Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste

Teuvo Ryynänen, Jouko Belt Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito - tutkimusohjelma Työraportti 2005

Teuvo Ryynänen, Jouko Belt Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito - tutkimusohjelma Työraportti 2005 TIEHALLINTO Helsinki 2005

TIEHALLINTO Opastinsilta 12 A PL 33 00521 HELSINKI Puhelinvaihde 0204 22 150

Teuvo Ryynänen, Jouko Belt. Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste. Helsinki 2005. Tiehallinto. Työraportti, 24 s. Asiasanat: alempiasteiset tiet, kelirikko, rajoitukset Aiheluokka: 70 TIIVISTELMÄ Tiehallinto on ottanut käyttöön vuoden 2004 aikana uuden koko maan kattavan yhtenäistetyn painorajoituskäytännön, minkä tavoitteena on mm. vähentää painorajoituksia ja niistä aiheutuvia haittoja kokonaisuutena sekä parantaa painorajoitustarpeen ennakointia, tiedottamista ja vuorovaikutussuhdetta tien käyttäjien kanssa. Uuden käytännön mukaisesti tulevan kevään todennäköisesti painorajoitettavat tiet määritetään jo helmikuun aikana kevään kelirikon vaikeusennusteen avulla. Kelirikon vaikeus ja rajoitusten määrä vaihtelevat vuosittain. Ennustamisella pyritään ennakoimaan tammikuun lopun tunnettujen tekijöiden avulla tulevan kevään runkokelirikon vaikeutta. Runkokelirikon suhteellisen määrän ennustamisessa käytetään lämpötiloista laskettuja tunnuslukuja, pohjaveden pinnan suhteellista korkeutta sekä alueellista keskimääräistä runkokelirikkomäärää. Ennusteen tunnusluvut perustuvat Ilmatieteenlaitoksen säätietoihin, Suomen ympäristökeskuksen pohjaveden korkeustietoihin sekä Tiehallinnon runkokelirikon inventointitietokantoihin. Tulevan kevään kelirikon vaikeus määritetään vertaamalla mallilla laskettua runkokelirikkopituutta osa-alueen luokkarajoihin. Luokkarajat on määritetty normaalijakaumaoletuksen mukaisesti toteutuneiden runkokelirikkopituuksien keskiarvon ja - hajonnan perusteella siten, että viidestä keväästä yksi on helppo, kolme keskivaikeaa ja yksi vaikea. Kevään 2005 ennusteen mukaan Lapin tiepiiriin ja pääosaan Oulun tiepiiriä tulee keskivaikea kelirikko. Muualle maahan on odotettavissa vaikea kelirikkokevät. Mallin mukaan kelirikko on poikkeuksellisen vaikea linjalla Vaasa - Mikkeli, jollaisena se toistuu harvemmin kuin kerran 20 vuodessa. Routaantumisajalla ja pohjaveden pinnan korkeudella arvioidaan rakenteeseen imeytyvän veden määrää alkutalven aikana. Mitä hitaammin routa etenee, sitä enemmän ehtii tierakenteen routarintamaan imeytyä vettä. Pohjavedenpinnan ollessa ylhäällä on etäisyys routarintamaan lyhyt, mikä lisää saatavilla olevan veden määrää. Pääasiallinen syy ennustettuun vaikeuteen keväällä 2005 erityisesti Etelä- ja Keski- Suomessa olivat pitkät routaantumisajat, jotka toistuvat vain noin kerran kahdessakymmenessä vuodessa. Myös pohjavedenpinta oli useilla alueilla pakkaskauden alussa keskimääräistä korkeammalla. Ennuste ei välttämättä vastaa täysin toteutuvaa kelirikkoa, koska toteutuvaan kelirikon vaikeuteen vaikuttavat kevään sulamisajan olosuhteet, kuten sateet ja lämpötilat joita ennusteessa ei voida ottaa huomioon. Myös mallinnuksen varmuutta voitaisiin parantaa, jos runkokelirikon inventointitietoja olisi käytettävissä pidemmältä ajanjaksolta. Alempiasteisten päällystettyjen teiden rajoitusten merkitystä voitaisiin selvittää tarkemmin erillisen tutkimuksen avulla, jolla varmistettaisiin sulamisajan vesipitoisuuden kasvun vaikutus poikittaisen epätasaisuuden lisääntymiseen.

SISÄLTÖ 1 JOHDANTO 9 2 AINEISTOT 10 2.1 Aikataulu 10 2.2 Pohjavesi 10 2.21 PVP asemat 10 2.22 Tilastotiedot 12 2.23 Pohjaveden korkeus syystalvella 2004 13 2.3 Lämpötilatiedot 14 2.31 Ilmatieteen laitoksen havaintomenetelmät 14 2.32 Sää-asemat, mittaukset ja määritykset 15 3 MÄÄRITYKSET JA LASKELMAT 18 3.1 Osa-alueille lasketut lähtöarvot 18 3.2 Kevään 2005 runkokelirikkoennuste 20 KIRJALLISUUSLUETTELO 24

Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste 9 Johdanto 1 Johdanto Rajoittamalla kelirikkoisten teiden liikennettä pyritään estämään teiden vaurioituminen raskaan liikenteen vaikutuksesta. Rajoituksilla pyritään välttämään kyseisten teiden hoito- ja kunnostustarpeen kohtuuton lisääntyminen säilyttäen kuitenkin elintärkeiksi katsottavien kuljetusten liikennöinti myös kelirikkokautena. Ennen kelirikkokautta julkaistaan kevään painorajoitusennuste. Siinä ilmoitetaan ne tiet, joille todennäköisesti asetetaan painorajoitus, jos kevät on tavanomainen. Painorajoitusennuste laaditaan tien kelirikkoalttiuden, liikennemäärän sekä kevään kelirikon ennustetun vaikeuden perusteella. Tiepiirit päättävät alueellaan painorajoitusten asettamisesta paikallisten olosuhteiden ja hoitourakoitsijan esitysten perusteella. Tämän työn tavoitteena on laatia kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste. Ennuste perustuu raportissa "Kelirikon vaikeus ja painorajoitukset" (Tiehallinnon selvityksiä 28/2004) luotuun malliin, jossa kelirikon vaikeus riippuu runkokelirikkokevättä edeltävän ajanjakson alueellisista kelirikko-, lämpötila- ja pohjavesitiedoista sekä raportissa määritettyihin tilastoarvoihin. Alkutalven 2004-2005 routaantumisajat olivat selvästi keskimääräistä pitempiä, pakkasmäärät olivat selvästi tavanomaista pienempiä ja pohjavedet maaperän routaantumisen alkuvaiheessa olivat keskimääräistä korkeammalla, joten ennustetietojen pohjalta kevään 2005 kelirikosta on tulossa keskimääräistä vaikeampi. Toteutuva kelirikon vaikeus riippuu kuitenkin myös kevään lämpötiloista ja sateista.

10 Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Aineistot 2 Aineistot 2.1 Aikataulu Kevään kelirikon vaikeusennuste tehdään tammikuun loppuun mennessä kertyneiden tietojen pohjalta. Tehtävää voidaan perustellusti valmistella jo helmikuun alusta lähtien, mutta ennustetta ei voida tehdä ennen helmikuun loppupuolta tai ehkä jopa maaliskuun alkua. Tämä johtuu siitä, että myös lähtöaineistojen haltijat joutuvat keräämään, tarkistamaan, varmistamaan ja viemään tietokantoihin oman aihealueensa datan. Erityisesti datan laatu huomioon ottaen, tämä on tehty vuosittain varsin nopeasti sekä Ilmatieteenlaitoksella että Ympäristökeskuksessa. Käytännössä lähtöaineistot saatiin taulukon 1 mukaisella tavalla ja järjestyksessä. Olennaisia aikarajoja ovat: 31.01.2005 mittausaika päättyy. Ennustetta ei edes periaatteessa voi tehdä ennen tätä. 15.02.2005 lämpötila-aineisto on saatu kokonaisuudessaan tarkistettuna ja varmistettuna. 22.02.2005 pohjavesiaineisto on saatu numeerisina arvoina. Ennusteen vaatimia laskelmia voidaan tehdä täysipainoisesti tästä päivästä alkaen. Taulukko 1. Aineistojen saantiaikataulu. Aineisto Aika Huomautus Tila/Puute Kaikki 31.01. Mittausjakso päättyy Pohjavesitiedot 02.02. Digitoitu www-grafiikoista Mittaussarjat päättyvät osin jo 31.12.2004 Lämpötilatiedot 04.02. Pääosa aineistosta on saatu Asema 1304 puuttuu, tarkistamattomat tiedot Lämpötilatiedot 15.02. Asema 1304 on korvattu 1322 Kaikkien 14 aseman tiedot mukana, OK % Pohjavesitiedot 17.02. Puuttuvat on digitoitu www-grafiikoista Kaikkien 44 aseman tiedot mukana Pohjavesitiedot 22.02. Pohjavesitiedot numeroina Varsinainen PVP -aineisto, OK % 2.2 Pohjavesi 2.21 PVP asemat Pohjaveden korkeustiedot on poimittu Suomen ympäristökeskuksen verkkosivuilla (http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=98004&lan=fi) olevista kaavioista, jotka digitoitiin silmämääräistä arviointia paremman lukutarkkuuden saavuttamiseksi. Pohjavesilaskelmat on tehty digitoidusta aineistosta, mutta digitoinnin laatu on tarkistettu vertaamalla sitä myöhemmin saatuun numeeriseen aineistoon. Numeerinen aineisto sisälsi 372 pohjavedenkorkeutta ja suurimmat erot digitoidun ja numeerisen välillä olivat + 2 cm. Eroista 80 % oli alle + 1 cm eli käyttötarkoitus huomioonottaen aineistot vastaavat toisiaan lähes täydellisesti. Pohjavesitiedot ovat ajalta 01.01.2004 31.01.2005 ja sisältävät 51 pohjavesialuetta. Kahdelta asemalta ei ole käytössä tilastotietoja, joten niitä ei voida käyttää.

Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste 11 Aineistot Nämä Kainuussa sijaitsevat asemat ovat Pesiö Kurikkaniemi (tunnus 1205) ja Vaatojärvi Pesiö (tunnus 1208). Oripään pohjavesiaseman (tunnus 203) mittaustulokset poikkeavat muiden mittausasemien tuloksista. Muilla asemilla pohjavesi on pääsääntöisesti ollut keskimääräistä korkeammalla, mutta tällä asemalla noin metrin keskimääräistä alempana ja vuodenaikaisvaihtelu on ollut vähäistä. Tämän takia Oripään aseman lukemia ei tässä käytetä (kuva 1). Etelä Savossa Heinäveden pohjavesiaseman (tunnus 504) mittaustulokset päättyivät syyskuun loppuun, joten routaantumisajan alun (2 500 Ch) pohjavedenpinnan korkeutta ei voitu määrittää. Kuva 1. Pohjavedenkorkeus vuonna 2004 Oripään (tunnus 203) pohjavesiasemalla (lähde: Suomen ympäristökeskuksen verkkosivut, www.ymparisto.fi) Aiemmassa selvityksessä kolmen pohjavesiaseman (tunnukset 302, 404 ja 804) mittaussarjoissa oli katkoksia aikavälillä 1984 2004, joten niiltä ei ole määritetty pohjavedenpinnan korkeuden keskiarvoa pakkasmäärän ollessa 2 500 C. Näistä syistä pohjavedenpinnan korkeuden ja keskimääräisen korkeuden erotus kevään 2005 ennustetta varten määritetään 44 pohjavesiaseman perusteella (kuva 2).

12 Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Aineistot Kuva 2. Kahdenkymmenen vuoden keskiarvotilastossa olevat pohjavesiasemat. Kolmen tummennetun aseman pohjavesitiedot puuttuvat (302, 404, 504 ja 804). Tähdellä merkityn aseman (203) pohjavedenpinnan korkeus käyttäytyy muista poikkeavasti. 2.22 Tilastotiedot Pohjavedenpinnan korkeus pakkasumman ollessa 2 500 Ch on tilastoitu kaikkiaan 49 pohjavesiasemalta. Keskimääräiset korkeudet on taulukoitu N60 korkeusjärjestelmässä (taulukko 2). Mallinnusta varten lasketaan tarkasteltavan vuoden ja 20 vuoden keskimääräisen korkeuden erotus. Erotuksella pyritään kuvaamaan pohjaveden etäisyyttä maan (tai tien) pinnasta ja routarintamaan saatavilla olevan veden määrää.

Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste 13 Aineistot Taulukko 2. Pohjavesiasemat ja pohjavedenpinnan keskiarvokorkeudet 1984-2004, kun pakkasmäärä on 2 500 Ch. Pohjavesiasema Pohjavedenpinta 1984-2004 (N60) Tunnus Paikka Mukana 2005 K.a. korkeus (m) Keskihajonta 101 Siuntio On 7.61 0.41 102 Karkkila On 86.21 0.27 104 Tullinkangas On 159.67 0.34 202 Perniö On 59.81 0.27 203 Oripää Ei ole 82.05 0.23 204 Kuuminainen, Pori On 7.19 0.40 301 Orivesi On 133.22 0.44 302 Jamijärvi Ei ole 118.03 0.23 303 Siikainen On 47.60 0.18 401 Elimäki On 57.91 0.31 402 Valkeala On 71.46 0.15 403 Kotaniemi, Ruokolahti On 99.97 0.27 404 Parikkala Ei ole 87.78 0.30 501 Pertunmaa On 112.75 0.29 502 Pistohiekka, Puumala On 80.22 0.24 503 Naakkima, Pieksamäen mlk On 111.62 0.16 504 Heinävesi Ei ole 113.02 0.29 602 Viinikkala, Keitele On 114.20 0.20 603 Kangaslahti, Rautavaara On 133.99 0.19 604 Akonjoki, Sonkajärvi On 145.09 0.49 701 Kuuksenvaara, Ilomantsi On 151.00 0.39 702 Jaamankangas, Kontiolahti On 99.66 0.34 703 Jakokoski, Kontiolahti On 143.25 0.38 704 Juutilankangas, Nurmes On 112.19 0.15 801 Rajamäki, Karijoki On 132.62 0.38 802 Alavus On 116.34 0.09 804 Lummukka, Kauhava Ei ole 80.27 0.10 901 Mutkala, Joutsa On 97.99 0.19 902 Vehkoo, Multia On 149.60 0.30 903 Äijälä, Laukaa On 106.25 0.30 904 Taikkomäki, Karstula On 179.90 0.23 1001 Halsua On 154.81 0.27 1002 Haapajärvi On 97.66 0.56 1003 Kälviä On 12.38 0.24 1004 Kalajoki On 29.25 0.14 1101 Pyhäntä On 172.68 0.17 1102 Ruukki On 80.30 0.19 1103 Pudasjärvi On 210.07 0.29 1104 Kuusamo On 266.31 0.23 1201 Kolmisoppi, Sotkamo On 188.71 0.36 1202 Lumiaho, Kuhmo On 201.40 0.22 1203 Alakangas, Puolanka On 157.80 0.25 1204 Kullisuo, Suomussalmi On 200.24 0.24 1301 Könölä, Tornio On 43.70 0.52 1302 Lautavaara, Rovaniemen mlk On 171.74 0.22 1303 Vallovaara, Salla On 197.00 0.40 1304 Sodankylä On 179.82 0.18 1305 Muonio On 6.03 0.12 1306 Nellim, Inari On 128.35 0.30 49 kpl 44 kpl 2.23 Pohjaveden korkeus syystalvella 2004 Pohjavesi oli syystalvella 2004 selvästi korkeammalla kuin vastaavaan aikaan 2003. Myös pitkänajan keskimääräisiin korkeuksiin verrattuna pohjavesi oli selvästi tavanomaista korkeammalla, Etelä-Suomen rannikolla paikoin jopa metrin. Toisaalta joidenkin yksittäisten asemien pvp -korkeudet, kuten Porin Kuuminainen, olivat yli

14 Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Aineistot 0.5 m keskimääräistä alempana. Yksittäisten asemien suuret poikkeamat tasaantuvat, kun korkeudet levitetään sääalueille (kuva 3). Kuva 3. Pohjavedenpinnan korkeuden ja pitkän ajan keskimääräisen korkeuden erot vuonna 2005, kun pakkassumma oli 2 500 C. 2.3 Lämpötilatiedot 2.31 Ilmatieteen laitoksen havaintomenetelmät Runkokelirikkoennusteessa käytetään hyväksi ilmatieteenlaitoksen havaintoasemilta saatuja vuorokauden keskiarvolämpötiloja. Ennuste pyritään tekemään mahdollisimman aikaisessa vaiheessa helmikuun alussa. Havaintoaseman tyypistä riippuen osa lämpötilatiedoista tarkistetaan ja kirjataan tietokantoihin varsin nopeasti aivan helmikuun alussa, mutta lähinnä manuaalisesti luettavilta asemilta saatavat tiedot viipyvät ymmärrettävästi kauemmin. Runkokelirikkotutkimuksessa on käytetty sääasemien, automaattisten sääasemien ja ilmastoasemien havaintoja. Ilmatieteenlaitoksen kuvaus ko. havaintoasemista on (http://www.fmi.fi/saa/havainto_2.html): Sääasemien ns. synoptiset sanomat laaditaan kolmen tunnin välein ja ne viestitetään maailmanlaajuisesti sovitussa muodossa. Vilkkaasti liikennöidyillä lentoasemilla lentoliikenteen käyttöön tarkoitetut sanomat laaditaan puolen tunnin tai tunnin välein ja lentoliikenteen kannalta olennaiset sään muutokset viestitetään välittömästi ilmailun viestiverkkoon.

Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste 15 Aineistot Automaattisten sääasemien kokoonpano vaihtelee sijainnin ja pääasiallisen käyttötarkoituksen mukaan; ne voidaan edelleen jakaa meri-, järvi-, pelto- ja tunturisääasemiin. Monet asemat voidaan toisaalta luokitella puoliautomaattisiksi, jolloin automaatin jatkuvan mittauksen lisäksi ihminen tekee yhden tai useamman havainnon vuorokaudessa. Ilmastoasemilla tehdään kolme havaintoa vuorokaudessa, mutta erityisesti pilviin ja sääilmiöihin liittyvät havainnot ovat synoptisia sanomia suppeammat. Sadeaseman havainnot tehdään kerran vuorokaudessa. Ilmasto- ja sadeasemien havaintoja käytetään Suomen ilmaston tutkimuksessa. Ilmastontutkimusta varten tarvitaan pitkiä, jopa yli 150 vuoden mittaisia havaintosarjoja. Lämpötilatiedot siirtyvät tarkistettuna nopeimmin tietokantoihin sääasemilta ja automaattisilta sääasemilta. Tämän takia olisi seuraavassa ennusteessa perusteltua vaihtaa ilmastoasemat 2201 (Kuru Länsi-Autere) ja 1304 (Hattula Lepaa) lähimpään automaatti- tai sääasemaan (kuva 4). Lähin 2201:n korvaava automaattiasema on 2218 (Virrat Äijänneva) ja 1304:n korvaava on 1322 (Hämeenlinna Katinen). 1 221 2 218 1 222 2 103 1 306 50 km 1 304 1 433 50 km 2 201 1 322 1 403 2 123 2 303 Kuva 4. Tutkimuksessa käytetyt ilmastoasemat 1304 ja 2201 sekä ne automaattiset havaintoasemat, joilla osittain manuaaliluennassa olevat ilmastoasemat voitaisiin korvata. 2.32 Sää-asemat, mittaukset ja määritykset Kevään 2005 kelirikon vaikeusennusteen lämpötila-aineistona käytettiin viidentoista ilmatieteenlaitoksen sääaseman säähavaintoja (taulukko 3). Pakkaskausi (PKA) alkoi pohjoisinta Suomea lukuun ottamatta marraskuun puolivälissä, joka on muutaman vuorokauden keskimääräistä myöhemmin. Lauhan alkutalven vuoksi tammikuun lopun pakkassummat (PS T ) olivat varsin pieniä. Tammikuun lopun pakkasumman perusteella alkutalvi 2004-2005 sijoittuu tilastoissa lämpimimpien 10 prosentin joukkoon. Routaantumisajat pakkaskauden alusta tammikuun loppuun (RA T ) ovat hiukan keskimääräistä lyhyempiä. Routaantumisajat 2 500 Ch - 6 000 Ch (RA S ) olivat poikkeuksellisen pitkiä kaikkialla muualla paitsi Lapissa. Keski- ja Etelä-Suomen routaantumisajat sijoittuvat pitkän ajan jakaumissa pisimpien 5 % joukkoon.

16 Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Aineistot Taulukko 3. Sääasemille kevättä 2005 varten lasketut säämuuttujat. Lpnn Aseman nimi Kevät PKA PS T RA T RA S 8602 Sodankylä Vuotso 2005 8/10/2004 21 089 115 7 7502 Rovaniemen Mlk Apukka 2005 13/11/2004 15 418 79 11 4601 Kajaani Lentoasema 2005 13/11/2004 11 366 79 23 4402 Haapavesi Kotitalousoppilaitos 2005 13/11/2004 9 451 79 30 3801 Joensuu Lentoasema/Liperi 2005 16/11/2004 10 025 76 27 3601 Kuopio Lentoasema/Siilinjärvi 2005 16/11/2004 8 789 76 37 2401 Jyväskylä Lentoasema/Jyväskylä 2005 16/11/2004 7 666 76 56 2201 Kuru Länsi-Aure 2005 16/11/2004 6 274 76 59 2602 Mikkeli Lentoasema 2005 16/11/2004 7 070 76 59 1322 Hämeenlinna Katinen 2005 16/11/2004 3 898 76 59* 301 Helsinki-Vantaan Lentoasema 2005 17/11/2004 3 173 75 43* 1101 Turku Lentoasema 2005 16/11/2004 2 359 76 47* 3001 Vaasa Lentoasema 2005 16/11/2004 5 352 76 60 5401 Oulu Lentoasema/Oulunsalo 2005 14/11/2004 9 425 78 36 3101 Ylistaro Pelma 2005 16/11/2004 5 736 76 63 Eteläisimpien havaintoasemien 1322, 301 ja 1101 RA S -arvot jouduttiin muodostamaan tavanomaisesta poikkeavalla tavalla, koska noilla asemilla pakkasmäärät eivät saavuttaneet RA S :in laskemiseen vaadittua 6 000 Ch arvoa tammikuun loppuun mennessä. Asemalle 1322, Hämeenlinna Katinen, laskettiin pitkän ajan vuorokauden keskilämpötila helmikuussa, joka oli -7.45 C. Alkutalvi oli poikkeuksellisen lämmin, joten pitkän ajan helmikuun vuorokauden keskilämpötilaa kohotettiin "puolet" eli -3.73 C. Tämän "helmikuun arvioidun vuorokausilämpötilan" avulla laskettiin teoreettinen routaantumisaika RA S Hämeenlinnan havaintoasemalle. Samaa menettelyä ei käytetty asemille 301 ja 1101, sillä routaantumisaika olisi venynyt maaliskuulle ja menettelyssä olisi jouduttu ennustamaan liian monta toistaiseksi tuntematonta tekijää. Sen sijaan asemien 301 ja 1101 routaantumisaika määritettiin ko. asemien routaantumisaikatilastoista summakäyrän 80 % -pisteen kohdalta. Alkuperäisessä kelirikkoennustemenettelyssä lähdettiin ajatuksesta, että jos jonkin havaintoaseman selittävää muuttujaa ei kyetä määrittämään, se korvataan tyhjällä. Paikkatietojärjestelmässä tehtävän levityksen yhteydessä havaintoasema saa kyseisen tunnusluvun viereisten asemien tunnuslukujen perusteella matemaattisten sääntöjen perusteella. Tämä menettely olisi kasvattanut kolmen eteläisen havaintoaseman routaantumisaikoja vielä taulukon 2 arvoja suuremmiksi, jolloin routaantumisajan 2 500 C - 6 000 C loppu lähestyy jo sulamiskauden alkua. Täsmälleen oikeaa menettelyä ei voida tietää (ennuste), mutta käytetty tapa arvioitiin kuitenkin järkevimmäksi. Kahdenkymmenen kahdeksan vuoden tilastoissa 6 000 Ch pakkasumma on saavutettu maaliskuun loppuun mennessä joka vuosi Hämeessä (1322), mutta Helsinki- Vantaalla (301) sitä ei ole saavutettu kahtena ja Turussa (1101) kolmena vuotena (kuva 5).

Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste 17 Aineistot Kuva 5. Säähavaintoasemat.

18 Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Määritykset ja laskelmat 3 Määritykset ja laskelmat 3.1 Osa-alueille lasketut lähtöarvot Asemakohtaiset pohjavesi- ja säämuuttujat ovat pistetietoa, jotka levitetään paikkatietojärjestelmän avulla koko Suomen alueelle. Tällä tasataan suuria yksittäisiä eroja mittausasemien välillä sekä interpoloidaan arvot paikkoihin, joista suoraa mittaustulosta ei ole (taulukko 4). Taulukko 4. Kevään 2005 kelirikon vaikeusennusteen osa-alueille lasketut selittävät muuttujat. Osa-alue Kevät RKM RA S (vrk) PVP (m) RA T (vrk) PS T ( Ch) 1 2005 0.92 % 7.7 0.046 108.7 20 089 2 2005 1.25 % 14.3 0.087 84.5 15 269 3 2005 0.33 % 26.5 0.191 78.5 10 899 4 2005 1.94 % 36.3 0.069 78.1 8 971 5 2005 3.59 % 31.1 0.282 76.3 9 670 6 2005 4.54 % 37.5 0.078 76.7 9 007 7 2005 6.19 % 52.1 0.026 76.3 7 374 8 2005 4.70 % 58.2-0.128 76.1 6 037 9 2005 1.95 % 50.1 0.080 76.0 7 398 10 2005 3.79 % 54.1 0.253 75.8 4 367 11 2005 1.42 % 49.1 0.432 75.4 4 136 12 2005 1.71 % 50.7 0.079 75.9 3 437 13 2005 5.05 % 55.6-0.160 76.4 6 311 14 2005 1.05 % 30.6 0.069 78.4 10 449 Runkokelirikkomediaanit (RKM) ovat 1998-2003 tehtyjen sorateiden runkokelirikkoinventointien perusteella määritetyt osa-alueiden keskimääräiset suhteelliset arvot. Suhteellinen arvo on laskettu jakamalla runkokelirikkoinen soratiepituus koko soratiepituudella. Mediaanit vaihtelevat 0.33 % ja 6.19 % välillä ja niillä otetaan huomioon mm. osa-alueiden väliset maaperä- ja tierakenne-erot (kuva 6). Kuva 6. Osa-alueiden sorateiden suhteelliset runkokelirikkomediaanit.

Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste 19 Määritykset ja laskelmat Osa-alueiden säämuuttujat RA S (routaantumisaika 2 500 C - 6 000 C), RA T (routaantumisaika pakkaskauden alusta tammikuun loppuun) ja PS T (pakkassumma tammikuun 31.) on määritetty seuraavalla tavalla: Lasketaan havaintoasemittain RA S, RA T ja PS T Levitetään arvot Suomen alueelle IDW -menetelmällä (solukoko 2x2 km, etäisyyden potenssi 2, hakusäde 250 km ja levityssäde 250 km) Rajataan Suomi 14 osa-alueeseen ja lasketaan kunkin sääalueen solujen keskiarvo erikseen kunkin muuttujan suhteen = osa-alueiden RA S, RA T ja PS T Koko maan keskimääräinen tilastollinen 28 vuoden routaantumisaika RA S on 21 vuorokautta. Talvella 2004-2005 RA S -arvot olivat poikkeuksellisen pitkiä kaikkialla muualla paitsi Lapissa. Etelä- ja Keski-Suomen arvot sijoittuvat 28 vuoden jakaumissa pisimpien 5 % joukkoon. Ennustemallissa RA S -arvot ovat pohjavedenpinnan korkeuden ohella merkittävin vuosittain muuttuva tekijä. Routaantumisajat pakkaskauden alusta tammikuun loppuun (RA T ) olivat osa-alueilla hiukan tavanomaista lyhyempiä. Lauhan alkutalven vuoksi osa-alueiden pakkassummat tammikuun lopussa olivat varsin pieniä ja alkutalvi 2004-2005 sijoittuu tilastoissa kaikkien osaalueiden osalta lämpimimpien 10 % joukkoon (kuva 7). Kuva 7. Routaantumisajat 2 500-6 000 C (RA S ), routaantumisajat pakkaskauden alusta tammikuun loppuun (RA T ) sekä tammikuun 31. päivän pakkasummat (PS T ) osa-alueilla talvella 2004-2005. Arvon muuttuminen punaisen suuntaan vaikeuttaa kelirikkoa. Pohjavedenpinta (PVP), kun pakkasmäärä on 2 500 Ch, on määritetty seuraavalla tavalla: Etsitään lähimpänä pohjavesialuetta oleva sääasema Lasketaan sääaseman pakkasummat pakkaskauden alusta Määritetään vuorokausi, jolloin pakkasumma on lähimpänä 2 500 Ch Määritetään ko. vuorokautta vastaava PVP -korkeus Lasketaan pohjavesiaseman PVP -korkeuden ja keskimääräisen korkeuden erotus

20 Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Määritykset ja laskelmat Levitetään PVP -erotus Suomen alueelle IDW -menetelmällä (solukoko 2x2 km, etäisyyden potenssi 2, hakusäde 150 km ja levityssäde 150 km) Rajataan Suomi 14 osa-alueeseen ja lasketaan kunkin sääalueen solujen keskiarvo = kutakin osa-aluetta edustava PVP Pohjavesi (PVP) oli syystalvella 2004 selvästi keskimääräistä korkeammalla Oulun tiepiirin kaakkoisosassa, Savo-Karjalan tiepiirin itäosissa, Hämeen tiepiirin eteläosissa ja Uudenmaan tiepiirissä sekä Turun tiepiirin kaakkoisosassa (kuva 8). Uudenmaan rannikolla pohjavesi oli jopa metrin tavanomaista korkeammalla. Pitkän ajan tilastoissa osa-alueilla 3, 5, 10 ja 11 pohjavesi on näin korkealla keskimäärin kerran kymmenessä vuodessa. Kuva 8. Pohjavedenpinnan suhteellinen korkeus talvella 2004-2005, kun pakkasmäärä oli 2 500 Ch. 3.2 Kevään 2005 runkokelirikkoennuste Kelirikon vaikeusennuste pohjautuu sorateiltä inventoituihin kelirikkomääriin. Kelirikkokevään vaikeuden ennustamisessa laskettu kelirikkopituus tai edes suhteellinen kelirikkopituus eivät sinänsä merkitse kovinkaan paljoa, sillä ennustettua suhteellista kelirikkopituutta ainoastaan verrataan aiemmin esiintyneisiin määriin. Jos ennustettu suhteellinen pituus on suuri verrattuna aiempiin määriin, tulee kelirikosta vaikea ja jos se on pieni, kelirikosta tulee helppo. Kelirikon vaikeuden ennustetta sovelletaan kuitenkin kaiken tyyppisillä teillä, myös päällystetyillä teillä. Päällystettyjen teiden tapauksessa kelirikon vaikeusennuste ei kerro lainkaan kelirikon määrää tai edes suhteellista määrää vaan ainoastaan sen, tuleeko kelirikosta vaikea, keskimääräinen vai helppo. Sama koskee tietysti myös sora- ja päällystettyjen teiden kokonaismääriä. Kelirikkoennuste perustuu kaavaan 1.

Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste 21 Määritykset ja laskelmat RKL 0.2747 5.644 10 0.3048 RKM * RA 0.2725 sign PVP 8 RA S 2.8702 T 0.0036 PS 0.3101 T 0.0221 PVP 1 0. 4202 3.4455 ( 1 ) Missä RKL = (Sorateiden) suhteellinen runkokelirikkopituus ( % ) RKM = (Sorateiden) suhteellisen runkokelirikkopituuden mediaani ( % ) RA S = Routaantumisaika 2 500-6 000 Ch ( vrk ) PVP = Pohjavedenpinnan suhteellinen korkeus ( m ) RA T = Aika pakkaskauden alusta tammikuun 31 päivään ( vrk ) PS T = Tammikuun lopun pakkassumma ( Ch ) Raja-arvot helpon, keskivaikean ja vaikean kelirikkokevään välillä on määritetty mallin 1 avulla. Kullekin osa-alueelle on laskettu jokaisen vuoden suhteellinen runkokelirikkopituus sekä niistä osa-alueittain keskiarvo ja keskihajonta. Kaavassa selittävien muuttujien arvoina on käytetty todellisia esiintyneitä arvoja vuosina 1998-2003. Keskiarvoa, keskihajontaa ja normaalijakaumaoletusta hyväksikäyttäen on saatu 20 % - ja 80 % -pisteet, joita käytetään suoraan helpon/keskivaikean ja keskivaikean/vaikean kelirikkokevään rajoina. Kevään 2005 ennusteen mukaan Lapin tiepiiriin ja pääosaan Oulun tiepiiriä tulee keskivaikea kelirikko (taulukko 5). Muualle maahan on odotettavissa vaikea kelirikkokevät. Linjalla Vaasan tiepiiri - Keski-Suomen tiepiiri - Kaakkois-Suomen tiepiiri (osa-alueet 6, 7, 8, 9, 11 ja 13) kevään 2005 ennusteet sijoittuvat jakaumassa 95 % yläpuolelle eli näillä osa-alueille runkokelirikko tulee olemaan selvästi keskimääräistä vaikeampi. Taulukko 5. Osa-alueiden kevään 2005 kelirikkoennuste ja raja-arvot. Raja-arvot Ennuste 2005 Osa-alue Alaraja Yläraja Suhteellinen pituus Prosenttipiste Kelirikon vaikeus 1 0.43 % 0.90 % 0.48 % 26 % Keskivaikea 2 0.64 % 1.32 % 0.81 % 34 % Keskivaikea 3 0.18 % 0.47 % 0.46 % 79 % Keskivaikea 4 1.29 % 2.60 % 2.84 % 87 % Vaikea 5 2.24 % 3.70 % 4.13 % 91 % Vaikea 6 2.71 % 4.64 % 5.66 % 96 % Vaikea 7 3.78 % 6.78 % 9.49 % 99 % Vaikea 8 2.65 % 6.31 % 8.56 % 97 % Vaikea 9 1.43 % 2.64 % 3.76 % 99 % Vaikea 10 2.02 % 5.64 % 7.25 % 94 % Vaikea 11 0.82 % 2.70 % 3.67 % 96 % Vaikea 12 0.98 % 3.44 % 3.84 % 87 % Vaikea 13 2.55 % 5.72 % 8.67 % 99 % Vaikea 14 0.63 % 1.51 % 1.45 % 77 % Keskivaikea Kelirikon ennustetaan olevan maan etelä- ja keskiosassa tavanomaista vaikeampi ja poikkeuksellisen vaikea Vaasa-Mikkeli -linjalla (kuva 9). Kuvassa summakäyrän arvo 95 % tarkoittaa, että mallin mukaan näin vaikeaa kelirikkoa esiintyisi ainoastaan kerran 20 vuodessa (5/100 = 1/20). Ainoastaan maan pohjoisosaan ennustetaan keskimääräistä kelirikkokevättä. Kelirikko tulee olemaan siten vaikeampi kuin kolmena edellisenä vuotena.

22 Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Määritykset ja laskelmat Kuva 9. Kevään 2005 kelirikon vaikeusennusteen sijoittuminen tilastoissa. Kelirikon vaikeusennuste jakaa Suomen kahtia (kuva 10). Vaikeusennusteen perusteella määräytyy se, minkä kelirikkoluokan teitä rajoitetaan tulevana keväänä. Ennusteen keskivaikealla alueella rajoitetaan C- ja D- kelirikkoluokkien teitä ja vaikealla alueella B-, C- ja D- kelirikkoluokkien teitä. Tieosien kelirikkoluokitus tehdään eri yhteydessä keskitetysti loka-marraskuussa Tiehallinnon toimesta ("Kelirikkoteiden liikenteen rajoittaminen", Tiehallinto 2005). Kuva 10. Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste.

Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste 23 Määritykset ja laskelmat Osa-alueittain tarkasteltuna kelirikkoa esiintyy maan etelä- ja keskiosassa selvästi enemmän kuin keskimäärin. Ainoastaan maan pohjoisosaan ennustetaan keskimääräistä tai hieman keskimääräistä vähempää kelirikkoa (kuva 11). Kuva 11. Kevään 2005 kelirikkoennusteen poikkeama alueen keskimääräisestä kelirikosta. Sorateillä suhteellisesti eniten runkokelirikkoa tulee esiintymään Vaasan, Keski- Suomen, Hämeen ja Savo-Karjalan tiepiireissä. Vähiten runkokelirikkoa esiintyy Lapin tiepiirissä ja Oulun tiepiirin koillisosissa. Tässä tarkastelutavassa ennustettavaan kelirikkomäärään vaikuttaa voimakkaasti osa-alueen sorateiden runkokelirikon mediaani (taulukko 4, sarake RKM). Kuva 12. Ennuste sorateiden suhteellisesta kelirikkopituudesta keväällä 2005.

24 Kevään 2005 kelirikon vaikeusennuste Määritykset ja laskelmat Kirjallisuusluettelo Belt J. Kestoikätutkimus. Loppuraportti. Oulun yliopiston tie- ja liikennetekniikan laboratorion tutkimusselostuksia 2/1999. 42 s. + liitteet 19 s. Oulu 1999. Belt J., Lämsä V. P., Ehrola E. Kevytpäällysteisten teiden rakenteen parantamisen mitoitusmenettely. Helsinki 2001. Tiehallinto. Tiehallinnon selvityksiä 85/2001. 64 s. + liitteet 6 s. ISSN 1457-9871, ISBN 951-726-850-5, TIEH 3200731. Belt J., Lämsä V. P., Liimatta L., Ehrola E. Kevytpäällysteiden vauriomallien ja mitoitusmenetelmien kehittämisen perusteet. Helsinki 2000. Tielaitos. Tielaitoksen selvityksiä 18/2000. 80 s. + liitteet 19 s. ISSN 0788-3722, ISBN 951-726-635-9, TIEL 3200607. Kelirikkoteiden liikenteen rajoittaminen. Tiehallinnon ohjejulkaisu. Helsinki 2005. Koekäyttöversio 24.2.2005. Lämsä V. P., Päällystetyn tiestön mitattu kunto. Helsinki 2001. Tiehallinto. Tiehallinnon selvityksiä 82/2001. 40 s. + liitteet 13 s. ISSN 1457-9871, ISBN 951-726- 846-7, TIEL 3200728. Ryynänen T., Belt J., Ehrola E. Sorateiden runkokelirikko ja kelirikon vaikeuden ennustaminen. Helsinki 2003. Tiehallinto. Tiehallinnon selvityksiä 46/2003, 69 s. ISSN 1457-9871, ISBN 951-803-128-2, TIEH 3200833. Ryynänen T., Lämsä V. P., Belt J., Ehrola E. Kelirikon vaikeus ja painorajoitukset. Helsinki 2004. Tiehallinto. Tiehallinnon selvityksiä 28/2004, 50 s. ISSN 1457-9871, ISBN 951-803-281-5, TIEH 3200878. Soveri J., Mäkinen R., Peltonen K. Pohjaveden korkeuden ja laadun vaihteluista Suomessa 1975 1999. Suomen ympäristökeskus. Helsinki 2001. ISSN 1238-7312. ISBN 952-11-0746-4. Wahlman T. Kuvaus tien pinnan Laser RST- kuntoparametreista Suomessa. Käännös: Mattila K., Järvinen S., Kumpula T. Ramboll Finland Oy 2004. Äijö, J. 2004. Automaattinen vauriomittaus, Esitelmä, Tielaitos, 100 Gen Oy.