Ansambelennustuse kasutamine tormi prognoosimisel ja varase hoiatuse andmisel

Andres Luhamaa
Nov 20, 2019 · 5 min read
Foto: Andrea Rosina

For english version, please go here.

Käesoleva aasta 27. oktoobril laastas Kagu-Eestit torm, mille sarnast seal polnud ammu nähtud. Murdunud puud ja lendavad katused tõid kaasa elektrikatkestuse rohkem kui 60 000 majapidamisele, kusjuures kohati kestis katkestus kauem kui kolm päeva.

Kuna tormi järel on mitmed inimesed kurtnud, et hoiatused ei olnud piisavalt selged, uurime, milline info ja kui vara oli saadaval Norra, Rootsi ja Soome ühisprojekti MEPS poolt avaldatud prognoosmudeli HARMONIE ansambelennustuses.

HARMONIE, mida Prantsusmaal tuntakse ka nime all AROME, on kaasaegne kõrglahutuslik ilmaennustusmudel, mida kasutatakse põhjamaades ja mitmetes Kesk-Euroopa riikides lühiajalise, kahe kuni kolme päeva pikkuse prognoosi valmistamiseks. MEPS konfiguratsioonis ennustatakse ilma iga 2.5 km x 2.5 km külje suurusega ruudu kohta 54 tundi ette. Prantsusmaal on aga suisa kasutusel mudeli võrgurakk suurusega 1.1 km x 1.1 km, mis võimaldab veelgi lokaalsemat prognoosi. Lisaks on MEPS konfiguratsioonis tegemist ansambelprognoosiga, mis tähendab, et iga prognoosi kohta koostatakse kümme eraldiseisvat arvutust, mis koosnevad ühest kontrollprognoosist ehk deterministlikust prognoosist ning üheksast liikmest, mis erinevad üksteisest selle poolest, et alghetke ilma on sisse viidud väikesed kunstlikud häiritused. Selline mudelite ansambel võimaldab hinnata prognoosi tõepärasust — kui kõik ansambli liikmed prognoosivad suhteliselt sarnast tulemust, on suurem tõenäosus, et ilm ka prognoositule vastab. Ansambelennustus on kasutusel olnud globaalsetes kümne päeva ja pikemates ilmaprognoosides juba aastakümneid, kuid lühiajalise ilmaprognoosi puhul on see kasutusele võetud alles hiljuti.

Enne ansambelennustuse juurde asumist vaatame pühapäeval 27. oktoobril mõõdetud maksimaalsete tuule kiiruste (puhangute) kaarti.

Maksimaalne mõõdetud tuule kiirus, 2019–10–27.

Ennekõike on siin tähelepanuväärsed Valgas ja Võrus mõõdetud puhangud 26 m/s, mis Võrus on viimase 50 aasta rekord ning ületab 1981–2010 aastate alusel loodud kliimanormi suisa 2 m/s võrra (selles vahemikus mõõdetud maksimaalne tuule kiirus Võrus oli 24 m/s). Ning kui piirkonnas on tavapärasest tugevam torm, on ikka oodata puude pikali kukkumist ja katuste lendamist.

Prognoosidest vaatame alustuseks kõige esimest, 25. oktoobri 12 UTC algusaja järgi tehtud deterministlikku prognoosi pühapäeva 27. oktoobri jaoks. Antud prognoos oli kättesaadav Eesti aja järgi pärast kella 16.30. Siin ja edaspidi kehtivad kõik prognoosid terve päeva kohta.

Graafikul on kujutatud prognoositud maksimaalse tuule kiiruse ruumiline jaotus ööpäeva jooksul.

Deterministlik prognoos, maksimaalne tuule puhang 2019–10–27, prognoosi aeg 2019–10–25T12.

Siin on juba selgelt näha tugevad tuuled Saaremaal, Pärnus ja Eesti lõunaosas, sh on maksimaalsed tuule kiirused sisemaal ületamas 25 m/s ning rannikul ja saartel 30 m/s. Nõnda ka lõpuks mõõdeti.

Kas selle prognoosi alusel oleks võinud saata välja karmi hoiatuse? Vaatame, missugused on järgmised prognoosid ja hindame selle alusel prognooside määramatust.

Järgneval kaheksal joonisel on toodud järjestikused deterministlikud prognoosid maksimaalse tuule kiiruse kohta 6 tunnise sammuga. See tähendab, et jätkuvalt prognoositakse pühapäevast maksimaalset tuult, aga iga järgnev prognoos algab 6 tundi hiljem kui eelmine. Mida lähemale nihkub prognoosi algus prognoositavale ajale, seda täpsemaks peaks prognoos reeglina muutuma.

Maksimaalse tuule puhangu deterministlikud prognoosid järjestikuste prognoosi alghetkede korral.

Silma torkab prognooskaartide suur varieeruvus tunnist tundi, kusjuures järgmised prognoosid näitavad tunduvalt madalamat tuule kiirust iseäranis merel, kuid ka sisemaal. Siiski on nende oluliseks ühisosaks see, et Kagu-Eestis on kõigil prognoosidel näha maksimaalne tuule kiirus üle 20 m/s! Teisalt lubavad reede õhtu ja laupäeva varahommikused prognoosid eeldada, et torm äkki ei kujunegi nii tugevaks, kui alguses prognoositud. Mida sellises olukorras teha? Vaatame, millist infot annavad meile samade prognooside ansambli mediaan-väärtused.

Siin on esimese asjana näha, et ansambelprognooside vahelised erinevused ei ole kaugeltki nii suured, kui deterministliku prognoosi puhul. Sarnaselt deterministlikule on näha üldist tuule kiiruse vaibumist reede õhtuse ja laupäeva varahommikuse prognoosi puhul, kuid mere osas ei ole langus nii suur ning Kagu-Eestis on jätkuvalt näha alasid, kus tuul ulatub üle 20 m/s.

Kas ansambli mediaan on siis parim moodus määramatuse hindamiseks? Vaatame järgnevalt erinevatel hetkedel tehtud ansambelprognoose jaamade kaupa, näidates graafikul prognoosi hajuvust, kontrollprognoosi ja tegelikult mõõdetud väärtusi.

Antud graafikul on kujutatud ansambelprognoosi hajuvust, kus kastid katavavad alumise ja ülemise kvartiili ning ülejäänud osa kogu andmete vahemiku. Ringidega on tähistatud ansambli liikmed, mis jäävad üldisest jaotusest suhteliselt kaugemale. Eraldi joonega on tähistatud deterministlik prognoos, tärnidega tegelikult jaamades mõõdetud väärtused.

Need graafikud näitavad kõik Valga ja Võru jaamades suhteliselt väikest prognooside hajuvust ning mediaanprognoos jääb kõigil juhtudel tugevamaks kui 20 m/s. Samuti on Viljandi ja Tartu-Tõravere jaamades prognoositud tuule puhangud tugevad, kuid suurema hajuvusega ja suuremad tegelikult mõõdetust.

Lõpetuseks veel paar graafikut. Esiteks Võru kohta tehtud ilmaprognoosi ansambli muutus järjestikustes prognoosides.

Erinevatel ajahetkedel tehtud ansambelprognoosid Võru jaoks. Pidev punane joon näitab tegelikult mõõdetud väärtust, sinine joon deterministlikku prognoosi.

Võru jaamas on kõigis prognoosides alates 2019-10-25T12’st olnud nii kontrollprognoos kui ka ansambli mediaan suurem või võrdne, kui 20 m/s. Ühtlasi on selgelt näha, et ansambli mediaani kõikuvus erinevate prognoosi alghetkede vahel on väiksem kui deterministlikul prognoosil.

Teiseks prognoosid eraldi ansambli liikmete kaupa. Kui palju erinevad üksteisest erinevatel ajahetkedel tehtud ansambelprognoosid, kui me vaatame detailset pilti ehk ansambli liikmeid eraldi? Kui palju ansambli liikmed ühel ja teisel juhul teineteisest erinevad, kas üleminek on sujuv või on situatsioonid vägagi erinevad?

Esimesel graafikul on prognoosid algusega 2019–10-25T12. Nagu näha, on ainult ühel juhul mandril tuuled nõrgad ja seitsmel juhul üle 24 m/s. Samuti on selge, et prognoosid erinevad üksteisest märkimisväärselt.

Teisel graafikul on prognoosid algusega 2019–10-26T00. Siin on näha, et nõrgad tuuled domineerivad mandril juba neljal juhul ja tugevad tuuled samuti neljal. Kokku kuuel juhul on tuuled tugevamad kui 20 m/s mandril. Kahe situatsiooni võrdluse põhjal võib öelda, et esimeses domineerinud tugevad tuuled on ka teises täiesti olemas, kuigi ei tule selgelt esile, kui vaadata ainult deterministlikku prognoosi või ansambli mediaani.

Maksimaalne tuule kiirus 2019–10–27, prognoosansambli üksikud liikmed 2019–10–25T12 algusega prognoosist.
Maksimaalne tuule kiirus 2019–10–27, prognoosansambli üksikud liikmed 2019–10–26T00 algusega prognoosist.

Üldiselt ei tohiks üksikjuhtumi baasil ilmaprognoosis suuri üldistusi teha ning mudelandmete analüüs ei pruugi kõigis situatsioonides nii head tulemust anda. Antud juhul võib siiski väita, et konkreetselt Kagu-Eesti kohta oli selgelt hoiatav info olemas juba reede pärastlõunal. Ansambelprognoosi analüüs näitas, et hoolimata ilmasituatsiooni määramatusest ja prognooside varieeruvusest ei langenud ohtliku ilma tõenäosus kordagi väikeseks. Piirkonna elanikele oleks olnud abiks, kui oleks varakult palutud jälgida edasisi prognoose. Laupäeva pärastlõunal aga andsid kõik kümme ansambli liiget Võru maksimaalseks tuule kiiruseks üle 20 m/s, mis peaks 24–36 tunni prognoosi puhul olema piisavalt selge signaal.

Tuleb aga ühtlasi aru saada, et avalikkus ei ole harjunud kasutama tõenäosuslikku ilmaprognoosi ning liiga tihe hoiatamine, et ohtlik ilmasituatsioon võib tulla vähem kui 50% tõenäosusega, ei pruugi omada soovitud efekti.

Thanks to Eneli Toodu

Andres Luhamaa

Written by

Atmospheric physics, climate change and modelling, big data. @IntertrustTech

Planet OS (by Intertrust)

Provided by Intertrust Technologies

Welcome to a place where words matter. On Medium, smart voices and original ideas take center stage - with no ads in sight. Watch
Follow all the topics you care about, and we’ll deliver the best stories for you to your homepage and inbox. Explore
Get unlimited access to the best stories on Medium — and support writers while you’re at it. Just $5/month. Upgrade