Sääilmiöitä keittiössä

Oletko joskus ihmetellyt, miksi meteorologit laittavat mielellään kahviinsa kermaa? Syy on yksinkertainen. Kunnon loraus vähän vanhentunutta kermaa lämpimän kahvin sekaan, muutama väsynyt pyöräytys lusikalla ja silmänräpäyksessä kuppiin ilmestyy erilaisia pyörteitä ja ”rintamia”, jotka erehdyttävästi muistuttavat sääennusteiden ja satelliittikuvien pilvimuodostelmia.

Säärintamia kahvikupissa (kuva P.Takala)

Säärintamia kahvikupissa (kuva P.Takala)

Sään ennustaminen on todellisuudessa varsin pitkälle juuri tällaisten pyörteiden liikkeiden sekä syntyneiden kiehkuroiden eriasteisten värisävyjen laskemista.  Kahvikuppiin ennusteita kukaan ei taida olla laskenut, mutta ilmakehän tilaa ja vastaavia pilvirintamia lasketaan päivittäin ja useampiakin kertoja päivän aikana. Kahvikupin ”pilvimuodostelmat” havainnollistavat kuitenkin hyvin ennustamisen haasteita.  Siinä, missä kahvikupissa pystyttäisiin ennustamaan kermakiehkuran vaalea uloke millimetrin tarkkuudella, sääennusteessa päästäisiin tarkkuuteen, jossa Helsinkiin ennustetun pilvikiehkuran vaalea uloke löytyisi todellisuudessa Maarianhaminasta. No joskus näin käykin jo muutaman päivän päähän ulottuvassa ennusteessa.

Säärintamia Satelliittikuvassa (Foreca)

Säärintamia satelliittikuvassa (Foreca)

Matalapaineet sekoittavat ilmakehän vaakasuuntaisia lämpöeroja

Kahvikupin havainnollistamat  sääjärjestelmät pyörteineen ja rintamineen ovat nykytietokoneille suhteellisen helppoja ennustettavia. Tällaiset laajemmat sadekiehkurat ja pilvisysteemit ovat seurausta matalapainetoiminnasta. Matalapaineiden tehtävä ilmakehässä on tasoittaa ilmakehän lämpöeroja vaakatasossa (yleensä pohjois-etelä suunnassa).  Oikeastaan kaikki kokemamme sää onkin vain ilmakehässä tapahtuvaa lämpöerojen sekoittumista.

Tällaisia matalapaineita ja pilvirintamia pystytään tyypillisesti ennustamaan 3-5 päivää eteenpäin 100-200 kilometrin tarkkuudella. Talvella, kun matalapaineet ovat voimakkaampia, pystytään säärintamien liikettä  samalla tarkkuudella laskemaan  jopa viikon verran.

Konvektio sekoittaa ilmakehän pystysuuntaisia lämpöeroja

Kesällä ilmakehään syntyy päivittäin voimakkaita lämpötilaeroja myös pystysuunnassa. Tällöin säänvaihtelukin tapahtuu varsin eri tavoin kuin talvella. Tämä on ehkä vähän yllättäenkin  tietokoneille se selvästi vaikeampi osuus laskettavaksi.

Kesäpuoliskolla aurinko lämmittää huomattavasti päiväaikaan. Ilma itsessään ei suoraan auringon säteilystä juurikaan lämpene, mutta aurinkoisena päivänä auringon säteet lämmittävät nopeasti maanpintaa. Maa lämpenee helposti yli 40- ja keskikesällä jopa 50-asteiseksi, vaikka ilma olisi miten kylmää tahansa. Koska ilma on hyvä eriste, se ei myöskään johda lämpöä maasta ilmaan. Näin maanpinnan ja ilman välille syntyy suuria lämpötilaeroja jo aamupäivän aikana. Tätä ilmakehän pystysuuntaista lämpötilaeroa sekoittamaan syntyy konvektiota, ilmakehän pystysuuntaista liikettä. Konvektion nouseva liike ei tapahdu yhtenäisesti kaikkialla, vaan se on hyvin paikallista ja nousevien virtausten välissä ilmaa on myös laskevassa liikkeessä. Tämä päinvastaisten liikkeiden rytmi saa aikaan ilmakehässä erikokoisia pyörteitä, jotka ovat tehokkaimmillekin tietokoneille yhä tulevaisuudessakin suurin ennustushaaste.

 

Kumpupilviä kattilassa

Konvektiota voi myös tarkkailla kotona ”keittiökonstein” keittämällä kattilallisen vettä. Kuuma levy vesikattilan alla vastaa auringon lämmittämää maan pintaa. Siinä, missä kattilan pohjasta syntyy nousevia ilmakuplia veden pintaan, syntyy kohoavista virtauksista ilmakehässä kumpupilviä, jotka toisinaan paisuvat valtaviksi ukkospilviksi.

"Kumpupilviä" kattilassa (kuva P.Takala)

”Kumpupilviä” kattilassa (kuva P.Takala)

Kattilassa on mahdotonta millin tarkkuudella tietää, mistä milloinkin yksittäinen kupla kohoaa. Samoin ilmakehässä vastaavien kumpupilvien tarkkaa paikkaa jo kokoa on mahdotonta tietää etukäteen. Varmaa on se, että niitä syntyy yleisesti päiväaikaan maanpinnan lämmettyä ja vastaavasti ne kuihtuvat yöksi, kun aurinko ei enää lämmitä.

Säännöllisiä kumpupilviä Kuva: P.Takala

Säännöllisiä kumpupilviä Kuva: P.Takala

Pilvien osalta tilanne on paljon monimutkaisempi kuin kuplien, jotka kohoavat melko säännöllisinä  ylöspäin veden pintaan poksahtaen. Pilvet eivät ole tasamuotoisia pyöreitä palloja. Niiden koko ja muoto riippuu ilmakehän lämpötilan pystyjakaumasta, joka voi vaihdella äärettömän monella eri tavalla. Pienikin lämmin tai kylmä kerros ilmakehän eri korkeuksissa voi muuttaa pilven muodon ja koon tyystin erilaiseksi.

Lähes kuuropilviksi kasvaneita kumpupilviä. Ylempänä ilmakehässä kuitenki lämpimämpi kerros (inversio), joka tehnyt pilville yhtenäisen katon. (kuva P.Takala)

Lähes kuuropilviksi kasvaneita kumpupilviä. Ylempänä ilmakehässä on lämpimämpi kerros (inversio), joka on muodostanut pilville yhtenäisen katon. (kuva P.Takala)

Kaikkein haastavinta tietokoneille tulee aina olemaan tarkka piste-ennuste kesäaikaan, jolloin säätä hallitsee heikohko matalapainetoiminta. Tällöin pilvet ottavat itse ohjat haltuunsa ja kehittävät omia tuuliaan, jotka edelleen muokkaavat sääsysteemiä, mitä erikoisemmilla tavoilla.

Näkyvä sää on vain veden olomuodon muutoksia

Ilmakehän kohoaviin ilmakupliin liittyy myös veden olomuodon muutoksia. Juuri näin ilmakehän lämpimät ilmakuplat muuttuvat näkyviksi pilviksi. Kohotessaan ylöspäin kuiva ilma jäähtyy noin 10 C/km. Kun ilma jäähtyy riittävästi, näkymätön vesihöyry tiivistyy. Kauniin ilman kumpupilvet syntyvät, kun ilmakehän näkymätön vesihöyry tiivistyy vedeksi. Mikäli pilvet kasvavat kunnolla paksuutta, niiden yläosa jäähtyy pakkasen puolelle ja aamupäivän kauniista kesäpilvistä syntyy sadekuuroja. Mikäli pilven yläosa jäähtyy reilut 20 astetta pakkasen puolelle, vesipisaroiden ja rakeiden hankauksesta syntyy pilveen sähkövarauksia ja jännitteitä, jotka purkaantuvat ukonilmana. Tällaiseen kesämyrskyyn ei välttämättä tarvita lainkaan matalapainetta. Riittää, kun ilmassa on riittävästi kosteutta ja suuria lämpöeroja pystysuunnassa. Konvektio hoitaa loput!

Ukkonen ja salama (kuva P.Takala)

Ukkonen ja salama (kuva P.Takala)

Salamoita en saanut kokkitaidoillani aikaiseksi… Oletko itse saanut aikaan sääilmiöitä?

Tämä kirjoitus kuuluu kategoriaan Huomioita säästä. Pysyvä linkki.

11 vastausta kirjoitukseen

  1. Markus sanoo:

    Petrihän onkin mainio valokuvaaja myös! Eli jos meteoriittihommat loppuu, eikun salamia salamalla tallentelemaan?

  2. Santeri Manninen sanoo:

    Kiitos mielenkiintoisesta kirjoituksesta!

    Olen itsekin ainainen kahvimaidon kaatelun tuijottelija. Se on kuin Jupiterin pinta. Olenkin välillä miettinyt kaaoottisuuden esteettisyyttä. Mielenkiintoista että ihmisillä on taipumus nähdä kaoottiset (ei liian) järjestelmät myös kauniina. Voisikohan tämä liittyä luonnossa ilmenevien järjestysten, noh.. ”luonnollisuuteen”.

    Lopussa totesit että salamoita et vielä saanut keittiössä aikaiseksi (vaikka salamia esiintyykin [anteeksi puujalasta]). Keittiössä on mahdollista tehdä myös plasmaa! Siihen tarvitaan mikroaaltouuni ja viinirypäle. Puoliksi halkaistu, mutta silti kuorestaan kiinni oleva, viinirypäle on osoittautunut erinomaiseksi mikroaaltojen vastaanottajaksi, jopa niin että tämä kuoren liitoskohta kuumenee plasmaksi asti. Näin jossain tiedeartikkeleissa väitettiin, ja ainakin komeat valoshowt saa aikaan. Kovin pitkään tätä ei kehtaa seurailla, täytyy muistaa kokeilla jos joskus on menossa joku mikro kierrätykseen.

    Joka tapauksessa oikein antoisaa kesän jatkoa!

    • Petri Takala sanoo:

      Nyt alkoi tehdä mieli viinirypäleitä ;) Kiitos vinkistä

  3. Jouni Mölsä sanoo:

    Onpa erinomainen selkeä kirjoitus. Hyvin mielenkiintoinen myös. Kiitos asiantuntemuksen jakamisesta!

  4. Suski sanoo:

    Olisikohan mahdollista saada sateenkaari keittiössä aikaiseksi?

    • Juha sanoo:

      Toki. Seiso niin, että aurinko paistaa takaasi ja sitten avaat skumppapullon Formula-tyyliin. Vaihtoehtoisesti käytät vettä ja sumutuspulloa…..

  5. MMM ifj. PÁLYI Zoltán sanoo:

    Tiskialtaan tai kylpyammeen vaahtokuori myös piirtää sykloneja veden pintaan.

  6. peikko763 sanoo:

    Yksi parhaista forecan blogin artikkeleista mitä olen lukenut. Tuo lukijoille erilaista mielikuvaa, kuinka vaikeata se ennustaminen voi olla.

  7. Jepuslisjepsis sanoo:

    Eli, ”satellittikuvat” ovatkin tietokoneella generoituja kuvia?

    Satelliitteja ei siis ole ollenkaan tuolla taivaalla, kaikki onkin huijausta.

    • MMM ifj. PÁLYI Zoltán sanoo:

      Tämän hetken satelliittikuvat näyttävätpä tämän hetken ilmatilanteen. Ennustesatelliittikartat yrittävät estimoida tulevia säitä tämän hetken ja edeltävän lyhyen ajanjakson todellisen ilmatilan perusteella.

      Jeps.

  8. Tsirbu sanoo:

    Suosikki sääilmiöni keittiössä on Synkkä ja Myrskyinen, eli klassikkodrinkki Dark ’n’ Stormy:

    Kaada jäillä täytettyyn lasiin 5cl tummaa rommia ja täytä lopputilla inkiväärioluella. Koristele limelohkolla.

    Myrskyn jatkuessa liian pitkään pää voi mennä pyörälle. Pukeudu sään mukaisesti.

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.