Lumikiteiden muodolla merkittävä vaikutus ilmastosimulaatioihin

Lumi koostuu muodoltaan vaihtelevista, usein epäsäännöllisistä lumikiteistä. Ilmastomallilla simuloitu ilmasto riippuu yllättävän paljon siitä, mikä oletetaan lumikiteiden muodoksi laskettaessa lumen aiheuttamaa auringonsäteilyn heijastumista.

Puhdas lumi on valkoista, joten se heijastaa takaisin suurimman osan auringonsäteilystä, etenkin näkyvän valon aallonpituuksilla. Prosessi on kuitenkin monimutkainen: lumen heijastus on seurausta lukemattomien, kooltaan ja muodoltaan suuresti vaihtelevien lumikiteiden aiheuttamasta säteilyn sironnasta. Useimmissa tutkimuksissa lumen aiheuttama sironta on laskettu olettamalla lumikiteet yksinkertaisuuden vuoksi pallonmuotoisiksi. Tiedetään kuitenkin hyvin, että ei-pallomaisten kappaleiden (siis myös lumikiteiden) aiheuttama sironta poikkeaa systemaattisesti pallojen aiheuttamasta.

Ilmatieteen laitoksen johtamassa tutkimuksessa korvattiin NorESM-ilmastomallissa pallomaisiin lumikiteisiin perustuva lumen heijastuskyvyn eli albedon laskentatapa ei-pallomaisiin lumikiteisiin perustuvalla. Kun lumikiteet oletettiin ei-pallomaisiksi, lumen albedo kasvoi hieman, n. 2-3 prosenttiyksiköllä. Näin ollen lumeen imeytyi vähemmän auringonsäteilyä. Tämän seurauksena mallin simuloima ilmasto muuttui huomattavasti kylmemmäksi: esim. maapallon keskilämpötila oli yli asteen alempi kuin kokeessa, jossa lumikiteet oletettiin pallonmuotoisiksi.  Suurehko muutos lämpötilassa selittyy alkuperäistä muutosta voimistavolla palauteilmiöillä: lumen albedon suurentuminen myöhensi lumen ja merijään sulamista keväällä, mikä entisestään suurensi eroa auringonsäteilyn heijastumisessa verrattuna kokeeseen, jossa lumikiteet oletettiin pallonmuotoisiksi.

Kaiken kaikkiaan tutkimus osoittaa, että lumen albedon käsittelytapa voi vaikuttaa huomattavasti ilmastomallin simuloimaan ilmastoon. Lumen albedo riippuu lumikiteiden muodon lisäksi muistakin tekijöistä, kuten kiteiden koosta ja lumessa olevista epäpuhtauksista. Mallien tarkentamiseksi tarvittaisiin siksi entistä perusteellisempia havaintoja sekä lumen albedosta että lumen muista fysikaalisista ominaisuuksista.

Tutkimus sai rahoitusta mm. Suomen Akatemialta ja siihen osallistui Ilmatieteen laitoksen lisäksi tukijoita Helsingin yliopistosta ja Norjasta.

Lisätietoja

Erikoistutkija Petri Räisänen, puh. 029 539 2224, r.irtep aisa f_TΑnen mi. if  

Julkaistu: 22.1.2018
Luokat: Tutkimus

Tuottajatahot