Miten hyvin vuodenaikaisennuste ennakoi menneen kesän lämpötiloja?
Kuva: Shutterstock.Sääennusteet ovat kehittyneet viime vuosina huimasti, ja saatavilla on yhä pidempiä sääennusteita. Erityisesti media on kiinnostunut pidemmän aikavälin ennusteista, jotka yltävät useiden kuukausien päähän. Harvemmin kuitenkin pysähdytään tutkimaan, kuinka hyvin vuodenaikaisennusteet lopulta pitivät paikkansa.
Kesän 2024 ennuste ja toteutunut lämpötila
Ilmatieteen laitos tarjoaa pitkän aikavälin ennusteita sanallisessa muodossa. Euroopan keskipitkien sääennusteiden keskuksen eli ECMWF:n toukokuussa julkaistusta kesän 2024 vuodenaikaisennusteesta kirjoitimme seuraavasti: "Jakson keskilämpötilassa on nähtävissä poikkeamaa lämpimämpään suuntaan lähes koko maassa Pohjanmaan maakuntia ja Perämeren rannikkoa lukuun ottamatta."
Tekstin pohjana ollut ECMWF:n ennuste on kuvassa 1a. Koska vuodenaikaisennusteet ovat ns. parviennusteita, kuva esittää kaikkien 51 parven jäsenen keskiarvoa. Nämä ennusteet ovat vapaasti saatavilla ECMWF:n verkkosivuilta. Kuvassa näkyy ennustetekstin mukaisesti poikkeama tavanomaista lämpimämpään suuntaan lähes koko Suomessa, lukuun ottamatta kylmää aluetta Perämerellä. Muualla Euroopassa ennustetut lämpötilan poikkeamat olivat hieman Suomea suurempia. Erityisesti Kaakkois-Eurooppaan ennustettiin selvästi tavanomaista kuumempaa kesää.
Toteutunut lämpötilan poikkeama näkyy kuvassa 1b. Koko Suomessa kesä oli selvästi tavanomaista lämpimämpi. Erityisesti Lapissa näkyy voimakas, yli kahden asteen poikkeama tavanomaista lämpimämpään suuntaan, mikä johti laajalti ennätyslämpimään kesään. Myös Kaakkois-Euroopassa kesä oli erittäin lämmin. Länsi-Euroopassa ja Britteinsaarilla sen sijaan vietettiin varsin tavanomaisen lämpöistä kesää, ja Islannissa kesä oli jopa selvästi vuosien 1991–2020 keskiarvoa viileämpi.
Miten ennuste sitten toteutui? Suomen osalta ennuste osasi arvioida tavanomaista lämpimämmän kesän, mutta aliarvioi selvästi kesän kuumuuden. Esimerkiksi Lapissa ennuste ennakoi alle asteen poikkeamaa normaalia lämpimämpään suuntaan (kuva 1a), kun todellisuudessa lämpötila oli jopa yli 3 astetta tavanomaista korkeampi (kuva 1b). Etelä-Suomessa ennuste oli hieman lähempänä toteutunutta. Pohjanmaan maakuntiin ja Perämerelle ennustettu kylmä poikkeama ei kuitenkaan toteutunut. Myöskään Etelä-Norjan, Britteinsaarten tai Islannin viileyttä ei malli onnistunut ennakoimaan etukäteen. Isommassa mittakaavassa Kaakkois-Euroopan ja yleisesti ottaen Välimeren alueen lämpötilat olivat kuitenkin hyvin ennustettuja, joskin sielläkin ennuste jonkin verran aliarvioi kesän kuumuutta.
Miten hyvin viime vuosien kesäennusteet ovat pitäneet paikkansa?
Nykyisiä vuodenaikaisennusteita on tehty ECMWF:ssä vuodesta 2017 alkaen. Kuvassa 2 esitetään tältä ajalta ennustetut lämpötilan poikkeamat Fennoskandian alueelle (57-71°N, 0-40°E, kuva 1a). Havaittu lämpötilan poikkeama on merkitty punaisella rastilla. Tänä vuonna havaittu noin 1,5 astetta tavanomaista lämpimämpi kesä vastasi ennustejakauman 86. prosenttipistettä, eli toisin sanoen 86 % ennusteparven jäsenistä ennakoi viileämpää kesää Fennoskandiaan kuin mitä lopulta toteutui. Havaittu lämpötila on kuitenkin ennustejakauman sisällä. On myös huomionarvoista, että sekä vuoden 2024 ennusteen mediaani että havaittu lämpötila olivat vuosien 2017–2024 korkeimmat.
Viime vuosina toukokuussa laaditut kesän vuodenaikaisennusteet ovat keskimäärin ennakoineet hieman viileämpää säätä kuin toteutunut kesän lämpötila. Vain kahtena kesänä, vuosina 2017 ja 2019, havaittu lämpötila on ollut ennusteen mediaania alhaisempi. Vuoden 2018 kuuma kesä oli erityisen huonosti ennustettu, ja tuolloin vain kolme 51 ennusteparven jäsenestä ennusti yhtä kuumaa tai kuumempaa kesää.
Olettaen, että ennusteet kuvaavat ilmakehän tilaa todellisella tavalla, pitkällä aikavälillä havainnon pitäisi osua yhtä monta kertaa mediaanin ylä- kuin alapuolelle. Viime vuosina näin ei ole käynyt, vaan havainto on ollut pääosin ennustetta lämpimämpi.
Epäilyttävä kylmä poikkeama Pohjanlahdella
ECMWF:n vuodenaikaisennusteessa pistää silmään kylmä anomalia Pohjanlahdella, mikä mainittiin myös Ilmatieteen laitoksen ennustetekstissä. Siinä missä koko Fennoskandian maa-alueet ja Pohjanmeri paistoivat tavallista lämpimämpinä, jostain syystä ennustemalli ennakoi Pohjanlahdelle ja varsinkin Perämerelle tavallista koleampaa kesää. Kaiken lisäksi tämä kylmä anomalia ei toteutunut ollenkaan, vaan kävi pikemmin päinvastoin, Perämeri oli selvästi tavanomaista lämpimämpi viime kesänä (kuva 1b). Mistä oikein voi olla kyse?
Koska poikkeama on alueellisesti pieni, sitä tuskin voi selittää ilmakehän kiertoliikkeestä, kuten pitkäkestoisesta matalapaineesta, johtuvalla kylmyydellä. Poikkeaman sijainti meren yllä herättääkin epäilyn mallin kyvystä simuloida oikein meren pintalämpötilaa tai merijään määrää. Jäätalvi 2023-2024 oli pitkä, vaikkakin merijään laajuudessa mitattuna keskimääräinen. On mahdollista, että ennustemallin alkutila merenpintalämpötilan tai merijään suhteen on ollut virheellinen, mikä aiheutti ennusteessa kylmyyden jatkumisen merellä liian pitkään. Voi myös olla, että merijää ei sula mallissa riittävän nopeasti, jolloin merialue säilyy mallissa epärealistisen pitkään kylmänä.
Ennustetun kylmän anomalian vaikutukset näyttivät leviävän mallissa osittain Suomen ylle, kenties vallitsevien länsituulten mukana. Tällöin kesän ennustettu lämpötila koko Suomessa oli ehkä systemaattisesti aliarvioitu. Aiheesta tarvitaan lisätutkimuksia, ja on mahdollista, että ECMWF:n vuodenaikaisennustemallista julkaistaan uusi versio ennen kuin aiheesta saadaan tarkempaa tietoa.
Vuodenaikaisennusteet ovat ensisijaisesti probabilistisia eli todennäköisyyksiin perustuvia
ECMWF tekee vuodenaikaisennusteita kerran kuukaudessa. Ennuste on seitsemän kuukauden pituinen, ja se julkaistaan aina kuukauden 5. päivä. Kullakin kerralla ei tehdä vain yhtä ennustetta, vaan yhteensä 51 erilaista ennustetta. Tätä menetelmää kutsutaan parviennusteeksi. Vuodenaikaisennusteiden pohjana on käytössä IFS-säämalli, joka on sama säämalli kuin keskipitkissä sääennusteissa, mutta vuodenaikaisennusteiden versio on hieman vanhempi ja vastaa vuonna 2016 operatiivisessa käytössä ollutta keskipitkien ennusteiden säämallia. Lisäksi vuodenaikaisennusteessa on mukana meri- ja merijäämallit, joita ei lyhyissä ja keskipitkissä ennusteissa käytetä.
ECMWF tekee vuodenaikaisennusteita kerran kuukaudessa seitsemän kuukauden jaksoille.
Ennustemallista saadaan 51 eri ennustetta, jotka – olettaen että malli simuloi ilmakehän tilaa realistisesti fysiikan lakeihin perustuen – voisivat olla kaikki täysin vaihtoehtoisia kehityskulkuja kesän säästä. Tapahtunut sää on siis vain yksi mahdollinen realisaatio ilmakehän tilasta. Usein ennustetta visualisoidaan 51 ennustejäsenen keskiarvona, mutta on hyvä muistaa, että aritmeettinen keskiarvo parven jäsenistä ei ole fysikaalisesti mahdollinen ilmakehän tila. Keskiarvoistaminen esimerkiksi tasoittaa rintamia ja matalapaineita, joita yksittäisissä ennusteissa näkyy. Siksi täydellistä osuvuutta mallikeskiarvon ja toteutuneen lämpötilan välille ei kannata odottaa.
51 ennusteen jakaumasta voidaan laskea todennäköisyyksiä sille, ovatko seuraavat kolme kuukautta tavanomaista lämpimämpiä tai kylmempiä. Jos valtaosa ennustejäsenistä ennakoi selvästi tavanomaista lämpimämpää kesää, lämpimän kesän todennäköisyys on kohonnut. Tämä erottaa vuodenaikaisennusteet tavallisista lyhyen ja keskipitkän ajan ennusteista, jotka ovat luonteeltaan ns. deterministisiä, eli niillä pyritään ennustamaan sään tarkkaa kehitystä.
Koska vuodenaikaisennusteet tarjoavat 51 eri ennustetta yhden ennusteen sijaan, on ennusteen hyvyyttä mahdotonta arvioida luotettavasti vain yhden vuoden perusteella. Kesän 2024 sää on vain yksi mahdollinen kehityskulku eri ennusteiden joukossa. Periaatteessa ennuste on oikein, jos havaittu lämpötila on ennustejakauman sisäpuolella. Vuodenaikaisennusteiden luotettavaan arviointiin tarvitaankin kymmenien vuosien ajalta takautuvasti tehdyt ennusteet.
Mika Rantanen
Kirjoittaja on Ilmatieteen laitoksen tutkija