Viime syksyn rankkasateet aiheuttivat tulvia Italian Venetsiassa, jossa vedenpinta nousi uhkaavan korkealle. Toisaalta viime kesän helteet yhdistettynä pitkiin sateettomiin jaksoihin aiheuttivat päänvaivaa muun muassa Suomen maanviljelijöille. Myös Ruotsissa raivonneet metsäpalot ovat herätelleet pohtimaan sitä, millaisia vaikutuksia ilmastonmuutoksella onkaan tulevaisuuden sään ääri-ilmiöihin. Ilmastojärjestelmää jäljittelevät ilmastomallit antavat viitteitä siitä, että rankkasateet ja kuivuusjaksot tulevat yleistymään ilmastonmuutoksen myötä myös Suomessa. Näitä arvioita on kuitenkin mahdollista tarkentaa, kirjoittaa apurahansaajamme Erika Toivonen.
Kasvihuoneilmiön voimistuminen on syypää sateisuuden muutoksiin
Maapallon keskilämpötilan arvioidaan nousevan tämän vuosisadan aikana kasvihuoneilmiön voimistuessa. Ilmakehään voi sitoutua noin 7 prosenttia enemmän vettä, kun lämpötila nousee yhdellä asteella, mikä tarjoaa otolliset olosuhteet voimakkaiden sateiden lisääntymiselle.
Viimeaikaisissa tutkimuksissa on kuitenkin huomattu, että esimerkiksi lyhytkestoisten rankkasateiden voimakkuus saattaa kasvaa tätäkin enemmän. Lisäksi sateisuuteen vaikuttavat muutkin tekijät, kuten laajat ilmakehän kiertoliikkeet ja matalapaineiden kulkureitit, joten eri puolilla maapalloa muutokset voivat poiketa toisistaan huomattavastikin.
Toisaalta ilmastonmuutos vaikuttaa sateisuuden toiseen ääripäähän eli kuivuusjaksojen esiintymiseen. Suomessa tulevaisuuden kuivuusjaksot johtuvat muun muassa yhä aikaistuvista ja vähälumisemmista keväistä. Lisäksi korkeammat lämpötilat kasvattavat maaperästä ja kasvillisuudesta haihtuvan veden määrää etenkin kesäisin.
Pitääkö ilmastonmuutoksen seurauksiin sopeutua?
Pitää. Muutokset sateisuuden ääripäissä vaikuttavat niin ekosysteemeihin kuin yhteiskuntaankin. Pitkittyneet kuivuusjaksot voivat aiheuttaa vakavia ongelmia muun muassa maa- ja metsätaloudelle.
Toisaalta rankkasateilla ja etenkin niiden intensiteetillä on suoria kytköksiä taajamatulvien syntymiselle: mitä tiiviimmin alue on rakennettu, sitä suuremmaksi kasvaa vettä läpäisemättömän pinnan osuus. Tämä johtaa pintavalunnan nopeaan lisääntymiseen ellei vettä johdeta asianmukaisesti alueelta pois. Lisäksi monet rakenteet, kuten tiet, padot ja sillat, suunnitellaan pitkäikäisiksi. Näin ollen tänä päivänä suunnitellut ja tehtävät rakenteet voivat joutua kovalle koetukselle ilmastonmuutoksen seurauksien vuoksi rakennetun ympäristön elinkaaren ollessa useita vuosikymmeniä.
Osaa rakennetusta infrastuktuurista voi olla mahdollista sopeuttaa muuttuviin ilmasto-oloihin jälkikäteen, osaa ei. Lisäksi muutoksiin sopeutuminen jälkijunassa voi tulla kalliiksi. Siksi varautuminen ilmastonmuutokseen kannattaa, vaikkakin tämä riippuu myös käsillä olevista riskeistä, hyödyistä sekä kustannuksista.
Oikeassa yläkulmassa on kuvattuna alue, joka voidaan simuloida alueellisella ilmastomallilla. Mallin laskentatarkkuus on tässä kuvassa noin 12,5 km x 12,5 km, mikä parantaa maanpinnan muotojen kuvausta verrattuna mallin lähtödataan, joka kattaa koko maapallon noin 80 km x 80 km:n laskentatarkkuudella.
Ilmastomalleilla saadaan tarkempaa tietoa tulevasta
Ilmastomalleilla on tärkeä merkitys ilmastonmuutoksen vaikutuksia arvioitaessa. Ilmastomallit ovat tietokoneohjelmia, joissa ilmastojärjestelmä esitetään matemaattisten ja fysikaalisten yhtälöiden avulla mahdollisimman tarkasti. Ilmastomalleissa maapallo jaetaan kolmiulotteiseen ruudukkoon (laskentahiloihin). Pystysuunnassa tasot keskittyvät pinnan lähelle ja harvenevat ylöspäin mentäessä. Vaakasuunnassa useimpien maailmanlaajuisten ilmastomallien laskentatarkkuus on noin 100–200 kilometriä.
Toisaalta kuuro- tai ukkospilvet ovat laajuudeltaan kymmenen kilometrin luokkaa, ja tällaisten ilmiöiden vaikutus huomioidaan siten epäsuorasti mallin laskentahilassa erilaisia menetelmiä käyttäen. Tämä niin sanottu parametrisointiongelma onkin yksi suurimmista ilmastomallien epävarmuuksien aiheuttajista. Yksi keino tämän ongelman selättämiseen on käyttää erittäin korkearesoluutioisia alueellisia ilmastomalleja, jotka keskittyvät vain tietyn paikallisen alueen, kuten Suomen, kuvaamiseen.
Korkearesoluutioisilla malleilla päästään käsiksi globaaleja malleja huomattavasti tarkempaan alueelliseen erotuskykyyn, kilometriin asti tai jopa senkin alle. Tällä tavoin rankkasadekuurojen kehittyminen on mahdollista simuloida ilman parametrisointia.
Toisaalta tiheämmän laskentahilan käyttäminen vaatii myös tietokoneilta yhä enemmän laskentatehoa. Siksi olemme yhdistäneet voimamme Ruotsin, Tanskan sekä Norjan ilmatieteen laitosten kanssa yhteisessä projektissa, jonka tarkoituksena on tuottaa entistä tarkempaa tietoa ilmastonmuutoksen vaikutuksista Pohjoismaissa alueellisen ilmastomallin avulla. Mallinnettava alue kattaa kaikki Pohjoismaat ensimmäistä kertaa 3 kilometrin alueellisella laskentatarkkuudella.
Väitöskirjassani tulen selvittämään, kuinka esimerkiksi rankkasateiden ja kuivuusjaksojen voimakkuus sekä yleisyys muuttuvat Suomessa ilmastonmuutoksen myötä hyödyntäen näitä korkearesoluutioisia ilmastomallisimulaatioita. Tutkimuksen jälkeen voin vastata entistä paremmin kysymykseen siitä, millaisia piirteitä tulevaisuuden rankkasateet ja kuivuusjaksot saavat Suomessa. Ropiskoon siis tulevaisuudessakin, olemme toivottavasti valmiita!
Kirjoittaja on väitöskirjatutkija Ilmatieteen laitoksen Ilmastojärjestelmämallinnus-ryhmässä. Nesslingin Säätiö tukee hänen tutkimustaan, joka liittyy ilmastonmuutoksen vaikutuksien arvioimiseen Suomessa esiintyviin rankkasateisiin ja kuivuusjaksoihin.
Ota yhteyttä: , @ToivonenErika
Ilmatieteen laitoksen tutkimuksen ajankohtaisimmat uutiset löytyvät Twitter-tililtä @IlmaTiede ja Ilmastojärjestelmätutkimuksen uusimpia kuulumisia voit kurkata #FMIclimatesystem-tagin alta.
Jäikö aihe kiinnostamaan? Katso Youtube-video ilmastomalleista (englanniksi):
