Yhdysvalloissa on parhaillaan omalaatuinen säätilanne, kun Kanadasta on valumassa etelään voimakas matalapaine. Kuvassa on tilanteen mallinnus ensi viikonlopulle - siis ei vielä ennuste, vaan hahmotelma mahdollisesta tilanteesta. Siinä spiraalimainen matalapaine makaa lähes koko itäisen Yhdysvaltain päällä ja saattaa tuoda kylmää sekä lunta USA:n koilliskulmaan ja Kanadan itäreunalle. On myös mahdollista, että keskilännessä saadaan jälleen varautua tornadoihin.
Kuva: www.theweatherspace.com
Ei, kevät ei ole tekemässä vieläkään kunnolla tuloaan, sillä yöpakkaset jatkuvat yhä. Tutkijat ovat kuitenkin todenneet, että Kansasissa on ollut todella kuuma – 270 miljoonaa vuotta sitten.
Permikaudella nykyiset mantereet olivat yhdessä ryppäässä ja muodostivat Pangaean supermantereen. Sen keskiosat sijaitsivat päiväntasaajalla ja niillä seuduin olivat myös nykyisin Yhdysvaltain keskiläntenä tunnetut alueet.
Jo aiemmin tiedettiin, että Kansasin permikautisessa vastineessa oli noihin aikoihin kovia helteitä: päivälämpötilat olivat 50 celsiusasteen tietämissä. Alue oli suurelta osin aavikkoa, jolle vähäisen veden haihtuessa muodostui laajoja suolajärviä.
Geologit Kathleen Benison ja James Zambito ovat tutkineet tarkemmin noihin aikoihin syntyneitä haliitin eli vuorisuolan kiteitä. Niistä on löytynyt mikroskooppisia kuplia, jotka ovat syntyneet suolaisessa vedessä ja jääneet kiteiden sisään nalkkiin.
Kuplien avulla pystytään määrittämään lämpötila, jossa kuplat – ja kiteet – ovat muodostuneet. Tutkijat saivat tulokseksi huiman lukeman: 74 astetta. Se ylittää reilusti nykyisen lämpöennätyksen 56,7 astetta, joka on mitattu Kalifornian Death Valleyssa 10. heinäkuuta 1913.
250 miljoonaa vuotta sitten permikauden päättänyttä joukkotuhoa edelsi eläimistön ja kasvillisuuden katoaminen trooppisilta seuduilta ja tällaiset lämpötilat selittäisivät sen hyvin. Vaikka keskilämpötila oli tuolloin "vain" 45 astetta, yli 70 asteen lämpötiloissa selviävät vain bakteerit.
Menneistä huippuhelteistä uutisoi ScienceNews ja alkuperäinen artikkeli ilmestyi Geology-lehdessä 18.3.2013.
Lämpenevä Atlantti ei tuo vain lunta ja kylmää Suomen talveen, vaan myös lisää todennäköisyyttä saada hurjia syysmyrskyjä Eurooppaan. Myös Suomi osuu niiden ennakoiduille reiteille.
Alankomaiden kuninkaallisen ilmatieteenlaitoksen KNMI:n tutkijat ovat laskeneet uudella, erittäin tarkalla tietokonemallilla mitä tapahtuu Euroopan myrskyille, kun Atlantin valtameren pintalämpötila kasvaa nykyistä vauhtia.
Tulosten mukaan myrskyjen määrä ja voimakkuus tulevat kasvamaan jopa siinä määrin, että Eurooppaan on tulossa nyt Yhdysvaltojen itäosista valitettavan tuttuja hurrikaaneja. Myrskyjen tuulenvoimakkuudet nousevat reippaasti yli 30 metrin sekunnissa, eli tuuli puhaltaisi 110 kilometrin tuntinopeudella. Riskialttein aika myrskyille on alkusyksy, eli aika elokuusta lokakuuhun.
Myrskyjen siemenet ovat – kuten nyt Atlantin toisella puolella – trooppisissa matalapaineissa, jotka vastaisuudessa siirtyisivät myös itään, kohti Eurooppaa. Samalla ne saisivat lisää energiaa aikaisempaa lämpimämmästä merenpinnasta ja voimistuisivat noustessaan pohjoisemmaksi. Siellä ne joutuisivat itään virtaavaan tuulialueeseen, yhdistyisivät mahdollisesti siellä olevien matalapaineiden kanssa ja rantautuisivat hyvin voimakkaina myrskyinä läntiseen Eurooppaan.
Kutsutaanko niitä hurrikaaneiksi vai ei, on toinen asia; niiden veroisia pyörremyrskyjä ne ovat joka tapauksessa. Virallisesti myrskyt, joiden suurin keskimääräinen pintatuuli on nopeudeltaan alle 17 m/s, ovat trooppisia matalapaineita. Sana "trooppinen" on mukana termissä siksi, että normaalisti hyvin voimakkaiksi äityneet myrskyt ovat alkujaan trooppisilta alueilta.
Kun tuulen nopeus nousee yli 17 metrin sekunnissa, matalapaine muuttuu myrskyksi, ja sitten kun tuulen nopeus on 33 m/s tai enemmän, on kyseessä trooppinen sykloni. Pohjoisella Atlantilla esiintyviä sellaisia kutsutaan hurrikaaneiksi ja Tyynellä valtamerellä esiintyviä taifuuneiksi. Suomessa ei toistaiseksi ole vakiintunutta sanaa syklonille, vaan useimmat suomalaiset meteorologit puhuvat sen sijaan voimakkaasta matalapaineesta.
Lisää tuhoisia syysmyrskyjä
Jo nyt suurin osa Suomen ja lauhkean ilmastovyöhykkeen lumi- ja vesisateista tulee Atlantilta Euroopan päälle liikkuvien matalapaineiden mukana. Näiden määrä on lisääntynyt ja syksyisin yhä useampi myrskyistä on alkujaan trooppisilta alueilta. Ne eivät ole toistaiseksi olleet yleisesti vielä pyörremyrskyluokkaa, vaikkakin esimerkiksi syksyllä 1993 Bretagnen rannikolle iskenyt myrsky täytti jo hurrikaanin kriteerit. Monet muutkin viime vuosina Ranskan rannikkoa piiskanneet syysmyrskyt ovat olleet lähellä pyörremyrskyä. Yhdysvalloissa hurrikaanit ovat siirtyneet jo selvästi pohjoisemmaksi, mistä tuore esimerkki on viime lokakuussa New Yorkin alueella mantereen päälle siirtynyt Sandy-hurrikaani.
Hollantilaistutkijoiden mukaan tulevaisuudessa myrskyt siirtyvät siis tulevaisuudessa paitsi pohjoisemmaksi, niin myös siirtyvät yhä useammin itään kohti Eurooppaa. Matkallaan ne keräävät vielä enemmän energiaa ja kosteutta valtamerestä, jolloin ne pysyvät pitempään hurrikaaniluokassa ja voivat jopa voimistua matkallaan.
Uudessa EC-Earth -nimisessä sää- ja ilmastomallissa ns. laskentahilan koko on vain 25 kilometriä, mikä tekee simulaatiosta niin paljon laskentatehoa vaativan, että sen tekeminen ei ole ollut aikaisemmin mahdollista. Nyt teho on riittävä ja simulaatiot antavat selvän kuvan siitä mitä on tapahtumassa – ja myös siitä, mitä on jo tapahtunut. Hollantilaistutkimukseen kannattaa siksi suhtautua hyvin vakavaasti.
Asia on erittäin tärkeä Alankomaissa, sillä jo nyt lievästi voimistuneet myrskyt ovat saaneet aikaan hälytyksiä maan patoverkostossa. Esimerkiksi viime syksynä matalapaineen, korkean vuoroveden ja voimakkaan syysmyrskyn aikaan tulvasuojajärjestelmä Deltawerken oli varotilassa ja massiiviset varotoimet lähes käynnistettiin. Suomeen osuessaan tulevat myrskyt ovat todennäköisesti jo vaimentuneita suurimmasta voimakkuudestaan, mutta ovat mahdollisesti hyvin tuhoisia.
Tutkimuksen tulokset julkistettiin 21.3. ilmestyneessä Geophysical Research Letters -julkaisussa artikkelissa "More hurricanes to hit Western Europe due to global warming" (doi:10.1002/grl.50360).
Oikealla olevassa kuvassa (KNMI, Future Weather project) näytetään miten myrskyjen reitit siirtyvät simulaatioissa selvästi pohjoisemmaksi ja idemmäksi, siis myös kohti Suomea. Pääkuvassa on syksyllä 2011 ollut hurrikaani Irene Nasan Aqua-satelliitin kuvaamana (NASA/GSFC/Jeff Schmaltz/MODIS Land Rapid Response Team). Irene saavutti kategorian 3 viisiportaisella hurrikaaniasteikolla, kun se rantautui Pohjois-Carolinassa.
Alkuperäinen uutinen hollanniksi: Zware herfststormen in Europa door orkanen in warmer klimaat.
Tuntuuko siltä, että kevättä kohti mennään, mutta korkeintaan etanan vauhtia? Vaikutelma ei ole ollenkaan väärä, sillä Ilmatieteen laitoksen tiedotteen mukaan yöt ovat viime aikoina olleet paikoin harvinaisen kylmiä.
Maaliskuun alkupuoli on ollut keskimäärin runsaat viisi astetta tavanomaista kylmempi. Edellisen kerran maaliskuun alku oli yhtä kylmä vuonna 2006.
Kevätpäiväntasauksen molemmin puolin päivä pitenee nopeasti – Etelä-Suomessa noin viisi minuuttia ja pohjoisimmassa Lapissa kymmenisen minuuttia päivässä – ja yhä ylemmäs kipuava aurinko alkaa jo lämmittää, mutta yöt ovat olleet viime aikoina harvinaisen kylmiä. Pakkasennätyksiä ei ole rikottu, mutta mittarit ovat näyttäneet kuluvan talven alimpia lämpötiloja.
Taivalkosken kirkonkylällä mitattiin keskiviikon 13.3. vastaisena yönä –38,2 astetta, mikä on toistaiseksi kuluvan talven alin lämpötila Suomessa. Perjantain vastaisen yön alin lämpötila oli Utsjoen Kevojärven asemalla mitattu –38,0 astetta.
Maan eteläosissa viime öiden alin lukema on ollut Vihdin Maasojan asemalla torstain vastaisena yönä mitattu –29,6 astetta. Sitä kylmempiä lukemia mitattiin maan eteläosissa aiemmin tammikuun loppupuolella.
Viime päivien kaltaisia kylmiä lämpötiloja ei havaita läheskään joka vuosi enää maaliskuun puolivälissä, mutta ne eivät ole myöskään poikkeuksellisia vuodenaikaan nähden. Vastaavanlaisia maaliskuisia pakkaslukemia havaittiin useita kertoja 1960–1980-luvuilla.
Esimerkiksi Kittilän Pokassa mitattiin 12.3.1981 lämpötilaksi –42,8 astetta. Alin Suomessa maaliskuussa mitattu lämpötila on Sallan Tuntsan asemalla 1.3.1971 mitattu –44,3 astetta. Siihen on onneksi vielä matkaa.
Maaliskuun säätilastot: http://ilmatieteenlaitos.fi/maaliskuu
Malarialla ja monsuunisateilla on suora yhteys, joten monsuunikauden parempi ennustaminen auttaa varautumaan paremmin malariariskiin. Intialaisten terveysviranomaisten kannattaa tarkkailla ennen kaikkea Etelä-Atlantin pintaveden lämpötilaa.
Nature-tiedelehden tuoreessa ilmastonmuutoserikoisnumerossa julkaistiin kiinnostava kansainvälisen tutkimusryhmän tutkimus, missä eteläisen Atlantin valtameren veden pintalämpötilan ja luoteis-Intian sademäärän sekä alueen malarian esiintymisen väliltä löydettiin yhteys.
Lähtökohtana olivat yksinkertaisesti tilastot sekä yleisesti tunnettu tieto siitä, että malariatapauksia on enemmän silloin, kun monsuuni tuo tulvia ja seisovaa vettä alueille, jotka yleensä ovat kuvia. Intian luoteisosat ovat tästä hyvä esimerkki, sillä malariaa on siellä käytännössä vain vuoden sateiseen aikaan. Malariahyttyset muhivat vedessä ja levittävät sairautta sitä enemmän, mitä sateisempi vuosi on.
Tutkijat ottivatkin yksinkertaisesti malariatapauksien määrän Intiassa ja vertasivat sitä meriveden pintalämpötilaan eri puolilla maapalloa. Pintalämpötila vaikuttaa laajasti sääilmiöihin ja ilmakehän vesikiertoon. Yllättäen tilastoissa Intian kuivien alueiden malariatapauksen ja eteläisen Atlantin väliltä löytyi hyvin tiukka yhteys.
Tälle yhteydelle löytyi selitys ilmastomalleista: simulaatioissa veden lämpötilaa vaihdeltiin viileämmäksi ja lämpimämmäksi eri puolilla maailman meriä, jolloin paitsi että laskennalliset tulokset vastasivat erittäin tarkasti mitattuja tietoja, onnistuttiin reaalimaailman ilmastokiertoa sekä sateita ennustamaan. Normaalia kylmempi pintavesi sai aikaan sen, että Etelä-Atlantille muodostui korkeapainetta, mikä sai aikaan lämpimämmän, kostean ilmamassan nousemisen Intian valtamerestä kohti Intiaa. Sen sisältämä vesihöyry edelleen tiivistyi mantereen päällä viiletessään sateena maahan.
Sateen ja malarian välinen yhteys puolestaan tiedetään jo aikaisempien tutkimusten perusteella, joten kun pintalämpötilan kehittymisen perusteella sadekauden voimakkuus pystytään ennustamaan jotakuinkin luotettavasti jo neljä kuukautta etukäteen, voidaan malarialääkitystä esimerkiksi varata riittävästi jo ennalta.
Naturessa julkaistussa tutkimuksessa pystyttiin 26 vuoden ajalta ennustamaan malarian esiintyminen 21 vuotena. Hieman yllättäen El Niñon kaltainen voimakas ja laaja sääilmiö ei vaikuta niin paljoa malariatapausten määrään, kuin aikaisemmin on arveltu.
Nature Climate Change, 2013. doi: 10.1038/NCLIMATE1834.
Kuva Wikipediasta
Viime vuoden havaintojen perusteella tehtyjen Nasan Goddardin avaruuslentokeskuksen tutkijoiden laskelmien mukaan vuosi 2012 oli yhdenneksi kuumin vuosi maailmanlaajuisesti sitten tilastoinnin alun. Globaali keskilämpötila oli 14,6°C, mikä on 0,6°C enemmän kuin pitkän ajan keskiarvo. Tuoreen laskelman mukaan maapallon keskilämpötila on noussut 1,4°C sitten vuoden 1880, jolloin tilastojen kerääminen aloitettiin. Suoria ja epäsuoria havaintoja on myös aiemmilta ajoilta, mutta tiedot vuodesta 1880 alkaen ovat tarpeeksi kattavia, hyviä ja vertailukelpoisia.
Kuvassa on maailmanlaajuisesti keskilämpötilan muutos vuodesta 2008 vuoteen 2012. Kymmenen kuuminta tilastoitua vuotta ovat olleet sitten vuoden 1998, ja suunta on ollut koko ajan voimistuvasti ylöspäin. Kartassa punainen tarkoittaa keskiarvoa kuumempaa ja sininen viileämpää. Kuten kuvasta näkyy, on lämpeneminen ollut eritysen voimakasta pohjoisella napa-alueella.
On selvää, että ihmisen toiminta on vaikuttanut – ja vaikuttaa edelleen mitä suurimmissa määrin – kotiplaneettamme nopeaan kuumenemiseen. Samalla ääri-ilmiöiden, myrskyjen ja nopeiden säävaihteluiden määrä on lisääntynyt, ja ennusteiden mukaan tämä kehitys tulee myös jatkumaan. Ennätyslämpimien vastapainoksi on siis myös epänormaalin kylmiä säitä!
Tietojen lähde: Nasa Goddard Institute for Space Studies
Visualisointi: Nasa Goddard's Scientific Visualization Studio
Katso edellisiä päivä kuvia täältä.
Kesäisenä sadepäivänä pilvien jo hiljalleen hajaantuessa taivaalle voi leimahtaa upea sateenkaari. Silloin aurinko pilkahtaa pilvien raosta ja paistaa väistyvän sateen langettamiin pisaroihin. Sateenkaari näkyy aina vastakkaisella puolella taivasta kuin aurinko, koska valo heijastuu sadepisaroista takaisin tulosuuntaansa.
Pelkkä valon heijastuminen vesipisaroista ei kuitenkaan riitä selittämään sateenkaaren värejä, siihen vaaditaan myös valon taittumista. Kun auringonvalo taittuu ja heijastuu vesipisaroissa, valkoiselta näyttävä auringonvalo hajoaa – kirjaimellisesti – sateenkaaren väreihin. Punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen, indigo ja violetti ovat väreinä sitä hehkuvampia ja kirkkaampia, mitä suurempia vesipisarat ovat.
Kun auringonvalo kulkee sadepisaran pinnan läpi, valon kulkusuuntaa muuttuu, koska se siirtyy harvemmasta aineesta tiheämpään: ilmasta veteen. Valo heijastuu kertaalleen pisaran sisäpinnasta ja kun se taas poistuu vesipisarasta, sen kulkusuunta muuttuu jälleen: tällä kertaa se siirtyy tiheämmästä aineesta harvempaan eli vedestä ilmaan.
Kahden taittumisen ja yhden heijastumisen seurauksena valon kulkusuunta muuttuu vesipisarassa aina saman verran, 42 astetta. Siksi sateenkaari näkyy taivaalla vastapäätä aurinkoa ja kaartuu ilmiötä ihailevan katsojan pään varjon ympärille 42 asteen etäisyydellä.
Valon kulkusuunta ei kuitenkaan muutu täsmälleen 42 astetta, sillä valon eri aallonpituudet eli värit taittuvat eri tavoin: punainen taittuu vähiten ja violetti eniten. Siksi punainen väri on sateenkaaren ulkoreunassa ja violetti sen sisäreunassa. Niiden välissä ovat muut värit eli oranssi, keltainen, vihreä ja sininen.
Usein kirkkaan sateenkaaren ulkopuolella näkyy toinen, hieman himmeämpi sivusateenkaari. Sen värit ovat samat kuin pääsateenkaaressa, mutta niiden järjestys on päinvastainen: ulkoreunalla on violetti ja sisäreunalla punainen. Sivusateenkaari on himmeämpi, koska sen synnyttävä 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, joten sivusateenkaari kaartuu katsojan pään varjon ympärille 51 asteen etäisyydellä. Siksi sivusateenkaari on aina pääsateenkaaren ulkopuolella. Pääsateenkaaren sisäreunalla näkyy toisinaan niin sanottuja 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.
Vanhan kansanuskomuksen mukaan sateenkaaren päässä odottaa löytäjäänsä kulta-aarre. Sitä voi yrittää etsiä, mutta puuha voi osoittautua turhauttavaksi, koska sateenkaaren perään kiiruhtava aarteenetsijä joutuu huomaamaan, että sateenkaari pakenee samalla vauhdilla. Ehkä uskomus viittaa juuri tähän: kulta-aarteen löytäminen onnistuu yhtä helposti kuin sateenkaaren pään tavoittaminen.
Pääkuvan on ottanut davidyuweb ja se on julkaistu Creative Commons -lisenssillä Flickr-palvelussa.
Uuden mittauksia ja mallinnusta yhdistävän tutkimuksen tulokset ilmakehän pisaroiden kasvunopeuksista useissa eri ympäristöissä on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America -lehdessä. Tulokset osoittivat, että erityisen hitaasti kasvavia hiukkasia ei löydy tai ne ovat niin harvinaisia, että niillä ei ole merkittävää vaikutusta pilvien muodostumiseen. ”Havainto poistaa yhden merkittävän pilvi- ja ilmastomallinnuksen epävarmuuden osoittamalla usein käytetyn oletuksen paikkansapitävyyden”, sanoo tutkimuksessa mukana ollut Ilmatieteen laitoksen tutkija Tomi Raatikainen.
Suuresti vaihtelevat arviot pilvipisaroiden kasvunopeuksista on ollut yksi suuri epävarmuus pilvimallinnuksessa ja erityisesti pilvien ilmastovaikutuksia arvioitaessa. Ilmastomallinnuksella voidaan tutkia ilmastojärjestelmää ja sen eri osia kuten pilvien ja pienhiukkasten vuorovaikutuksia. Ilmastomallinnusta käytetään myös ilmastonmuutoksen voimakkuuden ja vaikutusten ennustamiseen. Aikaisemmin on havaittu, että ainakin laboratorio-oloissa pisaroiden kasvu voi hidastua merkittävästi esimerkiksi silloin, kun pisaran pintaan muodostuu veden tiivistymistä estävä öljymäinen kalvo. Pienhiukkasissa tiedetään olevan huonosti veteen liukenevia orgaanisia yhdisteitä jotka voivat muodostaa tällaisia kalvoja kunhan pitoisuudet ovat riittävän suuria.
Ilmakehän pisaroiden kasvunopeuksista on erittäin vähän tietoa, mutta jos vastaavaa tapahtuisi merkittävissä määrin myös ilmakehän hiukkasissa, tämä pitäisi ottaa paremmin huomioon nykyisin käytössä olevissa pilvimalleissa. Pilvet muodostuvat vesihöyryn tiivistyessä ilmakehän pienhiukkasiin ja pisaroihin eli aerosoliin. Tiivistymisen vuoksi alkuperäisen aerosolin koko kasvaa nopeasti n. 100-kertaiseksi, jolloin niitä aletaan kutsua pilvipisaroiksi. Pisaroiden kasvunopeus vaikuttaa muodostuvan pilven ominaisuuksiin kuten pilvipisaroiden keskimääräiseen kokoon ja lukumäärään. Näillä taas on vaikutus pilven elinikään ja optisiin ominaisuuksiin, eli käytännössä kasvunopeudet ovat osa aerosolien epäsuoraa ilmastovaikutusta.
Tutkimuksen kokeellinen osa perustuu pilviydinlaskurimittauksiin, joita on suoritettu erilaisissa ympäristöissä Pohjois-Amerikassa ja Euroopassa käyttäen sekä kiinteitä mittausasemia että lentokoneita. Pilviydinlaskureissa ilmanäyte altistetaan suurelle ilmankosteudelle, jolloin näytteen hiukkasista alkaa muodostua pilvipisaroita. Mitattu pisaroiden koon vaihtelu kertoo suoraan mahdollisista muutoksista kasvunopeuksissa, mutta myös mittalaite ja olosuhteiden muutokset aiheuttavat vaihteluita. Tämän vuoksi kasvunopeuksien arvioimiseen käytettiin numeerista mallia, joka huomioi olosuhteet ja laitteen asetukset simuloidessaan pisaroiden kasvua laitteen sisällä.
Tutkimus tehtiin pääosin professori Athanasios Nenesin tutkimusryhmässä Georgia Institute of Technologyssä, Atlantassa Yhdysvalloissa, jossa Ilmatieteen laitoksen tutkija Tomi Raatikainen teki kahden vuoden ajan väitöksen jälkeistä tutkimusta. Tulokset on julkaistu arvostetun Proceedings of the National Academy of Science -lehden sähköisessä versiossa ennen lopullista julkaisua tulostetussa lehdessä.
Tämä teksti perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen.
Painostavan helteisen kesäpäivän kallistuessa kohti iltaa taivaanrantaan voi alkaa kasautua uhkaavan näköisiä pilviä. Ne kasvavat korkeutta ja tummuvat tummumistaan. Aurinko katoaa niiden taakse ja tuulenpuuskat alkavat riepottaa puita. Ukkonen tekee tuloaan.
Parasta – jos nyt potentiaalisesti tuhoisan luonnonilmiön kannalta voi niin sanoa – ukkosaikaa on kesä–heinäkuu. Toisinaan ukkosia esiintyy aikaisin keväällä ja myöhään syksyllä, mutta talvella ukkoset ovat hyvin harvinaisia. Sankan lumipyrynkin keskellä voi kuitenkin toisinaan räsähtää yksinäinen salama.
Helteitä ja rintamia
Ukkosia syntyy kahdella tavalla. Etenkin pitkien hellejaksojen aikana esiintyy usein lämpö- eli ilmamassaukkosia. Päivän kuluessa kohonneiden kumpupilvien korkeus kasvaa, kun maanpintaa lämmittävä auringon paahde synnyttää voimakkaita nousevia ilmavirtauksia. Lopulta pilvistä muodostuu ukkospilviä.
Tällaiset ukkoset ovat toisinaan rajuja, mutta yleensä melko lyhytaikaisia, sillä tyypillinen ukkospilvi puhkuu itsensä tyhjiin tunnissa tai parissa. Lämpöukkosiin liittyy usein voimakkaita sadekuuroja, jotka itse asiassa edeltävät varsinaista ukonilmaan. Silloin voi hetkessä tulla taivaalta vettä saman verran kuin kuivana kesänä kokonaisen kuukauden aikana.
Rintamaukkoset liittyvät kylmän ja lämpimän ilman kohtaamisiin. Kylmä ilma on tiheämpää ja raskaampaa kuin lämmin ilma, joten se työntyy lämpimän ilman alle ja nostaa sitä ylöspäin. Siinä missä lämpöukkoset ovat tyypillisesti iltapäivän ilmiöitä, rintamaukkosia voi esiintyä mihin vuorokauden aikaan tahansa. Ne ovat usein myös paljon laaja-alaisempia ja voimakkaampia.
Syy ja seuraus
Ukkospilven sisällä ylöspäin kohoavassa ilmassa on runsaasti kosteutta. Kun lämpötila korkeuden mukana laskee, kosteus tiivistyy ensin vedeksi ja muuttuu sitten lumeksi ja jääksi. Toisiinsa törmäilevät lumirakeet ja jääkiteet varautuvat sähköisesti.
Pilven yläosiin, jopa yli 10 kilometrin korkeuteen, kertyy jääkiteiden mukana positiivista sähkövarausta, kun pilven keskivaiheilla on lumirakeiden ylläpitämä negatiivinen varaus. Pilven alaosissa varaus on jälleen positiivinen. Kun kertyneet varaukset alkavat purkautua salamointina, pilven ja maanpinnan välinen jännite voi nousta kymmeniin miljooniin voltteihin.
Muinaissuomalaisilla oli ukkosen äänimaailmalle oivallinen selitys. Ukko Ylijumala ajelee silloin pilvien päällä kärryillään, joista sinkoilevat kivenmurikat kolisevat toisiinsa kopsahdellessaan.
Todellisuudessa ukkosen jyrinän taustalla on sama ilmiö kuin pamauksessa, joka kuuluu suihkuhävittäjän murtaessa äänivallin eli ylittäessä äänen nopeuden.
Salaman iskiessä sen kulkureitillä oleva ilma kuumenee voimakkaasti – lämpötila voi hetkellisesti nousta jopa 30 000 asteeseen – ja samalla se laajenee hyvin nopeasti. Silloin syntyy iskuaalto, jonka nopeuden hidastuessa äänen nopeutta pienemmäksi kuuluu pamaus. Salaman pituus voi olla useita kilometrejä, joten yksittäiset pamaukset puuroutuvat yleensä sekuntejakin kestäväksi yhtäjaksoiseksi, joskin vaihtelevaksi jyrinäksi.
Askel kerrallaan
Salamanisku ei todellisuudessa ole yksi ainoa välähdys vaan siinä on eri vaiheita. Ihmissilmä on liian hidas erottamaan niitä toisistaan, mutta erikoiskameroilla on saatu yksityiskohtaista tietoa salamaniskun etenemisestä.
Varsinaista pääsalamaa edeltää heikompi esisalama, joka tavallaan raivaa sille tietä. Esisalama saa yleensä alkunsa pilvestä, josta se hakeutuu alaspäin kohti maata. Ilma johtaa sähköä huonosti, mutta esisalaman kuumentamana sen johtavuus paranee. Kun pilven ja maanpinnan välille on syntynyt hyvin sähköä johtava kanava, pääsalama iskee maasta ylöspäin.
Välähdys on niin nopea, ettei silmä pysy mukana, vaan tulkitsee salamaniskun tapahtuvan esisalaman suuntaan eli ylhäältä alaspäin. Likikään aina salama ei kuitenkaan iske maahan saakka vaan pilvestä toiseen. Silloin varsinaista salamaa ei välttämättä edes näe, vaan se jää paksujen pilvien kätköihin.
Ukkosrintaman etäisyyden ja kulkusuunnan voi päätellä tarkkailemalla salamoinnin ja jyrinän välillä kuluvaa aikaa. Salaman välähtäessä syntyvä valo kulkee sekunnissa noin 300 000 kilometriä, mutta samassa ajassa ääni etenee vain runsaat 300 metriä. Kun salaman iskun ja sitä seuraavan jyrinän välillä kuluneiden sekuntien määrän jakaa kolmella, saa välähtäneen salaman etäisyyden kilometreissä. Ankarassa ukkosmyrskyssä salamointi voi kuitenkin olla niin tiuhaa, että tiettyyn salamaan liittyvää jyrinää on mahdoton erottaa.
Kaukaiset kajastukset
Loppukesästä, kun illat alkavat vähitellen hämärtyä, näkyy usein elosalamoita: horisontissa saattaa salamoida taajaankin, mutta mitään ääntä ei kuulu. Ukkonen on silloin niin etäällä, parinkymmenen kilometrin päässä, että ääni ei enää kanna kaukaisuudesta, mutta pimenevällä taivaalla salamoiden välähdykset näkyvät selvästi.
Aina ei erotu edes yksittäisiä salamoita, vaan taivaanrannan takaa kajastaa vain epämääräisiä välähdyksiä. Silloin puhutaan kalevantulista. Kaukaisia ukkosia on tietysti yhtä lailla sydänkesällä, mutta silloin taivas on keskellä yötäkin niin valoisa, että salamointia ei erota.
Ukkosta ei tarvitse pelätä, mutta sen kanssa ei pidä leikkiäkään. Varovaisuus on ukkosen jyrähtäessä aina paikallaan. Ukonilmalla ei kannata mennä sateelta suojaan puun alle, koska
salama voi iskeä puuhun ja kulkeutua siitä oksiston alla kyyristelevään ihmiseen.
Jos ukkonen yllättää, kannattaa hakeutua mahdollisimman matalalle paikalle, ei kuitenkaan keskelle peltoaukeaa. Salama iskee useimmiten korkeimpaan kohtaan – ja keskellä peltoa se on ihminen.
Tiedetuubi © 2012-2024
