Thunderstorm climatology and lightning location applications in northern Europe

Thunderstorm is a dangerous electrical phenomena in the atmosphere. Thundercloud is formed when thermal energy is transported rapidly upwards in convective updraughts. Electrification occurs in the collisions of cloud particles in the strong updraught. When the amount of charge in the cloud is large enough, electrical breakdown, better known as a flash, occurs. Lightning location is nowadays an essential tool for the detection of severe weather. Located flashes indicate in real time the movement of hazardous areas and the intensity of lightning activity. Also, an estimate for the flash peak current can be determined. The observations can be used in damage surveys. The most simple way to represent lightning data is to plot the locations on a map, but the data can be processed in more complex end-products and exploited in data fusion. Lightning data serves as an important tool also in the research of lightning-related phenomena, such as Transient Luminous Events. Most of the global thunderstorms occur in areas with plenty of heat, moisture and tropospheric instability, for example in the tropical land areas. In higher latitudes like in Finland, the thunderstorm season is practically restricted to the summer season. Particular feature of the high-latitude climatology is the large annual variation, which regards also thunderstorms. Knowing the performance of any measuring device is important because it affects the accuracy of the end-products. In lightning location systems, the detection efficiency means the ratio between located and actually occurred flashes. Because in practice it is impossible to know the true number of actually occurred flashes, the detection efficiency has to be esimated with theoretical methods.

Ukkonen on ilmakehän vaarallinen sähköilmiö. Ukkospilvi on seurausta lämpöenergian voimakkaasta kulkeutumisesta (konvektio) ilmakehän alemmista kerroksista ylöspäin. Ukkospilvi sähköistyy, kun pilveä kasvattava voimakas nousuvirtaus aiheuttaa pilvihiukkasten yhteentörmäyksiä, joissa tapahtuu sähkövarausten erottumista. Kun pilven sähkövaraus on kasvanut riittävän suureksi, tapahtuu läpilyönti eli salama. Salamoiden paikantaminen on nykypäivänä yksi tärkeimmistä vaarallisen sään havaintomenetelmistä. Salamahavainnoista nähdään lähes reaaliajassa, missä ukkosalueet etenevät ja kuinka kiivasta salamointi on. Lisäksi jokaiselle paikannetulle salamaniskuille saadaan mm. arvio huippuvirralle. Jälkikäteen havain­toja voidaan hyödyntää vahinkotapausten selvittämisessä. Yksinkertaisimmillaan salamanpaikannustie­to­a esitetään pisteinä kartalla. Tietoa voidaan jalostaa myös monimutkaisemmiksi tuotteiksi ja eri havaintoaineis­tojen yhdistelmiksi. Lisäksi salamanpaikannustietoa voidaan hyödyntää salamaan liittyvien seurannais­ilmiöiden kuten esimerkiksi yläsalamoiden tutkimuksessa. Runsaimmin maapallolla ukkostaa siellä missä on tarjolla runsaasti lämpöä, kosteutta ja troposfäärin epävakautta, esimerkiksi tropiikin maa-alueilla. Korkeilla leveysasteilla kuten Suomessa ukkoskausi rajoittuu käytännössä kesään, ja samoin kuin lähes kaikilla sääsuureilla Suomessa, myös ukkosten esiintymisellä on suurta vuosivaihtelua. Kaikkien mittalaitteiden osalta on tärkeää tietää laitteen suorituskyky, esimerkiksi tarkkuus ja tehokkuus, koska nämä vaikuttavat suoraan lopputuotteiden täsmällisyyteen. Salamanpaikantamisessa tärkeä suure on havaintotehokkuus, joka tarkoittaa paikannettujen salamoiden lukumäärän suhdetta todellisuudessa esiintyneiden salamoiden lukumäärään. Koska todellisuudessa esiintyneiden salamoiden lukumäärää on käytännössä mahdotonta tietää varmuudella, joudutaan laitteiston tehokkuus usein arvioimaan teoreettisin menetelmin.