Miten tuuli syntyy?

Tuuli on ilman liikettä. Välillä ilma liikkuu vauhdilla ja toisinaan seisoo vain paikallaan. Mistä tämä sitten johtuu? Otetaan esimerkkinä auton rengas, johon painetaan  terävällä esineellä  pieni reikä. Näin ilma alkaa liikkua ja reiän kohdalle syntyy erittäin paikallinen tuuli. Tuuli puhaltaa renkaan sisältä ulospäin. Aluksi tuuli on voimakasta, mutta vähitellen tuuli kuitenkin alkaa heikentyä.  Lopulta, kun rengas on ”tyhjä”, myös tuuli tyyntyy.

Tuuli johtuu paine-erosta

Rengaskokeessa tuuli johtuu paine-erosta renkaan sisä- ja ulkopuolella.  Aluksi renkaan sisällä on selvästi suurempi paine kuin renkaan ulkopuolella, mutta renkaan ”tyhjennyttyä” paine-eroa ei enää ole lainkaan. Samalla tavalla myös ilmakehässä tuuli on sitä voimakkaampaa, mitä suurempaa on paine-ero eri alueiden välillä. Ilmakehässä paine-erot johtuvat ilmanpaineen vaihtelusta.

Paljonko ilma painaa?

Maapalloa ympäröi kaasukerros, jota kutsutaan ilmakehäksi. Ilmakehä on sekoitus noin kymmentä erilaista luonnollista kaasua.  Pääasiassa seos sisältää typpeä (78%) ja happea (21%).  Tämä ilman kaasuseos on kovin huomaamaton ja usein ajatellaankin, ettei  ilmakehä myöskään paina mitään. Kaikilla kaasuilla on kuitenkin oma painonsa ja niin on ilmakehän kaasuseoksellakin. Tämä paino on jopa huomattavan suuri. Ilmakehä aiheuttaa 1 m² alueelle keskimäärin noin 10 000 kg painon.

Ilman paino aiheuttaa ilmanpaineen

Ilmakehä ei ole tasapaksu. Korkeapaineessa ilmakehässä on kumpu ja matalapaineessa kuoppa. Tästä johtuu meteorologiset sanonnat "matalapaine syvenee", silloin kun matalapaine voimistuu sekä "matalapaine täyttyy" silloin kun matalapaine heikkenee.

Ilmakehän maanpinnalle kohdistama paino aiheuttaa paineen, jota kutsutaan ilmanpaineeksi. Kylmä ilma on raskaampaa kuin lämmin ilma ja näin syntyy paine-eroja. Pohjimmiltaan ilmanpaine-erot johtuvatkin maapallon epätasaisesta lämpenemisestä. Aurinko lämmittää päiväntasaajan seutua enemmän kuin napaseutuja. Mantereet lämpenevät päivällä huomattavasti enemmän kuin merialueet. Erilaiset pinnat lämpenevät myös eri tavalla. Yöllä ja talvella erot saattavat olla juuri päinvastaisia. Lisäksi maapallo pyörii ja tämän kaiken seurauksena maapallon ilmanpaineessa on suurta vaihtelua niin paikallisesti, kuin ajallisestikin.  Mitä suurempi paine-ero  on eri paikkojen välillä, sitä voimakkaampaa on myös tuuli.

Ilmanpaine ja tuulensuunta

Rengaskokeessa tuuli puhalsi renkaan sisältä ulospäin eli korkeapaineesta matalapaineeseen päin. Näin tuulelle kävisi ilmakehässäkin, jos maapallo ei olisi pyöreä eikä se pyörisi. Maapallo kuitenkin pyörii ja on pallon muotoinen. Tästä aiheutuvan ns. coriolis-voiman seurauksena tuuli kiertää matalapaineita vastapäivään ja korkeapaineita myötäpäivään pohjoisella pallonpuoliskolla.  Eteläisellä pallonpuoliskolla tilanne on päinvastoin.

 

Tuuli on mantereella voimakkainta päiväsaikaan

Maanpinnan kitka heikentää tuulta ja tekee tuuleen pyörteitä. Sisämaassa kitka on suurempaa kuin merellä. Niinpä tuuli on maa-alueilla puuskaisempaa ja heikompaa kuin merialueilla.  Myös maan tai vesistön lämpötila vaikuttaa tuulisuuteen. Parhaiten tuuli pääsee laskeutumaan pintaan tilanteissa, joissa ilma on kylmempää kuin maan tai vesistön lämpötila. Maa-alueet jäähtyvät yöaikaan ja niin  tuuli usein yöaikaan ”irtoaa” maan pinnasta.  Seuraavana päivänä auringon lämmittäessä maanpintaa puuskat taas hiljalleen laskeutuvat pintaan ja tuuli voimistuu uudelleen.

 

ILMANPAINEKERTTA: Kartassa näkyvät viivat ovat isobaareja eli paineen saman arvon käyriä. Siellä, missä viivat ovat lähellä toisiaan: Paine-ero on suuri ja tuuli voimakasta. Siellä , missä viivat ovat kaukana toisistaan: Paine-ero on pieni ja tuuli heikkoa. Kun lisäksi muistaa, että tuuli kiertää matalapainetta vastapäivää ja korkeapainetta myötäpäivää, voi tällaisista vähän tylsänkin näköisistä meteorologisista viivoista saada paljonkin tietoa tuulesta. Mainittakoon, että kartan viivoilla Suomessa etelätuulen nopeus lähentelisi jo kovan tuulen rajaa eli 14 m/s, kun taas Islannin itäpuolella tiheiden viivojen alueella pohjoistuuli puhaltaisi jo myrskyn voimalla. Venäjällä korkeapaineen eteläpuolella itätuuli puhaltaisi tuskin edes 5 m/s nopeudella.

 

 

 

Tämä kirjoitus kuuluu kategoriaan Huomioita säästä, Yleistä säästä. Tagit: , . Pysyvä linkki.

6 vastausta kirjoitukseen

  1. Allu says:

    Lyhyesti sanottuna tuulen syntymisen voisi sanoa, kun lämmin ja kylmä ilma kohtaavat ja ”osuvat” toisiinsa. Kun lämpötilat yrittävät tasoittua samoiksi.
    Mielenkiintoinen blogi Petri!

  2. Kai says:

    Kiitos uusista tiedoista.

    Olen miettinyt lapsesta asti tuulen syntyä… Pelleiltiin lapsena että tuuli syntyy puista jotka alkaa heilumaan….onhan siinä vähän perääkin Puu on lämpimämpi joskus kuin maa…he he ja hengittää.

    mikä se jumala siinä on joka tekee tuulen/ tuulet?

  3. Toinenkin Timo says:

    Minua on aina askarruttanut päiväntasaaja. Se tuntuu aika erikoiselta paikalta myös tuulien suhteen. Sehän siis jakaa coriolis-pyörteen eri suuntaan, esimerkiksi hirmumyrskyt (tai mitkään muutkaan myrskyt) eivät voi ylittää sitä juuri siitä syystä.

    Onko siis päiväntasaajalla tyyntä, voiko päiväntasaajan konkreettisesti huomata ilman liikkeen perusteella, jos ihminen sen ylittää?

    • Petri Takala says:

      Jep, totta…Kärjistettynä voisi sanoa, että päiväntasaajan seudulla on koko maapallon ympäri ulottuva matalamman paineen alue. Tällä alueella ilma kohoaa ylöspäin ja syntyy voimakkaita kuurotyyppisiä sateita ja ukkosmyrskyjä. Tällä alueella tuulet ovat enemmänkin pilvien omia virtauksia. Tämän ns. konvergenssi vyöhykkeen pohjoispuolella sijaitsee pasaatituulten alue, jossa tuuli puhaltaa koillisesta. Vastaavasti konvergenssi vyöhykkeen eteläpuolella sijaitsee toinen pasaatituulten vyöhyke, jossa tuuli puhaltaa kaakosta. Tästä konvergenssivyöhykkeestä käytetään nimeä ITCZ (Intertropical Convergence Zone) =pasaatituulten kohtausvyöhyke. Pasaatituulet puhaltavat siis subtrooppisten korkeapaineiden alueelta kohti päiväntasaajan matalapainevyöhykettä (ITCZ), mutta coriolis-voima kääntää liikettä vähän kummallakin pallonpuoliskolla. Ilman coriolis-voimaa pasaatituuli puhaltaisi pohjoisella pallonpuoliskolla pohjoisesta ja eteläisellä pallonpuoliskolla etelästä. Itse kohtausvyöhykkeellä tuuli on enemmänkin maasta ylöspäin kohti taivasta. :) Pintatuuli on todellakin melko tyyntä, mutta välillä voimakkaat ukkoset synnyttävät myös paikallisia myrskyjä.

  4. Katri says:

    Hyvä artikkeli!!

    Olemme lasteni (9 ja 11 v.) miettineet tänä talvena useampaan kertaan tuulien syntyä. Tämän blogin lukemisen jälkeen jäi vielä yksi kysymys.

    Meillä on ollut poikkeuksellisen voimakkaita myrskyjä viimeaikoina. Miksi myrskyää, kun lämmin ilmamassa on lähestymässä, mutta ei, kun kylmä ilma lähestyy? Ainakin me olisimme tavallisina pulliaisina tällaisen havainnon tehneet…

  5. Petri Takala says:

    Myrskyt liittyvät usein voimakkaaseen säätilan muutokseen. Olet ihan oikeassa, että talvella kovissa pakkasissa ei esiinny myrskyjä. Tämä liittyy kuitenkin enemmän pakkasinversioon kuin ilmamassaan. Kova pakkanen on aina inversion aikaan saamaa (kts. blogi http://blogi.foreca.fi/2012/01/pakkanen-ja-inversio/). Silloin kun myrskyää, inversio hajoaa ja kovimmat pakkaset hellittävät. Talvella inversio voi syntyä yhtä hyvin lämpimään ja kylmään ilmamassaan (meteorologiassa ilmamassalla tarkoitetaan ilmaa vähän paksummassa kerroksessa). Inversiolle riittää kunhan vaan sää on selkeää ja tuuli heikkoa. Usein tämä inversio jäähdyttää ilmaa 10 – 20 C astetta, riippumatta ilmamassasta. Tästä johtuen tyynessä lämpimässä ilmamassassa voi talvella olla kylmempää kuin tuulisessa kylmässä ilmamassassa. Kaikkein voimakkaimmat myrskyt liittyvät yleensä kylmään ilmamassaan ja erityisesti kylmänpurkaustilanteisiin. Siis tilanteisiin, joissa kylmempää ilmaa alkaa virrata paikalle ja maan- tai merenpinta on suhteellisen lämmin. Esimerkkinä tällaisesta kylmänpurkutilanteesta on viime Tapaninpäivän myrsky. Vaikka varsinkin myrskyn alkaessa sää oli huomattavan lämmintä, tuuli toi jo mukanaan kylmempää ilmaa.