Madden-Julian ja Thaimaan sääoikut

Julkaistu

Juuri kun lomasäiden pitäisi olla Thaimaassa parhaimmillaan ja sään kaikkein varmimmin aurinkoista, on uutiskuvista nähty aivan päinvastaista. Hiekkarannat ovat peittyneet laajojen vesimassojen alle, eikä auringosta ole nähty paljon vilausta enempää. Miten tällainen voi olla mahdollista yhdessä maailman aurinkovarmimmista lomakohteista?

Tropiikin sääpelurit

Tropiikin säätä ”häiritsee” kaksi toisistaan riippumatonta ilmiötä, joita nykytiede ei vielä täysin tunne. Toinen ilmiöistä on kuukausitolkulla paikallaan pysyvä El Nino Southern Oscillation (ENSO) ja toinen maapalloa verkalleen kiertävä Madden-Julian Oscillation (MJO) El Ninosta voit lukea enemmän Markuksen blogista.

 

ENSO

Kuva: Säävuosi 2017
Kuva: Säävuosi 2017

ENSO:lla on kaksi vaihetta: ”kylmä” La Nina-vaihe ja ”lämmin” El Nino-vaihe. Tänä talvena tropiikin säätä on hallinnut La Nina. Kuvasta  nähdään sen tyypilliset vaikutukset maapallolla. La Nina vaikuttaa Thaimaassa talvisateita lisäten ja sen myötä sadekausi onkin siellä jatkunut normaalia pidempään. La Nina on kuitenkin ollut tällä kertaa melko heikko, eikä se yksistään selitä poikkeuksellisia sateita Thaimaan lomarannoilla.

 

MJO

Kuva: P.Takala
Kuva: P.Takala

Samaan aikaan kun La Ninan vaikutukset ovat pysyneet paikallaan, on toinen ilmiö kiertänyt sille tyypillistä kehää maapallon ympäri. MJOssa päiväntasaajan seudulla sijaitseva trooppisten ukkossateiden vyöhyke saa erikoisia piirteitä. Ilmiön ansiosta toisella puolella maapalloa trooppiset ukkossateet voimistuvat, kun taas päinvastaisella puolella kuurosateet heikkenevät. Tällainen enemmän tai vähemmän dipolirakenne kiertää jatkuvasti ympäri maapalloa lännestä itään päin. Aikaa yhteen kierrokseen kuluu 30-60 päivää. Sateisimman ja kuivimman vyöhykkeen vauhti vaihtelee satunnaisesti. Samalla myös sateisimman ja kuivimman alueen voimakkuus vaihtelee, mutta usein sateisuuden voimakkuus kasvaa juuri Thaimaan ja Indonesian alueella.

 

Kuntopyöräilija ja polkupyöräilijä

Joku on joskus varsin kuvaavasti verrannut ENSOn ja MJOn suhdetta kuntopyörään ja normaaliin polkupyörään. ENSO on keskellä näyttämöä koko päivän paikallaan kuntopyörää polkeva henkilö, jonka vaikutukset tropiikin sateisiin ja tuuliin pysyvät koko näytöksen ajan samanlaisina.

MJO on puolestaan pyöräilijä, joka polkee näyttämön halki kulkien kuntopyöräilijän ohi vasemmalta oikealle ja toistaen tämän vielä useamman kerran näytöksen aikana. Näin sateisemman ja pilvisemmän sään vyöhyke ehtii kiertämään koko maapallon ympäri päiväntasaajaa myötäillen 30-60 päivän kuluessa.

Kun sitten ENSOn ja MJOn sateita vahvistavat osat osuvat tarkalleen samalle alueelle, voi tropiikin kosteassa lämmössä rankkoja sateita tulla poikkeuksellisen paljon. Juuri tällä yhteisvaikutuksella on nyt ollut tärkeä rooli Thaimaan tulvasateissa.

 

Jatkossa Thaimaan lomalaisille on luvassa ainakin vähän parempia uutisia

Paikallaan pysyvä La Nina on heikkenemässä neutraaliin tilaan lähimpien kuukausien aikana. Lisäksi pahimmat tulvat aiheuttanut MJOn ”sateisin osa” alkaa hiljalleen väistyä ja näin käy jo lähipäivien aikana. Kun MJO seuraavan kerran saapuu samoille alueille, pitäisi La Ninan vaikutuksen olla jo heikompi. Muutenkaan ne eivät enää välttämättä osu yhtä tarkasti ja pahasti samoille leveyspiireille

 

Ennuste lähipäiville lupailee jo sateiden muuttumista enemmän ajoittaisiksi:

 

Tässä vielä ennusteanimaatio seuraavalle kuukaudelle:

Kuluvalla viikolla paikallisia tulvasateita on vielä luvassa Bangkokin eteläpuolella. Sää on lähes koko Thaimaan alueella keskimääräistä sateisempaa.

Seuraavalla viikolla Thaimaan sää muuttuu sateiden osalta lähelle normaalia. Tosin etelässä on yhä keskimääräistä selvästi sateisempaa.

Tammikuun viimeisellä viikolla uusi MJO saattaa jo voimistaa sateita uudelleen Thaimaan alueella, mutta viime viikkojen kaltaisia rankkasateita ei pitäisi olla luvassa.

Helmikuussa sää näyttäisi taas jo kuivumisen merkkejä. Mikäli La Nina heikkenee, kuten on ennustettu, palataan varmaan hiljalleen normaaleihin lomakeleihin.

Neljän viikon sääennuste

Julkaistu

Sääennusteet perustuvat yhä enenevässä määrin tietokonelaskelmiin. Tietokoneelle kaikki sääennusteet ovat vain laskutehtäviä.  Niinpä pitkä sääennuste on vain vähän isompi laskutoimitus kuin lyhyt sääennuste. Periaatteessa tietokoneella voisi siis laatia sääennusteen jopa tuhannen vuoden päähän.

Perinteinen sääennuste ei tietenkään näin pitkälle olisi kovin mielekäs, mutta todella pitkiä ”sääennusteita” käytetään jo hyväksi tällä hetkellä ilmastoennusteissa.  Ilmastoennusteissa ei kuitenkaan haluta tietää yhtä hetkellistä säätilaa jonakin tiettynä päivänä ja tiettynä kellonlyömänä, vaan enemmänkin ollaan kiinnostuneita, onko useammista eri laskelmista mahdollista löytää jotain yhteistä trendiä vuosien välillä.

Pitkissä sääennusteissa sää lasketaan moneen kertaan

Viimeisten vuosien aikana myös sääennusteissa on alettu käyttää useampia yhtäaikaisia tietokonelaskelmia. Myös  Forecan 15 vrk:n ennusteessa käytetään hyväksi tällaisia ns. parviennusteita.   Tällöin yhden tietokonelaskelman sijasta ennuste lasketaan yli 50 kertaa samoilla fysiikanyhtälöillä, mutta hieman eri lähtötilanteella. Tiedetään, että toisinaan pienikin ”perhosen siiven isku” voi johtaa viikkojen kuluttua suureen muutokseen säätilanteessa.  Juuri tätä ennusteen alkutilan herkkyyttä yritetään näin arvioida useamman yhtäaikaisen laskelman perusteella.  Mitä pidemmälle kaikki laskelmat ovat saman henkisiä, sitä pidemmälle säätä voidaan ennustaa. Vastaavasti mitä herkemmin eri laskelmat poikkeavat toistaan, sitä vähemmän ennusteessa on ”varmaa” kerrottavaa.

Pitkissä ennusteissa yksityiskohdat katoavat

Tehokkaimpien tietokoneiden ja parhaimpien säälaskentamallienkaan ei ole mahdollista laskea yksittäisten sadealueiden ja matalapaineiden aikataulua enää viikon päähän.  Aikataulun lisäksi yksittäisten saderintamien muoto ja koko ei myöskään enää ole laskettavissa.  Toisaalta usein yli kahden viikon ennusteissakin on mahdollista tietää suuri linjoja matalapaineiden reitistä ja alueista, jolla ilma on keskimääräistä lämpimämpää tai kylmempää sekä vastaavasti, millä alueilla on keskimääräistä sateisempaa tai kuivempaa.

ECMWF (Euroopan keskipitkien sääennusteiden keskus) laskee tällaisia pidempiä ennusteita kaksi kertaa viikossa.  Syksyn mittaan  Foreca aloittaa julkaisemaan tällaisia viikkoennusteita omilla sivuillaan, Facebookissa, Instagramissa ja Twitterissä. Ennusteita julkaistaan aluksi lämpötilalle ja sateelle.

Sade-ennusteet

Sade-ennusteissa näytetään ensimmäiseltä viikolta koko tulevan viikon sademäärä Euroopan alueelle.  Sen jälkeen näytetään kuinka paljon kyseinen sademäärä poikkeaa normaalista. Poikkeama keskimääräisestä näytetään neljälle seuraavalle viikolle. Normaalia sateisemmat alueet esitetään vihreän ja sinisen sävyinä sekä kuivat alueet keltaisen ja ruskean sävyinä.

Lämpötilaennusteet

Myös lämpötilaennusteissa näytetään viikoittainen poikkeama keskimääräisistä lämpöoloista seuraavalle neljälle viikolle.  Keskimääräistä lämpimämmät alueet näytetään keltaisen ja punaisen sävyinä ja kylmemmät alueet sinisen eri sävyinä.

Kahden viikon jälkeen ennustettavuus useimmiten heikkenee selvästi

Haastavin tilanne pitkissä ennusteissa on silloin, kun suursäätila muuttuu useampaan otteeseen. Usein pitkät ennusteet osaavat arvioida suuret sään muutokset varsin hyvin vielä reilun viikon päähän, mutta mikäli muutoksia on luvassa useampia jäävät jälkimmäiset muutokset helposti huomaamatta.   Käytännössä kahden viikon jälkeen parviennusteet poikkeavat toisistaan jo tuntuvasti ja tällöin ennusteet eivät enää ota voimakkaasti kantaa suuntaan eikä toiseen.

Usein voisi olla perusteltua näyttää ennustetta vain parille seuraavalle viikolle, mutta koeluonteisesti aloitamme ainakin aluksi 4 viikon ennusteilla.  Näin jokainen voi itsekin arvioida kuinka paljon hyötyä näistä pidemmistä ennusteista on.

Tärkeämpi seurata enemmän eri alueiden kokoa kuin voimakkuutta

On tärkeää tiedostaa, että vaikka tyhjät alueet kartalla tarkoittavat periaatteessa keskimääräistä säätä (ei selvästi lämmintä/kylmää tai sateista/kuivaa), useimmiten yli 2 viikon ennusteessa tyhjät alueet tarkoittavat, että  laskelmat ovat säätilanteesta eri mieltä.  Tämä puolestaan tarkoittaa, ettei sää ole enää kovin suurella varmuudella ennustettavissa.

Pitkissä ennusteissa on myös tärkeämpää tarkkailla, missä lämpimät tai sateisemmat alueet sijaitsevat, kuin kuinka voimakkaita erot ovat.   Ensimmäisen viikon jälkeen laajat heikotkin alueet lämmintä/kylmää (tai sateista/kuivaa) ovat varmempi ennusmerkki kuin voimakkaat pienet alueet.  Tämän johdosta viikkoennuste ainakin aloitetaan Euroopan mittakaavassa. Pienellä karttapohjalla myös helposti huomio keskittyisi epäolennaisiin pieniin yksityiskohtiin.

 

Sääilmiöitä keittiössä

Julkaistu

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?

Lumivyöryjä myös Suomessa?

Julkaistu

Jos rinteessä kuulee lumen humahtelevan, on syytä pötkiä pakoon. Tuhoisia lumivyöryjä sattuu joka talvi suurilla vuoristoilla, mutta valkoinen vaara vaanii myös omilla jyrkimmillä tuntureillamme. Pienehkökin vyörymäalue voi sysätä liikkeelle tonneittain junan vauhdilla jyräävää pyörteistä lumimassaa, joka silmänräpäyksessä hautaa alleen paikalle eksyneen hiihtäjän.

Lumivyöryn syntyyn vaaditaan aina riittävän jyrkkä rinne ja erilaisia lumikerrostumia. (kuva Flickr/ Bennoit Dandonneau
Lumivyöryn syntyyn vaaditaan aina riittävän jyrkkä rinne ja erilaisia lumikerrostumia. (kuva Flickr/ Bennoit Dandonneau)

Rinteen jyrkkyys

 Lumivyöryn syntyyn vaaditaan aina varsin jyrkkä rinne ja  niinpä normaalissa ”koskemattomassa” metsämäessä ei lumivyöryn vaaraa juurikaan ole. Rinteen jyrkkyyden pitää olla yli 20 astetta ennen kuin vyöryt ovat ylipäänsä mahdollisia. Kun rinteen jyrkkyys ylittää 30 astetta, ovat vyöryt mahdollisia paikoissa, missä on epävakaata lumimassaa.  Eniten vyöryjä esiintyy rinteissä, joiden jyrkkyys on 35 ja 50 asteen välillä. Kaikkein herkimpiä kohtia vyöryille ovat ne kohdat, jossa rinne muuttuu yhtäkkiä jyrkemmäksi. Myös kapeat kivikko alueet tai muut paikalliset ohenemat lumipeitteessä aiheuttavat epäjatkuvuuskohtia ja näin potentiaalisia vyörymän alkupaikkoja.

Lumen asettuminen

Lumikerroksen vakaus rinteessä riippuu rinteen jyrkkyyden lisäksi myös lumikiteiden muodosta ja rakenteesta. Lumihiutaleiden pudotessa maahan niiden sakarat usein katkeilevat ja sulavat pois. Pyöristyneet kiteet asettuvat maassa tiiviisti vieriviereen toisiaan vasten. Mitä märempää lumi on, sitä nopeammin se asettuu paikoilleen. Kireässä pakkasessa satanut kuiva pakkaslumi pysyy pitkään ilmavana ja asettuminen voi kestää päiviä. Nopea lumentulo kasvattaakin lumivyöryriskiä vielä pari päivää satamisen jälkeen. Usein vyöryt käytännössä tapahtuvatkin lumimyräkän jälkeisenä ensimmäisenä aurinkoisena päivänä.

Tuulen vaikutus
Tuuli on toimelias apuri lumisateelle. Yhdessä ne voivat saada aikaan useiden kymmenien senttien lumikertymiä varsinkin suojan puoleisen huipun ylärinteille. Tuulen kinostamat lumilipat hajoavat herkästi ja aiheuttavat näin vyöryjä. Tuulella on varsin suuri rooli epävakaiden lumikerrosten luomisessa. Voimakas tuuli voi muokata suuria paikallisia lumieroja vielä pitkään sateen jälkeenkin. Erityisesti kevyt pakkaslumi liikkuu ja muokkautuu tuulessa niin pitkään kuin tuulta vaan riittää.

Lumen mahdollisia kohtalokkaita kerrostumia voi yrittää selvittää tekemällä lapiolla poikkileikkauksen lumen mahdollisista eri kerroksista. On kuitenkin hyvä muistaa, että kerrostumissa on eroja rinteen eri puolilla. Erityisesti tuulen aiheuttamia oikkuja lumirakenteessa voi joskus olla vaikea ottaa huomioon. (Kuva Flickr/Ropert Thomson)
Lumen mahdollisia kohtalokkaita kerrostumia voi yrittää selvittää tekemällä lapiolla poikkileikkauksen lumen eri kerroksista. On kuitenkin hyvä muistaa, että kerrostumissa on eroja rinteen eri puolilla. Erityisesti tuulen aiheuttamia oikkuja lumirakenteessa voi joskus olla vaikea ottaa huomioon. (Kuva Flickr/Ropert Thomson)

Irtolumivyöryt
Myös lauhtuminen ja auringonpaiste heikentävät lumen rakennetta. Kevätauringon ahnas säteily saa usein aikaan irtolumivyöryjä, joissa yksittäinen lumikokkare alkaa kieriä kasvaen  levenevänä kiilamaisena vanana alas rinnettä. Tällaiset irtolumivyöryt voivat saada suureen rinteen alaosissa aikaan käsittämätöntäkin tuhoa.  Hiihtäjälle ne antavat kuitenkin yleensä etukäteen varoitusmerkkejä.

Irtolumivyöry saa usein alkunsa pienestä irtoavasta lumiosasesta, mutta lopulta se voi toisinaan kasvaa niin suureksi, että pystyy hautamaan allensa kokonaisen pienen kylän. (Kuva Flickr/Joseph)
Irtolumivyöry saa usein alkunsa pienestä irtoavasta lumiosasesta. Lopulta se voi kasvaa niin suureksi, että pystyy hautamaan allensa kokonaisen pienen kylän. (Kuva Flickr/Joseph)

Laattalumivyöryt
Vaarallisen laattalumivyöryn voi laukaista vaatimatonkin poikittainen suksen sivallus rinteessä. Siinä kokonainen rinne voi riisuutua lumesta yhdessä rysäyksessä. Säänvaihtelut muodostavat rinteeseen  kerrostumia, joiden rakenne vaihtelee. Kahden tiheämmän lumikerroksen väliin jäävä ontto tai huokoinen kerros on riski lumilaatan liikkeellelähtöön. Erityisen herkästi laatta lähtee liikkeelle heikon keskikerroksen alla majailevan lumen ollessa hyvin liukaspintaista. Kohtalokas liukupinta syntyy, jos vanhan lumen päälle on muodostunut kuuraa. Syvä kuura aiheuttaa kidesokerilumeksi kutsuttua rakennetta, joka antaa liukumaan lähtevälle laatalle ikään kuin kuulalaakerit alleen. Näin jopa kilometrin levyinen lumilaatta singahtaa liikkeelle ja kasvattaa edetessään valtavat voimat. Sen kaamealta syleilyltä soisi jokaisen sivakoijan ehtivän karkuun.

Hiihtäjälle kohtalokkaan laattalumivyöryn laukaisee usein itse vyöryyn joutunut laskettelija tai saman ryhmän joku muu hiihtäjä. Tässä kuvassa vyöryn on laukaissut moottorikelkka. (Kuva Flickr/U.S. Department of Agriculture)
Kohtalokkaan laattalumivyöryn laukaisee usein hiihtäjä tai laskettelija itse.  Tässä kuvassa vyöryn on laukaissut moottorikelkka. (Kuva Flickr/U.S. Department of Agriculture)

Pääkallokeliä

Julkaistu

Silmänräpäys ja muksahdus. Kun löytää itsensä kumollaan keskeltä jalkakäytävää, sitä yleensä ensin säikähtää. Sitten iskee kerrostalon kokoinen nolostuminen. Jos selviää vain mustelmilla ja henkisillä vammoilla, on todellinen onnenpekka. Joka talvi keskimäärin joka kolmas jalankulkija liukastuu ja jopa 50 000 loukkaantuu niin pahasti, että joutuu sairaalahoitoon. Kaatumisista aiheutuukin yhteiskunnalle miljardien eurojen kustannukset.

Talveen mahtuu yleensä kymmenkunta karmivaa kävelykeliä. Kaatumisia edesauttavat kiire, pimeys ja liukkaat jalkineet. Kevyenliikenteenväylien olosuhteet ja kunnossapitotoimet vaihtelevat myös paikallisesti enemmän kuin ajoteillä. Eniten liukastumisonnettomuuksia sattuu lämpötilan huidellessa nollan vaiheilla. Pääkallokelejä syntyy kolmella eri tavalla.

Musta jää

Kun märät väylät, pihat ja tiet jäätyvät, muuttuvat ne luonnollisesti liukkaiksi. Ajoteillä jäätymisvaara on usein ohi muutamassa tunnissa sateen loputtua, sillä liikenne puhdistaa veden teiden pinnalta varsin nopeasti. Päätiet myös tarvittaessa suolataan jäätymisen estämiseksi. Kevyenliikenteenväyliä ei juurikaan suolata ja kosteutta riittää pidempään. Näin hitaampikin pakkaselle painuminen ehtii jäädyttää pinnat mustaan jäähän. Tällaista jäätä syntyy etenkin syksyn ja talven ottaessa mittaa toisistaan.

Musta jää syntyy usein
Musta jää saa alkunsa, kun märkä tai kostea pinta jäätyy. Usein kosteus on peräisin vanhasta vesisateesta tai sulaneesta lumesta, mutta melko usein se on syntyy ilman näkymättömästä vesihöyrystä. Tällaisen kosteuden jäädyttyä tilanne usein vielä jatkuu kuuranmuodostuksena. (Kuva: Flickr/Esteban Cavrico)

Vetinen iljanne

Talven jo kunnolla alettua liukkain keli syntyy usein toisella tavalla. Syy on silloin, yllättävää kyllä, vesisade ja suojasää. Tällainen kohtalokas kaljama saa alkunsa, kun lumisten ja polanteisten kulkuväylien sekä pihojen päälle sataa vettä. Vesi ei kovin nopeasti sulata tiukkaa lunta allaan, sillä jäinen maa jäähdyttää veden nolla-asteiseksi. Lisäliukasteena se kuitenkin toimii erinomaisesti. Vesi jään päällä on jopa liukkaampaa kuin musta jää. Kun sää vähänkin kylmenee saati pakastuu hetkeksi, muodostuu taas uusi entistä sileämpi jäinen pinta. Vesisateiden ja pikkupakkasten vuorotellessa on mahdollista saavuttaa lähes ”täydellinen luisto ja jääpinta”.

Toisinaan tällainen tilanne saa alkunsa normaalin tuntuisesta lumisateesta, jonka myötä sää lauhtuu suojasääksi. Ensin tupruttaa rutkasti lunta ja sen päälle ripsuttelee vähän vettä. Maanteillä suhataan tällöin loskan seassa, mutta kävelyväylät tinttaantuvat kiiltävän valkoiseksi polanteeksi. Jos vettä sataa vielä lisää, hioo vesi polanteen kauttaaltaan jääksi ja näin pääkallokeli on valmis.

Vesi toimii lisä liukuvoiteena jään päällä
Vesikerros jään päällä pienentää jään kitkaa entisestään ja  toimii näin jään lisäliukasteena.  (Kuva: Flickr/Geir Tonnessen)

 

 

Täydellistä liukkautta

Jään kitkan suuruutta on tutkittu erilaisilla kokeilla ja testeillä. Testit kertovat, että liukkaista liukkainta on, kun tavalla tai toisella syntyneen jääkentän päälle sataa ohut kerros kepeää pakkaslunta. Jos näin pääsee yöllä käymään, on aamuhämärässä töihin kiirehtivälle kävelijälle tai pyöräilijälle viritetty se kaikkein salakavalin ansa!

Lähipäivinä maamme yli liikku useampi sadealue, jossa varsinkin etelässä ja lännessä sadaan vesisateita. Kuvassa sadealeet on numeroitu saapumisjärjestyksensä mukaan. Lumi on valkoista ja vesisade sinistä. Ajoitukset varmasti vielä viikon mittaa vähän muutvat ja tarkka reitti, mutta olkoon tämä myös jälkikäteen esimerkki, kuinka hyvin vaihtelevaa matalapainesäätä pystytään nykyään ennustamaan ;)
Lähipäivinä maamme yli liikkuu useampikin sadealue ja varsinkin etelässä ja lännessä saadaan  vesisateita. Kuvassa lumisade on valkoista ja vesisade sinistä. Sadealueet on myös numeroitu saapumisjärjestyksensä mukaan.  Todellisuudessa sateiden ajoitukset ja tarkka reitti muuttuvat vielä vähän viikon mittaan.  Kuvan ennuste perustuu maanantai-illalla laadittuun ennusteanimaatioon.  Kuvat on napattu animaatiosta sattumanvaraisesti ja niiden päälle on piirretty rintamat,  jotta jälkikäteen on helpompi verrata ennusteen hetkellisiä sateita  todellisiin sadealueihin. Toimikoon tämä kuvasarja esimerkkinä siitä, kuinka hyvin vaihtelevaa matalapainesäätä pystytään nykyään ennustamaan ;) (Kuva: P.Takala)

 

Mitä pilviä?

Julkaistu

Moni meistä on varmasti joskus haaveillut köllöttelevänsä pehmeällä kumpupilvipallerolla kesäisellä sinitaivaalla. No, eipä tämä kuitenkaan ole mahdollista, sillä pilvet ovat kovin harvaa ainesta. Mikäli haluaa tunnustella, miltä oikea pilviaines tuntuu, onnistuu se helpoiten näin syysaikaan. Tähän aikaan vuodesta pilvet aina välillä eksyvät sumuina maan pinnalle. Sumu onkin pilvi, joka on syntynyt maaston ylle.

Pilviä syntyy ilman jäähtymisen seurauksena

Ilmalla on kaksi lämpötilaa. Toinen on se kaikille tuttu lämpötila, josta puhumme lähes päivittäin. Toinen onkin paljon salaisempi lämpötila, jonka kyllä usein aistimme, mutta siitä ei juurikaan ole tapana puhua. Kyseessä on kastepistelämpötila. Se kertoo, kuinka paljon ilmaan on varastoitu piilevää energiaa näkymättömän vesihöyryn muodossa. Mitä korkeampi kastepistelämpötila on, sitä enemmän siihen on ladattu näkymätöntä kosteutta. Mitä enemmän ilmassa on kosteutta, sitä muhevampia pilviä ja rivakampia sateita on mahdollista muodostua.

Ensin tämän näkymättömän kosteuden pitää kuitenkin tiivistyä. Tiivistyminen tapahtuu, kun ilma jäähtyy riittävästi. Tarkalleen ottaen, kun ilman lämpötila jostain syystä jäähtyy kastepisteeseensä eli samaksi kuin ilman salainen lämpötila, muuttuu näkymätön vesihöyry näkyviksi pilvi- ja sadepisaroiksi.

Pilvet voidaan syntytapansa perusteella jakaa kolmeen pääryhmään

Kuva: SÄÄVUOSI 2016
Kuva: SÄÄVUOSI 2016

Pilvet siis syntyvät, kun ilma jäähtyy kastepistelämpötilaansa. Useimmiten jäähtymistä syntyy, kun ilma kohoaa ylöspäin. Aina, kun kuiva ilma kohoaa 100 metriä ylöspäin, se jäähtyy noin yhden asteen. Niinpä kohoavat ilmavirtaukset ovat ”pääsyyllisiä” pilvien muodostumiseen. Voimakkaimpia nousevia virtauksia aiheuttavat matalapaineet ja niihin liittyvät säärintamat. Nämä matalapaineiden aiheuttamat pilvet ovat kaikkein kookkaimpia ja pitkäikäisimpiä.

Nousevia ilmavirtauksia syntyy myös auringon lämmityksen seurauksena. Näin syntyvät kesäiset kumpu- ja kuuropilvet. Kolmas syntytapa ei liity niinkään ilman kohoamiseen, vaan siihen, että ilma yksinkertaisesti alkaa jäähtyä paikallaan. Tyypillisin esimerkki tällaisista pilvistä ovat kylmän vuoden ajan sumu ja sumupilvet.

 

 

1. Matalapaineen pilvet

Matalapaineiden tehtävä on sekoittaa suuria lämpötilaeroja maapallon eri alueiden välillä. Tällöin syntyy laajoja nousevan virtauksen alueita ja rintamapilviä sateineen. Lähestyvä matalapaine antaa usein ensimmäisen merkkinsä korkealle syntyneistä yläpilvistä.

Kuva:P.Takala
Kuva:P.Takala

Tällaiset pilvet ovat ohuita kuitumaisia jääkiteistä muodostuneita harsoja.

Kuva: P.Takala
Kuva: P.Takala

Matalapaineen lähestyessä pilvet paksunevat ja sisältävät vähitellen enemmän pilvi- ja sadepisaroita. Lopulta maan vetovoima voittaa pisaroita kannattelevat nousevat virtaukset ja pisarat putoavat sateena maahan.

Toisin kuin yleisesti luullaan, satavat rintamapilvet ovat kaikkein helpoimpia ennustaa. Ne osataan usein ennustaa 150 km:n tarkkuudella vielä 3-5 päivän päähän. Mitä kookkampia ja voimakkaampia matalapaineet ovat, sitä helpompi niiden pilviä ja sateita on ennustaa.

2. Kumpu- ja kuuropilvet

Kohotessaan taivaalle aurinko alkaa lämmittää maanpintaa, ilma ei sen sijaan juurikaan paisteesta lämpene. Syntyneet lämpötilaerot aiheuttavat päivällä nousevia ilmavirtauksia, ns.konvektiota. Konvektion tehtävä on tasoittaa lämpötilaeroja ilmakehän pystysuunnassa. Samalla kun ilma kohoaa, se jäähtyy. Kun ilma jäähtyy riittävästi, kosteus tiivistyy.

Kuva: P.Takala
Kuva: P.Takala

Ensimmäiset kesäiset kumpupilvipallerot syntyvät tyypillisesti kello 10-11 aikoihin. Päivän mittaan ne kasvavat paksuutta ja niiden lopullinen muoto ja koko on kiinni ilmakehän lämpöoloista eri korkeuksilla.

Kuva: P.Takala

Kuva: P.Takala

Mikäli ilman kastepistelämpötila on korkea ja yläilmakehässä on kylmää ilmaa, voi kauniista kesäpilvistä kehittyä iltapäivän aikana yhtäkkiä paikallisia ukkosmyrskyjä. Näiden pilvien tarkkaa sijaintia ja aikatauluja on vaikea ennustaa, eikä niitä tulla tulevaisuudessakaan ennustamaan täydellisesti. Usein  voidaan kuitenkin ennustaa muutamiksi päiviksi eteenpäin alueet, joilla kuuroja esintyy. Paikalliset erot voivat silti vaihdella rankkasateesta aurinkoiseen poutasäähän. Kaikkein vaikeimmin ennustettava sää on useimmiten yhdistelmä heikkotuulista kesämatalapainetta ja voimakasta konvektiota.

3. Kylmenemistä estävät pilvipeitot (etenkin korkepainesäässä)

Ilma voi myös jäähtyä ihan vain itsekseen ja synnyttää lähes paikallaan pysyviä pilviä. Syksyn edetessä sumujen ja sumupilvien todennäköisyys kasvaa, kun aurinko ei enää jaksa lämmittää, mutta ilmassa on vielä paljon kosteutta. Heti auringon laskettua ilmaa alkaa varsinkin selkeässä säässä nopeasti jäähtyä ja saavuttaa pian kastepistelämpötilansa, jolloin sumua tai sumupilveä syntyy kuin tyhjästä (sumuista vielä enemmän Markuksen blogissa). Varsinkin korkeapaineen alla heikkotuulisessa kosteassa selkeässä säässä pelataan jatkuvasti venäläistä rulettia paikallisten sumujen ja sumupilvien kanssa.

Kuva: P.Takala

Kuva: P.Takala

Sumu alkaa usein illalla viattomana säteilysumuna. Mutta mikäli yön tunteina sen kylkeen hiipii jostain advektiosumua, ei seuraavan päivän auringonpaiste enää välttämättä riitä hälventämään syntynyttä sumusoppaa. Tällöin sumut kohoavat päivällä laajaksi harmaaksi sumupilvilautaksi ja selkeän sään sijasta onkin täysin pilvistä. Pilveä on kuitenkin vain ohuessa kerroksessa ja muutaman sadan metrin korkeudesta ylöspäin taivas olisi täysin selkeä. Tämä tuskin lohduttaa aurinkoista syyspäivää odottanutta ulkoilijaa saati säätä povannutta ennustajaa ;)