Salamat ovat megalomaanisen hienoja, mutta niiden tutkiminen on infernaalisen vaikeaa. Silti kannattaa yrittää. Edellisessä elämässäni osallistuin projektiin, jossa tutkittiin salamaniskujen vaikutusta puihin (Mäkelä et al 2009). Samaa datasettiä on pengottu omalla ajalla hitaasti mutta varmasti sen jälkeenkin, ja nyt olemme saaneet julkaistua jatkotutkimuksen Atmospheric Research-lehdessä. Julkaisun pääsee lataamaan vapaasti noin kuukauden ajan tämän linkin kautta.
Tällä kertaa selvitimme, mitä puuiskut kertovat Ilmatieteen laitoksen salamapaikannusverkosta. Puut ovat loistava tapa varmentaa salamanpaikannusverkkojen toimintaa. Salamanpaikannusverkko ilmoittaa, mihin koordinaatteihin se on paikantanut salaman. Lisäksi se yleensä kertoo, kuinka epätarkka tämä paikannus on. Epätarkkuus on nykyisillä verkoilla yleensä muutaman sadan metrin luokkaa.
Käytännössä on useimmiten erittäin hankala selvittää, mihin salama itse asiassa on osunut. Puut soveltuvat tähän erinomaisesti. Tuho on yleensä selkeää ja dramaattista, ja iskupaikka voidaan määritellä metrin tarkkuudella.
Pieniä hankaluuksia tulee siitä, että jos alueelle on paikannettu useita iskuja samassa myrskyssä, on vaikea tietää mikä niistä itse asiassa puuhun osui. Suomen ukkosmyrskyt ovat kuitenkin yleensä varsin laimeita ja iskut harvassa. Jos lähin paikannettu isku on sadan metrin päässä, ja seuraavaksi lähin kilometrin, niin käytännössä voidaan todeta että lähin isku oli se ainoa oikea.
Kuva: lähimmän paikannetun paikkakoordinaatin ja puun todellisen sijainnin ero.
Tulosten perusteella Ilmatieteen laitoksen paikannusverkko on kansainvälisessäkin vertailussa hyvällä tasolla. Pystyimme myös ensimmäistä kertaa arvioimaan, kuinka luotettava paikannusverkon ilmoittama epävarmuusparametri (uncertainty ellipse) on. Osoittautuu, että se on varsin luotettava. Verkko kertoo jokaiselle iskulle ns epävarmuusellipsin, jonka sisällä salamanisku on 50% todennäköisyydellä. Tämä ellipsi on ylllättävänkin tarkka: tässä datasetissä tasan puolet iskuista oli tämän ellipsin sisällä.
Kuva 2: 50% epävarmuusellipsi. Tasan puolet iskuista on ellipsin sisäpuolella.
Mutta juuri tämä ellipsi nostaa esiin mielenkiintoisen käytännöllisen kysymyksen, johon paperissa lyhyesti viitataan. Ammattilaiselle tuollainen todennäkköisyysellipsi on erittäin hyödyllinen parametri oikein tulkittuna. Mutta miten sen selittää maallikolle?
Jos itselleni kerrottaisiin, että jonkin mittauksen “epävarmuus” on 300 metriä, saattaisin suuremmin miettimättä tulkita sen niin, että ilmoitetusta iskupaikasta täytyy piirtää ympyrä jonka säde on 300 metriä. Kaikki iskut ovat tämän ympyrän sisällä.
Kuva 3: Intuitiivinen näkemys epävarmuusellipsistä.
Jos minulle kuitenkin kerrottaisiin, että tasan puolet iskuista on ympyrän ulkopuolella, alkaisin kyseenalaistaa koko suureen hyödyn. Salama saattaa olla ellipsin sisällä, mutta yhtä todennäköistä on että ei ole. Savossa tuo saattaisi toimiakin, jurossa Länsi-Suomessa ei.
Jos itse olisin näitä paikannusjärjestelmiä suunnittelemassa, saattaisin harkita esimerkiksi 85% todennäköisyysellipsin käyttöä. Tämä ajattelumalli on käytössä esimerkiksi liikennesuunnittelussa. Optimaalinen nopeusrajoitus olisi sellainen, että vapaalla nopeusvalinnallakin ainakin 85% kuskeista ajaisi sen alapuolella. Tällöin suurin osa kuskeista on sitä mieltä, että rajoitus on järkevä. Vastaavasti, jos käytettäisiin 85% ellipsiä, suurin osa paikannuksista tuntuisi järkeviltä.
Kuva 4: Mahdollinen ratkaisu: 85% ellipsi
Perusongelma on silti aivan fundamentaalinen. Ihmisaivot eivät kerta kaikkiaan osaa käsitellä epävarmuuksia erityisen hyvin. Tästä on tehty paljonkin psykologista tutkimusta. Juuri tässä salamanpaikannussovelluksessa tämä ei onneksi tuota vaaraa kenellekään. Toisenlaisessa sovelluksessa ongelma voisi olla merkittäväkin.
Ilmatieteen laitos kerää edelleen havaintoja salaman iskemistä puista. Mikäli osuu ensi kesänä kohdalle, ilmoituksen voi tehdä tämän lomakkeen kautta.
Lisää salamoista: The Joy of Lightning. Miten melkein sain salaman päähäni, ja miksi se oli niin hienoa.
