Mikä on mesoskaala?

Mesoskaala meteorologiassa

Se mitä mesoskaalalla tarkoitetaan vaihtelee hieman sovellutuksesta. Ilmatieteen alalla on tutkimusyksiköitä, jotka keskittyvät pelkästään mesoskaala meteorologiaan.

Sään ennustamisessa tarkastellaan sääilmiöitä eri alue- ja aikaskaaloissa eli luokissa. Yleisesti käytetään jaottelua:

Globaali

Alue: 4000 km - 20000 km; Aika: 1-2 viikkoa;
Synoptinen
Alue: 200 km - 4000 km; Aika: 1 päivä - 1 viikko; Matalapaineet, rintamat,...
Mesoskaala
Alue: 10 km - 200 km; Aika: 1 tunti - 1 päivä; Sadenauhat, puuskarintamat,...
Kaupunki
Alue: 1 km - 10 km; Aika: 1 tunti - 4 tuntia; Kuuropilvet, ukkospilvet,...
Lähiympäristö
Alue: 500 m - 1 km; Aika: 1 min - 1 tunti;
Mikroskaala:
Alue: alle 500 m

Mesoskaalalla, ja mesoskaalan ilmastolla, tarkoitetaan meteorologisissa sovellutuksissa yleisesti suhteellisen pieniä alueita, jotka eivät tule edustavasti kuvattua yleisemmässä klimatologiassa skaalassa, eli esimerkiksi laaksoja, metsiköitä, saaria, tuntureita jne.

Mikrometeorologisella skaala liittyy ilmakehän rajakerroksen alimpaan osaan eli pintakerrokseen, ja edustaa skaalaa jossa pääosa ihmisen aktiviteeteista tapahtuu. Mikrometeorologiassa tutkitaan esimerkiksi viininviljelypalstan tai pellon lämpötila-, tuuli-, sade- ja auringonpaisteolojen vaihtelua metrien tai kymmenien metrien skaalassa.

Säämallien osalta puhutaan synoptisen skaalan malleista, kun mallin vaakasuora erottelukyky eli hilakoko on suuruusluokkaa 25-50 km. Tällä hilaruudun kokoluokalla malli pystyy kuvaamaan synoptisen skaalan sääilmiöitä. Vastaavasti mesoskaalamalleissa hilakoko on välillä 2 x 2 - 25 x 25 neliökilometriä. Pienemmän hilakoon mallit ovat yleensä ns. ei-hydrostaattisia malleja, kun taas mallit joiden hilakoko on yli 10 km2 voivat olla hydrostaattisia. Ei-hydrostaattiset mallit ovat laskennallisesti selvästi raskaampia, joten näiden käyttö on mahdollista laitoksissa joissa on riittävä tietokonekapasiteetti.

Mesoskaala tuulienergiassa

Tuulienergiasovelutuksissa mesoskaala ja mikroskaala ovat oleellisia esimerkiksi WAsP-mallinnuksessa, jossa ympäristön, ja jopa yksittäisten puiden ja rakennusten vaikutus tuulisuuteen otetaan huomioon.

Säähavaintoihin, tai muihin tuulimittauksiin, perustuva WAsP-menetelmä ei ole monessa sovellutuksessa alueellisesti riittävän edustava, tuulimittausasemia ei ole riittävästi tai niiltä hankittavat tuulitiedot ovat liian kalliita, tai paikallinen ilmasto ei tue WAsP-mallin käyttöä. Puutteet voidaan paikata dynaamisella mallilla.

Tuulienergiasovellutukset ovatkin olleet yksi ensimmäisistä sovellutusalueista, joilla on ruvettu käyttämään ja puhumaan numeerisista mesoskaalamalleista. Tunnetuimpia malleja ovat olleet Karlsruhen yliopiston kehittämä KAMM-malli (jota mm. Risö DTU käyttää tuulienergiakartoituksissaan) sekä GESIMA. Myöhemmin ovat tulleet USA:n Boulderin tutkimuskeskuksessa kehitetyt MM5 ja WRF, jotka alkujaan on kehitetty meteorologisiin tarkoituksiin, mutta jotka nykyään ovat yleisimmin käytössä tuulienergiasovellutusten yhteydessä.

Tuulienergiassakaan mesoskaalaa ei ole määritelty kovin tarkasti. Eri tuuliatlasprojekteissa käytettyjen mesoskaalamalleien hilakoko on yleisesti ollut 2-10 km2. Koska mallit vaativat paljon tietokonekapasiteettia, on vuoden keskimääräinen tuulijakauma yleensä saatu simuloimalla malleilla pienehkö määrä (200-300) säätilanteita, ja näistä saatua tuulijakaumaa painotettu tilastollisesti vastaamaan pitkäaikaista jakaumaa.