Pakkanen ja inversio

Keskitalvella auringon lämmitys on meidän leveyspiirillämme lähes olematonta. Talven ”lämpimät” hetket ovatkin meillä lähinnä matalapaineiden ansiota ja tuulen tuliaisia sulalta mereltä. Heti, kun matalapaineet heikkenevät ja lakkaavat pumppaamasta meille mereistä lämpöä, pyrkii ilma välittömästi jäähtymään. Tätä jäähtymistä pilvet pystyvät tehokkaasti hidastamaan samalla tavoin kuin peitto suojaa öistä nukkujaa paleltumasta. Mitä enemmän ja mitä paksumpia pilvet ovat, sitä tehokkaammin ne estävät maanpinnan säteilyjäähtymistä. Aivan kuten useampi tai paksumpi peittokerros lämmittää nukkuvaa henkilöä paremmin.

Kaikkein voimakkaimmin pakkanen kiristyy kuivassa, selkeässä ja heikkotuulisessa säässä. Tällöin maan pinta säteilee lämpöä ulkoavaruuteen kaikkein tehokkaimmin. Samalla maan pinta kylmenee ja sen myötä alkaa jäähtyä myös aivan maanpinnan lähellä oleva ilma (eli alin kerros ilmakehää, jossa me ihmiset elämme). Tämän kylmän kerroksen paksuus vaihtelee joistakin kymmenistä metreistä muutamaan sataan metriin. Heti tämän kerroksen yläpuolella olisi 10 – 30 astetta lauhempaa.

Normaalisti ilmakehässä lämpötila laskee ylöspäin mentäessä 6-10 C astetta jokaista kilometriä kohden. Talvisessa pakkastilanteessa aivan maan pinnan lähelle syntyy juuri päinvastainen ja ilmakehälle oudompi tilanne, jossa lämpötila kohoaakin ylöspäin mentäessä. Tällaista ilmakerrosta kutsutaan säätieteessä nimellä inversio. Meillä kireimmistä pakkasista 10 – 30 astetta on pelkästään inversion aikaan saamaa.

Inversio muodostaa maan pinnan lähelle hyvin vakaan kerroksen. Kuvainnollisesti voi ajatella, että inversio aiheuttaa kylmän kerroksen yläosaan näkymättömän ”lasikaton”. Ilma lasikaton eri puolilla ei pääse juurikaan vaihtumaan ja kun tuulikin Inversiotilanteissa jää usein kokonaan tämän lasikaton yläpuolelle, ei ilma pääse sekoittumaan oikein edes sivusuunnassa.  Tästä syystä kaupunkien ilmanlaatu usein huononee merkittävästi juuri kireissä pakkastilanteissa. Ilmaan päästetyt hiukkaset ja kaasut eivät pääse lainkaan sekoittumaan ja kun ei ole juuri tuultakaan, ei saada mistään tilalle puhtaampaa ilmaa. Tilanne helpottaa vasta kun inversio hajoaa.

Inversio hajoaa oikeastaan vasta, kun paikalle virtaa riittävän kosteaa ilmaa tai kunnon pilvipeitto, joka estää jatkossa säteilyjäähtymisen. Myös riittävän voimakas tuuli pystyy rikkomaan tämän näkymättömän ”lasikaton”.  Oli syy sitten mikä tahansa inversion hajottua lämpötila voi kohota hyvinkin nopeasti.

Sääennusteissa talvinen pakkasinversio aiheuttaa välillä suurta päänvaivaa meteorologeille ja vuoden suurimmat virheet lämpötilaennusteissa liittyvätkin juuri inversiotilanteisiin. Paikalliset lämpöerot voivat talvella olla hyvinkin suuret riippuen pilvisyyden määrästä. Äärimmäisessä tilanteessa vierekkäisillä havaintoasemilla saattaa olla joskus jopa 20 asteen lämpötilaero.

Usein pystytään ennustamaan, että pilvipeite alkaa vähitellen repeillä. Se, koska pilvipeite tarkalleen repeää ja mistä kohdasta, onkin sitten jo ihan toinen juttu. Tapahtuma vastaa jossain määrin tilannetta, jossa vanhaa lakanaa vedettäisiin yhtä aikaa kaikista kulmista ja yritettäisiin arvata, mistä kohtaa lakana tarkalleen alkaa revetä ja mihin suuntaan repeämä jatkuu. Ennustamalla pilvipeitteen repeäminen paikallisesti väärin muutamankin kilometrin verran syntyy helposti 10 asteen ennustusvirheitä.   Toisaalta sama ongelma on mahdollista myös toisin päin, kun selkeään kireään pakkassäähän on purjehtimassa yksittäinen pilvilautta sulalta mereltä.  Pilvilautan paikan ennustaminen vähänkin väärin seuraavalle päivälle voi tuottaa jopa 20 asteen virheen.

Inversio vaikuttaa siis vain hyvin ohuessa kerroksessa ja niinpä kireimmistä pakkasista olisi kaikkein helpointa päästä eroon nousemalla muutaman sata metriä maanpinnasta ylöspäin tai rikkomalla jotenkin itse inversion ”lasikatto”;) Tämä jälkimmäinen ei taida olla kovin helposti tehtävissä, mutta ensimmäistä keinoa pystyy kokeilemaan esimerkiksi kipuamalla tunturissa muutama sata metriä ylöspäin. Välttämättä ei tarvitse mennä edes Lappiin asti.   Eron voi huomata kireimmissä pakkasissa etelän suuremmissa hiihtokeskuksissakin. Sääennusteet ja säähavainnot tehdään yleensä maanpinnan tasolle ja tällöin tunturissa sijaitsevalla laskettelukeskuksella voi ollakin selvästi miedompaa pakkasta kuin sääennustuksissa luvataan. Eli  Lapin 20 asteen pakkasten takia ei vielä kannata hiihtomatkaansa perua, vaan mieluumminkin mennä ihmettelemään, kuinka paljon heikompaa pakkanen tunturin eri korkeuksilla onkaan .