Ilmastomallit vaativat vielä kehitystyötä

Trooppisen konvektion vaikutusten vertailu ilmastomallien ja satelliittimittausten välillä paljasti sekä yhtäläisyyksiä että eroja. Tutkimus osoittaakin sen, että mallien kehitystyölle on yhä tarvetta.

Konvektio on sään ja ilmaston kannalta keskeinen ilmakehän prosessi, joka siirtää lämpöä ja kosteutta pinnan läheltä ylemmäksi, synnyttää kuuro- ja ukkospilviä, ja tuottaa etenkin tropiikissa suurimman osan sateesta. Maapallolle tuleva auringonsäteily lämmittää enemmän maanpintaa ja merivettä kuin ilmakehää. Pinnan lähelle kertyvä "ylimääräinen" lämpö ja pinnasta haihtuva vesihöyry siirtyy ylemmäksi ilmakehään eri prosesseissa, joista tärkein on konvektio. Konvektion näkyvin vaikutus ovat kuuro- ja ukkospilvet, jotka tuottavat etenkin tropiikissa, mutta myös Suomessa kesällä, suurimman osan sateesta. Konvektion esittäminen numeerisissa ilmasto- ja säänennustusmalleissa on kuitenkin haasteellista, sillä konvektiopilvet ovat mittakaavaltaan liian pieniä mallien suoraan erotettaviksi.

Ilmatieteen laitos oli mukana tutkimuksessa, jossa vertailtiin aiempaa yksityiskohtaisemmin trooppisen konvektion vaikutusta ilmastomalleissa ja satelliittimittauksissa. "Tulosten mukaan ilmastomalleissa esiintyy liian usein heikkoa konvektiosadetta eli sellaista, jonka sademäärä on alle 3 mm tunnissa. Vastaavasti mallit ennustivat liian harvoin tätä voimakkaampaa sadetta, kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Petri Räisänen.

Mallit esittävät hyvin konvektiosateen vuorokausirytmin trooppisilla merialueilla, mutta manneralueilla voimakkaimmat kuurosateet tulevat malleissa jo alkuiltapäivällä, havainnoissa vasta illalla. Mallit simuloivat realistisesti konvektioon liittyvän ylätroposfäärin kosteuden kasvun, mutta konvektion synnyttämien yläpilvien simulointi on hankalaa: pilvisyydessä on huomattavia eroja sekä eri mallien välillä että havaintoihin verrattuna. Tutkimuksessa saadut tulokset ovat hyödyllisiä ilmasto- ja säänennustusmallien jatkokehityksen kannalta.

Tutkimuksessa tarkasteltiin kolmea ilmastomallia (EC-Earth3, ECHAM6 ja CAM5), joiden antamia tuloksia vertailtiin moniin eri satelliittihavaintoaineistoihin. Työhön osallistui tutkijoita Ruotsista, Yhdysvalloista, Englannista ja Ilmatieteen laitokselta.

Lisätietoja:

Erikoistutkija Petri Räisänen, puh. 029 539 2224, petri.raisanen@fmi.fi

Johnston, M. S., Eliasson, S., Eriksson, P., Forbes, R. M., Gettelman, A., Räisänen, P., and Zelinka, M. D.: Diagnosing the average spatio-temporal impact of convective systems – Part 2: A model intercomparison using satellite data (2014), Atmos. Chem. Phys., 14, 8701-8721<tel:8701-8721>, doi:10.5194/acp-14-8701-2014, 2014.

http://www.atmos-chem-phys.net/14/8701/2014/acp-14-8701-2014.html