Ilmastomallien ennustekyvyn havainnollistusta


Kuva 1.  Ennusteita lähiviikoille. Katso tekstistä lisätietoja. Lähde: NOAA/NCEP/CFSv2 linkki: http://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/people/mchen/CFSv2FCST/weekly/

Kuva 1. Ennusteita lähiviikoille. Katso tekstistä lisätietoja. Lähde: NOAA/NCEP/CFSv2 linkki: http://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/people/mchen/CFSv2FCST/weekly/

CFSv2 on ilmastomalli (Linkki), jota käytetään mm. ENSO-ilmiön ennustamiseen. Mallissa huomioidaan niin meret kuin merijäätkin ilmakehän lisäksi. Monia kiinnostanee, miten tarkkaan se kykenee ennustamaan sadan vuoden päähän. Valitettavasti en kykene antamaan vastausta siihen, mutta tarkastellaan nyt sen sijaan ennusteiden pysyvyyttä kahden viikon aikajänteellä kuvan 1 mukaan.

Kuvassa 1 näkyy vasemmalla puoliskolla 8.4.2016 tehdyt lämpötilapoikkeamien ennusteet viikon pituisille jaksoille 23…29.4 ja 30.4…6.5.2916 ja oikealla puoliskolla 22.4.2016 samoille jaksoille laaditut ennusteet. Jos ennustemenetelmä olisi tarkka, ei silmämääräisesti olisi eroa havaittavissa kahden viikon välein tehdyissä ennusteissa. Nyt kuvissa näkyy sekä yhtäläisyyksiä että jopa suuria alueellisia eroja. Alueellisten sääennusteiden tekeminen tämän ilmastomallin pohjalta ei näyttäisi olevan kovinkaan osuvaa useamman viikon päähän.

Olen keltaisilla nuolilla merkinnyt kolme eri kohtaa, joihin kiinnitin huomioni: Etelä-Siperiassa kuuma alue onkin vaihtunut kylmäksi alueeksi, Australiassa tuoreemmassa ennusteessa lämpötila on kohonnut ja El Niño -alueella kylmempi merivesi on hieman laajentunut. Siis muutoksia tapahtuu ennusteissa kumpaankin suuntaan, joskin äärikylmentynyt sininen puuttuu kahden viikon takaisesta ennusteesta ja on tuoreessa ennusteessa varsin laajasti esillä. Koska karttaprojektio ei ole tasapintainen, ei edes kuvapisteiden laskenta osoittaisi varmuudella, että myös globaali lämpötilapoikkeaman ennuste on muuttunut, siis keskiarvolämpötilan osalta. Äärikylmentyneiden alueiden esiinmarssi kuitenkin vahvasti viittaa tähän suuntaan.

Jos ajateltaisiin niin, että aurinko on melko vakioinen säteilylähde, niin ei tarvittaisi kuin vakioinen ja tunnettu kokonaissäteily maapallolta pois, kun kuvan 1 värileikki saataisiin parin viikon jaksolle globaalin keskiarvon osalta kohdilleen. Jos jollakin alueella olisikin vähän kuumempaa, niin se olisi joltakin toiselta alueelta pois. Pitemmällä aikavälillä kuitenkin myös meren ja ilmakehän energianvaihto alkaisi tuntua, joten senkin mallintaminen on tarpeen. Valitettavasti vain se ehto ei täyty, että ulosvirtaava säteily olisi vakioinen. Esimerkiksi pilvi- ja lumipeitteen vaihtelu aiheuttaa isoja eroja poistuvaan kokonaissäteilyyn. Myös lämpötilojen alueellinen epätasainen vaihtelevuus muuttaa ulosvirtaavaa kokonaissäteilyä, koska Stefanin–Boltzmannin laissa säteilyenergia on riippuvainen lämpötilan neljännestä potenssista. Näin siis pinta, josta puolet on 14°C:ssa ja puolet 16°C:ssa säteilee enemmän kuin sama pinta tasaisesti 15°C:ssa. Emme siis voi luottaa, että erisuuntaiset virheet täysin kumoaisivat toisensa.

Mallien laskenta toimii vaiheittain kasautuvien virheiden periaatteella. Minusta on varsin vaativa suoritus laskea ennuste sadan vuoden päähän, jos kahdessa viikossa kertyy näkyvää virhettä. Tai ainahan ohjelma laskee, mutta onko tuloksessa jotain muutakin kuin kasautunutta virhettä, siinä se kysymys on. Useammalla malliajolla pyritään keskiarvoistamaan tuota virhekasaa, mutta …  näissä kahden viikon ennusteissakin on käytetty useampaa ajokertaa. Joka tapauksessa yllä näkyvät kartat ovat paljolti punaisella, joten sellainen kvalitatiiivinen ennustus, että lämpiää, on kuitenkin pitänyt kutinsa.

Sadanta on myös tärkeä ilmastotekijä, jolla on monenlaisia jatkovaikutuksiakin. Kuvassa 2 näkyy, että vappuviikolle sade-ennusteet vaihtuva viikossa vielä enemmän kuin lämpötilaennusteet kuvassa 1. Tästä sadantaennusteiden epäonnistumisesta olikin Judith Curryn viikkolistassa linkki uuden tutkimuksen uutisointiin (Linkki).  Ilmastomallien antamat kuivuusennusteet ovat käyttökelvottomia. Tämä on helppo uskoa, kun katsoo kuvaa 2.

Että Suomessa lämpötilat kohoaisivat vielä keskimääräistä enemmän, sehän on tietenkin hyvältä kuulostava ilmastonmuutosennustus. Sillä kylmä tappaa, mutta lämmin ei luita riko. Valitettavasti vaan Suomi ei näyttäisi olevan edes CFS-ilmastomallin maailmankartalla, ettei sen pohjalta voi tätä hyvää sanomaakaan levittää.

Linkkejä

Saha, Suranjana and Coauthors, 2014: The NCEP Climate Forecast System Version 2 Journal of Climate J. Climate, 27, 2185–2208. doi: http://dx.doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00823.1 (Linkki) Pyydetty linkki.

http://cfs.ncep.noaa.gov/ (Linkki) NOAA:n CFSv2-sivu.

http://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/people/mchen/CFSv2FCST/weekly/ (Linkki) CFS-viikkoennusteiden sivu.

 

3 responses to “Ilmastomallien ennustekyvyn havainnollistusta

  1. ”Valitettavasti vaan Suomi ei näyttäisi olevan edes CFS-ilmastomallin maailmankartalla, ettei sen pohjalta voi tätä hyvää sanomaakaan levittää.”

    Jopa 60N on liian pohjoisessa. Kartta on myös aika amerikkasentrinen. Kysymyksessä on tietenkin rasismi, tyyppejä kun ei kiinnosta mitä täällä tapahtuu paitsi tietenkin silloin, kun mesotaan Arktiksen ”sulamisesta” eli syyskuun minimin pienentymisestä viimeisen 30 vuoden aikana.

    Liked by 1 henkilö

  2. Elokuun 2016 keskilämpötila on helpompi ennustaa kuin Helsingin maksimilämpötila yhtenä päivänä kolme viikkoa tulevaisuudessa. Jälkimmäisessä kaoottisuus on suurempi ongelma.

    Tykkää

    • Odottelen sitä helppoa ennustustasi elokuulle. Tietenkin pitemmät ajanjaksot tasoittavat vaihtelua, muttei esimerkeissäkään suinkaan ollut kyse yhden päivän ääriarvoista, vaan viikon keskiarvoista, joka viikko oli myös ennusteen aikayksikkönä.

      Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s