Merituuli – opi itse ennustamaan säätä
On vähän sääli, että tuuliennusteet ovat huonoimmillaan juuri kesällä, kun ennusteita kaikkein eniten käytetään. Tietokone-ennusteet pystyvät nykyaikana ennustamaan uskomattoman hyvin laajoja sääjärjestelmiä ja voimakkaita matalapaineita myrskytuulineen. Sen sijaan kaikkein pienimmät ilmiöt tuottavat tietokoneille edelleen huomattavaa ”päänvaivaa”. Kesällä lämpötilan vuorokausivaihtelu on suurta ja se synnyttää paljon erilaisia pienikokoisia vuorokauden rytmissä eläviä paikallistuulia. Juuri tällaiset heikkotuulisessa tilanteessa syntyvät vuorokauden rytmissä elävät paikallisilmiöt ottavat vallan kesän heikkotuulisista tilanteista. Merituuli on paikallisilmiöistä ehkä kaikkein yleisin, silti se useimmiten on vähän väärin ymmärretty.
Merituuli pystyy kääntämään tuulen suunnan päivällä muutaman tunnin aikana jopa täysin päinvastaiseksi. Usein se voimistaa tuulta iltapäivällä, mutta toisinaan se voi myös heikentää iltapäivän tuulia. Merituulta ja muitakin paikallisilmiöitä voi itse oppia ennustamaan varsin tarkasti, kunhan ensin opettelee muutaman perusasian.
Merituuli on itsenäinen tuulijärjestelmä
Merituuli saa energiansa auringosta. Kun aurinko kohoaa taivaalle, alkaa se lämmittää maan pintaa. Maa ja meri lämpenevät kovin eri tavalla. Meri ei päivän aikana juurikaan lämpene. Maa puolestaan lämpenee päivällä useilla kymmenillä asteilla! Päivällä maa on siis huomattavasti merta lämpimämpi ja lämpimän maan yllä ilma alkaa kohota ylöspäin. Jostain ilmaa on virrattava tilalle ja tämä tapahtuu kylmältä mereltä, jossa ei kesäpäivinä nousevia virtauksia juurikaan esiinny (samasta syystä merelle ei myöskään synny lainkaan kumpupilviä). Näin syntyy merituulisolu, jossa mantereen lämmin ilma kohoaa ylöspäin ja mereltä puhaltaa korvaava merituuli sisämaahan. Todellisuudessa ylempänä ilmakehässä tuuli puhaltaa päinvastaiseen suuntaan eli maalta merelle päin ja meren yllä ilma laskeutuu alas kohti merenpintaa. Näin syntyy jatkuva kiertoliike ja itsenäinen tuulijärjestelmä; merituulisolu. Itse merituulisolu on varsin herkkä rakenne ja sen ymmärtäminen on yksi ratkaisevimpia tekijöitä osuvien ennusteiden laatimisen kannalta.
Merituulisolun voimakkuus riippuu tuulen suunnasta
Voimakas merituulisolu syntyy, kun perusvirtaus (tuuli aamulla) käy maalta merelle päin. Toisin kuin yleensä luullaan, perustuulen puhaltaessa jo alun alkaenkin mereltä maalle päin merituulisolu jää heikoksi eikä yleensä voimista tuulta lainkaan.
Lisäksi, kun perustuuli käy maalta merelle päin, on merituulen paluuvirtaus jo valmiiksi oikeasta suunnasta. On paljon helpompi kääntää tuulen suunta lähellä maanpintaa kuin lähes kilometrin korkeudella.
Lisäksi, kun ylempänä ilmakehässä sijaitseva paluuvirtaus pitäisi kääntää puhaltamaan maalta merelle päin, ei energia yksinkertaisesti riitä kunnon merituulisolun synnylle. Mikäli perustuuli on hyvin heikkoa ja paluuvirtauksen korkeudellakin alle 2 m/s voi syntyä noin 5 m/s puhaltavaa merituulta.
Voimakas merituulisolu ei ole aina sama asia kuin voimakas merituuli
Voimakkain merituulisolu syntyy kevyellä maatuulella. Jos tuuli on aamulla alle 5 m/s ja suunta maalta merelle päin ja lisäksi sää on aurinkoista, on päivällä hyvin todennäköisesti syntymässä merituulta, vaikka tietokone-ennusteet muuta väittäisivätkin! Toisin sanoen tuulen suunta tulee päivällä kääntymään puhaltamaan lähes päinvastaisesta suunnasta eli mereltä maalle päin. Illan mittaan tuuli tulee kääntymään takaisin alkuperäiseen suuntaansa (ellei suursäätilassa tapahdu muutosta). Tuulen suunnan muuttuminen onkin varmin tapahtuma voimakkaassa merituulisolussa. Itse merituulen voima on sitten vielä oma asiansa, joskin ei kovin vaikea. Merituulen voimaan vaikuttaa eniten maatuulen tarkempi suunta. Suunnan perusteella merituulen voima voidaan jakaa kahteen ryhmään: Voimakkaaseen ja heikkoon merituuleen.
Heikko merituuli: Mikäli tuuli puhaltaa maalta merelle päin vasemmalta oikealle, merituuli on jäämässä heikoksi ja usein merituuli on iltapäivällä jopa alkuperäistä tuulta heikompaa. Tuulen suunnan muutos on kuitenkin huomattava ja toisinaan tuulen suunta kiertää ”täyden ympyrän” myötäpäivään. Perustuulen nopeudesta riippuen tällöin voi muodostua useampiakin tyyniä vyöhykkeitä, jotka päivän kuluessa muuttavat paikkansa.
Tarkemmat muutokset ovat paikkakohtaisia ja ne on syytä opetella itse omalle merialueelleen. Useimmiten käytös on hyvin samanlainen ja ratkaiseva tekijä on perustuulen suunta ja nopeus. Mikäli tuuli puhaltaa suoraan maalta merelle päin on iltapäivän merituuli jotain näiden kahden esimerkin väliltä. Ilman aiempaa kokemusta merialueesta ensimmäinen arvaus iltapäivän merituulen nopeudeksi on noin 5 m/s tai vähän yli.
Perustuulen nopeus vaikuttaa myös oleellisesti merituulen syntyyn
Mitä heikompaa perustuuli on, sitä varmemmin merituulisolu syntyy. Lähes tyynessä säässä voi syntyä kunnon merituulisolu, vaikka perusvirtaus kävisi hiljakseltaan mereltä maalle päin. Toisaalta, jos perustuuli on yli 10 m/s (usein riittää jo 8 m/s) merituulisolu ei enää pysy kasassa vaan hajoaa (poikkeuksena kulmaefekti). Eli vaikka maatuulella syntyisi kuinka hieno tai voimakas merituulisolu, se voi kesken kaiken hajota, jos perustuuli voimistuu selvästi yli 8 m/s. Käytännössä se silloin tarkoittaa tuulen suunnan nopeaa muutosta takaisin puuskaiseksi maatuuleksi.
Tuulennopeudella on toinenkin merkitys. Mikäli perustuulen maalta merelle päin puhaltava tuulen komponentti on yli 5 m/s, jää merituulirintama selvästi meren puolelle ja rannikolla tuuli on puuskissa maalta merelle päin.
Miten ennustaa itse merituulta?
Merituulta voi usein ennustaa ilman tietokonemallejakin. Jos aamu on aurinkoinen ja tuuli heikkoa maalta merelle päin, on päivällä syntymässä merituulta. Usein riittää, että vain ymmärtää kummin päin viistoon tuuli merelle päin puhaltaa eli onko tulossa voimakas merituuli vai heikko merituuli.
Suursäätila saattaa kuitenkin muuttua kesken päivän ja siksi merellä liikkuessa on järkevää säännöllisin väliajoin seurata tietokoneiden laskemia sää- ja tuuliennusteita. Tarkimmat tietokonemallit pystyvät myös havaitsemaan merituulta. Mallit antavat usein merkkejä merituulen syntymisestä, mutta vain harvoin ne pystyvät ennustamaan merituulen suunnan ja nopeuden oikein. Merituuli on malleille yksinkertaisesti vähän liian pieni ilmiö tarkasti ennustettavaksi ja todellisuudessa parhaimpienkin mallien saamat muutokset ovat yleensä ennustettua selvästi suurempia. Jos opettelet edellä kuvatut merituulen sielunelämän pääpiirteet, pystyt saamaan sääennusteista paljon enemmän irti.
Merituuli tietokonelaskelman näkemänä
Ensimmäisessä kuvassa näkyy ennuste kello 13: Ennusteessa sekä Suomenlahdella että Selkämeren eteläosassa tuuli on kääntynyt puhaltamaan vähän mereltä päin. Todellisuudessa tilanne oli jo tapahtunut vähän aikaisemmin. Tärkeää on huomata, että ennusteessa Suomenlahdella merituuli näkyy tuulen heikkenemisenä. Selkämerellä puolestaan merituuli näkyy ennusteessa tuulen pienoisena voimistumisena merellä.
Kello 17 ennusteessa: Voimakas merituuli näkyi Uudenkaupungin kohdalla vihreänä värinä (5-8 m/s). Todellisuudessa 6-9 m/s tuulia esiintyi jo aikaisemmin iltapäivällä Raumalta Saaristomerelle asti. Porin pohjoispuolella ei mainittavaa merituulta esiintynyt ennusteessa eikä todellisuudessakaan. Suomenlahdella merituuli oli todellisuudessakin kovin heikkoa niin kuin ennusteestakin olettaa saattoi. Enimmäkseen merituuli Suomenlahdella oli kaakon ja etelän väliltä ja vain paikoin se jaksoi kääntyä lounaaseen asti, vaikka ennusteen mukaan merituulen olisi pitänyt kääntyä yleisesti puhaltamaan lounaan puolelta.
Merituuli-algoritmi ja pikamuistilista
Tämän algoritmin avulla pääsee merituuliennusteissa jo pitkälle
Tässä vielä pieni muistilista, joka on hyvä pitää mielessä merituulen kehityksen tarkkailussa.
Kun noita windyn ennustemalleja katsoo, vaikuttaa siltä että
-icon-eu ennustaa perustuulta
-ecmwf ennustaa perustuulta + efektituulta
Onko näin?
Terve Pekka
Olet aika lailla oikeilla jäljillä ja vähän kärjistäen voisi jopa sanoa, että näin on. Se ei kuitenkaan ole aivan koko totuus ja kaikki mallit yrittävät parhaansa mukaan laskea sekä perustuulta että efektejä. Se kuinka hyvin jokin malli pystyy huomioimaan efektejä, riippuu oikeastaan kahdesta asiasta. Kuinka tarkka on mallin erottelukyky (eli hilaväli, johon ennustetta lasketaan) sekä kuinka hyvin malli osaa ottaa huomioon ilmakehän konvektiivisia prosesseja.
ECMWF hilaväli on Suomen alueella jotain 11 km luokkaa ja ICON mallin muistaakseni 8 km luokaa. Mallin hilaväli aiheuttaa suoraan rajoitteen, joita pienempiä ilmiöitä ei pystytä suoraan laskemaan. Vain ilmiöitä, jotka ovat kooltaan kolme kertaa hilaväliä suurempia pysytään laskemaan suoraan. Tätä pienempiä ilmiöitä pystytään ottamaan huomioon ainoastaan karkeasti parametrisoimalla. Esimerkiksi yksittäisiä sadekuuropilviä ja niiden sijaintia ei pystyä laskemaan kummallakaan mallilla. Parametrisoinnin avulla voidaan kuitenkin ennustaa mille alueella sadekuuroja on mahdollisesti tulossa. Todellisuudessa kyseisellä alueella kuuroja tulee kuitenkin vain paikoin. Efektit ovat usein suuruusluokaltaan muutamasta kilometristä joihinkin kymmeniin kilometreihin eikä niitäkään pystytä täysin laskemaa.
ECMWF:ssä on tällä hetkellä normaaleista säämalleista edistyksellisin konvektiivisten ilmiöiden huomiointi ja siksi se usein saa efektejä vähän muita mallia varmemmin ja paremmin kiinni. Aika usein ECMWF osaa ennustaa efektien suuruusluokan varsin hyvin. ECMWF:ssä kuitenkin hilaväli on suhteellisen suuri ja siksi todellisuudessa efekti vaikuttaa usein laajemmalla alueella mitä ECMWF ennustaa. Niinpä on hyvä itse opetella efektituulet ja niiden synnyn edellytykset. ECMWF:stä saa kuitenkin usein hyvän avun ilmiöiden suuruusluokan arviointiin ja siitä myös ehkä helpoiten löytää selvempiä johtolankoja efektien opetteluun. Merituulirintaman tarkka sijainti usein on mallissa vähän väärässä paikassa, mutta varsin usein selvästi löydettävissä. Pelkästään kesän vuorokauden rytmissä elävien tuulten kannalta ECMWF on ehkä vähän yllättäenkin paras julkinen malli. Tätä varmaan itsekin olet ihmetellyt ja näin todella on.
ECMWF:llä on kuitenkin systemaattisia ongelmia reippaampien tuulten kanssa ja usein esim. kun ECMWF ennustaa 16-17 m/s on jossain luvassa myrskyä (21 m/s). Vastaavasti ECMWF:n 10 m/s ennuste lähes 20 % tapauksista lähentelee kovaa tuultaa (14 m/s). ECMWF on muitakin pikku rajoitteita. Mallia muun muassa lasketaan muista malleista poiketen kolmen tunnin aika-askeleella, kun muita lasketaan tunnin tarkkuudella. Lisäksi ECMWF päivittyy 2 kertaa vuorokaudessa, kun muut mallit päivittyvät 4 kertaa vuorokaudessa eli 6 tunnin välei. Siksi säätilanteen äkillisessä muutoksessa muut ehtivät nopeammin korjaamaan ennustettaan.
Eli kuten totesit ECMWF saa havainnollisimmin kiinni kesäisiä kelejä, mutta varsinkin syksymällä ja talvella se usein ennustaa systemaattisesti liian heikkoja tilanteita. Itse olen tykästynyt eniten ICON malliin ja jos nopeasti katson tulevia tuulia vaan yhdestä mallista, käytän aina ICONia. Itse kuitenkin olen enemmän tykästynyt kovempiin tuulin ja löydän efektit ICON mallista, vaikka ne eittämättä selvemmin löytyvätkin ECMWF:stä. Yksi syy ICONiin mieltymiseen on myös tunnin aika-askel, vaikkei tuulta tunnin tarkkuudella läheskään aina pysty ennustamaankaan.