Suomen lämpötilan trendi 1900-2022 ja sen analysointia

Johdanto

Puheenvuorossa on ollut viime aikoina muutama kirjoitus Suomen keskimääräisen lämpötilan kehitystrendistä. Ne ovat perustuneet epätäydelliseen dataan. Kas kun Ilmatieteenlaitos (ITL) ei näe tehtäväkseen julkaista tällaista dataa, joka on laskettu pinta-alapainotettuna ja kuvaa siten parhaalla mahdollisella tavalla Suomen vuotuista keskilämpötilaa.

Sitten tuli ilmi, että kyllä sellaista dataa on olemassa – kuinka ollakaan. Se löytyy ainakin organisaatiosta nimellä World Bank Group (myöhemmin WBG), ja sen sivustolta ”Climate Change Knowledge Portal vuosille 1901-2022. https://climateknowledgeportal.worldbank.org/country/finland/climate-data-historical

Jonkinmoinen yllätys tämä julkaisija on, ja ei varmaan tule ensimmäisenä mieleen. Vinkinantajaa en muista, mutta kiitokset hänelle. Tämä on osoitus ns. parviälystä tai parvitiedosta. Yleensä joku tietää. Niinpä tein asiasta perusanalyysit ja graafit.

Suomalaisten lämpötilojen vuosikeskiarvotrendi 1901-2022

Aloitan ensiksi suoralla kopiolla kyseiseltä WBG:n sivustolta, kuva 1.

Kuva 1. Suomen keskimääräinen lämpötila kuukausittain (oranssinen käyrä), maksimi- ja minilämpötilat (punainen ja keltainen käyrä) kuukausittain ja keskimääräiset sademäärät kuukausittain (siniset pylväät).

Tämä kuva osoittaa, kuinka paljon kuukausikohtaiset lämpötilat vaihtelevat vuodenaikojen mukaan. Ei varmaankaan ole liioiteltua sanoa, että meillä on neljä vuodenaikaa. Heinäkuun keskimääräinen lämpötila on noin 16 astetta ja helmikuun vastaava lämpötila noin – 10 astetta eli ääripäiden ero on noin 26 astetta.

Kuvassa 2 on kahden eri esityksen mukainen Suomen vuosikeskiarvojen kehitystrendi 1901-2022.

Kuva 2. Suomen vuosittaiset keskimääräiset lämpötilat ja niiden 5-vuoden tasoituksen mukainen käyrä absoluuttisina Celsius-asteina.

Pari huomiota tuosta WBG:n lämpötilatrendistä. Maksimiarvo 4,15 astetta on ollut vuonna 2020. Aikaisempi maksimilämpötila 3,68 astetta oli vuodelta 1938. Lineaarinen lämpötila-approksimaatio osoittaa 1,62 asteen nousua 120 vuodessa.

Suomalaisen tutkimusdatan mukainen lämpötilakehitys

Kuvassa on esitetty myös toinen lämpötilatrendi, joka perustuu vuosia sitten graafisesta esityksestä tekemääni dataan digitoimalla arvot noin 0,05 asteen tarkkuudella tutkimusartikkelista vuodelta 2014, viite 1. Sen tekijöitä on yhteensä seitsemän, joista ensimmäinen on Santtu Mikkonen Itä-Suomen yliopistosta ja muut ovat ITL:n tutkijoita.  Tutkimuksen julkaissut lehti on minulle tuntematon ja nimikin kertoo sen olevan erikoistunut hyvin kapealle alalle ympäristötieteissä.

Tutkimuksen abstraktin eli tutkimussuunnitelman tiivistelmän mukaan tarkoituksena on ollut tutkia Suomen keskilämpötilan muutosta dynaamisella lineaarisella mallilla trendin merkin ja suuruuden selvittämiseksi viimeisen 166 vuoden ajalta (2014 oli viimeinen vuosi). Lämpötiladata on peräisin tutkimuksesta, jonka ovat tehneet ITL:n tutkijat Hanna Tietäväinen, Heikki Tuomenvirta ja Ari Venäläinen (viite 2) vuodelta 2010. Niinpä olen nimennyt tämän datan heidän mukaansa lyhenteellä TTV. Johdannossa kerrotaan lämpötiladatan olevan homogenisoitua. Joillekin asiaa tunteville tai asiaa seuraaville tämä kertoo, mistä on suurin piirtein kysymys. Aion kirjoittaa asiasta jatkoartikkelin, joten jätän sen asian ruotimisen sillensä, mutta sen voin paljastaa, että kyse ei ole pelkästään mittausasemien raakadatan käyttämisestä.

Tuo dynaaminen lineaarinen malli – englanniksi dynamic linear model (DLM) – on siis pääroolissa. Se onkin erikoinen menetelmä tai malli, jonka pääominaisuus selviää kuvasta 2.

Kuva 3. Suomen keskimääräiset vuosikymmenten lämpötilat WBG:n datan (punaiset pylväät), TTV:n datan (siniset pylväät) ja DLM:n mallin (vihreät pylväät) mukaan.

Ensinnäkin on nähtävissä kuvassa 3, että WBG:n ja TTV:n data osoittaa samanlaista käyttäytymistä, mutta niissä koko ajan tasoero, joka on ajanjaksolla 1901-2014 keskimäärin 0,24 astetta vaihdellen kuitenkin vuosittain aika rajusti välillä -0,22…+0,78 astetta.

Sen sijaan DLM-datan vuosikymmenten keskiarvot kulkevat aika lailla omia polkujaan. Tämä DLM-menetelmä on siitä erikoinen, että se tasoittaa eli leikkaa voimakkaasti 30-luvun lämpötiloja, ja vastaavasti nostaa voimakkaasti 40-, 50- , 60-, 70, ja 80-luvun lämpötiloja verrattuna lähtödataansa eli TTV. Sen jälkeen DLM alkaa varovasti suodattaa eli laske nykyisiä lämpötiloja. DLM menetelmä siis tekee melkein saman kuin lineaarinen approksimaatio kuvassa 2, mutta hieman ”hellemmin”.

Mitä tällä DLM-menetelmällä sitten voidaan todistaa tai osoittaa? Mielestäni ei yhtään mitään. En ole törmännyt yhdessäkään ilmastonmuutosartikkelissa tähän menetelmään. Lineaarista approksimaatiota sen sijaan käytetään yleisesti osoittamaan pienimmillään vuosikymmenen muutosta. Jos kirjoittajat ovat halunneet mitätöidä 30-luvun lämpimän jakson (jonka se tekee turhankin tehokkaasti), niin se ei kyllä tällä menetelmällä mihinkään haihdu, vaan herättää hieman säälituntemuksia ja kääntyy esittäjiään vastaan. Tämä johtuu siitä, että DLM suodattaa 30-luvun korkeat lämpötilat tehokkaasti, mutta on hyvin ”armollinen” 80-luvun jälkeen tapahtuneelle lämpenemiselle.

30-luvun lämpötilapiikki johtuu maapallon ilmastossa vaikuttavasta kahdesta pysyvästä syklistä, jotka ovat 60-vuotinen sykli ja 88-vuotinen sykli. Jälkimmäinen aiheutuu auringon aktiivisuuden vaihtelusta aurinkosyklin monikertana eli 8 x 11 = 88 vuotta. 60-vuotinen sykli voidaan yhdistää planetaariseen harmoniseen värähtelyyn, jonka aiheuttaa jättiläisplaneetat Jupiter ja Saturnus liikuttamalla aurinkokunnan painopistettä. Kuvassa 4 on näiden syklien kombinaatio verrattuna suomalaiseen metsärajamännyn lustodataan 1000 vuoden ajalta. Kuten kuvasta havaitaan, niin 60- ja 88-vuotinen sykli ei ole puhdas sinivärähtely, vaan siinä epäsäännöllisyyttä.

Kuva 4. 60- ja 88-vuotisten ilmastosyklien ja lustoanalyysien vastaavuus.

Erot WBG:n ja TTV:n lämpötilasarjan välillä

Ensinnäkin herättää kummastusta, että mistä johtuu lämpötilaerot WBG:n ja TTV:n lämpötilasarjan välillä. Ajallisesti sarjojen julkaisemisten kesken on noin 10 vuotta. Mitä oleellisesti korjattavaa on löydetty tällä aikavälillä?

Silmälläkin voi havaita, että lämpötilaero näiden sarjojen välillä (TTV miinus WBG) kasvaa aika lailla lineaarisesti siten, että 1901-1909 se on 0,1 astetta, 40- ja 50-luvulla noin 0,2 astetta ja 60-luvusta eteenpäin noin 0,3 astetta. Tärkein tunnusluku on lämpötilan lineaarinen nousu ja se käytännössä sama molemmissa lämpötilasarjoissa: WBG 1,62 astetta ja TTV 1,59 astetta.  On huomattava, että WBG:n lämpötilat ovat siis keskimäärin n. 0,24 astetta matalammalla tasolla kuin Mikkonen et kumppanit eli TTV:n lämpötilat.

Kumpi datasarja edustaa ITL:n virallista lämpötilaa? Voisi olettaa, että WBG:n lämpötilat ovat ns. virallisia lämpötiloja. Googlaamalla en tätä tietoa löytänyt, koska vuoden keskilämpötilat ovat ITL:lle raportoimaton paikka eli he eivät raportoi niitä. Kaikkea muuta mahdollista kyllä raportoidaan senkin edestä.

Luultavasti kysymys on homogenisoinnista, mutta miksi WBG-data kulkee alempana, kun se on lähtöisin samasta raakadatasta eli Suomen ITL:n säämittausasemien mittaustiedoista. Palaan asiaan toisen kirjoituksen muodossa lähiaikoina.

Lämpötilamittausten tarkkuus

Mikkonen et al. ovat todenneet, että 1800-luvulla mittausepätarkkuus oli suuri, ja enimmillään se oli 1800-luvun puolivälissä ±2,0 astetta. 1900-luvun alussa mittausasemien pienestä lukumäärästä johtuen se oli talvella ±0,4 C ja muina vuodenaikoina alle ±0,2 C. Pidän näitä lukuja hyvin realistisina arvioina.

Peräkaneetti

Ainoa fakta, joka Suomen keskimääräisestä lämpötilasarjasta tiedetään, on, että tutkijoilla on oma versionsa tai omia versioita ja WBG:n on saanut ITL:tä jonkun muun version. Emme edes tiedä, onko ITL:llä olemassa erilaisia tunnistettuja versioita, miten niitä ylläpidetään ja mitkä ovat niiden mahdolliset erot. Virallisesti näitä versioita ei varmaan olekaan, koska ITL ei ole niitä koskaan julkaissut Suomessa. Ketäpä tämä asia kiinnostaisi? Jos joku ”denialisti” kyselee asiasta, niin sillä ei ole merkitystä. Jonkun hallintokoneistossa kannattaisi kuitenkin kysyä ITL:n johdolta, että miten kummassa Suomessa ei ole virallisesti ylläpidettyä maakohtaista lämpötilasarjaa, kun kehitysmaistakin sellaiset löytyvät.

Viitteet

  1. Mikkonen, S.; Laine, M.; Mäkelä, H. M.; Gregow, H.; Tuomenvirta, H.; Lahtinen, M.; Laaksonen, A. . (2015). ”Trends in the average temperature in Finland, 1847–2013.” Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 29(6), 1521–1529. doi:10.1007/s00477-014-0992-2
  2. Hanna Tietäväinen; Heikki Tuomenvirta; Ari Venäläinen. (2010). Annual and seasonal mean temperatures in Finland during the last 160 years based on gridded temperature data. International Journal of Climatology , 30(15), 2247–2256. doi:10.1002/joc.2046

 

aveollila
Porvoo

TkT, dosentti emeritus (Aalto-yliopisto)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu