Viimeisen reilun 70 vuoden aikana Suomen talvien eli joulu-helmikuun keskilämpötila on vaihdellut Lounais-Suomen noin +3 asteen ja Lapin noin -20 asteen välillä. Yksi mittaushistorian kylmimmistä talvista oli talvi 1986/1987. Silloin talven keskilämpötila oli koko Manner-Suomessa alle -10 astetta, Lapissa jopa -20 asteen paikkeilla. Talvi 1987 on moneltakin osin aivan ääriesimerkki siitä millaisia talvia Suomessa voi esiintyä. Esimerkiksi Helsinki-Vantaan lentokentällä lämpötila oli tammikuussa 1987 seitsemänä päivänä alle -30°C. Koko maan keskilämpötila oli noin -15 astetta.

Talvien toinen ääripää, eli lähihistorian lauhin talvi, tapahtui vuonna 2019/2020. Tällöin lounaisosassa maata ei talvea oikeastaan ollut ollenkaan, kun keskilämpötila jäi plussan puolelle. Helsingin Kaisaniemessä ei tammi-helmikuussa ollut yhtään lunta. Talvella 2020 koko maan keskilämpötila jäi noin -3 asteeseen. 

Kuva 1. Viimeisen 70 vuoden kylmin (vasen, talvi 1987) ja lauhin (oikea, talvi 2020) talvi ja niiden keskilämpötila Suomessa. Kylmin ja lauhin talvi ovat laskettu ERA5-uusanalyysiä käyttäen. Kuvan lähde: Ilmatieteenlaitos.

Koko maan keskilämpötilaa tarkastellessa talven keskilämpötila voi vaihdella -15 asteesta -3 asteeseen, eli vaihteluväli voi siis olla jopa 12 astetta. Yksittäisellä paikkakunnalla tätäkin enemmän.

Talvella lämpötiloja määrää suurelta osin se, miltä suunnalta ilmavirtaukset käyvät. Kylmänä talvena 1987 Suomen pohjoispuolella oli korkeapaineen alue ja ilmavirtaukset kävivät usein idästä ja koillisesta, tuoden mukanaan kylmää ilmamassaa (kuva 2). Vastaavasti lauhana talvena 2020 myrskyrata oli poikkeuksellisen vahva, matalapaineet kulkivat pohjoista reittiä Islannista itään, ja Suomi kuului lauhan länsivirtauksen vaikutuspiiriin. Siinä missä ihmisen aiheuttama ilmastonmuutos näkyy pitkän aikavälin lämpenemisenä, vallitseva ilmakehän kiertoliike määrää yksittäisen talven lämpötiloja. Kiertoliikkeen vaikutus näkyy myös kuluvan joulukuun kylmyytenä: voimakas sulkukorkeapaine Grönlannin-Huippuvuorten yllä on saanut aikaan meillä vallinneen kylmyysaallon.

Kuva 2. Ilmanpaineen poikkeama normaalista talvella 1987 (vasen) ja talvella 2020 (oikea). Vihertävät ja oranssit sävyt kertovat tavanomaista korkeammasta paineesta, ja siniset ja violetit sävyt tavanomaista matalammasta paineesta. Kuvan lähde: NOAA

On tärkeää muistaa, että ilmakehän kiertoliikkeen vaihtelu ei ole tulevaisuudessa katoamassa tai edes oleellisesti heikkenemässä. Tällöin tulevaisuudessakin talvien keskilämpötila voi vaihdella 12 asteella ääripäästä toiseen, vaikkakin keskilämpötila noussee ilmaston lämpenemisen myötä. 

Talvien 1987 tai 2020 kaltaisten ääritalvien esiintymistodennäköisyyden arviointi lähitulevaisuudessa on avainasemassa monellakin yhteiskunnan sektorilla. Esimerkiksi energia-alaa kiinnostaisi varmaankin suuresti millä todennäköisyydellä talven 1987 kaltainen pakkastalvi voisi toistua nykyilmastossa. Tai oliko talvi 2020 lauhin mahdollinen, vai voisiko vieläkin lämpimämpi talvi tulla kyseeseen, jos kaikki palaset ilmakehän kiertoliikkeessä loksahtaa paikalleen? Koska Suomen havaitusta talvi-ilmastosta löytyy vain noin 100 talven eli vuoden otoskoko, ei aineistossa välttämättä esiinny kaikki mahdolliset ääripäät. Siksi tällaisia kysymyksiä varten asiaa pitää katsoa vaihtoehtoisista ilmastoista, eli ilmastomallisimulaatioista. 

Kuva 3. Suomen talvien keskilämpötila havaintojen mukaan 1951-2021 (punainen viiva) ja ilmastomallisimulaatioiden mukaan 1950-2034 (harmaat viivat). Paksu musta viiva kuvaa ilmastomallin keskiarvoa. Ilmastomalliaineisto on peräisin täältä, ja sitä on harhankorjattu kvantiilikorjausta (quantile mapping) käyttäen. Havaintoaineisto perustuu ERA5-uusanalyysiin ja voi siksi erota hieman Ilmatieteenlaitoksen hila-aineistosta.

Kuvassa 3 on esitetty aikasarjana Suomen talvien keskilämpötilaa. Punainen viiva kuvaa havaintoja, eli havaittua keskilämpötilaa (ERA5-uusanalyysin mukaan). Aikasarjan ylöspäin sojottavat piikit kuvastavat lämpimiä talvia, ja alaspäin osoittavat piikit kylmiä talvia. Ääritalvet 1987 ja 2020 ovat merkitty nuolella. Kuten näkyy, ero kylmimmästä lämpimämpään on noin 12 astetta.  

Havaintojen lisäksi kuvassa näkyy taustalla vaihtoehtoisia kehityskulkuja talvi-ilmastostamme. Jokainen yksittäinen ohut harmaa viiva on yksi ilmastomallin simuloima realisaatio talven keskilämpötiloista. Näitä yksittäisiä realisaatioita eli erilaisia kehityskulkuja on yhteensä 100 erilaista. Koska havaittu ilmasto (punainen viiva) on vain yksi ilmaston mahdollinen realisaatio siinä missä yksittäiset ilmastomallisimulaatiotkin (harmaat viivat), talven keskilämpötila vuosina 1951-2021 olisi voinut teoriassa mennä jonkun yksittäisen harmaan viivan mukaan. Toisin sanoen, (ja olettaen että ilmastomalli kuvaa talvi-ilmaston vaihtelua oikein) harmaat viivat kertovat siitä mikä ilmastossamme voisi olla mahdollista, mutta sitä ei ole tapahtunut. Paksu musta viivaa kuvaa mallin keskiarvoa, joka nousee hieman ilmaston lämpenemisen takia.

Miltä kuulostaisi jos tulevaisuuden talvi 2032 olisi jopa kylmempi kuin talvi 1987? Erittäin epätodennäköistä, mutta teoriassa mahdollista, jos ilmastomalliin on luottaminen. Vastaavasti talvi 2033 voisi olla jopa pari astetta lämpimämpi kuin superlauha talvi 2020. Tämäkin on erittäin epätodennäköinen skenaario, mutta yhtä hyvin mahdollisuuksien rajoissa. Tärkeimpänä pointtina kuvassa 3 on kuitenkin se, että esimerkiksi 2010/2011 kaltaiset kylmät talvet tai 2019/2020 kaltaiset lämpimät talvet ovat mahdollisia seuraavan 10 vuoden aikana, johtuen talvi-ilmastomme suuresta luontaisesta vaihtelusta.

Kuvassa 4 on esitetty talven keskilämpötilan jakaumat 1980- ja 2020-luvulta. Kummaltakin vuosikymmeneltä on otettu ilmastomallin kaikki 100 erilaista realisaatiota talven keskilämpötiloista. Siten kummassakin jakaumassa on yhteensä 1000 erilaista talvea (100 realisaatiota x 10 vuotta), mikä antaa jo varsin reilun otoksen talvien vaihtelusta. Ilmastonmuutoksen takia punainen jakauma eli 2020-luku on siirtynyt siniseen 1980-lukuun verrattuna oikealle.

1980-luvun ilmastosta, niistä tuhannesta simuloidusta talvesta, löytyy vain 13 talvea joissa simuloitu keskilämpötila on yhtä matala tai matalampi kuin mitä havaittiin talvella 1987. Ilmastomallin mukaan talven 1987 todennäköisyys 1980-luvun ilmastossa on siis noin 1,3 %. Tällöin puhutaan noin 80 vuoden toistuvuudesta, kerran eliniässä siis. Vastaavasti nykyilmastossa, eli 2020-luvulla, talven 1987 todennäköisyys on jo selvästi pienempi, mutta edelleen nollasta eroava: 0,5 %. Nykyilmastossa talven 1987 toistuvuus olisi siis noin 200 vuotta! 

Vastaavasti lauhan talven 2020 todennäköisyys 1980-luvun ilmastossa on 0,5 % eli 1/200. Sen sijaan talven 2020 lämpötilojen todennäköisyys nykyilmastossa on jo selvästi kohonnut, ollen noin 3,6 % eli toistuvuudeltaan noin kerran 30 vuodessa. 

Kuva 4. Talven keskilämpötilan jakauma 1980-luvun ilmastossa (siniset pylväät) ja 2020-luvun ilmastossa (punaiset pylväät). Keskilämpötila on ilmastomallista peräisin, ja kussakin otoksessa on 1000 erilaista simuloitua talvea (100 realisaatiota 10 vuoden ajalta). Punainen pystyviiva kuvaa talven 2020 keskilämpötilaa ja sininen pystyviiva talven 1987 keskilämpötilaa.

Vaikka ilmastonmuutoksen myötä talvet käyvät hiljalleen lämpimämmäksi, ei niiden vuosien välinen vaihtelu ole oleellisesti pienentymässä; 1980-luvun ja 2020-luvun jakaumat ovat jotakuinkin yhtä leveät (joskin ei täysin yhtä leveät). Kuva 4 demonstroi että myös 2020-luvulla erittäin kylmät ja lämmitysenergiaa paljon vaativat talvet ovat mahdollisia, vaikkakin niiden todennäköisyys on pienentynyt ilmastonmuutoksen myötä.

Nykyaikana ilmaston luontainen vaihtelu ja sen suuruus helposti unohdetaan tai aliarvioidaan. Välillä äärikylmyyttä jopa yritetään selittää ilmastonmuutoksen vaikutuksella, vaikka IPCC:n mukaan on selvä konsensus siitä että äärikylmät päivät vähenevät ilmaston lämmetessä. Suhteellisen kylmät ja lumiset talvet ovat ilmastossamme kuitenkin yhä mahdollisia vielä vuosisadan lopussakin, koska luontaisen vaihtelun suuruus on selvästi suurempaa kuin arvioitu lämpeneminen vuosisadan loppuun mennessä.