Sääennusteiden laatiminen

Herätkää!-lehden Hondurasin-kirjeenvaihtajalta

TODENNÄKÖISESTI kuuntelet joka päivä säätiedotuksen. Sää vaikuttaa lähes kaikkeen mitä teet. Oletko koskaan pohtinut, miten kyetään ennustamaan jotakin niin muuttuvaista kuin sää?

Mistä toisaalta johtuu, että sääennusteen laatija erehtyy niin usein? Jotta osaisimme antaa arvoa hänen työlleen, meidän tarvitsee ymmärtää jotakin sääilmiöiden luonteesta ja aiheuttajista.

Ilmakehä ulottuu maan pinnan yläpuolella satojen kilometrien korkeuteen. Olemme tällä kertaa kuitenkin kiinnostuneita ainoastaan sen 10–16 kilometriä paksusta pohjakerroksesta, jota kutsutaan troposfääriksi. Tässä kerroksessa on noin 5000 biljoonaa tonnia ilmaa, ja se on kaikkien sääilmiöiden esiintymisalue. Säähän vaikuttavia ilmakehän ominaisuuksia on lähinnä kolme: lämpötila, ilmanpaine ja kosteus.

Lämpötila

Kaikkien sääilmiöiden perussyy on auringon säteiden aiheuttama ilmakehän epätasainen lämpeneminen. Tämä johtuu siitä, että ilmakehä itsessään on läpinäkyvä ja imee itseensä hyvin vähän energiaa suoraan auringonvalosta. Auringonsäteet kulkevat sen läpi maanpintaan, johon ne vaihtelevassa määrin imeytyvät tai josta ne heijastuvat. Vesi heijastaa valoa enemmän ja maa, varsinkin tummansävyinen, imee sitä enemmän. Jos pintaan imeytyy paljon säteilyä, se lämpenee; jos se heijastaa paljon, se pysyy viileämpänä.

Päiväntasaajan seutuihin osuu enemmän lämpösäteilyä, koska auringonsäteet kohtaavat maanpinnan kohtisuorasti. Napaseuduilla ne osuvat maanpintaan vinosti, jolloin määräsuuruisen sädekimpun lämpöenergia leviää laajemmalle alueelle. Lisäksi napaseutujen lumipeite heijastaa pois suurimman osan auringonvalosta, minkä vuoksi napaseuduilla on kylmempää. Tämän prosessin, insolaation eli auringonsäteilyn, synnyttämät lämpötilaerot panevat alulle tapahtumainkulun, joka aiheuttaa sään lukuisat vaihtelut.

Ilmanpaine

Yksi tärkeä tekijä on ilmanpaineen vaihtelut. Koska jonkin alueen lämmin ilma on jonkin toisen alueen kylmempää ilmaa harvempaa, se kohoaa ylöspäin. Tämä liike vuorostaan aiheuttaa ilmanpaine-eroja eri alueiden välille.

Ilmapuntari, joka mittaa yläpuolellaan olevan ilmapatsaan painon, näyttää alhaisempaa painetta maanpinnalla sellaisessa kohdassa, missä lämmin ilma kohoaa ylöspäin ja työntää syrjään yläpuolellaan olevan kylmemmän ja tiheämmän ilmamassan. Toisaalta alaspäin laskeutuva kylmä ilma aiheuttaa alapuolelleen korkeamman paineen. Maan pinnalla vallitseva paine-ero saa tuulen puhaltamaan korkeapaineen alueelta matalapaineen alueelle. Tilanne on samankaltainen kuin avattaessa täyteen puhallettu ilmapallo toisesta päästä. Sisällä oleva korkeapaineinen ilma syöksyy ulos ympäröivään matalapaineisen ilman alueeseen. Mitä suurempi paine-ero on, sitä voimakkaampi on tuuli. Tämä periaate pätee kaikkialla maapallolla.

Lämmin ilma kohoaa päiväntasaajan lähellä ja siirtyy kohti napoja. Vastaavasti kylmempi napaseutujen ilma siirtyy päiväntasaajaa kohti. Maan pyörimisliike muuntaa nämä virtaukset eri leveysasteilla ja korkeusalueilla vallitseviksi itäisiksi ja läntisiksi tuuliksi.

Maapallon ilmamassojen liikkuminen eri suuntiin synnyttää pyörteisyyttä siellä, missä pääilmavirrat törmäävät toisiinsa. Maan pinnanmuodostuksella – mannerten säännöttömillä ääriviivoilla ja vuorten, tasankojen, autiomaiden ja metsien monimutkaisilla kuvioilla – on lisäksi vaikutuksensa.

Kosteus

Ilmamassat imevät itseensä vettä liikkuessaan maapallon pinnan ylitse. Suurin osa vedestä haihtuu valtameristä, mutta jonkin verran sitä tulee kosteasta maasta. Koska lämmin ilma kykenee sisällyttämään itseensä enemmän kosteutta kuin kylmä, matalapaineen alueille siirtyneiden ilmamassojen kosteus on suurempi. Se seikka, että vesihöyryn tiheys on kuivan ilman tiheyttä pienempi, vaikuttaa myös osaltaan matalapainealueilta kohoavien lämpimien ilmavirtausten keveyteen.

Mitä tapahtuu kostean ilman kohotessa ylöspäin? Siihen kohdistuva paine vähenee, se laajenee ja jäähtyy. Kun lämpötila laskee sen tason alapuolelle, missä ilma tulee kyllästetyksi, vesi alkaa tiivistyä pieniksi pisaroiksi tai jääkiteiksi, jolloin muodostuu pilviä. Niistä saattaa sataa vettä tai lunta. Täten kuivunut ilma laskeutuu korkeapaineen alueilla ja saa aikaan selkeän sään.

Sääkartta

Meteorologit merkitsevät muistiin ilman lämpötilan, paineen ja kosteuden eri arvot. Jokaisella säähavaintoasemalla on välineet näiden mittaamiseksi. Säätieteilijä tarkkailee lisäksi tuulen suuntaa ja nopeutta, pilvilajeja, näkyvyyttä sekä vesi- ja lumisateen määrää.

Tämä tietoaineisto muokataan vertailukelpoiseksi toisilta paikkakunnilta saatavan aineiston kanssa. Tämän helpottamiseksi kaikki havaintoasemat keräävät tarvittavat tiedot määrätunnein Greenwichin ajan mukaan.

Havaintojen tekijän täytyy ottaa huomioon, että ilmapuntarin näyttämä paine laskee kun siirrytään korkeammalle, vaikka sääolot pysyisivät samoina. Todellisuudessa jo 300 metrin korkeusero aiheuttaa suuremman paine-eron kuin säänvaihtelut. Siksi kullakin asemalla oikaistaan lukemat niiden saamiseksi vertailukelpoisiksi keskenään, ikään kuin merenpinnan tasossa mitatuiksi.

Sääasemilta saamansa laajaa aluetta koskevan yksityiskohtaisen tietoaineiston avulla meteorologi laatii taulukon Maailman ilmatieteellisen järjestön kehittämällä kielellä. Tässä kielessä tiedot esitetään sanojen sijasta numeroina, mikä mahdollistaa niiden lähettämisen merellä olevien laivojen ja eri maissa olevien maa-asemien välillä tarvitsematta kääntää niitä kielestä toiseen. Tämän jälkeen piirretään sääkartat, joissa on epäsäännöllisesti mutkittelevia isobaareiksi nimitettyjä viivoja, jotka yhdistävät ne paikkakunnat, joissa ilmanpaine on ilmoitettu samansuuruiseksi. Jotkin näistä viivoista muodostavat suljettuja käyriä, jolloin niiden ympäröimiä alueita nimitetään matala- tai korkeapaineen keskuksiksi tai vain ”korkeiksi” ja ”mataliksi”. Tämä antaa säätieteilijälle hyvän kuvan säästä havaintojentekohetkellä.

Sääennuste

Sen havaitseminen, millainen sää on määrähetkenä, on aivan eri asia kuin sen kertominen, millainen se tulee olemaan seuraavana päivänä tai useita päiviä myöhemmin. Sen suorittamiseksi tarvitsee tutkia lukuisia karttoja, jotka on piirretty tietyn ajanjakson kuluessa. Koska jokainen kartta on kuin valokuva, joka esittää tarkasti sään määrähetkenä, säätieteilijä näkee, asettaessaan useita karttoja aikajärjestykseen, ilmakehän liikkeet ”elokuvana”. Korkea- ja matalapaineiden kaikkein tuoreimpien muutosten perusteella hän merkitsee niiden todennäköisen sijainnin seuraavana päivänä. Näin hän voi saada hyvän kuvan siitä, miten sää tulee muuttumaan lähitulevaisuudessa.

Miksi sääennusteet usein eivät pidä paikkaansa, vaikka nykyisin on käytettävissä monimutkaiset laitteet ja tieteellinen asiantuntemus? Miksi meteorologit eivät toisinaan kykene näkemään ennalta tuhoisia myrskyjä, jotka aiheuttavat suunnatonta vahinkoa omaisuudelle ja ihmishenkien menetyksiä?

On tärkeää ymmärtää, että sääennustaja voi ainoastaan tehdä havaintoja siitä, mitä on tapahtumassa, ja kertoa, mitä hän uskoo tapahtuvan seuraavaksi, mutta hän ei voi valvoa sääoloja. Hänen työnsä luonteen huomioon ottaen emme voi olettaa sen olevan yksityiskohtaisen tarkkaa. Hän saattaa esimerkiksi ennustaa jollekin alueelle sadekuuroja. Ne ovat kuitenkin usein paikallisia ilmiöitä. Jollakin paikkakunnalla saattaa sataa rankasti mutta toisella alueella, joka on vain muutaman kilometrin päässä, saattaa jatkua täydellinen poutasää.

Lisäksi on muita ennalta arvaamattomia tekijöitä. Samoin kuin meressä on eri syvyyksissä erilaisia virtoja, ilmakehässä on eri korkeuksissa erilaisia tuulia ja ilmamassoja, jotka vaikuttavat toisiinsa. Ylempien korkeuksien sääkartat eivät ole kovin yksityiskohtaisia, mikä tekee vaikeaksi tietää etukäteen näiden etäisempien olosuhteiden vaikutusta säähän.

Ennustetta laatiessaan säätieteilijän täytyy esimerkiksi kysyä itseltään: Jatkaako tämä matalapaineen keskus huomenna liikettään samalla nopeudella? Vai hidastuuko sen nopeus kenties tai muuttaako se suuntaansa? Onko mitään merkkejä säähäiriön heikkenemisestä ja mahdollisesta katoamisesta? Tuleeko lähestyvä matalapaine vaikuttamaan paikallaan pysyvään korkeapaineeseen? Kumpi tulee todennäköisesti jäämään vallitsevaksi?

Sääennusteiden laatiminen ei suinkaan ole pelkkää arvaamista – kaukana siitä. Se on yksityiskohtaista tietoa ja harjaantuneisuutta vaativa taito. Meteorologi voi auttaa sinua suunnittelemaan toimiasi etukäteen, mutta hän ei voi taata, millainen sää tulee olemaan. Nyt tiedät, miksi on niin. On niin monia seikkoja, joita hän ei voi valvoa.