Myrskyt, tulvat ja muut sään ääri-ilmiöt

Sään ääri-ilmiöt ovat tietyn seudun normaalista säästä poikkeavia säätiloja. Niihin kuuluvat poikkeukselliset tuulet, voimakkaat sateet, kuivuus, kuumuus ja kylmyys.

Ilmastonmuutos on lisäämässä sään ääri-ilmiöitä kylmyyttä lukuun ottamatta. Varsinkin hellejakso ovat yleistyneet ja voimistuneet.

Tulevaisuudessa täytyy varautua entistä vaihtelevampiin säätiloihin. Ihminen voi hidastaa ilmastonmuutosta kansainvälisten sopimusten avulla. Parantuneet sään ennustemenetelmät ja evakuointijärjestelmät vähentävät voimakkaiden myrskyjen vahinkoja.

Kuolonuhreja tulee pääosin kehittyvissä maissa, mutta taloudelliset tappiot ovat suurimpia kehittyneissä valtioissa. Näillä mittareilla arvioituna suurimpia luonnonriskejä ovat maanjäristykset ja hirmumyrskyt. Niitä esiintyy vain tietyillä alueilla, joten muualla pahimmat luonnonriskit syntyvät muiden tekijöiden, esimerkiksi ilmastonmuutoksen vaikutuksesta.​

Tuuli syntyy ilman virratessa korkeapaineesta kohti matalapainetta. Matalapaine puolestaan syntyy auringon lämmittämän ilman kohotessa ylös.

Tuulen suuntaan vaikuttaa myös maapallon pyörimisliikkeestä johtuva coriolis-ilmiö. Se kääntää tuulia pohjoisella pallonpuoliskolla oikealle ja eteläisellä puolestaan vasemmalle.

Coriolis-ilmiön takia tuuli puhaltaa vinosti kohti matalapaineen keskusta. Päiväntasaajalla coriolisilmiö ei vaikuta.

Pasaatituulet ovat päiväntasaajalle puhaltavia, melko pysyviä tuulia. Ne virtaavat kääntöpiirien korkeapaineen keskuksista kohti päiväntasaajan matalapainetta.

Alla olevasta painikkeesta pääset katsomaan tarkemmin tämänhetkisiä tuulia maapallon pinnalla. Voit pyörittää maapalloa vetämällä ja vaihtaa tarkasteltavaa tietoa napauttamalla vasemman alanurkan Earth-sanaa.

Maapallon tuulet nyt!

Polaaririntamaksi kutsutaan Pohjois-Euroopan leveysasteilla sijaitsevaa vyöhykettä, jossa napa-alueelta tuleva kylmä ilmamassa törmää kääntöpiirien läheltä tulevaan lämpimään ilmamassaan. Polaaririntama siirtyy auringon kohtisuoran paisteen osumisalueen mukana kesällä pohjoisemmaksi ja talvella etelämmäksi. Etelästä tulevan lämpimän ilman kohoaminen kylmän ilman päälle synnyttää matalapaineen keskuksia.

Kun kylmä, arktinen ilmamassa leviää kesällä lämmenneen merialueen ylle, meren lämmittämä ilma kohoaa voimakkaasti kylmän ilman päälle ja syntyy voimakkaita matalapaineita. Mitä suurempi lämpötilaero polaaririntaman rajalla on, sitä voimakkaampia myrskyjä kehittyy. Tämän takia Pohjois-Atlantin myrskyt ajoittuvat pääosin loppusyksyyn ja alkutalveen. Myrsky laantuu siirtyessään mereltä maalle, mutta alkutalvella Itämeren ollessa sula se voi voimistua uudelleen ylitettyään Ruotsin maa-alueen.

Myrskyssä keskituulennopeus ylittää 21 m/s, ja hirmumyrskyn rajana on 33 m/s. Suomen merialueilla ei ole esiintynyt hirmumyrskyjä, mutta Brittein saarilta Pohjois-Norjaan ulottuvalla alueella ne ovat vuosittaisia.

Kun näin syntynyt syvä matalapaine alkaa täyttyä, syntyy kovia tuulia, joita coriolis-ilmiö kääntää. Tällöin tuuli alkaa kiertää matalapaineen keskusta, ja on syntynyt pyörremyrsky. Kun vesihöyry tiivistyy myrskyssä takaisin pisaroiksi, vapautuu lämpöenergiaa, joka tehostaa nousevaa ilmavirtausta ja sitä kautta tuulta. Heikon coriolis-ilmiön takia pyörremyrskyjä ei esiinny päiväntasaajalla. Näistä syistä trooppisia hirmumyrskyjä voi esiintyä vain välillä 5–30° eteläistä tai pohjoista leveyttä.

Atlantilla ja Intian valtamerellä merivesi on riittävän lämmintä loppukesällä ja alkusyksyllä. Pohjoisella pallonpuoliskolla hirmumyrskyt ajoittuvat elo-lokakuuhun ja eteläisellä helmi-huhtikuuhun. Läntinen Tyynimeri muodostaa maailman suurimman lämpimän meriveden alueen, joten taifuuneja syntyy läpi vuoden.

Täysin kehittyneen trooppisen hirmumyrskyn pilvivallin halkaisija on satoja kilometrejä. Sen keskellä on tyyni ja selkeä pyörremyrskyn silmä. Siinä on myös alhaisin ilmanpaine.

Voimakkaimmat tuulet esiintyvät myrskyn silmää reunustavassa pilvivallissa. 1. asteen hirmumyrskyssä tuulen nopeus ylittää 33 m/s. Kaikkein voimakkaimmissa 5. asteen hirmumyrskyissä keskituulennopeus on yli 70 m/s.

Oheisessa satelliittikuvassa havaitaan, kuinka hurrikaani Katrina iski Pohjois-Amerikan rannikolle, mm. New Orleansin kaupunkiin, elokuussa 2005. Se oli avomerellä yksi voimakkaimmista koskaan havaituista hurrikaaneista.

Tornadot ja trombit ovat sama ilmiö. Niissä ukkosrintamaan muodostuu voimakkaita, ylös kohoavia pyörretuulia. Tällaisia ukkosrintamia syntyy varsinkin polaaririntamaan loppukesällä. Tällöin kylmän rintaman rajapinnassa lämpötilaero voi olla poikkeuksellisen suuri. 

Voimakkaimmat tornadot syntyvät Yhdysvaltojen keskilännen tornadokujalla. Alue sijaitsee Appalakkien ja Kalliovuorten välissä Mississippin jokitasangolla. Siellä Meksikonlahdelta tuleva lämmin ja kostea ilmamassa törmää Kanadasta tulevaan kylmään ilmamassaan.

Rajapinnalle syntyy voimakkaita ukonilmoja tornadoineen. Tällä alueella tornadoja syntyy keväästä syksyyn olosuhteiden ollessa otollisia. Tornadoita muodostavia ukkospilviä esiintyy myös trooppisten pyörremyrskyjen yhteydessä. Euroopassa esiintyvistä, heikommista pyörretuulista käytetään nimitystä trombi.

Kova tuuli katkoo puita ja rikkoo rakenteita. Sähköjohtojen päälle kaatuneet puut voivat aiheuttaa sähkökatkoja. Tornadot, trombit ja syöksyvirtaukset aiheuttavat paikallista tuhoa, joka aiheuttaa taloudellisia menetyksiä. Osuessaan asutuille alueille voimakkaat tornadot saattavat johtaa myös ihmishenkien menetykseen. Ukkospilvissä syntyy tyypillisesti myös rakeita. Ne lakoonnuttavat peltoja.

Laajat polaaririntaman myrskyt ja trooppiset hirmumyrskyt tuovat mukanaan myös rankkasateita. Sademäärä voi olla jopa satoja millimetrejä, mikä vastaa jopa kuukausien kokonaissademäärää. Tämän seurauksena on tulvia ja maaperän vettymisestä aiheutuvia maanvyöryjä. Näiden aiheuttamat ongelmat ovat usein paljon suurempia kuin tuulituhot.

Merialueilla alhainen ilmanpaine nostaa meriveden pintaa pahimmillaan useita metrejä (ks. kuva Filippiineiltä). Korkean aallokon kanssa merivesi nousee matalilla rannoilla kauas sisämaahan turmellen kaivoja, viljelyksiä ja rakenteita. Pääosa pyörremyrskyjen aiheuttamista taloudellisista vahingoista ja ihmisuhreista johtuu kohoavasta merenpinnasta.

Nykyisin voidaan sääsatelliiteilla seurata matalapaineiden kehitystä. Jos ne ovat muodostumassa vaarallisen voimakkaiksi, voidaan myrskyn etenemisalueelle antaa ennakkovaroitus. Suomessa ilmatieteen laitos varoittaa ennakolta tuulesta, korkeasta aallokosta ja kohoavasta merenpinnasta. Samoin menetellään muissakin maissa.

Trooppisten hirmumyrskyjen yhteydessä väestöä voidaan tarvittaessa evakuoida rannikolta sisämaahan. Tuhojen laajuuteen vaikuttaa oleellisesti rakentamisen laatu. Rikkaissa kehittyneissä valtioissa tuhot jäävät vähäisemmiksi kuin köyhemmillä alueilla.

Rakentamalla tulvavalleja voidaan suojata kokonaisia kaupunkeja. Samoin rakennusmääräyksillä voidaan taata rakennusten kestävän kovaakin tuulta. Pahimmat tuhot syntyvät kehittyvien maiden alavilla ranta-alueilla. Esimerkiksi Filippiinit on voimakkaiden taifuunien kulkureitillä.

Tornadoja, trombeja ja syöksyvirtauksia on paljon vaikeampi ennakoida niiden lyhyen keston ja paikallisuuden vuoksi. Yhdysvalloissa tornadovaroitus annetaan heti, kun tornadoja havaitaan. Syöksyvirtaukset ovat vaaraksi lentoliikenteelle. Nykyään lentokentillä on oltava dopplertutkat, joilla syöksyvirtaukset voidaan havaita, ja tarvittaessa lentokenttä suljetaan.

Yle: Luonnonkatastrofit

Yhden millimetrin sademäärä tarkoittaa, että yhden neliömetrin pinta-alalle kertyy 1 mm paksuinen vesikerros eli yksi litra vettä.

Suomessa rankkasade luokitellaan sateen keston mukaan seuraavasti:

• 2,5 mm 5 minuutissa
• 10 mm 4 tunnissa

Tällaiset sademäärät eivät kuitenkaan ole mitenkään harvinaisia. Rankkasateita esiintyy kaikkialla Suomessa muutaman kerran kesässä.

Suurin Suomessa vuorokauden aikana mitattu sademäärä on lähes 200 mm vuorokaudessa. Tämä vastaa 200 litraa, eli 20 ämpärillistä vettä jokaiselle neliömetrille. Maa ei pysty imemään näin suurta vesimäärää, joten seurauksena on äkkitulva.

Koska valtaosa ihmiskunnasta asuu rannikoilla, tulvat ovat merkittävä uhka.

Runsaiden sateiden aiheuttama jokien tulviminen on yksi yleisimmistä ihmiskuntaa uhkaavista riskeistä. Tulvien uhka ei ole ainakaan pienenemään päin ilmastonmuutoksen edetessä, sillä samalla sateisuus useilla tiheästi asutuilla alueilla lisääntyy. Vuosittain tulvat aiheuttavat valtavat aineelliset vahingot eri puolilla maailmaa eikä ihmishenkien menetyksiltäkään aina vältytä.

Tulvien, kuten muidenkin luonnonriskien kohdalla, suurimmat henkilövahingot aiheutuvat köyhissä kehittyvissä maissa, missä varautuminen on puutteellista, kun taas suurimmat aineelliset vahingot aiheutuvat rikkaissa kehittyneissä maissa.

Yle: Esimerkki suurtulvasta Intiassa

Kaupunkialueilla tulvia voimistaa se, että iso osa maan pinnasta on päällystetty niin, ettei sadevesi pääse normaalisti imeytymään maahan, jolloin se virtaa nopeasti tulvivaan jokeen. Maaseudulla metsien ja soiden ojitukset nopeuttavat sadeveden virtausta jokiin, jolloin tulvavesi nousee nopeammin korkealle. Erityisesti tulvat uhkaavat alavia tasaisia alueita, joita Suomessa on eniten Pohjanmaalla.

Tarkastele tulvariskejä World Resources Instituten kartoista (valitse jokiin ja rannikkoon liittyvä tulvariski (Riverine flood risk ja Coastal flood risk)).

Suomessa ja muilla lumisilla alueilla runsaan lumipeitteen kertyminen talvella ja sen nopea sulaminen keväällä aiheuttavat vuosittain tulvia, joita voimistavat jokiin kertyvät jääpadot. Jääpatojen aiheuttamaa tulvan nopeaa nousua voidaan ehkäistä tarkkailemalla jokia jatkuvasti ja räjäyttämällä jääpatoja tarvittaessa.

Tulvia on torjuttu rakentamalla jokiin säännöstelyaltaita ja pengertämällä rantoja. Näin suurinta virtausta voidaan useimmiten hallita. Alajuoksun uoman avaaminen perkaamalla edesauttaa tulvavesien poistumista. Toisaalta uomien perkaaminen nopeuttaa veden virtausta ja tulvien syntymistä. Tulvariskiä lisää erityisesti veden ohjaaminen ojituksilla luontaisten kosteikkojen ohi, sillä kosteikot toimivat tulvapuskurina.

Ilmastonmuutoksen myötä myös Suomen kaupunkien ilmasto muuttuu. Tulevaisuudessa yhä suurempi osa talven sateista tulee vetenä eikä lumena niin kuin olemme tottuneet. Lisäksi sateiden on ennustettu kasvavan Suomessa lähes 8 prosenttia vuoteen 2040 mennessä verrattuna ajanjaksoon 1981–2010. Tämä tulee lisäämään kaupunkitulvien riskejä. 

Lisäksi kaupungistumisen ja tiiviin rakentamisen myötä syntyy hulevesitulvia. Hulevesi on sadevettä, joka johdetaan pois pihoilta ja kaduilta. Sitä syntyy asfaltoiduilla alueilla, koska sadevesi ei pääse imeytymään maakerroksiin, vaan se ohjataan ahtaaseen viemäriverkostoon. Näin suuri osa sadevedestä varsinkin rankkasateiden aikaan ei mahdu viemäreihin, ja syntyy tulvia.

Kylmyys ja lumi ovat ongelmia, jos niihin ei ole varauduttu. Tundralla, havumetsävyöhykkeellä ja vuoristoissa ongelmia syntyy vain poikkeustapauksissa kuten lumivyörytilanteissa.

Pahimmat ongelmat syntyvät seuduille, joilla lumisade ja kylmyys ovat harvinaisia kuten Länsi- ja Etelä-Eurooppaan. Näillä alueilla ei ole esimerkiksi tarvittavaa aurauskalustoa ja rakennusten eristykset ovat heikkoja.

Kylmyys lisää energiankulutusta ja voi johtaa vesijohtojen ja viemäreiden jäätymiseen. Kesäinen halla tai yöpakkanen aiheuttaa satotappioita.

Talviset polaaririntaman matalapaineet voivat tuoda mukanaan poikkeuksellisen voimakkaita lumisateita. Niiden aiheuttamat liikenneongelmat ja sähkökatkot voivat hetkellisesti lamauttaa yhteiskunnan. Katoille kertyvä lumikuorma on johtanut Suomessakin rakennusten romahtamisiin.

Tropiikissa ja subtropiikissa kuumuuteen on sopeuduttu. Silti poikkeuksellisen korkea lämpötila lisää kaikkialla kuolemantapauksia. Etenkin vanhusten ja pitkäaikaissairaiden lämpöhalvaukset ja sydäninfarktit yleistyvät. Nykyisen ilmastonmuutoksen aiheuttamat hellejaksot tulevat muuttumaan vaarallisen kuumiksi kesä-syyskuussa ainakin Persianlahden seudulla. Helle lisää jäähdytystarvetta, joten sähköverkoston ylikuormittuminen synnyttää sähkökatkoja tropiikin kehittyvissä valtioissa. Helteen raja on Suomessa +25 °C, mutta esimerkiksi Etelä-Euroopassa rajana pidetään +30 °C. Suomessa Ilmatieteen laitos varoittaa erittäin tukalasta helteestä, jos lämpötila ylittää +30 °C ja yölämpötila pysyy yli +18 °C:ssa.

Pitkäkestoinen kuivuus on sään ääri-ilmiöistä haitallisimpia, sillä se johtaa yhteiskunnallisiin ongelmiin. Esimerkiksi veden käyttöä voidaan joutua rajoittamaan. Pahimmillaan sato voi tuhoutua ja karjaa joudutaan hätäteurastamaan. Sahelin alueella kuivuusjaksot ovat synnyttäneet nälänhätää. El Niño -ilmiö aiheuttaa kuivuutta Kaakkois-Aasiassa, Australiassa ja Afrikan itärannikolla.