Tuulen pienipiirteisen vaihtelun mallintaminen avotunturissa

• Main Author: Kivimäki, Arttu
• Other Authors: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, University of Helsinki, Faculty of Science, Helsingfors universitet, Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten
• Format: Master Thesis
• Language: Finnish
• Published: Helsingin yliopisto 2021
• Subjects: mikroilmasto; digitaalinen korkeusmalli; tuulimallinnus; Arktis; ilmakehän rajakerros; WindNinja; Maantieteen maisteriohjelma; Master's Programme in Geography; Magisterprogrammet i geografi; Luonnonmaantiede; Physical Geography; Naturgeografi; Arktis*
• Online Access: http://hdl.handle.net/10138/331464

Tuulta on usein hankala huomioida mikroilmastotutkimuksissa sen spatiaalisen ja temporaalisen vaihtelun vuoksi. Tuulen mittausmenetelmien kehitys yhdessä mallinnusmenetelmien yleistymisen ja tietokoneiden laskentakyvyn kasvun kanssa mahdollistavat tuuliolosuhteiden tarkastelun korkealla temporaalisella ja spatiaalisella resoluutiolla. Tuuliolosuhteita mitattiin kesän 2018 aikana topografialtaan vaihtelevassa pääasiassa matalan kasvillisuuden maisemassa Suomen Lapissa. Kuusi ultraäänianemometria oli sijoitettu topografialtaan ja kasvillisuudeltaan vaihteleviin sijainteihin mittaamaan tuulen nopeutta ja suuntaa. Heinäkuussa 2018 mitatun tuuliaineiston perusteella topografialla on selkeä vaikutus havaittuihin nopeuksiin, mutta kasvillisuuden vaikutus ei näkynyt mittaustuloksissa. Korkeimmat tutkimusalueella mitatut keskituulennopeudet vaihtelivat välillä 6,3 m/s – 13,2 m/s, ja korkeimmat puuskanopeudet välillä 10,1 m/s – 17,1 m/s. Anemometrien mittausten perusteella tuulisuutta mallinnettiin topografisesti ja kasvillisuudeltaan vaihteleville alueille sekä mittausaluetta ympäröivälle alueelle WindNinja-sovelluksella. WindNinja on diagnostinen tuulimalli, johon mittausaineisto syötettiin virtuaalisina sääasemina. Mallinnusten tuloksia verrattiin mitattuihin tuulennopeuksiin leave-one-out -validoinnilla. Keskituuliaineistolla simuloitujen ja mitattujen tuultennopeuksien väliset Spearmanin korrelaatiokertoimet vaihtelivat välillä 0,28 – 0,59, RMSE-arvot välillä 1,1 – 2,6 m/s ja MAE-arvot välillä 0,8 – 2,0 m/s. Puuskatuuliaineistolla vastaavat luvut olivat 0,42 – 0,63, 1,6 – 2,7 m/s ja 1,2 – 2,1 m/s. Yleisesti WindNinja aliarvioi korkeita tuulennopeuksia ja yliarvioi matalia. Mallinnustuloksissa topografia vaikutti selvästi paikallisiin ja alueellisiin tuuliolosuhteisiin kaikilla tarkastelualueilla. Tuulisuus oli voimakkainta harjanteiden huipuilla ja heikointa painanteissa. Kasvillisuuden vaikutus tuulisuuteen oli hyvin paikallisesta sekä heikentäen että voimistaen tuulta. Tulokset antavat hyvän yleiskuvan tuulisuuden ...