Mittaustieto lämpötilaltaan tarkalleen 48,3°C olleesta sateesta paljastui myöhemmin viallisesta sensorista johtuneeksi virheelliseksi havainnoksi, mutta kuumin koskaan oikeasti ja todistetusti mitattu sade ei ole paljoa viileämpi. Needlesissä, samoin Kaliforniassa, Mohaven autiomaan kupeessa, satoi 13. elokuuta 2012 lämpötilaltaan 47,8°C ollutta vettä.

Sade kuumassa ja hyvin kuivassa on harvinainen ilmiö, mutta joskus olosuhteet ovat juuri sopivat sadepisaroiden muodostumiseen. Esimerkiksi Needlesin ennätyssade tapahtui ilman kosteuden ollessa vain 11 % ja tilanteessa, missä tuuli puhalsi varsin nopeasti paikalle kosteampaa ilmaa, joka nousi saman tien ylöspäin ja siitä tiivistyi pisaroita, jotka satoivat alas.

Sade tosin haihtui hyvin nopeasti ja alas maan pinnalle päätyi vain muutamia pisaroita. Mutta ne todellakin paitsi olivat, niin myös tuntuivat kuumilta.

Sitä aikaisempi sateen kuumuusennätys oli kesäkuun 7. päivältä 2012, jolloin Saudi Arabiassa lähellä Mekkaa syntyi mereltä kuumalle aavikolle nopeasti tulleesta meriusvasta ukkosmyrskyjä, jossa sateen lämpötila oli 45°C. Sitä aikaisemmin Marrakechissa, Marokossa satoi 43-asteista vettä heinäkuussa 2010.

Ilmastonmuutos vaikuttaa tähänkin siten, että todella kuumat päivät tulevat yleisemmiksi ja olosuhteita, missä kosteampaa ilmaa pääsee tunkeutumaan kuumaan ja kuivaan paikkaan, syntyy aiempaa useammin.

Suomessa polttavan kuuman sateen mahdollisuus on kuitenkin vielä varsin pieni. Sen sijaan rajuja ukkosia ja rakeita on tiedossa aiempaa useammin.

*

Otsikkokuvassa on pilviä Joshua Treen kansallispuistossa Kaliforniassa hyvin lähellä Imperialia. Kuva on otettu 19. heinäkuuta 2017, jolloin olosuhteet olivat hyvin samanlaiset kuin nyt heinäkuussa: ilma oli hyvin kuivaa ja lämpötila 38°C. Kuva: National Park Service.

Usein kirkkaan sateenkaaren ulkopuolella näkyy toinen, hieman himmeämpi sivusateenkaari. Sen värit ovat samat kuin pääsateenkaaressa, mutta niiden järjestys on päinvastainen: ulkoreunalla on violetti ja sisäsyrjällä punainen.

Syynä päinvastaiseen järjestykseen on, että sivusateenkaaren synnyttävä valo heijastuu vesipisaroiden sisällä kahteen kertaan, kun pääsateenkaaren aikaansaava valo heijastuu vain kerran.

Sivusateenkaari on himmeämpi, koska sen valo heijastuu sadepisaran sisällä kahdesti. Jokaisessa heijastumisessa valoa menee hivenen haaskoon.

Sateenkaaren kirkkauden lisäksi ylimääräinen heijastus pisaran sisällä vaikuttaa myös kaaren kokoon. Valon kulkusuunta muuttuu kahden taittumisen ja kahden heijastumisen tuloksena noin 51 astetta. Siksi sivusateenkaari kaartuu katsojan pään varjon ympärillä 51 asteen etäisyydellä ja sen vuoksi sivusateenkaari on aina pääsateenkaaren ulkopuolella.

Pääsateenkaaren sisäreunalla näkyy toisinaan interferenssikaaria, joita ei pidä sekoittaa sivusateenkaareen. Joskus useita kertoja toistuvat vihreän ja sinisen sävyt johtuvat valon aaltoliikkeestä: interferenssissä hieman eri vaiheissa olevat aallot vahvistavat tai heikentävät toisiaan.

Pää- ja sivusateenkaaren välissä on niin sanottu Aleksanterin tumma vyöhyke. Sen alueelta tulee katsojan suuntaan vähemmän valoa kuin pääsateenkaaren sisäpuolelta ja sivusateenkaaren ulkopuolelta.

Nimensä vyöhyke on saanut Aleksanteri afrodisialaiselta, joka pohti sateenkaaren syntyä vuoden 200 tienoilla. Auringonvalon hajoamisen väreihin selitti Isaac Newton noin 1500 vuotta myöhemmin.

Sydänkesän keskipäivällä aurinko kohoaa eteläisessä Suomessa yli 53 asteen korkeudelle, joten silloin taivaalla ei voi näkyä sateenkaaria ollenkaan. Sekä pää- että sivusateenkaari jäävät taivaanrannan alapuolelle.

Sen vuoksi sateenkaaria näkyykin eniten alku- ja loppukesästä. Kun aurinko laskee alemmas, tulee ensin näkyviin sivusateenkaari – jos se on näkyäkseen – ja sitten myös pääsateenkaari.

Toisinaan horisonttia viistävää sateenkaaren voimakkaan punaista yläreunaa ei välttämättä edes tunnista sateenkaareksi. Vasta kun kaari auringon hitaasti vajotessa kohoaa ylemmäs, tulee näkyviin myös muita värejä ja ilmiön tunnistaa sateenkaareksi.

Aamupäivän puolella taivaanrantaa hipova sateenkaari tietysti vähitellen katoaa, kun auringon kipuaa yhä ylemmäs – edellyttäen, että sateenkaari pysyttelee taivaalla näkyvissä niin pitkään.

Kuvat: Markus Hotakainen

Abu Dhabissa 17. tammikuuta pidetyssä palkintojenjakoseremoniassa korostettiin, että apurahan tavoitteena on ollut rohkaista ja tukea uusia ideoita, joilla voidaan ratkaista vesipulaan liittyviä ongelmia.

Nyt rahoituksen saaneessa projektissa selvitetään, mikä rooli aerosolihiukkasilla on sateen keinotekoisessa synnyttämisessä.

Keinotekoisen sateen aikaansaaminen perustuu tiivistymisytimien eli aerosolihiukkasten kylvämiseen ilmakehään.

Perusajatus on se, että ilmassa luontaisesti oleva kosteus saadaan aerosolien avulla tiivistymään tavanomaista tehokkaammin sadepisaroiksi, jotka aikaa myöten satavat vetenä maahan. Projektin aikana tuotetaan myös ilmastonmuutostutkimuksessa tarvittavaa uutta mittaustietoa luonnollisten pienhiukkasten ominaisuuksista ja vuorovaikutuksesta pilvien kanssa.

"Sateenmuokkauksen toimivuudesta ei ole kovin vakuuttavaa tieteellistä näyttöä", toteaa Korhonen. 

"Tutkimuksen tavoitteena on vahvistaa sateenmuokkauksen tieteellistä pohjaa. Tavoitteena on tutkia paitsi sateen mahdollista lisääntymistä, myös kylvön vaikutuksia yleisesti."

"Tämä ohjelma on tähän asti suurin panostus aiheeseen. Kuivuudesta kärsivissä maissa tämän kaltaiset keinot voisivat olla osaratkaisu kuivuuden aiheuttamiin ongelmiin. Tulee kuitenkin muistaa, että tieteellinen ymmärrys menetelmän toimivuudesta on toistaiseksi puutteellista", sanoo Korhonen.

Ilmatieteen laitoksen lisäksi mukana hankkeessa ovat Helsingin yliopisto ja Tampereen teknillisen yliopisto.

Juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen.

Yllä: Sadepommi Arizonassa vuonna 2015. Videolla väitetään että tapahtuma olisi harvinainen, ja ehkä se onkin -- Arizonassa siis.

Suomessa syöksyvirtauksia esiintyy lähes joka ukkosen yhteydessä, mutta yleensä niiden aiheuttamat puuskaiset tuulet eivät nouse 15 m/s korkeammiksi. Voimakkaat, todellisia tuhoja tekevät syöksyvirtaukset ovat varsin harvinaisia, niitä sattuu koko maassa ehkä kerran vuodessa tai parissa.

Yllä: Vuoden 2010 Sonisphere -festarit olivat erään lähihistorian pahimpia tuhoja tehneen syöksyvirtauksen näyttämö - yksi ihminen kuoli ja kymmeniä loukkaantui. Tuulen vaikutukset alkavat näkyä ylemmän videon loppupuolella.

Syöksyvirtauksen synty

Kaikkien kuuropilvien edellä ja alla tuulee. Pilvi imee lähes imurin tavoin kulkusuunnastaan lämmintä ilmaa itseensä. Ilma nousee ja jäähtyy, ja samalla siinä oleva kosteus tiivistyy jääkiteiksi, joskus rakeiksikin. Kun kylmentynyt ilma lähtee vajoamaan, se voi helposti törmätä alla odottavaan lämpimämpään ilmaan. Jääkiteet sulavat, mikä vetää tehokkaasti lämpöenergiaa ympäröivästä ilmasta. Massiivinen kylmä ilmamassa rojahtaa kokonaisuudessaan alas – joskus hyvinkin nopeasti. (Prosessin voi aloittaa myös yksinkertaisesti pilven veden oma massa.)

Syntyvä syöksyvirtaus (engl. downburst) on käytännössä pystysuora kylmän ilman syöksytorvi. Maan kohdatessaan ilman liike kääntyy vaakaan, ja se leviää joka suuntaan voimakkaana puuskaisena tuulena. Tapahtuma on siis tavallaan nurinkurinen sienipilvi, ja maassa koetut kova tuulet ovat alati laajenevan "lakin" alueen tapahtumia. Ukkospuuskat ovat näistä tutuimpia, niitä kun syntyy helposti kovien ukkosmyrskyjen yhteydessä.

Pienimmissä microbursteissa alas holahtava ilmamassa voi olla poikkileikkaukseltaan pieni, jopa vain satoja metrejä, mutta se leviää laajalle alueelle. Toisessa ääripäässä kaikkein suurimpien syöksyvirtausparvien vaikutus taas voi ulottua jopa satoja kilometrejä pitkälle alueelle.

Etenkin pienet syöksyvirtaukset syntyvät ja elävät hyvin nopeasti. Koko tapahtuma voi kestää vain kymmeniä sekunteja, eikä niitä vielä osata täysin ennustaa. Tämän vuoksi ukkospilvien alla, lähellä maanpintaa lentäminen on hyvin vaarallista. Nousuja ja laskuja ukkospilvien alla kannattaa välttää, jos vain mahdollista.

Alla vielä muutama video, joista puuskan vaikutus erottuu kunnolla. Tuuli riepottelee niin rakeita, ihmisiä, puita kuin lentokoneitakin.

Päivitys 28.3.2016 klo 22.50: Korjattu parissa kohdassa loppupuolella ollut väärä termi. Kyse ei siis todellakaan ollut mistään suihkuvirtauksesta, missään vaiheessa, vaan ainoastaan syöksyvirtauksista.
Päivitys 29.3.2016 klo 10.00: Korjattu normaalien puuskien nopeudeksi 15 m/s, aiemmin paikalla luki 15 km/h.
Päivitys 30.3.2016 klo 15.45: Korjattu ensimmäisen videon kuvauspaikaksi Arizona, aiemmin paikaksi oli merkitty Australia.

Sateenkaari

Myös upeaa sateenkaarta voi katsoa tieteellisten silmälasien läpi. Kyseessä on ilmakehän optinen ilmiö, joka syntyy siitä, että valo taittuu pisaran etupinnasta, heijastuu pisaran takapinnasta ja taittuu jälleen pisaran etupinnasta. Prisman tapaan käyttäytyvät vesipisarat hajottavat Auringosta tulevan lähes valkoisen valon väreiksi ja muodostaa sateenkaaren.

Sateenkaari näkyy silloin, kun vesisade on katsojan etupuolella ja Aurinko (tai Kuu) pilkistää näkyviin selän takana. Silloin sadekuuron kohdalle tulee sateenkaari, joka on aina kaarimainen, vaikka siitä näkyisikin vain pieni palanen. Kaaren säde on aina 42° pisteestä, joka on täsmälleen vastapäätä Aurinkoa (tai Kuuta).

Joskus yhden kaaren lisäksi näkyy toinenkin, heikompi kaari. Se johtuu valon aaltomaisesta luonteesta: sateenkaaren värien eri vaiheessa olevat aaltorintamat vahvistavat ja heikentävät toisiaan, eli interferoivat, jolloin syntyy näitä interferenssisateenkaariksi kutsuttuja heikompia kaaria. Teoreettisesti niitä on ääretön määrä, mutta käytännössä jo koista lisäsateenkaarta on mahdotonta havaita.

Jos sateenkaarta pääsee ihailemaan korkealta, vaikkapa vuoristossa tai lentokoneesta, saattaa se näkyä jopa kokonaisena ympyränä pelkän kaaren sijaan.