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.

Kuvassa näkyy miten lämpötila pakkastilanteessa muuttuu korkeuden mukana. Inversiokerroksessa lämpötila nousee nopeasti korkeuden mukana, mutta heti inversion yläpuolella ilma jäähtyy melko tasaisesti mitä korkeammalle mennään.

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.

Kuvassa näkyy miten väärään paikkaan ennustettu pilvilautta voi pahimmillaan aiheuttaa lämpötilan ennustevirhettä. Päinvastainen tilanne voi syntyä pilvisessä talvisäässä, jos pilven repeäminen ennustetaan väärään kohtaan.

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 .

Tämä kirjoitus kuuluu kategoriaan Huomioita säästä. Pysyvä linkki.

8 vastausta kirjoitukseen

  1. Päivitysilmoitus: Inversio « Go – Za

  2. Wolfgang sanoo:

    Eilen kauhistelin ja aloin varautumaan 25-32 asteen pakkasiin.
    Tänään onkin ennusteessa helmikuun aluksi kaavailtu vain muutamia pakkasasteita Jyväskylään:)

    Toivottavasti hyvä tuuri kylmyyksien suhteen jatkuu koko talven!

    • Allu sanoo:

      Katsoin itsekkin säätä ja näytti 27-31 asteen pakkasia ja selkeää eli yleensä silloin korkeapaine on lähellä. Onneksi sää lupasikin tänään 30asteen tilalta 5-3 astetta pakkasta eli silloin matalapaine lähestyy Suomea! Ja lupasi runsasta lumisadetta kolmelle päivälle! :)

      • Wolfgang sanoo:

        No tänään oltiinkin helmikuun alun ennustuksessa palattu aiempaan ja kylmempään.
        http://www.smileyarena.com/emoticons/letters/free-msn-smileys-flaming2.aspx

        • Allu sanoo:

          Niinpä näytti tänne Kajaaniin myös selkeää ja 15-20 astetta pakkasta! :)

  3. Masa sanoo:

    Hyvä Petri! Kiinnostava ja hyvin asiaa valaiseva kirjoitus.

  4. Mika sanoo:

    Mielenkiintoinen kirjoitus!

    Mielikuvitus alkoi heti laukata. Kuinka korkealle tuo ”lasikatto” tarkkaan ottaen muodostuu? Voisiko sitä puhkaista edes teoriassa esim. suuren, ylöspäin suunnatun turbiinin avulla? :) Tai puhkaiseeko esim. laskeutuva helikopteri sen alas tullessaan? Ja jos tuollainen reiän puhkaiseminen paikallisesti onnistuisi, kuroutuisiko reikä umpeen heti turbiini sammutettaessa vai alkaisiko aukko päinvastoin laajeta, kun ilma on edes pieneltä alueelta päässyt sekoittumaan tuon rajan eri puolin?

  5. Päivitysilmoitus: Talvi jatkuu yli itsenäisyyspäivä | Sään takaa

Forecan blogissa on käytössä kommenttien esimoderointi eli blogin ylläpitäjän on hyväksyttävä kommentti ennen kuin se näkyy blogissa. Kommentteja käydään läpi toimistotyöajan puitteissa.

Blogin keskusteluun voi osallistua asiallisilla, aiheeseen liittyvillä ja toisia kunnioittavilla kommenteilla. Viestejä voidaan jättää julkaisematta ylläpidon harkinnan mukaan, esimerkiksi jos viesti on loukkaava, ei liity blogin aiheeseen, sisältää selkeää tahallista provosointia tai on muutoin asiaton.