaajassa on mukana kaikki päivät, myös pilviset. Niinpä aurinkoisina päivinä ero yön ja päivän välillä voi olla paljonkin näitä lukemia suurempi.

Maksimi osuu toukokuulle, joka onkin yleensä kuukausista yksi kuivimmista ja aurinkoisimmista. Lisäksi auringon energiasta suurempi osuus menee tällöin ns. havaittavan lämmön vuon kasvattamiseen eikä latentin lämmön vuohon (verrattuna myöhempään kesään). Eli kun maa on toukokuussa kuivaa ja kasvillisuus on vasta heräämässä, pystyy aurinko nostamaan ilman lämpötilaa tehokkaammin kun energiaa ei mene kovin paljoa veden haihduttamiseen maaperästä tai kasvillisuuden pinnoilta.

Summa summarum: Kevättä kohti ollaan menossa ja melko todennäköisesti talven kylmimmät hetket ovat nyt takanapäin. Yllä olevasta käyrästäkin ilmenee, että lämpötilat lähtevät etelässä tyypillisesti nousuun helmikuun puolessa välissä. Toisaalta kyllä ainakin yksittäisiin kylmiin öihin on syytä varautua vielä koko maassa. Vaikka kireät pakkaset alkavat nyt selvästi muuttua epätodennäköisemmiksi päivisin, voivat yöt olla vielä maaliskuussakin varsin kylmiä.

Polaarimatala Itämerellä?

Noin 15 astetta tavanomaista kylmempi arktinen ilmamassa on parhaillaan päällä. Ilmanpainekin on välillä käväissyt poikkeuksellisen korkeissa lukemissa. Nämä ovat johtaneet toistaiseksi talven alimpiin lämpötilalukemiin kun Kuusamossa mitattiin torstaina -39,2 astetta.

Etelässä on ollut selvästi tätä lauhempaa, mutta täällä tuuli onkin ollut selvästi voimakkaampaa. Pakkasen purevuus onkin vastannut noin -30 astetta. Kylmässä ilmassa on sula meri kehittänyt sankkoja lumikuuroja eri puolille Itämerta. Lisäksi kylmä ilma sai aikaan heikkoa merisavua ainakin Helsingin edustalla, jossa oli vielä paikoin sulaa:

Yllä on videota Helsingin Uunisaaresta torstaiaamulta. Lämpötila oli noin -19 astetta ja tuuli noin 7-10 m/s.

Kylmää eri puolilla Eurooppaa, mutta lämmintä Pohjois-Amerikassa

Kylmää ilmaa on levinnyt pitkälle Länsi-Eurooppaan saakka. Edellisen postauksen 850 hPa ilmamassan lämpötilaminimien seuraksi tein viimeisten 51 vuoden ajalta kahden metrin lämpötilaminimien kuvan. Kyseessä on E-OBS tietokannan datasta tehty kuva, jossa varsinaiset havainnot on interpoloitu Euroopan alueelta. Kaikkia havaintoasemia eri puolilta Eurooppaa ei ole käytetty, joten jotkin alhaiset lukemat ovat voineet jäädä pois. Lisäksi interpolointi aina vähän tasoittaa ääriarvoja. Silti tästä saadaan karkea kuva siitä, että kuinka alhaisia lukemia eri puolilla Eurooppaa on viimeisten noin 50 vuoden aikana havaittu.

Alhaisimmat lämpötilat vuosilta 1961-2011. Data: E-OBS

En kunnolla ehtinyt verrata nyt viime päivinä havaittuja lämpötiloja itse kuvassa oleviin, mutta noin äkkivilkaisulla ei ainakaan laajalti ole yllä oleviin lukuihin vielä päästy.

Jos Eurooppa hytisee kylmyydessä, niin on hytisty myös Alaskassa. Siellä on viime päivinä ollut myös erittäin kylmää. Fort Yukonissa lämpötila laski jopa -54 asteeseen. Silti Alaska tekee poikkeuksen mantereella, sillä yleisesti Pohjois-Amerikassa on viime aikoina ollut erittäin lämmintä.

Ilmamassan lämpötilapoikkeama pitkän ajan keskiarvosta perjantaina 3. helmikuuta. Kuva: Wetterzentrale

Kuvasta nähdään, että kyllä sitä suhteessa lämmintäkin ilmaa löytyy yllin kyllin pohjoiselta pallonpuoliskolta. Esimerkiksi Yhdysvaltain pääkaupungissa Washingtonissa oli keskiviikkona huikeat +22 astetta, kun tyypillisesti ylletään helmikuussa ehkä noin +7 asteeseen.

Potentiaalinen polaarimatala

Palataan vielä lopuksi Eurooppaan ja Itämerelle. Nyt muutaman päivän ajan osa numeerisista malleista on näyttänyt, että Itämeren eteläosaan saattaa perjantaina kehittyä polaarimatala. Ne syntyvät yleensä kun erittäin kylmää ilmaa virtaa jääpeitteiseltä alustalta sulan meren ylle. Tällöin alueelle alkaa kehittyä sankkoja lumikuuroja, jotka voimistuvat ajan mittaan. Otollisissa olosuhteissa ilmanpaine alkaa laskea ja syntyy pienen mittakaavan matalapaine. Tämä prosessi entisestään edistää lämmön ja kosteuden vapautumista merestä ja niinpä matalapaine saattaa alkaa nopeasti voimistumaan. Kaikkein hienoimmissa tapauksissa polaarimatalissa esiintyy hurrikaaneille tyypillinen pilvetön silmä ja sen ympärillä spiraalimaisesti keskuksesta erkanevia lumikuurojonoja.

Polaarimatala Barentsin merellä helmikuussa 1987. Kuva: Wikipedia / NOAA

 Aivan yhtä hienoon otukseen ei varmaankaan perjantaina päästä. Vielä on epävarmaa, että pääseekö polaarimatala syntymään Itämerelle, mutta ainakin hienohilamallit ovat sellaista välillä vilautelleet.

Yksi hirlam-mallin ennuste perjantaille. Kuva: Ilmatieteen laitos

 

Myös itse pyöräyttämäni WRF-malli on saanut jotain vastaavaa aikaiseksi viimeisimmissä ajoissaan:

Polaarimatala WRF mallissa

Mielenkiinnolla odotan mitä perjantaina näkyy tutka- ja satelliittikuvissa. Oma veikkaus on, että kyllä Itämerelle jonkinlainen polaarimatalan kaltainen matalapaine syntyy, mutta ehkä ei kuitenkaan aivan yhtä klassista tai näyttävää tapausta kuin tuo vuoden 1987 tapaus. Viimeisimmät ajot ovat näyttäneet, että otus syntyisi sen verran lähelle rannikkoa, että se ei ehtisi olla tarpeeksi kauan aikaa meren yllä. Nähtäväksi jää miten käy.

Arktinen ilmamassa liikkeellä

Kuluvan talven yksi mielenkiintoisimmista sääviikoista on alkamassa. Tiedossa on kovia pakkasia ja sankkoja lumikuuroja.

Helmikuu alkaa arktisen ilmamassan vyöryllä

Tammikuun loppu/helmikuun alku on tilastollisesti vuoden kylmintä aikaa. Kuinka ollakaan, myös tämän talven mahdollisesti kylmimmät lukemat osuvat juuri samoihin aikoihin.

Kuluvan talven toistaiseksi alin lukema mitattiin sunnuntain vastaisena yönä Taivalkoskella (-35,3 °C). Tätäkin kylmempiin lukemiin todennäköisesti vielä päästään, ainakin jos tilastot määrittäisivät lämpötilat. Viimeisten 50 vuoden aikana vain kerran (2007-2008 talvi) on talven alin lämpötila jäänyt tämän hetkistä selvästi ”leudommaksi”.

Tuo -35,3 °C astetta syntyi erittäin korkean ilmanpaineen vallitessa. Kuhmossa mitattiin merenpintaan ”tuoduksi” ilmanpaineeksi hulppeat 1062 hPa. Näin korkeaa ilmanpainetta ei Suomessa ole ainakaan 2000-luvulla esiintynyt. Ilmamassan lämpötila sen sijaan ei ollut mikään erityisen kylmä. Lämpötila 850 hPa korkeudella oli ”vain” -10 °C tienoilla eli selvästikin tuo voimakkaan korkeapaineen tuoma heikkotuulinen ja selkeä sää johti kylmiin lukemiin.

Taivalkosken lukemalle tulee haastajia alkavalla viikolla kun Siperiasta lähtöisin oleva arktinen ilmamassa on viimein liikkeellä kohti Eurooppaa. Alla olevassa animaatiossa on globaalin GFS mallin näkemys ilmamassan lämpötilasta sunnuntai-iltapäivästä (29.1.) viikoksi eteenpäin. Kannattaa muistaa, että ennusteen loppupäässä ennustettavuus alkaa kärsiä, joten yksityiskohdissa voi olla lopulta eroja.

Ilmamassan lämpötila (850 hPa lämpötila).

Venäjän vahvan korkeapaineen vauhdittamana arktinen ilmamassa (valkoinen paksu viiva, Suomessa käytetyn määritelmän mukaan 850 hPa:n -18 °C lämpötila) on liikkeessä kohti Eurooppaa. Sen myötä lämpötilat ovat reippaassa laskusuunnassa eri puolilla Eurooppaa. Nähtäväksi jää, että kuinka alhaisiin lukemiin eri maissa lopulta päädytään, mutta on hyvinkin mahdollista, että esimerkiksi Itä-Euroopassa useita ihmisiä menehtyy kylmyyteen. Pakkasen purevuus tulee olemaan paikoin -40 asteen kylmemmällä puolella.

Ilmamassa tulee olemaan paikoin harvinaisen kylmää. Alla on ERA-Interim uusanalyyseistä poimittu kylmin ilmamassa viimeisten noin 30 vuoden aikana Euroopan eri kolkissa. Kun sitä verrataan tämänhetkiseen ennusteeseen, ei aivan yhtä kylmiin lukemiin ehkä päästä, joten poikkeuksellisen kylmästä ilmamassa ei tällä kertaa kuitenkaan ole kyse. Silti pirun kylmää ilmaa kuitenkin on tulossa.

Kylmin ilmamassan lämpötila 1979-2011. Data: ERA-Interim

Lumikaaos, mutta minne?

Ehkä kaikkein mielenkiintoisinta tässä kylmän purkauksessa on se, kun arktisen kylmä ilmamassa ajautuu sulan Itämeren ylle. Poikkeuksellisen lauhan syksyn ja alkutalven jäljiltä Itämeren pintalämpötila on edelleen selvästi tavanomaista korkeampi.

Itämeren pintalämpötila samanarvonkäyrillä - laatikoissa pitkän ajan keskiarvo. Kuva: Ilmatieteen laitos, jääpalvelu

Sunnuntain 29.1. jääkartasta nähdään, että Pohjois-Itämerellä merivesi on vielä jopa viisiasteista ja Suomenlahdellakin ollaan yli kolmessa asteessa. Nämä ovat karkeasti 1-3 astetta tavanomaisia lukemia korkeampia. Nyt tuon sulan meren ylle on pyrkimässä jopa -25 asteista ilmaa noin 1,5 km korkeudella. Tämä johtaa erittäin suureen lämpötilaeroon, jonka myötä merestä tempautuu suuri määrä lämpöä ja kosteutta ilmaan. Tämä puolestaan johtaa erittäin sankkoihin lumikuuroihin, jotka ajautuvat tuulen johdattamina rannikoille.

Yksi suurimmista kysymyksistä onkin, että mistäpäin tuulee eli minne merellä syntyneet lumikuurot ajautuvat. Lisäksi oleellista on se, että kuinka kauan tilanne pysyy samanlaisena. Suurimmassa vaarassa tällä hetkellä näyttäisi olevan Ruotsin itärannikko ja sen edustan suuret saaret (esim. Gotlanti). Ruotsin rannikko on tässä tilanteessa pisimmän ”pyyhkäisymatkan” alajuoksulla, joten lumikuurot pääsevät muhimaan pisimpään Ruotsin rannikolle saapuessaan. Alla on tilanteesta yksi esimerkki. Kyseessä on hienohilamallilla tehty tutkasimulaatio torstaiksi. Malliajo on otettu sunnuntain 06Z GFS ennusteesta.

Tutkasimulaatio 4km resoluutiolla.

Kun arktinen ilma päätyy Itämeren ylle, on odotettavissa pitkulaisia lumikuurojonoja, jotka voimistuvat alavirtaan nähden pyyhkäisymatkan kasvaessa. Yllä oleva animaatio on vain yksi mahdollinen skenaario, joten yksityiskohtiin tulee vielä muutoksia. Suomen etelärannikko ja Ahvenanmaa ovat riskialueella riippuen lopullisesta tuulen suunnasta. Ruotsissa sen sijaan tilanne näyttää pahemmalta ja lunta voikin paikoin kertyä muutamassa päivässä  useita kymmeniä senttimetrejä. Yli metrin kinokset eivät ole mahdottomia ”otollisimmassa” tilanteessa.

Pyrin tekemään tilannekatsauksen viikon edetessä.

PS. Yhteistä blogitaivaltamme on nyt kestänyt jo kuusi vuotta. Tämän blogin edeltäjä ”Helsingin sää kuvina” (ilmasto.vuodatus.net) aloitti noin kuusi vuotta sitten paukkupakkasten merkeissä.

Uusi, tehokkaampi koneisto WRF-säämallille

Silloin tällöin olen blogiin kirjoitellut WRF-säämallin etenemisestä. Se on ollut talvesta alkaen pikkuinen projekti, jonka tarkoituksena on ollut ajaa kyseistä hienohilamallia aina tarvittaessa mielenkiintoisemman sään ”uhatessa”. Mallia olen sorvannut lähinnä myrskybongareille, mutta siitä löytyy aivan kaikille soveltuvat lämpötila- ja tuuliennusteet sekä sadetutkasimulaatiot.

Nyt myrskybongareiden keskuudessa on ollut puhetta, että hankkisimme tehokkaan keskustietokoneen, jolla mallia voitaisiin ajaa 24/7, selvästi paremmilla asetuksilla, resoluutiolla ja pidemmälle tulevaisuuteen. Tuotokset olisivat ilmaiseksi kaikkien nähtävillä internetissä nykyiseen tapaan. Niinpä ajattelin laittaa tästä mahdollisesta projektista viestiä myös tänne, mikäli joku blogia lukeva innostuu tukemaan tätä hanketta. Alla on osa viestistä, minkä laitoin myrskybongareiden sähköpostilistalle kesäkuun lopulla:

Suomalaiset myrskybongarit ovat olleet pitkään käytännössä vain yhden säämallin varassa (GFS) kun taas Yhdysvaltalaisilla kollegoilla on käytössä ties kuinka monta ennustusmallia ilmaiseksi saatavilla netissä. GFS on melko hyvä malli, mutta myrskybongauksen kannalta sen erotuskyky on Suomeen sovellettavista malleista melkein heikoin (hilaväli noin 27 km).

Tätä kompensoimaan ostelin talvella pöytätietokoneen, johon asensin WRF-sääennustusmallin, jota esimerkiksi Yhdysvaltain kansallinen sääpalvelu käyttää pääasiallisena sääennustusmallinaan. Sitä voidaan ajaa vaikka koko Eurooppaan 20 km resoluutiolla tai Kainuuseen 500 metrin resoluutiolla (riippuu tietokonekapasiteetista ja omista päämääristä). Tämä kyseinen malli on hyvin helppo asentaa, jos koneessa on linux ja ymmärtää jonnin verran sen päälle (ei tarvitse osata ohjelmoida tai mitään kummallista kikkailua, ohjelma tekee melkein kaiken itse – tiettyyn pisteeseen saakka).

Olen nyt keväästä lähtien pyörittänyt säämallia aina kun merkittävämpää (ukkos)säätä on ollut tiedossa. Kahdesti päivässä (iltapäivällä ja yöllä) on ajettu Pohjois-Eurooppaan 10 jäsenen parviajo 20 km resoluutiolla ”todennäköisyys”laskentaa varten:
http://pjokinen.1g.fi/kuvat/wrf/wrf_06Z_prob_convprec02_33.png/full

Mallia on ajettu myös kahdesti päivässä (illalla ja aamulla) Etelä- ja Keski-Suomen sekä vähän Venäjän ja Baltian suuntaan 4 km resoluutiolla: http://pjokinen.1g.fi/kuvat/wrf/wrf_4km_12Z_dbzcomp_19.png/full

Tällöin voidaan simuloida jo yksittäisiä ukkossoluja. Jotta asia olisi helpommin ymmärrettävissä niin tässä olisi kuva lähes samalta ajanhetkeltä GFS mallin (27 km), WRF mallin (4 km) ja varsinaisen tutkakuvan näkemänä tältä torstailta kello 17.00. (GFS tuntia myöhemmin):

http://koti.welho.com/pjokine9/gfs_wrf_tutka_300611_1700.png

Itse WRF-mallin tuotoksia voi käydä katsomassa täällä (pyörii tarvittaessa, etenkin kun voimakkaampia ukkosia on tiedossa lähipäiville): http://www.puuppa.org/~pnuu/wrf/

Itse varsinaiseen asiaan. Jotkut ovat osoittaneet kiinnostuksensa kyseistä mallia kohtaan. Nyt tiedustelisinkin alustavasti, että kuinka moni tätä postituslistaa lukevista olisi kiinnostunut tavalla tai toisella ottamaan osaa tämän WRF-mallin kehittämiseen meitä suomalaisia myrskybongareita ajatellen? Vaihtoehtoja on nähdäkseni muutamia, mutta osa niistä ei oikein toimi. Tässä on omasta mielestäni varmaankin käytännöllisin:

  1. (oma preferenssi) Kolehtisysteemi. Maksoin omasta tietokoneestani talvella jotain 500-700 euron väliltä (koteloineen kaikkineen). Jos ajatellaan, että jokainen tällä listalla oleva (tietääkseni noin 400 henkilöä) laittaisi kaksi euroa likoon, saataisiin sillä jo nykyistä konettani tehokkaampi mylly pyörittämään tätä mallia kaikkien iloksi. Jos jokainen laittaisi pottiin 10 euroa, niin sellaista hirmua en edes uskalla vielä ajatella. Eli käytännössä jokainen voisi laittaa itse parhaaksi katsomansa summan pottiin ja lopulta katsottaisiin minkälaisen systeemin sillä saisi aikaiseksi. Kun konekapasiteetti olisi keskitetty yhteen myllyyn, voitaisiin sillä ajaa mallia nykyistä isommalle alueelle/paremmilla mallifysiikoilla/kovemmalla resoluutiolla ja pidemmälle tulevaisuuteen.

Tämä olisi näin alustava kysely, että löytyykö ylipäätään tästä aiheesta kiinnostuneita eli kannattaisiko näitä mahdollisuuksia selvitellä tarkemmin. Jos asia kiinnostaa, niin meikäläiselle voi laittaa mailia pauli.j.jokinen@gmail.com ja kertoa, että olisiko mahdollisuuksia ajaa mallia itse ja/tai laittaa muutaman roposen pottiin (tämä ei velvoita mihinkään). Itse mallin ajamiseen tarvittaisiin omasta mielestäni vähintään neljän ytimen prosessori ja 4GB keskusmuistia (itselläni 3,2 GHz AMD Phenom II X6 1090T 6-ytimen prosessori ja 8 GB keskusmuistia).

Vastauksia tuli muutamassa päivässä yli 20. Alustavaksi kokonaissummaksi kertyi jo noin 450 euroa. Koska kannattava systeemi vaatii joitakin satoja euroja lisää (vajaalla 1000 eurolla päästäisiin jo pitkälle), ajattelin kysäistä jos tämän blogin lukijoilla löytyy kiinnostusta olla mukana tässä projektissa. Allekirjoittaneelle voi laittaa ei-sitovaa mailia (pauli.j.jokinen@gmail.com), jos tämä tuntuu kiinnostavan. Ei siis tarvitse olla myrskybongari, sillä yhtälailla 3-4 km resoluution malliennusteita voivat hyödyntää esim. veneilijät ja kaikki, joille korkeamman resoluution ennusteet ovat tärkeitä. Mikäli satut lisäksi tietämään jonkin yrityksen, joka olisi mahdollisesti halukas sponssaamaan, niin nämäkin ovat tervetulleita.

Tässä hieman esimakua, mitä Yhdysvalloissa kyseisellä mallilla tehdään: Tutkasimulaatio USA 36h – 4 km, tai Croatiassa: Tuuliennuste 4 km.

Suunnitelmana on, että jos tarpeeksi suuri summa saadaan koottua, niin laitehankinnat olisivat ehkä talven aikana ja keväällä olisi asennuksen ja testauksen vuoro. Niinpä viimeistään ensi kesäksi systeemi olisi täydessä toiminnassa 24/7/365.

Kategoriat:Yleistä Avainsanat: ,
%d bloggers like this: