Sumupilveä, utua tai sumua, tihkusateen mahdollisuus…

Julkaistu
Tänään sumupilven alaraja roikkui paljon alempana kuin tässä kuvassa, mutta sama ilmiö. Kuva: andy dolman/geograph

Tasaisen harmaata sumupilveä,  utua tai sumua, tihkusateen mahdollisuus. Siinä maamme eteläosan sää jo toista päivää peräkkäin. Mutta tämä ilma tulee lounaasta ja on varma kevään merkki. Että mitä? Kevään merkki, juuri niin. Näin se kevät tänne pohjoiseen levittäytyy. Ja tämä nyt kaipaa pientä selitystä, totta kai, mutta uhratkaamme tälle harmaalle kevään airuelle lyhyt hetki oppiaksemme taas kerran siitäkin jotain yleisempää, jotain, jolla voi olla käyttöä laajemmin.

Tänne on täksi päiväksi, kuten oli jo eiliseksi, virrannut lämmintä ilmaa: tänään klo 15:n Jokioisten radioluotaus näytti vähän yli kilometrin korkeudella (850 hPa:n painepinnalla) lämpötilaa +5, ja tuolle korkeudelle mentäessä suunnilleen puolivälissä -2 astetta.  Tätä alempana puolestaan ilma oli hyvin kosteaa, käytännössä ns. kyllästymispisteessään eli ilman suhteellinen kosteus lähellä sataa prosenttia. On siis käynyt niin, että kun lämmin ilma on virrannut talven jäljiltä kylmän maan- ja merenpinnan ylle, on tämä pinta jäähdyttänyt läheisen ilmakerroksen niin, että on syntynyt vesihöyryn tiivistymisen tuloksena laajalle alueelle paksu sumupilvikerros. Sen päällä on puolestaan ilmakerros, missä lämpötila kohoaa ylöspäin mentäessä (ns. lämpötilainversiokerros, vrt. jokioisten radioluotaus ylöspäin kohoavan kaasupallon kuljettamien mittalaitteiden avulla).

Tällainen ilmakerros estää alemman ja ylemmän ilman sekoittumista keskenään, eli sumupilvi pysyy lähellä maanpintaa. Ja mikä tärkeintä: vaikka auringonsäteilyn määrä tähän aikaan vuodesta kasvaa päivä päivältä, ei se vielä riitä rikkomaan tätä mainittua lämpötilan pystyjakautumaa, jolloin taivas rävähtäisi viimeistään iltapäivällä selkeäksi, kuten kesällä on tapana. Tässä mielessä voidaan sanoa sumupilven ja sumujen johtuvan siitä, että tänne on virrannut vuodenaikaan nähden liian lämmintä ilmaa.  Kun sumupilvikerros on riittävän paksu, kasvaa myös tihkusateen mahdollisuus. Vain hyvin pienipisarainen tihkusade syntyy sumupilvessä.

Tässä auttaisi oikeastaan vain se, että ilma olisi samalla riittävän kuivaa. Tämä olisi helpoiten mahdollista niin, että lämmin ilma ei virtaisikaan meille lounaasta, vaan kiertäisi lännempää ja tulisi tänne sitten luoteesta, Norjan Kölivuoriston yli, ja vielä niin, että ilmavirtaus olisi riittävän voimakas. Näitäkin päiviä on toivottavasti vielä tulossa, vaan eipä lähiaikoina.

Tästä laajasta sumupilvimuodostelmasta päästäneen jo heti huomiseksi, koska maan keskivaiheilla liikkuu yöllä matalapaine itään, ja sen jälkipuolella aina Etelä-Suomeen asti näyttäisi virtaavan luoteesta viileämpää ja kuivempaa ilmaa.

 

Kuvan linkki: http://www.geograph.org.uk/photo/1175142

Miten tuuli syntyy?

Julkaistu

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.

 

 

 

Valojakso pitenee

Julkaistu

Kevään korvalla lisääntynyt auringonpaiste tuntuu virkistävän ja piristävän monia meistä. Valon tiedetään tutkitusti vaikuttavan monella tavoin ihmisten mielialaan ja vireystilaan.

Silmän verkkokalvon aistinsolut ovat herkistyneet auringosta saapuville valon aallonpituuksille. Silmiin tuleva valo aktivoi näköaistinsolut ja vaikuttaa aivojen hypotalamuksessa sijaitsevaan suprakiasmaattiseen tumakkeeseen, minkä voi ajatella toimivan eräänlaisena elimistön keskuskellona. Monien elimistön hormonien, välittäjäaineiden ja kasvutekijöiden eritys ohjautuu tämän kellon mukaan.

Labrarotat pimeässä
Pimeään suljetut laboratoriorotat saavat tutkimusten mukaan masennusoireita. Piirros: Mika Toivonen
Talvisin luonnonvalon tuoma aikamerkki aivoille hiipuu. Elimistöllä on tiettyjä, metabolisiksi sykleiksi kutsuttuja mekanismeja vuorokausivaihtelun tuoman aikamerkin puutteen korvaamiseksi. Pitkäkestoisella jatkuvalla pimeydellä voi kuitenkin olla haitallisia seurauksia. Pimeään suljetut laboratoriorotat saavat tutkimusten mukaan masennusoireita. Saman ilmiön voi havaita ihmisillä. Valon puute alentaa dopamiinieritystä, vaikuttaa sokeritasapainoon ja heikentää jopa muistia. Olemme riippuvaisia auringon nousun ja laskun tuomasta tahdistuksesta sisäiseen kelloomme.

Aurinko vaikuttaa terveyteemme myös muilla tavoin. Auringonpalvojilla on vakava vaara polttaa nahkansa korpulle ja vanhentua ennen aikojaan, mutta kohtuudella nautittuna auringolla on suotuisia vaikutuksia terveydelle.

Mikäli auringon säteilystä nauttii Suomen oloissa turvallisen lyhyitä jaksoja kerrallaan, huomaten samalla olla estämättä UV-säteilyn hyödyllisiä vaikutuksia korkean suojakertoimen aurinkovoiteilla, voi elimistön päivittäisen D-vitamiinitarpeen saada tyydytetyksi jo 15 minuutin auringonotolla. Pidempiä jaksoja auringossa oleilevien on syytä suojata nahkansa. Auringolla on myös vaaransa.

Kesän valoisat yöt voivat vaikeuttaa nukkumista, sillä aivojen pimeähormoniksi kutsutun melatoniinin eritys vähenee. Unensaannin helpottamiseksi voi tilkitä ja pimentää makuuhuoneen huolellisesti.

Lisääntyneellä valoisuudella voi kuitenkin olla yllättäviä seurauksia. Vähentynyt melatoniinin eritys naisilla lisää prolaktiinihormonin eritystä, minkä seurauksena naisten hedelmällisyys voimistuu juuri kesäisin. Uneton yö yhdistettynä kohonneeseen hedelmällisyyteen voi olla hyödyllistä perheenlisäystä kaipaileville pariskunnille.

Annetaan auringon paistaa. Odotetaan kesää ja kärpäsiä.

Lähteet:

Lääketieteellinen Aikakausikirja Duodecim
2009;125(6):609-16, Valon vaikutus terveyteen
Ani Englund ja Timo Partonen
http://www.terveysportti.fi/xmedia/duo/duo97925.pdf

Talvi pitää vielä hyvin pintansa

Julkaistu
Carpe diem. Kuva: Mike Laverdiere / Googlen tarkennettu haku.

Viime aikoina erinäiset sääuutisoinnit ovat ainakin minulle luoneet sellaista mielikuvaa, että kevättalvemme muuttuisi jotenkin ratkaisevasti lämpimämmäksi. Ja toki siihen suuntaan nyt hieman mennäänkin, mutta laittaisin kyllä jäitä hattuun, kuten tässä maassa on ylipäätään suositeltua tehdä. Olisikohan kyseinen retoriikka suorastaan peräisin sääoloistamme. Mutta tähtitieteelle eli kevään edistymiselle auringonsäteilyn viimeistään kyllin voimistuessa ei tämä kiukutteleva ilmakehämme sittenkään mitään mahda. Se ei tätä jokavuotista kisaa voita, mutta kampoihin se laittaa maaliskuussa vielä mennen tullen kun sille päälle sattuu.

Lauantai on jo esimakua kevättalvesta, jolloin lämpötila kohoaa iltapäivällä selvästi nollan yläpuolelle. Nyt vielä ehkä itäisintä Suomea ja Luoteis-Lappia lukuun ottamatta, mutta silti säässä on jo selvä pesäero aikaisempaan pakkasvoittoiseen. Sunnuntain vastaisen yön paikkeilla Suomen yli liikkuu vielä lumisateita ja taitaa käydä niin, että maan eteläosan yli itään harppaa oikein matalapainekin. Sunnuntaiaamuna lunta sataa vielä idässä, mutta päivä on useimmilla paikoilla aurinkoinen sekä maan etelä- ja keskiosassa luoteistuulinen. Aamun pakkaset vaihtuvat iltapäivälämpötiloihin, jotka ovat etelässä ja lännessä +2…+5 astetta, mutta idässä ja pohjoisessa edelleen lähellä nollaa. Ennen kuin lämpimät iltapäivät yleistyvät, täytyy vielä yhden lumisadealueen liikkua Suomen yli itään. Tämä tapahtuu maanantain vastaisen yön maissa.

Alkuviikolla koko maassa tuulee luoteesta, Norjan Kölivuoriston yli. Vuoristo paitsi kuivattaa ilmaa sateiden jäädessä sinne tuulenpuoleisille rinteille norjalaisten vesivoimaksi, ilma vuoriston suojanpuolella myös lämpenee, koska ilma on myös laskevassa liikkeessä, jolloin ilmanpaine kohoaa. Maamme itä- ja pohjoisosassa voi kuitenkin jokunen vähäinen lumikuuro tulla. Laskelma luoteistuulisen maanantain päivälämpötilaksi osoittaa etelässä jopa kuutta , idässä ja Etelä-Lapissa 2…4 astetta. Pohjois-Lapissa olisi heikkoa pakkasta.

Tiistaina tuuli voimistuu entisestään. Samalla sen suunta alkaa muuttua pohjoisemmaksi. Suomeen alkaa virrata kylmempää ilmaa. Sää on yleiskuvaltaan edelleen aurinkoista, mutta vähäisten lumikuurojen mahdollisuus kasvaa. Päivälämpötila on vain etelässä pari astetta nollan yläpuolella, muuten lähellä nollaa. Keskiviikon vastaisena yönä ja siis vielä keskiviikkoaamuna pakkasta on 5….9 astetta ja siihen päälle pohjoisluoteinen tuuli. Ei muuta kuin takinkaulusta pystyyn ja pipoa syvemmälle.

Ensi viikon loppupuolella tuuli heikkenee, jolloin yöt kylmenevät. Iltapäivälämpötilat sentään kipuavat ainakin etelässä vähän nollan yläpuolelle.

 

Kuvan osoite: http://www.mikelav.com/blog/media/BigWhite_12.jpg

Heurekassa on näyttely ilmastonmuutoksesta

Julkaistu

Kuva: Patu Manninen
Kävin tänään Heurekassa tutustumassa helmikuussa avattuun Klima X näyttelyyn. Se on näyttely ilmastonmuutoksesta, sen vaikutuksesta ihmiseen ja ihmisen vaikutuksesta siihen. Suosittelen. Klima X kiteyttää ilmastonmuutoksen hyvin. Laiskakin lukija oppii mistä on kyse kun puhutaan hiilijalanjäljestä. Näyttely on myös rakennettu hyvällä maulla. Päällimmäisenä on ”Apua, näinkö meille käy!” -tunne. Vesi ulottuu nilkkoihin asti, mutta maailmanloppukuvia ei maalailla ärsytykseen asti. Faktat puhuvat.

Meteorologin mieltä lämmittivät erityisesti näyttelyssä pyörivät videot. Kuinka ilmoja ennustetaan on 60-luvulla kuvattu meteorologin työstä kertova pätkä. Nostalginen video esittelee muun muassa laitteen jolla auringon paisteaika on mitattu. Aika jännästi! Videot paljastavat myös ettei ilmastonmuutos ole uusi puheenaihe. Jo vuonna 1984 ympäristökeskustelun aiheeksi ennakoitiin ilmastonlämpenemistä.

Eikä Klima X ole Heurekan ainoa mielenkiintoinen osuus. Osallistuin innolla myös 20X0 – Matka tulevaisuuteen -näyttelyn tehtävärukseille.

Oletko sinä käynyt Heurekassa?

Auringon lämmitysvaikutus

Julkaistu

Aurinkoa Ruoholahdessa
Auringonpaistetta Helsingin Ruoholahdessa. Kuva: Mika Toivonen
Armas aurinkomme tarjosi viikonloppuna mukavan ulkoilukelin. Viikonlopun havaintohistorian perusteella vaikuttaisi siltä, että auringon paisteesta on saatu nauttia laajalti koko Suomessa. Talven niska näyttää taittuneen ainakin Etelä-Suomen korkeuksilla, mutta tiedä tuosta. Sää on ollut varsinkin lumen suhteen melkoinen Pandoran lipas jo koko talven.

Aurinko säteilee jatkuvasti melko tasaisella teholla. Auringon säteilyvuon tiheyttä ilmakehän ulkorajalla nimitetään aurinkovakioksi. Keskimäärin päiväntasaajan kohdalla yläilmakehässä auringon koko säteilyspektri huomioiden aurinkovakion arvoksi on mitattu 1,366 kW/m2. Hyvin pientä vaihtelua on havaittavissa vuodenajan ja auringon aktiivisuuden mukaan. Historiankirjoihin on jäänyt muutamia nimettyjä kausia, mm. Maunderin ja Daltonin auringonpilkkuminimit, pilkkumaksimi 1950-luvun lopulla sekä nyt alkanut vuosien 2012-2013 maksimi.

Aurinkomyrskyjen tiedetään aiheuttavan ongelmia sähkönjakeluun ja tietoliikenteeseen, mutta auringonpilkkujen vaikutus ilmastoon on ongelmallisempi selvittää. UV-säteilyn osuus auringon säteilyspektrissä vaihtelee pilkkujen aktiivisuuden mukaan, mutta muuten on vaikea sanoa varmaksi mitään. Tutkimuksia on puoleen jos toiseen. Voi olla parempi tyytyä toteamaan, että ilmasto muuttuu joka päivä. Tänään on hieman erilainen ilmasto kuin eilen.

Auringon vuosittainen insolaatio Euroopassa. Lähde: PVGIS © European Communities, kts. lähdeviitteet
Maan pinnalle tietyssä ajassa saapuvaa auringon säteilytehoa pinta-alayksikköä kohden kutsutaan insolaatioksi. Säteily on tässä vaiheessa vaimentunut, sironnut ja heijastunut ilmakehässä. Vuosittaisen kokonaissäteilyn määrittämiseksi tulee huomioida myös aurinkotunnit. Lapissa kaamoksen aikaan on turha odottaa auringonpaahdetta, mutta valoisan kesän runsaampi hajasäteily puolestaan hieman tasaa tilannetta etelän ja pohjoisen välillä. Keskimäärin vuotta kohden saatava auringon kokonaissäteilyn määrä Suomessa on noin 850 kWh/m2.

Kaikkien asuntojen voi ainakin jollain osuudella ajatella lämpiävän aurinkoenergialla. Keskellä kylmää talvea tämä osuus ei riitä pitämään torppaa lämpimänä, mutta kesäisin lämpöenergiaa voi helleviikkoina kertyä liiaksi saakka.

Asuntojen energiataseessa pitää peruslämmityksen, tuuletuksen, ikkunoiden laadun, lämmön talteenoton ja eristyksen lisäksi huomioida asunnossa kävelevien säteilylämmittimien lukumäärä, sillä kukin ihminen säteilee lämpöenergiaa noin 100 watin teholla. Aamusuihkun aikana kaadamme suoraan viemäriin suuret määrät lämpöenergiaa, mikäli lämmön talteenottoa ei ole järjestetty.

Rakennustekniikassa on energiakysymykset ovat olleet esillä kautta aikojen. Taloja tiedetään tilkityn sammalella, paperilla ja sahanpuruilla. Tulisijan hormin pelti on syntynyt tarpeesta estää lämmön karkaaminen harakoille kovan lämmityksen jälkeen. Nykyään melko hyvin asiansa ajaneet luonnonmateriaalit on korvattu uusilla materiaaleilla, joten olisi syytä huomioida myös materiaalien valmistukseen käytetyn kokonaisenergian kulutus. Yhtenä eristeaineena käytetyn polyuretaanivaahdon valmistus on varsin paljon energiaa kuluttava prosessi.

Katolle nostetut aurinkopaneelit eivät nekään valmistu itsestään, vaan valmistusmateriaaleja pitää ensin louhia, valmistaa laitteet ja kuljettaa lopulliselle käyttöpaikalleen. Tämä kaikki kuluttaa energiaa. Hyötysuhdekin voi olla jotain muuta kuin mitä mainosmies brosyyreissään lupasi. Tilanne on tosin ratkaisevasti paranemassa uuden sukupolven aurinkopaneeleissa.

Tietenkään lämmitykseen tehtäviä investointeja ei pidä ajatella niin mustavalkoisesti, että ne hetkessä maksaisivat itsensä takaisin. Valmistuttuaan esimerkiksi passiivitalo saa kuluttaa ainoastaan neljänneksen normaalista rakennussäädösten mukaan valmistetusta talosta. Energiankulutusta voi vähentää myös ennakoimalla säätä. Lämmityksen voi aloittaa jo hiukan ennen kylmiä säitä ja pienentää ennakkoon sään lämmetessä jälleen.

Aurinkoenergiaa voi ottaa talteen myös lämpönä aurinkokeräinten avulla. Markkinoilla on useita laitteistoja esimerkiksi käyttöveden lämmittämiseen. Käsistään kätevä isäntä tai emäntä voi rakentaa aurinkokeräimen itsekin. Satunnaista mökkikäyttöä varten voi nostaa mustaksi maalatun vesitynnyrin riittävän korkealle paahteiseen auringonpaisteeseen.

Aurinkoa pitää kiittää elämästä maapallolla. Me syömme päivittäin kasvien yhteyttämää aurinkoenergiaa. Nautitaan siis auringon säteilystä monin eri tavoin!

Lähteet:

PVGIS © European Communities, 2001-2008. Šúri M., Huld T.A., Dunlop E.D. Ossenbrink H.A., 2007. Potential of solar electricity generation in the European Union member states and candidate countries. Solar Energy (in press), http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/

http://fi.wikipedia.org/wiki/Insolaatio

http://en.wikipedia.org/wiki/Sun

http://en.wikipedia.org/wiki/Sun_spot

http://fi.wikipedia.org/wiki/Passiivitalo