Sääennustemallit ECMWF ja GFS – miten luen niiden eroja

Mitä ECMWF ja GFS tarkoittavat sääennusteessa?

Kun luen sääennustetta, erotan toisistaan:

• mallin kattaman alueen
• ruutuvälin
• ennusteen pituuden

Ne kuvaavat eri asioita. Koko maapallon kattava malli ei tarkoita, että jokainen paikallinen ilmiö näkyisi siinä tarkasti. Pitkä ennuste ei puolestaan tarkoita varmaa tietoa koko ennustejakson säästä.

ECMWF:n IFS ja Yhdysvaltain GFS ovat globaaleja sääennustemalleja. Globaali tarkoittaa koko maapallon kattavaa mallia. ECMWF:n keskipitkä ennuste ulottuu 15 vuorokauteen, GFS:n ennuste 16 vuorokauteen. Minulle nämä ovat ennustejakson pituuksia, eivät lupauksia siitä, että sää toteutuu kaikkialla ennustetulla tavalla.

GFS lasketaan neljästi vuorokaudessa. Ilmatieteen laitos käyttää työssään erityisesti ECMWF:n tuotteita. Pelkästä mallin nimestä en silti päättele, kuinka varmasti paikallinen sää on ennustettu. Ilmakehän alkutilaa ei tunneta täysin, joten kaikkiin ennusteisiin liittyy epävarmuutta.

Aloitan siksi kysymyksestä, mitä ennusteesta haluan tietää: sään laajaa kehitystä vai paikallisen kuurosateen mahdollisuutta. Näihin tarvitaan erilaista tarkastelua. Ennusteen lukeminen on minulle ennen kaikkea sitä, että pidän ennusteen ulottuvuuden ja sen epävarmuuden erillään. Mallin nimi on lähtökohta, ei yksin vastaus siihen, kuinka paljon ennusteeseen kannattaa luottaa.

Ruutuväli kertoo paikallisten ilmiöiden kuvaamisesta

Ruutuväli tarkoittaa mallin laskentaruudukon pisteiden välistä etäisyyttä. Pienempi väli auttaa kuvaamaan paikallisia ilmiöitä tarkemmin. Kun vertaan malleja, katson siksi myös ruutuväliä enkä vain sitä, kuinka pitkälle ennuste ulottuu. Näin en sekoita paikallisten yksityiskohtien kuvaamista ennustejakson pituuteen.

ECMWF:n ennusteparven jäsenten vaakasuuntainen ruutuväli on noin 9 kilometriä. GFS:n perusruutuväli on noin 28 kilometriä. Ilmatieteen laitos käyttää lyhyellä aikavälillä lisäksi alueellista HARMONIE-AROME-mallia, jonka erottelukyky on 2,5 kilometriä.

Malli	Ruutuväli
ECMWF:n ennusteparvi	noin 9 km
GFS	noin 28 km
HARMONIE-AROME	2,5 km

Luvut kuvaavat laskentaruudukkoa. En lue niitä lupauksena siitä, että sade osuu juuri tiettyyn kohtaan tai että ennuste olisi muuten varma.

HARMONIE-AROME-mallin laskenta-alue kattaa Skandinavian. Tiheä ruudukko mahdollistaa esimerkiksi kuurosateita synnyttävien virtausrakenteiden kuvaamisen. Tässä alueellisen mallin tehtävä eroaa koko maapallon kattavan mallin tehtävästä.

Kun tarkastelen aihetta huomisen sää, erotan siis laajan säätilanteen paikallisista yksityiskohdista. Tiheämpi laskentaruudukko auttaa jälkimmäisten kuvaamisessa, mutta ei poista ennusteen epävarmuutta. Minulle tämä on ruutuvälin tärkein käytännön merkitys: se kertoo, millaisia yksityiskohtia malli pystyy kuvaamaan. Se ei yksin kerro, kuinka luotettava jokainen ennusteen kohta on.

Ennusteparvi näyttää yhden ennusteen sijasta vaihtoehtoja

Ennusteparvi tarkoittaa joukkoa rinnakkaisia ennusteita, jotka lasketaan hieman erilaisista alkuehdoista. Minulle sen ajatus on tärkeä: yhden mahdollisen kehityskulun rinnalle saadaan muita. Niiden välinen hajonta kertoo epävarmuudesta. En siis katso parvea yhtenä ainoana ennusteena, vaikka ennusteet kuuluvat samaan järjestelmään.

ECMWF:n ennusteparvessa on yksi kontrolliennuste ja 50 muuta ennustetta eli yhteensä 51 jäsentä. Parven jäsenten ruutuväli on noin 9 kilometriä. Jäsenmäärä ja ruutuväli kuvaavat eri asioita: toinen rinnakkaisten ennusteiden määrää, toinen niiden laskentaruudukon tiheyttä.

Ilmakehä on kaoottinen, eikä sen alkutilaa tunneta koskaan täysin. Siksi pidän rinnakkaisten ennusteiden eroja olennaisena osana ennusteen lukemista. Jos kehityskulut eroavat toisistaan, en valitse yhtä niistä varmaksi vain siksi, että se olisi omiin suunnitelmiini sopivin. Hajonta kuuluu ennusteen tulkintaan.

Sama perusajatus on HARMONIE-AROMEen perustuvassa MEPS-järjestelmässä. Se tuottaa rinnakkaisia ennusteita hieman erilaisista alkuehdoista. Ennusteparvi ei siis ole vain globaaliin malliin liittyvä käsite. Minulle se on tapa katsoa myös alueellisen ennusteen epävarmuutta: yhden luvun tai kehityskulun sijasta huomio kiinnittyy mahdollisten ennusteiden joukkoon ja niiden eroihin.

Ennusteen pituus ja laskentatiheys ovat eri asioita

Erotan ennusteessa myös sen, kuinka usein se lasketaan ja kuinka pitkälle se ulottuu. GFS:n neljä laskentakertaa vuorokaudessa eivät tarkoita neljän vuorokauden ennustetta: sen ennustejakso ulottuu 16 vuorokauteen. Laskentatiheys kertoo uusien laskentojen rytmistä, ennusteen pituus puolestaan siitä, kuinka kauas laskenta yltää.

MEPS-ennusteet tuotetaan kolmen tunnin välein, ja ne ulottuvat 66 tuntiin. Lisäksi käytössä on HARMONIE-AROMEen perustuva järjestelmä, joka lasketaan tunnin välein ja tuottaa 9 tunnin ennusteita. Sen tehtävä on aivan lähitulevaisuuden ennustaminen havainnoista ja tuntiajoista. Näitä eri aikajäntejä en käsittele keskenään samanlaisina.

Järjestelmä	Laskentatiheys	Ennusteen pituus
GFS	neljästi vuorokaudessa	16 vuorokautta
MEPS	kolmen tunnin välein	66 tuntia
HARMONIE-AROMEen perustuva järjestelmä	tunnin välein	9 tuntia

Kun luen aiheesta pitkän ajan sääennuste, pidän mielessä ECMWF:n 15 vuorokauden ja GFS:n 16 vuorokauden ennustejaksot. Pidemmälle ulottuva laskenta ei yksin osoita, että malli olisi luotettavampi. Myöskään tiheä laskentarytmi ei poista ilmakehän alkutilaan liittyvää epävarmuutta.

En siksi nimeä näistä malleista ehdotonta voittajaa pelkän ruutuvälin tai ennustejakson perusteella. Katson:

• mitä aluetta malli kuvaa
• millaisia yksityiskohtia se erottaa
• mitä ennusteparvi kertoo epävarmuudesta

Näin mallien erot pysyvät minulle ymmärrettävinä ilman, että tekisin ennusteesta varmaa tietoa.

Aiheeseen liittyy läheisesti myös Foreca vai Ilmatieteen laitos.

Usein kysyttyä

Onko ECMWF tarkempi kuin GFS?

ECMWF:n ennusteparven ruutuväli on noin 9 kilometriä ja GFS:n perusruutuväli noin 28 kilometriä. Pienempi ruutuväli auttaa kuvaamaan paikallisia ilmiöitä tarkemmin, mutta en päättele pelkästä ruutuvälistä koko ennusteen luotettavuutta.

Mitä sääennusteen ennusteparvi tarkoittaa?

Ennusteparvi on joukko rinnakkaisia ennusteita hieman erilaisista alkuehdoista. Ennusteiden hajonta kertoo epävarmuudesta. ECMWF:n parvessa on 51 jäsentä: yksi kontrolliennuste ja 50 muuta ennustetta.

Miksi käytetään myös alueellista säämallia?

Alueellinen malli kuvaa rajattua aluetta tiheällä laskentaruudukolla. Ilmatieteen laitoksen käyttämä HARMONIE-AROME kattaa Skandinavian, ja sen erottelukyky on 2,5 kilometriä. Se pystyy kuvaamaan esimerkiksi kuurosateita synnyttäviä virtausrakenteita.