Vuosi 2016 alkoi näyttävällä, joskin valtakunnan tasolla melko vähämerkityksellisellä Suomen ennätyksellä. Vuorokauden lumikertymäennätys rikkoutui 8. tammikuuta 2016 Merikarvialla selvällä marginaalilla: Ilmatieteen laitoksen tilastojen mukaan edeltävät kärkilukemat olivat puolen metrin tienoilla, kun Merikarvialla lunta satoi vajaassa vuorokaudessa jopa 73 cm. Runsaan lumisateen alue oli hyvin pienikokoinen, mikä on tämäntapaisissa tilanteissa yleistä (kuva 1).
Kuva 1. Animaatio tutkasateista kymmenen minuutin välein perjantai-aamusta lauantai-aamuun 8.1.-9.1. Punaisimmat sävyt kuvaavat sankkaa lumisadetta. (Lähde: Ilmatieteen laitos)
”Lumitykki” tuo kosteutta mereltä maalle
Merikarvian tapauksen taustalla oleva ilmiö on hyvin tunnettu, ja sitä kutsutaan englanniksi nimellä ”lake-effect snow”. Nimi on peräisin Pohjois-Amerikan Suurten järvien rannoilla esiintyvistä suurista lumikertymistä. Kunnon suomenkielistä vastinetta ei ole, mutta usein ilmiötä on meillä kutsuttu puoliviihteellisesti ”lumitykiksi”. Yksinkertaistettuna kyse on tilanteesta, jossa kylmää ilmaa virtaa jäättömän vesialueen ylle. Vesialue toimii lämmön ja kosteuden lähteenä, minkä seurauksena kylmä ilmamassa alkaa muuntua. Lopputulos on vähitellen korkeutta kasvavia konvektiopilviä ja lopulta pieniä ja pippurisia lumikuuropilviä, jotka voivat ajautua rannikolle (kuva 2).
Kuva 2. Lumikuuropilvien muodostuminen kylmän ilmavirtauksen saapuessa jäättömälle vesialueelle. (Lähde: UCAR/COMET)
Meteorologisesti tarkasteltuna reunaehtoina toimivat samat kolme ainesosaa kuin kesäisille kuuropilville: runsaasti kosteutta pinnan lähellä, epävakaisuutta sekä nousuliikkeen käynnistävä tekijä. Tyypillisesti lumitykkien syntyyn ja voimakkuuteen vaikuttaa myös niin sanottu pyyhkäisymatka eli se, kuinka pitkän matkan kylmä ilma ehtii matkata lämpimän veden yllä.
Merikarvian tapauksen erityispiirteet
Otolliset olosuhteet vastaaville tapauksille toteutuvat jossain päin Itämerta useita kertoja joka talvi. Siinä mielessä 8.1.2016 tapahtumien ei pitäisi olla erityisen harvinaisia. Läheisempi tarkastelu osoittaa kuitenkin, että nyt koettu tilanne oli osin höystetty harvinaisilla mausteilla.
- Jäätön ja lämmin merialue: Takana oli harvinaisen lämmin syksy ja alkutalvi, joiden seurauksena arktisten ilmamassojen sesonkikauteen edettiin lähes jäättömässä tilanteessa. Tilanne mahdollisti pitkät pyyhkäisymatkat sekä voimakkaan lämmön ja kosteuden luovutuksen vesipinnasta ilmaan. Lisäksi rannikon suojana ei ollut jääpeitettä juuri lainkaan. Tämä mahdollisti kuuropilvien pääsyn maa-alueelle ilman heikkenemistä jääpeitteisellä vesialueella.
- Kylmä ilmamassa: Lumitykin tehoa säätelee muun muassa ilmamassan ja alustan lämpötilaero. Pohjois-Amerikan Suurilla järvillä nyrkkisääntö on, että noin 1,5 kilometrin korkeudella olevan lämpötilan ja vesipinnan lämpötilan ero pitäisi olla vähintään 13 astetta. Tässä tapauksessa ero oli pyöreästi 20 astetta. Asetelma on Selkämerellä mahdollinen vain, jos arktinen ilmamassa ulottuu alueelle alkutalven aikana. Suotavaa myös on, että pohjalla on keskimääräistä lämpimämpi syystalvi.
- Suuri lumitykin korkeus: Säämallien avulla arvioitu lumikuurojen korkeus oli noin 3 km. Tämä on Suomen lumitykkitapauksissa huipputason lukema, kun tyypillisesti korkeudet liikkuvat haarukassa 1,5–2,5 km.
- Riittävästi pyyhkäisymatkaa (ja sopiva tuulensuunta): Edellä mainittuihin nyrkkisääntöihin kuuluu, että kylmällä ilmamassalla tulisi olla vähintään 10–80 km:n pyyhkäisymatkaa jäättömän vesialueen yllä. Suomen merialueet ovat melko kapeita, jolloin kaikilla ilmavirtaussuunnilla lumitykkiä ei yksinkertaisesti pysty muodostumaan. Rajoittava tekijä on myös osittain se, että kaikilla ilmavirtaussuunnilla ei useimmiten ole tarjota riittävän kylmää ilmamassa. Esimerkiksi lounaistuulilla pyyhkäisymatkat ovat pitkiä, mutta ne eivät yleensä tuo mukanaan kylmää ilmaa. Merikarvian tapauksessa pyyhkäisymatkaa oli merkittävästi, koska itä-länsisuunnassa jäätöntä matkaa oli noin 300 km. Sattumalta läntinen ohjaava ilmavirtaus ei myöskään tuonut mukanaan liian lämmintä ilmaa, koska kylmä ilmamassa oli vallannut koko Fennoskandian.
- Sopiva ohjaava virtaus (riittävästi aikaa): Toisinaan pullonkaulaksi lumitykin näkökulmasta muodostuu liian voimakas ilmavirtaus. Tällöin ilmamassa ei ehdi muuntua riittävästi ja seurauksena on lumitykin jääminen hennon hiutaloinnin asteelle. Tällä kertaa ohjaava virtaus oli luokkaa 10 m/s, jota voi pitää jokseenkin optimaalina lumitykin näkökulmasta. Ohjaavan virtauksen täytyy myös kuljettaa lumikuuroja rannikolle, mikä Merikarvian tilanteessa toteutui perjantaiaamupäivästä alkaen, kun ohjaava virtaus kääntyi pienikokoisen matalapaineen jälkipuolella läntiseksi. Yötä kohti ohjaava virtaus kääntyi kohti pohjoista, mikä oli yksi osatekijä lumiryöpyn päättymisessä.
- Säätilanteen pysyvyys (lumipyryn kestoaika): Kun lumitykki lähtee käyntiin, paikallisia lumikertymiä voi rajoittaa meteorologisten reunaehtojen muuttuminen. Pelkästään ohjaavan virtauksen muuttuminen saattaa kääntää lumitykin suuntaa siten, että lumimäärä jakautuu laajalle alueelle pitkin rannikkoa. Merikarvian tapauksessa tilanne pysyi harvinaisen samanlaisena tuntikausia. Pienikokoinen matalapaine jäi todennäköisesti termisistä syistä lähes paikalleen. Näin ollen meteorologisesti ei ollut mitään syytä, miksi lumikuuronauha olisi vaihtanut paikkaa tai suuntaansa useaan tuntiin.
- Lumen rakenne: Hyvin karkean nyrkkisäännön mukaan yksi millimetri vettä vastaa yhtä senttimetriä lunta. Vaihteluväli on kuitenkin erittäin laaja siten, että raskasta nuoskalunta kertyy samasta vesimäärästä huomattavasti ohuempi kerros kuin kevyttä pakkaslunta. Merikarvialla mitattu sademäärä oli noin 31 mm ja kertynyt lumimäärä 73 cm. Nuoskalumitapauksessa lumipeitteen lisäys olisi voinut olla ”vain” 20 cm.
Lumitykkien mahdollisia saapumissuunta Helsingin, Hangon, Porin ja Kokkolan alueella sekä kunkin alueen merkittävimmät lumikuurojen muodostumista rajoittavat tekijät. (Taustakuva: Google Maps)
Lumikertymä Merikarvialla. (Kuva: Annemari Heikkilä, myös otsikkokuvassa)
Merikarvian tapauksessa kyseessä oli hyvin harvinainen osatekijöiden yhteensattuma. Tämä selittää myös sitä, miksi länsirannikolla tai muuallakaan Suomen rannikolla lumitykit eivät ole tämän tehokkaampia tai yleisempiä.
Tähtäimessä Helsinki
Suomen mittakaavassa Merikarvian tapaus on toistaiseksi ainutkertainen. Itämeren alueella ja maailmanlaajuisesti 73 senttimetrillä ei voi kuitenkaan paukutella henkseleitä. Jo niinkin lähellä kuin Gävlessä Ruotsissa hautauduttiin vuonna 1998 lähes puolentoista metrin kinoksiin. Pohjois-Amerikan Suurilla järvillä lunta on tupruttanut vielä reilusti tätäkin enemmän lunta vuorokaudessa.
Mielenkiintoinen oheiskysymys on, voiko lumikaaos osua joskus myös Helsinkiin, jossa vaikutukset olisivat huomattavat. Heti aluksi on todettava, että Merikarvian sijaan lumitykki olisi nytkin voinut osoittaa ilman mitään esteitä suoraan Raumalle tai Poriin. On myös täysin mahdollista, että Helsingin seutu voisi kokea Suomenlahden lumitykistä joskus puolen metrin lumikertymän.
Suomenlahti asettaa kuitenkin varsin jyrkkiä reunaehtoja moisen tapahtuman esiintymiselle. Suomenlahden pohjukan jäätyminen saattaa alkaa varsin varhain alkutalvella, mikä lyhentää suurinta mahdollista pyyhkäisymatkaa. Lisäksi tuulen suunnan optimaali vaihteluväli on selvästi kapeampi kuin Selkämerellä. Karkeasti arvioituna tämä kanava on Helsingistä katsottuna vain noin 30 asteen suuruinen kohti itäkaakkoa. Jos siis Selkämerellä merkittävin rajoittava tekijä on suotuisista suunnista saapuvan ilman liika lämpimyys, Suomenlahdella lumitykin tyrehdyttää helpoimmin epäsuosiollinen ilmavirtaussuunta tai jään lyhentämä pyyhkäisymatka.
Ei ole kuitenkaan mitään esteitä sille, ettei kohtalainen itäkaakkoinen arktinen ilmavirtaus voisi pysyä noin vuorokauden paikallaan keskimääräistä lämpimämmän ja jäättömän Suomenlahden toimiessa lämmön ja kosteuden lähteenä. Talvien leudontuessa merijäättömän aikajakson pituus kasvaa. Vaikka talvien keskilämpötilat kohoaisivat, tulevinakin talvina arktinen ilmamassa muodostuu itään levittäytyvän laajan manneralueen yllä ja tulee aika-ajoin piipahtamaan Suomen merialueiden ylle. On siis varsin mahdollista, että lumitykit puskevat lunta tulevinakin vuosina pitkin Itämeren rantoja vähintään entiseen tahtiin.
