Author: Kristian Roine

Elokuisen korkeapaineen pysytellessä Suomen yllä meteorologilla on lokoisat oltavat. Päivittäisestä säätilasta saa oikein tikulla kaivaa kiinnostavaa kerrottavaa, niin tasaista on auringonpaiste koko maassa. Mediaa ja ihmisiä kiinnostaa toki helleraja ja sen ylittyminen, etenkin tänä kesänä jolloin helteitä on odoteltu kuukausitolkulla.

Sään ennustaminen on siitä palkitseva laji, että näennäisen tylsässä säätilanteessa meteorologi voi lisätä ennustamisen vaikeusastetta lähes rajatta. Talvella matalapainekauden ollessa vilkkaimmillaan yritämme ponnistellen pitää lukua päivittäisistä matalapaineista ja säärintamista. Silloin sään pienemmät nyanssit jäävät usein noteeraamatta, käytössämme olevat palstamillimetrit kun eivät yksinkertaisesti riitä kuin sään pääpiirteistä kertomiseen.

Korkeapaineen lamauttama meteorologi voi sen sijaan kiinnostuneena seurata vaikkapa Suomenlahden rannikolle kehittyvää merituulirintamaa, työntääkö se muutaman asteen viileämpää ilmaa mereltä rannikolle vai jääkö rintama rantaviivan päälle? Syntyykö taivaalle pikkuruisia kumpupilviä, vai paistaako aurinko tänäänkin kirkkaalta taivaalta? Nähtiinpä pääkaupunkiseudulla sellainenkin ilmiö, jossa merituulirintaman mereltä nostama kosteus sai aikaan rannikon suuntaisen kumpupilvijonon muuten kirkkaalle taivaalle. Loppukesällä yleisiä ovat myös yöllä syntyvät säteilysumut sekä laajemmat sumupilvilautat joita lounaistuuli usein työntää esimerkiksi Perämereltä Lappiin.

Miksi korkeapaineessa ei sitten esiinny juuri minkäänlaisia sääilmiöitä? Syy löytyy ilman hitaasta liikkeestä alaspäin. Liike on siis sananmukaisesti hidasta, suuruusluokaltaan vain joitakin metrejä minuutissa, joten kummoista tuulta se ei saa aikaan. Sen sijaan laskevassa liikkeessä oleva ilma lämpenee ja kuivuu voimakkaasti. Korkeapaineessa yläilmakehästä kohti maan pintaa valuva ilma synnyttää lämpimän ilmakerroksen, joka on lämpimimmillään yleensä noin kilometrin korkeudella. Tällaisesta lämpötilajakaumasta meteorologit käyttävät tekniseltä kuulostavaa termiä subsidenssi-inversio. Tuo subsidenssi viittaa siis ilman laskevaan liikkeeseen, ja inversio taas ilmakehän “käänteiseen” lämpötilajakaumaan, sellaiseen jossa ilma lämpenee ylöspäin mentäessä. Inversio-termi lienee ainakin joillekin tuttu, talven pakkasjaksojen aikaan meteorologit joskus puhuvat pintainversiosta joka syntyy kun maanpinnan säteilyjäähtyminen kylmentää alimman ilmakerroksen. Kesäisessä korkeapaineessa tuo samainen inversio on vain hieman korkeammalla.

Mitä tuo kummallinen subsidenssi-inversio sitten tekee? Se toimii “kantena” alailmakehän pystyvirtauksille. Auringon lämmittämä ilma ei siis pääse nousemaan maanpinnalta inversion läpi. Tämä taas johtaa siihen että ilman pystyliikkeet jäävät heikoiksi, ja kun ilma ei liiku pystysuunnassa, ei myöskään synny maanpinnalla havaittavia tuulenpuuskia. Toinen tuttu ilmiö on kumpupilvien puuttuminen. Ne syntyvät samaisista nousevista ilmavirtauksista auringon lämmittäessä maanpintaa. Nyt inversio katkaisee nousevan ilmavirtauksen matkan ylöspäin ennen kuin siinä oleva kosteus ehtii tiivistyä pilveksi. Usein korkeapaineen saapuessa ja vahvistuessa kumpupilvet käyvät päivä päivältä pienemmiksi. Tämä johtuu siitä että tuo inversiokerros vahvistuu ja siirtyy vähitellen lähemmäs maanpintaa. Vastaavasti korkeapaineen alkaessa väistyä pois pilviä alkaa taas syntyä iltapäivisin uudelleen. Ylempänä ilmakehässä on niin rutikuivaa ettei korkeapaineiden vaikutuspiiriin yleensä eksy ohutta untuvapilven riekaletta kummempaa.

Taivaalla seilaavia pilviä tarkkasilmäisemmin katselevat blogin lukijat ovat ehtineet jo kiinnittää huomiota jokakeväiseen tapahtumaan, kumpupilvien saapumiseen. Ensimmäiset kumpupilvipäivät sijoittuvat yleensä maaliskuulle ja huhtikuusta alkaen niitä esiintyy jossain päin maata lähes päivittäin. Syy kumpupilvien talvimuuttoon etelän lämpöön johtuu tietenkin auringosta. Aurinko ei juuri maanpintaa pimeänä vuodenaikana lämmitä, ja kun maanpinta ei lämpene, ei iltapäivisin muodostu lämpimiä nousevia ilmavirtauksia joiden merkkeinä kumpupilvet toimivat. Kumpupilvillä on oma elinkaarensa, ne syntyvät nousevan ilmavirtauksen mukanaan nostaman vesihöyryn alkaessa tiivistyä pilvipisaroiksi, ja haihtuvat hiljalleen pois ilmavirtauksen heikettyä. Pieni pilvenhattara saattaa elää minuutin tai pari, kilometrien korkuiset pilvitornit taas purjehtivat taivaalla tuntikausia.

Varhaiskevään kumpupilviin liittyy eriskummallinen piirre, niillä kun on tapana haihtua lumisateena ilmaan. Tälle näytelmälle on oma nimensä, sitä kutsutaan meteorologiassa latinankielisellä sanalla virga. Tarkkaanottaen virga tarkoittaa vitsaa tai oksaa, mutta suomen kielessä sen synonyymi on sadejuova, siis taivaalla näkyvä sade joka ei yllä maahan asti. Mutta miksi kumpupilvet muuttuvat lumisateeksi vain keväällä?

 

Kuten niin moni sääilmiö, tämänkin taustalta löytyy fysiikkaa, olkoon tämä siis varoitus fysiikka-allergiaa poteville. Oleellisin ero kevään ja kesän kumpupilvissä on tietenkin lämpötila. Keväällä ilma pilven sisällä on helposti jopa 10…20 astetta pakkasella. Voisi kuvitella että näin kylmä pilvi koostuu jääkiteistä, vesihän jäätyy nollassa asteessa. Vaan eipäs jäädykään! Nimittäin ilmakehässä kelluva pieni pilvipisara ei tahdo millään jäätyä ellei se ole kosketuksissa juuri sopivaan hiukkaseen, jäätymisytimeen. Jäätymisytimiä taas esiintyy ilmassa erittäin harvakseltaan, niinpä näitä orpoja alijäähtyneitä vesipisaroita leijuu yllin kyllin pilvissä vielä parinkymmenen asteen pakkasissa.

Pakkasen ollessa riittävän kireää alkaa lopulta kumpupilviinkin muodostua jääkiteitä, ja tällöin alkaa jääkideprosessi. Sen keksi ruotsalainen säätieteilijä nimeltä Tor Bergeron (tarkkaanottaen toki asiaa oli teoretisoitu jo aiemmin), ja usein jääkideprosessia nimitetäänkin Bergeronin prosessiksi. Bergeron oivalsi 1900-luvun alkupuolella että jääkiteet pystyvät kaappaamaan pilvestä kosteuden itselleen. Syy tähän prosessiin löytyy siitä, että vesihöyryn kyllästyspaine jää- ja vesipinnan suhteen on erilainen. Kuulostaa monimutkaiselta? Se onkin, mutta koitetaanpas selittää vähän ymmärrettävämmin.

Ajatellaan samassa kosteassa ilmassa leijuvaa vesipisaraa ja jääkidettä. Jos ilma on vesihöyryn kyllästämä, eli sen suhteellinen kosteus on 100%, vesipisara ei haihdu ilmaan, mutta ei toisaalta myöskään kasva isommaksi. Jääkiteen mielestä tämä sama ilma on kuitenkin ylikyllästystilassa, eli ilmasta alkaa härmistyä kaasumaista vesihöyryä jääkiteen pintaan. Mutta mitä tapahtuu vesipisaraa ja jääkidettä ympäröivälle ilmalle? Se alkaa nyt kuivua, sillä ilmasta siirtyy kaasumaista kosteutta jääkiteeseen. Nyt tässä kuivuvassa ilmassa olevan vesipisaran mielestä suhteellinen kosteus laskeekin alle 100%:iin, ja sen seurauksena vesipisara alkaa haihtua. Jääkideprosessin jatkuessa pilvipisarat häviävät taistelun kosteudesta jääkiteille ja lopulta pisarat haihtuvat pilvestä kokonaan, jääkiteet taas kasvavat lumihiutaleiksi.

Ilmakehässä kasvavat jääkiteet voivat saada erilaisia muotoja. On laattamaisia, pylväsmäisiä ja tähtimäisiä kiteitä. Tietyn tyyppiset jääkiteet saattavat muodostaa vaikkapa komean haloilmiön ohueen yläpilviharsoon. Sattumoisin n. 15 pakkasasteen lämpötilassa kasvavat jääkiteet saavat yleensä monisakaraisen lumikiteen muodon. Lumikiteet takertuvat helposti toisiinsa, ja näin muodostuu suurempia lumihiuteita, jotka painavampina alkavat sataa pilvestä alas. Terävärajainen pilvipisaroista koostunut kumpupilvi muuttuu suureksi lumisadeläikäksi taivaalla.

 

Tämän saman prosessin syytä on käytännössä kaikki sade meidän pohjoisilla leveysasteillamme. Meillä kun satavat pilvet ovat aina niin korkeita että niissä muodostuu jääkiteitä. Kesäaikaan tuo jääkideprosessi käynnistyy ukkospilven huipulla sen kuitumaisessa alasimessa, tai säärintaman tuoman paksun pilvimaton yläosassa. Toki lumihiutaleet kesäaikaan sulavat sadepisaroiksi hyvissä ajoin ennenkuin osuvat maanpintaan.  Keväällä poikkeuksellista on ainoastaan se että jääkideprosessi käynnistyy kylmyydestä johten jo erittäin pienissä pilvissä ja voimme omin silmin seurata sitä lähietäisyydeltä. Oletko muuten koskaan havainnut talvella kuuraa puissa ja samanaikaisesti sumua? En minäkään, kuuran synnyttämät jääkiteet kun kaappavat samalla tavalla sumun vaatiman kosteuden ilmasta itselleen.

Mutta mitä sitten tapahtuu pilvien alapuolella, maan pinnalla? Yleensä ei juuri mitään. Kuivassa kevätilmassa kumpupilvet syntyvät muutaman kilometrin korkeudelle ja ilma pilvien alapuolella on rutikuivaa. Kun lumihiutaleet alkavat hitaasti pudota, niissä oleva jää sublimoituu takaisin vesihöyryksi ja alaspäin sataessaan lumihiutaleet häviävät kuin tuhka tuuleen. Joskus kaikista voimakkaimmat lumikuurot saattavat sataa höyhenkevyitä lumihiutaleita maahan asti. Tällöin moni ihmettelee, miten voi sataa lunta vaikka lämpömittari maanpinnalla näyttää jopa +5 astetta? Taas astuu peliin fysiikka. Lumihiutaleen sublimoidessa jäätä vesihöyryksi rutikuivassa ilmassa, vaati se paljon lämpöenergiaa. Tuo sublimoituminen siis jäähdyttää lumihiutaletta ja pitää sen olomuodon lumena vaikka ympäröivä ilma olisikin plussalla.

 

Talvi on kääntymässä kevääksi ja ainakin etelän rannikkoseuduilla lumitilanne on lohduton. Turussa vuorokauden keskilämpötila on ollut nollan yläpuolella jo parisen viikkoa, näillä näkymin terminen kevät alkoi viime vuoden tapaan tukevasti helmikuun puolella. Tilastollisesti eletään kuitenkin sitä vaihetta talvessa, helmi-maaliskuun vaihdetta, jolloin lumipeitteen pitäisi olla etelässäkin paksuimmillaan. Pohjoiseen mentäessä tuo keskimääräisesti lumisin hetki osuu vieläkin myöhäisempään ajankohtaan, Pohjois-Lapissa maaliskuun loppupuolelle.

 

Talven mittaan lehtien vakio-otsikoihin kuuluu lumiennätyksien ihmettely. Kuluneena talvena kinoksia on mittailtu niin Kainuussa kuin lumibongarien vakioapajilla Kilpisjärvellä. Jos lumikarttoja vilkaisee hieman laajemmin, ja vieläpä useammalta vuodelta, havaitsee kuitenkin miten vähäistä vaihtelu pohjoisen lumipeitteessä on. Talvikuukausien sadanta tapaa pitkällä aikajänteellä tasoittua, ja pohjoisen lämpötilat pitävät huolen siitä että lähes kaikki sade jää lumena maahan. Lyhyet suojat eivät juuri pohjoisen kinoksiin pure, siihen vaaditaan kunnollinen kevätauringon lämmitys. Niinpä Lapissa lumensyvyys harvemmin poikkeaa merkittävästi keskimääräisestä, toki aina löytyy ne muutamat yli metriset kinokset.

 

Etelässä sen sijaan tilanne on aivan toinen. Pidemmistä suojajaksoista johtuen lumipeitteen paksuus vaihtelee senttimääräisesti hieman enemmän kuin pohjoisessa, ja kiusallisesti vaihteluväli alkaa nollasta, muutama vesisateisen lauha päivä kun hävittää ohuen lumipeitteen kokonaan. Lappiin matkustavan etelän hiihtolomalaisen silmään ei juuri pistä onko lunta maassa 60 vai 80 senttiä, lunta tuntuu olevan joka tapauksessa paljon. Sen sijaan jokainen helsinkiläinen huomaa onko omassa pihassa lunta 0 tai 20 senttiä. Joskus on tullut ihmeteltyä käsitettä “pysyvä lumipeite”. Mikä niistä talven lyhyistä ja satunnaisista lumijaksosta nyt olikaan se pysyvin?

Ihmisen muisti tuppaa olemaan lyhyt. Kahden etelän supertalven (2009-10 ja 2010-11) myötä moni, allekirjoittanut mukaanlukien, ryntäsi suksikauppaan ja nautiskeli hiihtämisen riemusta postikorttimaisessa talvimaisemassa. Viimeiset kaksi talvea sukset ovat pysyneet varastossa ja laji on vaihtunut paljaalla asfaltilla lenkkeilyyn. Moni äimistelee lauhoja talvia, mutta tässä kohtaa meteorologi sanoo että näin sen kuuluukin tilastojen valossa mennä. Etelässä kunnon lumitalvet ovat harvinaisuuksia, ja sydäntalven vesisateinen pimeys normaalitila. Onneksi maaliskuussa päivä pitenee ja valon määrä kasvaa, oli sää minkälainen tahansa.

Kuva 1: Kristian Roine, Kuvat 2 ja 3: http://ilmatieteenlaitos.fi/talvitilanne