COVID-19-pandemia iski myös lentoliikenteeseen. Lentomäärien supistuminen näkyy sään ennustamisessa, sillä koneiden säähavainnot hyödyttävät lentäjän lisäksi myös meteorologia.

COVID-19-pandemia on vähentänyt lentoja jopa yli 90 prosentilla. Supistuneen lentoliikenteen myötä vähentyneillä päästöillä on positiivinen vaikutus ilmastonmuutoksen kannalta, mutta sään ennustaminen puolestaan vaikeutuu. Kaupallisten lentoyhtiöiden tuottamat säähavainnot ovat tärkeä tietolähde säämalleille.

Laajamittaisesti lentokoneiden tuottamia havaintoja on alettu hyödyntää meteorologiassa 1980-luvulta lähtien. Silloin käynnistyi kansainvälinen AMDAR-ohjelma (Aeronautical Meteorological Data Relay), jossa on maailmanlaajuisesti mukana useita kaupallisia lentoyhtiöitä. Finnair on ollut mukana tuottamassa säähavaintoja vuodesta 2010 lähtien. AMDAR-havainto-ohjelmaa koordinoi WMO, ja AMDAR onkin osa WMO:n globaalia havaintojärjestelmää. AMDAR-ohjelma tuottaa päivittäin n. 800 000 lämpötila- ja tuulihavaintoa.

Lentokoneet havainnoivat kuin luotain

Säähavaintolaitteet ovat olleet osa lentokoneita jo ensimmäisistä Wrightin veljesten rakentamista koneista lähtien. Sääolosuhteiden tunteminen on tärkeää lennon aikana: lämpötilaa seuraamalla voidaan ottaa tarvittaessa jäänpoisto käyttöön, ja säätutka auttaa lentäjiä kiertämään vaaralliset pilvialueet. Lentokoneen automatiikka käyttää myös mitattuja säätietoja esimerkiksi oikean lentokorkeuden ja suunnan määrittämiseen. Lentokoneen omien säähavaintolaitteiden välittämiä lämpötila- ja tuulitietoja pääsevät hyödyntämään myös meteorologit.

Havaintoja saadaan kaikkialta, missä lennetään: lentokenttien lähettyvillä syntyy radioluotausta vastaavia korkeussuuntaisia havaintoja koneiden noustessa ja laskeutuessa, kun koneet lähettävät tuuli- ja lämpötilahavaintonsa maahan. Tiheään asutuilla alueilla, kuten Keski-Euroopassa ja Yhdysvalloissa, näitä korkeussuuntaisia havaintoprofiileja saadaan hyvinkin tiheästi. Ulkolämpötila saadaan suoraan koneen instrumenteista, ja lentokoneen nopeutta ja korkeutta määrittävän pitot-järjestelmän avulla voidaan määrittää tuulen suunta ja nopeus. Matkalentokorkeudelta, noin 10–12 km korkeudesta, taas saadaan arvokkaita havaintoja alueilta, joilta muita havaintoja on vähän. Ilman lentokoneita esimerkiksi merialueilla oltaisiin ainoastaan satelliittihavaintojen varassa. Mannertenvälinen reittiliikenne tuottaa tärkeitä havaintoja Atlantin yltä, halki Aasian mantereen ja jopa läheltä pohjoisnapaa.

Kuvassa näkyy globaalista lentoliikenteestä saatavat havainnot normaaliaikana, eli kuva näyttää käytännössä lentoreitit, joilta havaintoja saadaan
Karttakuva helmikuulta (27.2.2020) koko maailman lentokonehavainnoista, missä näkyvät saatavilla olevat havainnot “normaalitilanteessa” eli ennen COVID-19-rajoituksia. Värit kuvaavat korkeutta, jolta havainto saadaan.

Lentokonehavainnot muistuttavat ilmakehän radioluotausta. Osa mittauksista ei ole suoria, vaan havainnot joudutaan johtamaan muista mittauksista, esimerkiksi tuuli Pitot-järjestelmän määrittämästä ilmanopeudesta. Epäsuoran mittaustavan sekä koneen suuren nopeuden vuoksi lentokonehavaintojen laatu ei yllä aivan radioluotauksen tasolle. Laatu on kuitenkin hyvin riittävä säämalleille sekä päivystävien meteorologien käyttöön. Lentokonehavainnot ovatkin globaaleille säämalleille satelliittihavaintojen jälkeen tärkein havaintolaji. Säämallien lisäksi havaintoja käyttävät sääpäivystykset, erityisesti lentosäätä ennustavat meteorologit.

Lentokonehavaintojen toivotaan tulevaisuudessa tuottavan tietoa myös ilmakehän kosteudesta ja turbulenssista. Turbulenssi on yksi vaarallisimmista sääilmiöistä ilmailulle, ja sen ennustaminen on haastavaa havaintojen puutteesta johtuen. Lisäksi osa lentoyhtiöistä osallistuu ilmakehän kasvihuonekaasujen mittaukseen IAGOS-ohjelmassa kantamalla lastiruumassaan mittauskonttia.

Pandemia romautti lentokonehavaintojen määrän

Lentokonehavaintojen määrä on kasvanut tasaisesti vuosien ajan, kunnes COVID-19-pandemian seurauksena havaintojen määrä romahti maaliskuussa 2020.  Maailman lentoliikenne on vähentynyt COVID-rajoitusten myötä merkittävästi, ja esimerkiksi Finnair on perunut lennoistaan jopa 90 %. Osa lentoyhtiöistä on keskeyttänyt toimintansa kokonaan. Lentojen vähenemisen myötä kaupallisten lentoyhtiöiden tuottamat säähavainnot ovat vähentyneet vastaavassa suhteessa.

Kuvassa näkyy, että lentoliikenteen vähentyessä keväällä 2020 COVID-19-pandemian takia, lentokonehavaintojen määrä putoaa radikaalisti yli 800 000 havainnosta alle 250 000 havaintoon.
Maailmanlaajuisesti tehtyjen lentokonehavaintojen määrä keväällä 2020. COVID-19-pandemian seurauksena vähentynyt lentoliikenne näkyy pudotuksena lentokonehavaintojen määrässä.

Euroopan keskipitkien ennusteiden keskus (ECMWF) testasi vuonna 2019 lentokonehavaintojen vaikutusta sääennustemalliin. Ennustemalli ajettiin ensin niin, että lähtötilanteessa ei käytetty lentokonehavaintoja. Tulosta verrattiin samaan tilanteeseen, jossa lähtökohtana käytettiin myös lentokonehavaintoja. Lämpötila- ja tuuliennusteet huononivat, kun lähtötilanne ei sisältänyt lentokonehavaintoja. Suurimmat eroavaisuudet tuloksissa olivat n. 11–12 km korkeudessa, eli lentokoneiden matkalentokorkeudessa. Suurimmat vaikutukset lämpötila- ja tuuliennusteisiin olivat nähtävissä pohjoisella pallonpuoliskolla, jossa saadaan normaalisti eniten lentokonehavaintoja juuri matkalentokorkeudelta. Lentokonehavaintojen puuttuminen saattaa siis vaikuttaa sääennusteisiin heikentävästi. Sään ennustamisessa hyödynnetään myös muita havaintoja, joiden tuotantoon COVID-19-pandemia ei vaikuta samalla tavoin. Lentokonehavaintojen puuttumista paikataan tihennetyillä radioluotauksilla ja ECMWF:ssä kokeillaan uudenlaisia satelliittituotteita.

Teksti: Elina Riskilä
Kuvat: Elina Riskilä / Ilmatieteen laitos / AMDAR-ohjelma
Otsikkokuva: Adobe Stock