Sään takaa

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

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.

Tällaiset pilvet ovat ohuita kuitumaisia jääkiteistä muodostuneita harsoja.

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.

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

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

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 ;)

Viime viikot saimme nauttia korkeapainesäästä, tuntui kuin kesä olisi vasta sen myötä saapunut Suomeen! Nyt korkeapaineen väistyttyä säätilanne palasi epävakaiseksi – sateet ja paiste vuorottelevat, välillä hyvinkin lyhyin aikavälein. Mutta mistä näissä säätyypeissä on pohjimmiltaan kyse? Mitä tapahtuu ilmakehässä ”epävakaisen sään” ja ”korkeapainesään” vallitessa?

Tässä esitetty ilmakehämalli on rankasti yleistetty; meteorologien opinnoissa samaa asiaa käsitellään yliopistossa vuosien ajan fysiikan kaavojen avulla. Tarkoituskaan ei ole pureutua yksityiskohtiin, vaan pohtia peruskäsitteitä.

Yleistetysti ilmakehän ilman voidaan sanoa olevan joko nousevassa tai laskevassa liikkessä. Tässä tekstissä kerron joistakin laskevalle ja nousevalle liikkeelle ominaisista sääilmiöistä. Sekä laskevassa että nousevassa liikkeessä liikkeet tapahtuvat alueilla, joiden kokoluokat ovat halkaisijaltaan satojen kilometrien luokkaa, jopa suurempia.

Laskeva liike

Laskevalle liikkeelle ominainen säätyyppi on korkeapainesää. Korkeapainesäällä kesäisin sää on Suomessa yleensä aurinkoinen ja poutainen, talvisin taivaan peittää usein ohut mutta tiivis lauttapilvikerros. Tuuli on useimmiten heikkoa, jopa olematonta. Siksi esimerkiksi sumut ja saasteet sekä metsäpalosavut tuulettuvat kehnosti.

 

Nouseva liike

Nouseva liike tuottaa yleensä epävakaista säätä. Meteorologien usein käyttämä sana ”epävakainen” viittakin osin juuri sen nousuherkkyyteen: ilmakehän alussa pienet, esim. pinnanmuotojen tai auringonsäteilyn aiheuttamat nousuliikkeet levittäytyvät äkkiä paksuun ilmakerrokseen, toisin kuin korkeapainesäällä, jolloin vastaava nousu pysyisi vain ohuessa ilmakerroksessa. Paksut pilvet ja sateet vaativat muodostuakseen nousuliikettä; esimerkiksi nopeasti kasvavissa kumpupilvissä pilven laajeneminen tapahtuu silminnähden pilven yläosassa nousuliikkeen mukana.

Matalapaineiden yhteydessä ilman liikesuunta on keskimäärin nouseva. Matalapaineen keskus toimii imurina ja vetää ympäristön ilmaa sisäänsä; matalapaineen keskuksessa eri suunnista tulevat ilmavirrat kohtaavat toisensa ja lähtevät nousuun. Nousun yhteydessä kosteus tiivistyy pilviksi ja sateeksi.

 

Epävakaisella säällä ilmakehän pystysuuntaiset liikkeet ovat pääosin nousevia, vakaalla laskevia. Epävakainen sää ei tarkoita automaattisesti pysyvän pilvistä sadetilannetta, vaan usein peräkkäisiä matalapaineen keskuksia ja niihin liittyviä säärintamia. Sää ei pysy samana pitkiä aikoja kerrallaan, vaan sateet ja paiste, pilvet ja aurinko, tyyni ja tuulinen sää vuorottelevat. Tätä epävakaista säätä meillä on nyt tiedossa ainakin seuraavan viikon ajan.

 

 

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.