Säämallin vertailu tutkahavaintoihin

Tutkahavaintoihin verrattaessa säämallin antamat tulokset eroavat korkeudesta riippuen 0.0 - 0.5 m/s mitatusta tuloksesta.

Perinteisesti numeerisen sääennustusmallin tuottamien tuuliennusteiden laatua tutkitaan vertaamalla ennusteita mastomittauksiin (alle ~300 m korkeudessa) ja radioluotausten tuulihavaintoihin ylempänä ilmakehässä. Radioluotaushavaintoja pidetään erittäin luotettavina mutta havaintoverkko on melko harva. Suomessa radioluotauksia tehdään Jokioisissa ja Sodankylässä 00 ja 12 UTC sekä Jyväskylässä 06 ja 18 UTC.

Doppler-säätutkilta saadaan havaintoja tutkasäteen suuntaisesta tuulikomponentista erittäin tiheällä ajallisella (15 min) ja paikallisella erotuskyvyllä (~1000 m). Suomen tutkaverkko koostuu kahdeksasta Doppler-säätutkasta, joiden mittausalueet kattavat lähes koko Suomen. Kuvassa 1 on hahmoteltu tutkamittauksen geometria. Tutkalla mitattu tuulihavainto edustaa keskimääräistä tutkasäteen suuntaista tuulen nopeutta tutkan mittaustilavuudessa. Mittaustilavuus on sitä suurempi mitä kauempaa tutkasta mittaus on peräisin. Esimerkiksi 50 km etäisyydellä tutkasta mittaustilavuus on 600 m korkea ja sen muotoa voidaan arvioidaan gaussisella painotusfunktiolla.

Tuuliatlasprojektin yhteydessä operatiivisen AROME mallin 6 ja 12 tunnin tuuliennusteita on verrattu sekä radioluotaushavaintoja että tutkahavaintoja vasten. Vertailu on tehty kolmen kuukauden jaksoissa vuodenaikojen mukaan. AROME mallista on laskettu havaintoja vastaavat suureet havaintopisteisiin. Tutkatuulimittausta mallinnettaessa on otettu huomioon tutkamittauksen geometria.

Kuvissa 2 on esitetty havaitun ja ennustetun tuulen nopeuden keskimääräinen erotus (harha) sekä hajonta (satunnaisvirhe) syys-marraskuulle 2008. Vertailussa on käytetty 6 tunnin ennusteita, Jyväskylän luotaushavaintoja (kuvat 2 a ja 2 b) ja Vimpelin tutkatuulihavaintoja (kuvat 2 c ja 2 d).

Tutkahavaintoja on ollut saatavilla noin 3 km korkeudelle asti, korkeus vastaa noin 700 hPa painepintaa (merkitty katkoviivalla luotauskuviin). Tuulen nopeuden harha on molempia havaintotyyppejä vasten verrattuna melko pieni. Hajonta on molemmissa vertailuissa samaa suuruusluokkaa, 2 - 3,5 m/s. Hajonta kuvaa yhden havainto - ennustettu arvon poikkeamaa kaikkien erotusarvojen keskiarvosta.

Tutkalla mitattuja tuulihavaintoja on ollut käytettävissä noin 1200-kertainen määrä luotaushavaintoihin verrattuna. Suuri havaintomäärä parantaa tulosten tilastollista merkittävyyttä.



Tutkasäteen leveneminen mittausetäisyyden funktiona (sininen varjostettu alue) ja gaussiset painotusfunktiot (punaiset käyrät) 50 km ja 150 km etäisyyksillä tutkasta. Vaakapisteviivat kuvaavat mallitasoja.



Kuva 2 a



Kuva 2 b



Kuva 2 c



Kuva 2 d. Havaitun ja ennustetun tuulen nopeuden keskimääräinen erotus (harha) sekä hajonta (satunnaisvirhe) korkeuden funktiona AROME mallin 6 tunnin ennusteissa. Kuvissa 2a ja 2 b vertailu on tehty Jyväskylän luotaushavaintoja vasten (y-akseli paine hPa), kuvissa2c ja 2d Vimpelin tutkan tuulimittauksia vasten (y-akseli korkeus km).