TUHKA-hanke: Parempaa ennakointia metsäpalojen varalle
Ilmatieteen laitoksen TUHKA-hanke pyrkii uudistamaan metsäpalojen ennakointia. Suurpalojen vaara kasvaa Suomessakin ja ne voivat uhata sekä ihmisiä että yhteiskunnan kriittisiä toimintoja. HVK on tukenut hanketta.
Turvallisuutta uhkaavien laaja-alaisten metsäpalojen ennakointi eli TUHKA -hankkeen vetäjä Marja Aarnio-Frisk kertoo, että Ilmatieteen laitoksella on seurattu jo pitkään metsien syttymisherkkyyttä, ja annettu siitä jo vuosikymmenien ajan erilaisia varoituksia. Tällä hetkellä käytettävä maaston syttymisherkkyyttä kuvaava metsäpaloindeksi on sekin ollut käytössä jo neljännesvuosisadan.
Eikä tulelle voi oikeastaan mitään, jos on oikein pahat olosuhteet: Kova tuuli, kuiva maasto eikä tulelle luontaisia esteitä.
Ari Venäläinen
”Tuossa ajassa laskentamallit ovat parantuneet merkittävästi, paikkatietomenetelmät sekä -aineistot ovat kehittyneet aivan uudelle tasolle ja paloainesten syttyvyyksistä ja maaston kosteusvaihtelusta on kertynyt runsaasti empiiristä tutkimustietoa”, Aarnio-Frisk selittää hankkeen taustoja.
”Kun tuoreimman tutkimuksen tuloksia päästään hyödyntämään, metsäpalovaaran arvioinnin tarkkuus paranee huomattavasti. Tähtäämme tällä hankkeella käytännön toimiin, hyötyihin ja turvallisuuteen. Hankkeeseen liittyy kuitenkin myös vahva tutkimuspuoli.”
Ennakoiminen parasta palotorjuntaa
Metsäpaloihin liittyvää tutkimusta pitkään tehnyt erikoistutkija Ari Venäläinen kertoo, että metsäpalot ovat viime vuosina yleistyneet ilmastomuutoksen myötä esimerkiksi Australiassa, Indonesiassa ja molemmissa Amerikoissa niilläkin alueilla, missä niitä ei ennen ole ollut.
Kun tuoreimman tutkimuksen tuloksia päästään hyödyntämään, metsäpalovaaran arvioinnin tarkkuus paranee huomattavasti.
Marja Aarnio-Frisk
Maastopalot ovat yleistyneet Euroopassakin, meistä lähimpänä Ruotsissa, missä kesällä 2018 oli useita laaja-alaisia ja ihmishenkiä uhkaavia metsäpaloja. Myös Suomessa oli samana kesänä runsaasti metsäpaloja, joista laajin koettiin Pyhärannassa heinäkuussa 2018.
”Suomen tilanne on ollut naapurimaita parempi, sillä meillä metsiä suojaavat ihmisasutus – joka toki täälläkin on harvaa – metsien rakenne, tiivis metsäautotieverkosto ja valvontalennot, jotka aloitetaan heti kun metsäpaloindeksi alkaa kohota tarpeeksi. Suurpalojen mahdollisuus kasvaa kuitenkin myös täällä”, Venäläinen varoittaa.
”Iso metsäpalo uhkaa omaisuutta ja ihmishenkiä, ja myös yhteiskunnalle kriittisiä järjestelmiä esimerkiksi sähkönjakelussa. Eikä tulelle voi oikeastaan mitään, jos on oikein pahat olosuhteet: Kova tuuli, kuiva maasto eikä tulelle luontaisia esteitä. Sen vuoksi paloriskin tehokas ennakointi, ja palojen leviämisen mallintaminen ovat niin tärkeitä.”
Suomen tilanne on ollut naapurimaita parempi. Suurpalojen mahdollisuus kasvaa kuitenkin myös täällä
Ari Venäläinen
Vuoden 2018 kaltaisia kuivia olosuhteita on nähty kerran kymmenessä vuodessa, edellisellä kerralla vuonna 2006. Niiden ilmenemistahdin arvioidaan ilmastonmuutoksen myötä kiihtyvän, sillä vaikka sadanta lisääntyy, sateet tulevat aikaisempaa rankempina ja niiden välissä voi olla pitkiäkin kuivia kausia.
”Lukumääräisesti maastopaloja on eniten keväällä, kun ihmiset polttavat roskia puutarhoissaan ja maastossa ovat vielä maatumattomina edellisen vuoden kuivat lehdet ja heinät. Keväiset maastopalot eivät kuitenkaan yleensä leviä varsinaisiksi metsäpaloiksi, sillä maapohja on vielä talven jäljiltä märkä. Laajimmat palot ilmenevät vasta heinäkuussa, kun maapohja on kunnolla kuivunut.”
Kasvillisuus mukaan kuivumismalliin
Nykyiset metsäpalovaroitukset laatii meteorologi, joka tukeutuu arviossaan säähavaintojen ja -ennusteiden ohella maaston kuivuutta arvioivaan laskentamallilla laadittuun indeksiin.
Maakunta- ja kuntatasolle määritettävä indeksi kuvaa paloherkimmän puoliavoimen puuttoman maaston, kuten hakkuuaukean, humuksen pintakosteutta vallitsevissa sääolosuhteissa, eikä se ota huomioon kasvillisuuden paikallisia vaihteluja. Indeksi siis lasketaan kuin jokainen neliö olisi hakkuuaukeaa.
Palojen leviämismalli tulee täydentämään IL:n metsäpalopalveluita. Lähde: PSAVI
TUHKA-hankkeessa tehtiin esiselvitys kasvillisuuden erot huomioivan maaston kuivumismallin kehittämiseksi ja siihen perustuvan hälytysjärjestelmän luomiseksi.
”Tutkimme, voidaanko nykyisen metsäpaloindeksin ohella laskea myös syttymisherkkyysarvio, joka perustuisi maaston todelliseen kosteuteen. Sen saaminen käytännön työkaluksi edellyttää kuitenkin jatkohanketta, jolle toivottavasti saadaan rahoitus”, Aarnio-Frisk sanoo.
”Käytännön tavoitteena olisi vähintään kilometrien ruuduissa toimiva kuivumismalli, jossa kasvillisuuden arvioinnissa hyödynnettäisiin valtakunnallista 16 metrin ruuduissa olevaa metsien kasvillisuusaineistoa ja satelliittien kaukokartoitusdataa.”
Hankkeessa on selvitetty tutkimuksellisesti myös salamoinnin ennustettavuutta. Vaikka valtaosa metsäpaloista syttyy ihmisen toiminnan tuloksena, salamat ovat ainoa luonnollinen syy niiden syttymiseen.
”Suomessa on hyvä salamoiden havainnointijärjestelmä ja ilmakehämalleista saadaan nyt myös salamoinnin aktiivisuusennusteita. Hankkeessa on tutkittu tämän tiedon ja palojen syttymisen välistä yhteyttä ja mahdollisuutta ennustaa alueellisesti salaman sytyttämien metsäpalojen todennäköisyyttä.”
Mihin palo on leviämässä?
Maaston muodot, kosteuden ja sääolosuhteet huomioivan metsäpalojen leviämismallin toteuttaminen ja sen ensi kesänä tapahtuva käyttöönotto on TUHKA-hankkeen keskeinen tavoite. Ari Venäläinen kertoo, että vastaavanlaista mallia ei aikaisemmin ole ollut operatiivisessa käytössä.Jatkossa kun Ilmatieteen laitokselle saadaan tieto palon syttymisestä, siellä pystytään laskemaan arvio palon leviämisestä ja tuottamaan ennustekartta, joka välitetään vastuuviranomaisille.
Muhoksella kesä-heinäkuun vaihteessa 2020 syttyneen maastopalon mallinnus hyödyntäen lähimmän havaintoaseman Vaala, Pelso säähavaintoja. Mallinnuksessa ei ole huomioitu sammuttamista, vaan malli kuvaa sitä, miten palo olisi levinnyt, jos mitään ei olisi tehty. Punaisella paksulla viivalla todellinen palorintama.
”Käyttöön otettava malli perustuu kanadalaiseen avoimen lähdekoodin Prometheus-leviämismalliin, joka asentuu Ilmatieteen laitoksen suurlaskentaympäristöön. Se laskee sää-, maasto- ja metsätiedon avulla, mihin suuntaan palo todennäköisesti leviää”, Venäläinen kertoo.
”Koska Prometheus on alun perin Kanadasta, sen tulkintaa piti muokata suomalaisen puuston mukaiseksi integroimalla siihen suomalainen erittäin tarkka metsien inventointidata. Mallista on vielä käynnistymässä Palosuojelurahaston rahoittama jatkohanke, jolla pyritään tuulikentän tarkempaa laskentaan ja ennusteen käyttöliittymän kehittämiseen mahdollisimman selkeäksi.”
TUHKA-projektissa kehitetään myös uusia todennäköisyystuotteita meteorologien käyttöön metsäpaloindeksin ennustamiseen, hyödyntäen lyhyemmän pohjoismaisen ennustemallin ja pitemmän eurooppalaisen ECMWF-mallin säätietoja.
”Näillä ennustetaan metsäpaloindeksin kehitystä jo vähän pitemmällä aikavälillä, ja niitä voidaan käyttää esimerkiksi metsäpalojen tähystyslentotoiminnan optimoinnissa.”
Maaliskuussa 2020 käynnistyneeseen ja maaliskuussa 2021 päättyvän hankkeeseen on osallistunut osa-aikaisesti yhteensä kymmenkunta tutkijaa, tuotekehittäjää ja meteorologia Iltatieteen laitoksen eri toimialoilta.
Avauskuva: Metsäpalojen savua Moskovan ja Novgorodin suunnalla satelliitista kuvattuna FMI/NASA. Prometheus-kuva FMI, Palokaasujen leviämismalli PSAVI
