Suuret rakeet Suomessa ja muualla – miten ne syntyvät?

Suomi on tänä kesänä säästynyt rajuimmilta raekuuroilta, mutta Euroopan etelä- ja keskiosasta on kantautunut säännöllisin väliajoin ikäviä uutisia raetuhoista. Suuret (Suomessa halkaisija väh. 2 cm) tai jättikokoiset rakeet (Suomessa halkaisija väh. 5 cm) aiheuttavat keskileveysasteilla kesäisin vuosittain mittavia taloudellisia vahinkoja mm. maanviljelykselle ja rakennuksille. Vaarallisimpia jättirakeet ovat kuitenkin lentoliikenteelle.

Muistan viime kesältä tapauksen, jossa Delta Airlinesin lennolla Bostonista Salt Lake Cityyn koettiin todellinen vaaratilanne lentokoneen joutuessa keskelle aktiivista ukkospilveä jättirakeineen. Valtavat rakeet miltei rikkoivat lentokoneen tuulilasin Coloradon yllä, mutta onni onnettomuudessa: lento pääsi tekemään turvallisesti hätälaskun. Tällaisia lentoja ei toivoisi kenenkään kohdalle.

Rakeiden syntyminen ja esiintyminen Suomessa

Rakeet syntyvät kuuro- tai ukkospilvissä vallitsevien voimakkaiden nousuvirtausten yhteydessä tyypillisesti n. 5-8 kilometrin korkeudella. Voimakkaimmat nousuvirtaukset voivat olla jopa yli 40 m/s, ja tiettävästi kaikista rajuimpien nousuvirtausten voimakkuus riittäisi kannattelemaan aikuista ihmistä ukkospilvessä. Rakeet muodostuvat pilven keskiosassa, kun pienten vesipisara- tai lumiraealkioiden pinnalle tiivistyvä vesihöyry jäätyy. Tämän jälkeen rakeet kasvavat vielä hetken, kunnes nousuvirtaus heikkenee tai rakeista tulee tarpeeksi raskaita.

Pienimmät rakeet sulavat nopeasti pudotessaan: esimerkiksi herneen kokoisten rakeiden suuruus on saattanut viiden kilometrin korkeudella vielä olla 3-5 kertaa suurempi kuin maanpintatasolla. Mitä suuremmasta rakeesta on kyse, sitä suurempi putoamisnopeus ja sitä vähemmän rae ehtii sulaa pudotessaan maanpinnalle. Herneen kokoinen rae putoaa maanpinnalle keskimäärin nopeudella 9 m/s, kun taas halkaisijaltaan 8 cm:n kokoisten jättirakeiden putoamisnopeus voi olla jopa 50 m/s. Raskaat rakeet yhdistettyinä rajuun putoamisnopeuteen ovat hengenvaarallisia niin ihmisille kuin eläimillekin.

Suomen tiettävästi suurimmat rakeet liittyivät 31.7.2014 syntyneeseen supersoluun Kainuun Suomussalmella, jolloin jättirakeet olivat halkaisijaltaan jopa 8-9 -senttisiä. Maailman suurimman rakeen titteliä pitää epävirallisesti tällä hetkellä Etelä-Dakotaan elokuussa 2010 tippunut, halkaisijaltaan 20-senttinen raemöykky.

Suomessa raetyypit voidaan karkeasti jakaa kolmeen eri luokkaan: jää- ja lumirakeet sekä lumijyväset. Jäärakeet ovat suurimpia ja liittyvät kuuro- tai ukkospilviin; lumirakeet ovat korkeintaan herneen kokoisia, kevyitä ja niitä sataa yleensä talvi- tai kevätaikana, kun taas lumijyväset ovat yleisimpiä talviaikana, kooltaan hyvin pieniä ja rakenteeltaan hauraita.

Suurimmat jäärakeet havaitaan yleensä toukokuun loppupuolelta elo-syyskuun vaihteeseen yltävällä ajanjaksolla. Valtaosa, jopa yli 60 %, suurista rakeista havaitaan heinäkuun aikana, kun taas kesä- ja elokuussa havaintoja tehdään kumpanakin kuukautena n. 15 %. Yleisimmin suuria rakeita esiintyy klo 14 ja 19 välillä siten, että kaikista suurimpien rakeiden todennäköisyys on suurimmillaan vasta klo 16 jälkeen. Synoptisesti otollisin suurille rakeille on Kuvan 3 kaltainen, jossa Suomen länsi- tai lounaispuolella on pintamatalapaine ja Venäjällä korkeapaineen keskus. Mikäli näiden välissä pintakerroksessa käy lämmin ja kostea ilmavirtaus etelän tai kaakon puolelta ja ylempänä ilmakehässä vallitsee voimakas lounaan puoleinen ilmavirtaus, on ilmakehässä nk. tuuliväännettä, joka yhdessä voimakkaiden nousuvirtausten kanssa mahdollistaa suurten rakeiden kehittymisen. Tilastollisesti suuria rakeita havaitaan Suomessa eniten maamme etelä- ja lounaisosassa, erityisesti Satakunnasta kohti itäistä Uuttamaata yltävällä alueella.

Euroopassa puolestaan suurille rakeille otollisia alueita ovat Pohjois-Italian ja -Espanjan ylängöt. Tilastollisesti maailman suurimmat rakeet lienevät tippuneet Yhdysvaltojen Keskilänteen, Bangladeshiin ja Keski-Kiinaan.

Nice to know: Raeparametrit – pieni opas rakeiden ennustamiseen

Kiinnostuneimille pieni tietoisku loppuun siitä, miten suuria rakeita voidaan ennakoida ja mitkä ovat suotuisimmat olosuhteet Suomessa niiden esiintymiselle.

• Suomen länsi- tai lounaispuolella oleva matalapaineen alue yhdistettynä hyvin lämpimään ja kosteaan pintavirtaukseen kaakon puolelta kasvattaa rakeiden todennäköisyyttä varsinkin, mikäli lännestä on saapumassa kylmä rintama.
• Mitä kosteampi alailmakehä, sen enemmän ”rakennusainesta” rakeilla on.
• Suuret CAPE-arvot mahdollistavat voimakkaat nousuvirtaukset. Liian suuret arvot, yli 3500 J/kg, eivät kuitenkaan enää ole suotuisia suurien rakeiden esiintymiselle.
• Kohtalaisen suuri DLS (deep layer shear) eli paksun kerroksen tuuliväänne 0-6 km:n korkeudella heittelee rakeita eri ilmakerroksien välillä, jolloin ne pääsevät keräämään massaa. Suurehkon DLS:n ansiosta ukkosmyräkät ovat pitkäkestoisia, jolloin mm. rakeita suosivien supersolujen syntyminen on mahdollista. Yli 30 m/s DLS:lla suurien rakeiden todennäköisyys pienenee merkittävästi.
• Keskileveysasteilla suurimmat, halkaisijaltaan yli 8-senttiset rakeet, ovat esiintyneet CAPE-arvoilla 1200-3000 J/kg yhdistettynä 15-30 m/s DLS-arvoihin.
• Suuri lämpötilavähete, eli voimakas lämpötilan lasku korkeuden mukana, on myös olennainen tekijä. Ala- ja yläilmakehän suuren lämpötilaeron seurauksena pilvet pääsevät kasvamaan korkeutta, ja mikäli lämpötilan nollaraja tulee suuren vähetteen seurauksena vastaan jo tarpeeksi matalalla, rakeet eivät ehdi sulaa pudotessaan.
• LCL:n (lifting condensation level) eli nk. tiivistymiskorkeuden yläpuolelle yltävä kostea ilma ja runsas vesihöyryn määrä antaa rakeille rakennusaineksen.

Oletko sinä törmännyt Suomessa tai muualla suuriin rakeisiin?