tiistai 30. toukokuuta 2017

MYRSKYN SILMÄSSÄ

Kesäinen hellepäivä. Taivaalle kerääntyy hiljalleen iltapäivän tunteina yhä korkeampia ja korkeampia kumpupilviä. Vähitellen pilvet muuttuvat myös tummemmiksi. Ensimmäiset tuulenpuuskat puhaltavat pölypyörteitä pihamaalla. Lyhyessä hetkessä taivas muuttuu mustaksi ja jostain alkaa kuulua jyrinää. Pian rankkasade ja salamat tärisyttävät lähimaisemaa. Lämpötila putoaa kymmenellä asteella. Puolen tunnin kuluttua Aurinko työntyy jälleen esiin pilvien takaa lämmittäen nopeasti ulkoilmaa. Kuulostaa varmaan tutulta. Tällä tavoin voi lyhyesti kuvata yhden ukkossolun elämänkaaren sivustakatsojan näkökulmasta. Ehkä kuitenkin hieman syvällisempi tutkimus myrksyjen anatomiaan voisi olla paikallaan näin myrskykauden kynnyksellä. Madonreikä pureutuu siis tällä kertaa myrskyihin, ukkosiin ja salamointiin.

Vyörypilvi syöksyy juuri peittämään voimakkaasti salamoivan ukkossolun. Kuninkoja, Turku, 13.8.2014.

Myrskyt ja rajuilmat ovat aina kiinnostaneet ihmisiä. Ihmiskunnan alkutaipaleella ne olivat varmasti hyvin pelottavia ilmiöitä, kun kunnollista suojaa oli vain harvoin tarjolla. Erilaisia voimakkaita sääilmiöitä ja rajuilmoja onkin muinoin pidetty useimpien kansojen keskuudessa jumalan vihan ilmentyminä. Vaikka tieto myrskyjen alkuperästä ja mekanismeista on kasvanut, herättävät ne edelleen kunnioitusta monien mielessä. Ja kyllähän äärimmäiset sääilmiöt voivatkin olla vaarallisia, joten aivan välinpitämättömästi niihin ei tietysti kannata suhtautuakaan. Ehkä juuri näiden rajuilmojen arvaamattomasta luonteesta johtuen, saa se monet kuitenkin liikkeelle katselemaan ja kuvaamaan kyseisiä tapahtumia. Suomen pohjoisesta sijainnista johtuen hyvin voimakkaaat rajuilmat ovat kuitenkin meillä varsin harvinaisia. Tästä huolimatta myös meidän maastamme löytyy aktiivisia myrskyn harrastajia, jotka kesäisin kulkevat maastossa etsimässä ukkosia, raekuuroja ja ehkäpä jopa trombeja.

Suomessa ja varmaan myös muualla maailmassa ukkonen syntyy yleisimmin yksittäisiin ukkossoluihin. Ukkossolun syntymiseen tarvitaan erityisiä olosuhteita. Ensinnäkin ilman on oltava riittävän kosteaa lähellä maan pintaa. Toiseksi ilmakehän lämpötilaeron on oltava riittävän suuri eri ilmakerroksien välillä. Näiden lisäksi tarvitaan pystyvirtauksen laukaiseva tekijä, joka voi olla huomattava maastonkohta tai paikka, jossa tuulivyöhykkeet kohtaavat. Näiden osa-alueiden ollessa kohdallaan, käynnistyy kuuropilven syntyminen. Lämmin ilma kohoaa ylöspäin, jolloin se jäähtyy ja tiivistyy pilviksi. Alkuvaiheessa, kun lämpötilaero on suurin, tapahtuu lähinnä vain ilman kohoamista ylöspäin. Tästä johtuen pilvi kasvaa nopeasti korkeutta jopa yli 10 kilometriin saakka, jos olosuhteet ovat otolliset. Kohoamisvaiheessa pilven keskiosa jäähtyy nopeiten, jolloin siellä käynnistyy jossain vaiheessa virtaus alaspäin. Samaan aikaan pilven reunaosissa lämmintä ilmaa kohoaa edelleen ylöspäin. Kun virtaus on voimakasta sekä ylös- ja alaspäin, ovat myös sade ja salamointi voimakkaimmillaan. Kun alasvirtaus on päässyt kunnolla käyntiin, alkaa ukkossolun elinkaaren viimeinen vaihe. Laskevien virtausten viileä ilma leviää maan pinnalle osuessaan yhä laajemmalle alueelle, jolloin se keskeyttää lämpimän ilman virtaamisen ylöspäin. Koko prosessiin kuluu aikaa yleensä vain puolesta tunnista yhteen tuntiin.

Hienosti kehittynyt yksittäinen ukkospilvi illan hämärtyessä. Kevola, Paimio, 12.8.2014.

Suomen kesäukkoset ovat siis pääasiassa yksittäisiä ukkossoluja, joiden kesto on yleensä alle tunnin. Usein ukkonen ja salamointi tuntuu kuitenkin kestävän paljon pidemmän ajan, sillä melko usein samalla alueella syntyy useita yksittäisiä soluja. Tähän vaikuttaa edellisessä kappaleessa mainittu kylmän ilman laskeutuminen maan pinnalle, jolloin laskeutuvan ilmamassan reuna-alueilla kylmempi ilma kohtaa jälleen lämpimän ilmamassan. Tällaisessa kohdassa ukkossolun reuna-alueilla käynnistyy helposti uuden ukkossolun synty. Tämä saa havaitsijassa helposti aikaan vaikutelman, että ukkonen jatkuu hyvinkin kauan ja vaihtaa välillä liikesuuntaakin. Todellisuudessa kyse on vain ukkossolujen syntymän ja kuoleman välisistä muutoksista ilmakehässä. Monisoluisten ukkosjärjestelmän elinikä voi helposti olla useita tunteja, jolloin kyseinen ilmamassa ehtii liikkua hyvinkin laajalla alueella.

Hyvää ja yksityiskohtaista tietoa ukkossoluista löytyy ilmatieteen laitoksen sivuilta osoitteesta:


Toinen ukkostyyppi, jota kesäisin Suomessa havaitaan, on rintamaukkonen. Kun tavalliset ukkossolut kehittyvät yleensä kuumina kesäiltapäivinä, ei rintamaukkosten vuorokausirytmillä ole merkitystä. Rintamaukkosissa nousuvirtaus tapahtuu hyvin leveällä alueella, kun pohjoisen kylmä ja kuiva sekä etelän lämmin ja kostea ilma kohtaavat toisensa. Rintamaukkoset liikkuvat lämpimän tai kylmän rintaman mukana matalapaineiden vanavedessä. Suomessa rintamat etenevät yleensä lännestä itään ja ovat luonteeltaan ”melko” vaatimattomia. Voimakkaimmat (ja harvinaisemmat) rintamaukkoset saapuvat meille Suomeen kaakosta, kun Itä-Euroopan helteinen ja kostea ilma pääsee kosketuksiin pohjoisemman kylmän ilman kanssa.

Voimakkaiden rajuilmojen näyttävin ilmentymä on tietysti salamointi ja kenties onkin syytä hieman tarkastella mitä nämä välähdykset taivaalla oikeastaan ovat. Tuossa hieman aikaisemmin kuvattiin ukkossoluun liittyviä pysty- ja laskuvirtauksia. Nämä samat virtaukset ovat syynä myös salamointiin. Virtausten kuljettaessa lumi- ja jääkiteitä pilven sisällä ylös- ja alaspäin, törmäävät ne helposti toisiinsa. Törmäyksissä syntyy erimerkkisiä sähkövarauksia, jotka liikesuunasta ja kiteiden painosta riippuen kulkeutuvat joko pilven huippua kohden tai jäävät nousuvirtauksen kannattelemana pilven alaosaan. Näin pilven yläosaan syntyy positiivinen varauskeskus ja alaosaan puolestaan negatiivinen keskus. Laajoissa ukkosalueissa todellisuus voi olla paljon monimutkaisempi, mutta perusperiaate on kuitenkin jokseenkin edellä mainitun kaltainen. Kun sähkövarausta on kertynyt riittävästi, alkaa syntyä purkauksia pilven eri osien tai pilven ja maanpinnan välillä.

Salamointia ukkossolussa elokuun pimeydessä. Kevola, Paimio, 12.8.2014.

Pilvisalamat ovat yleisimpiä salamoita. Silloin salaman synnyttävät purkaukset tapahtuvat pilven eri osien välillä. Melko usein pilvisalama näkyy vain epämääräisenä välähdyksenä pilvessä, kun pilven yläosan positiivinen ja alaosan negatiivinen varauskeskus neutraloivat toisensa. Neutraloinnin aikana tapahtuu yleensä useita nopeita purkauksia, jolloin pilvisalaman kesto voi olla noin puolisen sekuntia.

Pilvisalama näkyy vain kajastuksena pilven sisällä. Kevola, Paimio, 12.8.2014.

Maahan iskevät salamat voivat olla puolestaan positiivisia tai negatiivisia maasalamoita. Negatiivisessa maasalamassa purkaus alkaa negatiivisen keskuksen alapuolelta (pilven alemmasta osasta). Purkaus etenee kohti maanpintaa samalla haaroittuen. Kun jokin haaroista päätyy lähelle maanpintaa (noin 100 metriä), nousee maasta (usein korkeasta maastonkohdasta) vastaan positiivinen esisalama, jolloin sähköä johtava kanava aukeaa maanpinnan ja pilven välille. Tässä vaiheessa elektronit sinkoutuvat kohti maata ja kanavan lämpötila kohoaa 20 000 – 30 000 asteeseen kirkastuen häikäiseväksi pääsalamaksi. Haarautuneiden juonteiden vuoksi negatiivisessa maasalamassa näkyy usein runsaasti himmeämpiä kirkastumia pääsalaman ohessa. Mikäli uutta varausta syntyy riittävän nopeasti, eikä purkauskanava ole vielä umpeutunut, voi kanavaan syöksyä toinen annos elektroneja eli salama ”iskee” maahan uudelleen. Mikäli aiempi purkauskanava on jo umpeutunut, voi salamaverkostoon syntyä kokonaan uusi haara. Suomessa hieman yli puolet negatiivisista maasalamoista on yksinkertaisia ja loput kaksin- tai moninkertaisia. Negatiivinen maasalama on salamoinnin kaikkein kuvauksellisin muoto. Kaikkiaan maasalamoita on Suomessa noin 1/3 kaikista salamoista. Niistä kuitenkin peräti 85 % on negatiivisia maasalamoita.

Negatiivinen maasalama polveilee usein ympäri taivasta haaroittuen moneen eri suuntaan. Kuninkoja, Turku, 13.7.2014.

Positiivinen maasalama käynnistyy puolestaan pilven positiivisesta osasta läheltä ukkospilven huippua. Se etenee kohti maata noin 10 kertaa nopeammin kuin haaroittuvat ja pilviä kiertelevät negatiiviset maasalamat. Koska salama ja siihen liittyvä purkauskanava ei haaroitu, jää positiivinen maasalama yleensä vain yhdeksi voimakkaaksi iskuksi maahan. Positiiviset maasalamat ovat selvästi harvinaisempia ja niitä onkin vain noin 15 % kaikista maahan iskevistä salamoista. Positiiviset maasalamat ovat yleisimpiä ukkosten loppuvaiheessa, kun negatiivinen varaus on jo pääosin hiipunut.

Positiivinen maasalama on huomattavasti suoraviivaisempi kuin haaroittuva negatiivinen salama. Kuninkoja, Turku, 13.7.2014.

Lisätietoa salamoista löytyy ilmatieteen laitoksen sivuilta:


Salamointi ei ole kuitenkaan ainoa ukkossolujen ominaispiirre, vaan niihin liittyy usein myös erilaisia voimakkaita tuuli-ilmiöitä. Paikallisten tuuli-ilmiöiden synnyssä merkittävä tekijä on ukkossolun kehittyminen niin sanotuksi supersoluksi. Supersolut ovat tavallisen ukkossolun pitkäkestoisempia erikoismuotoja, joissa on tyypillisesti hyvin voimakkaita pyöriviä virtauksia. Tyypillistä soluille on myös, että niiden sisällä on noin 5-6 kilometrin korkeudella niin sanottua tuuliväännettä, joka kääntää virtausta vaakatasoon. Väänteen kasvaessa, pyrkii virtaus nousemaan jälleen pystyyn, jolloin solun sisälle muodostuu oma pienikokoinen matalapaine, mesosykloni. Sillä on taas taipumus kurottautua alaspäin, jolloin pyörre ilmestyy näkyviin pilven alareunasta suppilopilvenä. Riittävän voimakas pyörre voi ulottua jopa maahan saakka, jolloin syntyvää jatkuvaa pyörrettä kutsutaan trombiksi tai vesistöjen yllä vesipatsaaksi. Suomessa trombiksi kutsuttu ilmiö on itse asiassa täysin samanlainen ilmiö kuin sen tunnetumpi amerikkalainen serkkunsa, tornado. Suomessa esiintyvät trombit ovat tosin selvästi heikompia kuin tornadot.

Tyypillinen pieni tornado Yhdysvalloissa, joka voisi kooltaan vastata suurimpia Suomessa esiintyviä trombeja.
By Stefan Klein [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons 

Trombeja tavallisempia tuuli-ilmiöitä rajuilmojen yhteydessä ovat äkilliset ja voimakkaat tuulenpuuskat, syöksyvirtaukset. Niitä syntyy useimmiten ukkossolun liikkeen suunnan etureunassa. Ilmiön aiheuttaa ukkossolun alaspäin laskeva kylmä ilmavirta. Kun voimakas virtaus iskee maahan, muuttuu sen liikesuunta maan pinnan suuntaiseksi. Yleensä tuulen nopeus jää virtauksissa alle 20 metriin sekunnissa, mutta voimmakkaimpien puuskien on Suomessakin arvioitu olleen jopa yli 50 m/s. Saman laskuvirtauksen etureunaan voi toisinaan syntyä myös hieman erikoisempi pilvimuodostelma, vyörypilvi. Se syntyy varsinaisen ukkossolun etureunalle, jossa kylmä, laskeutunut ilmavirta ja kohoava lämmin ilma kohtaavat toisensa. Voimakkaiden virtausten ansiosta vyörypilvi voi saada toisinaan hyvinkin erikoisia muotoja.

Erittäin näyttävä vyörypilvi hollantilaisen Enscheden kaupungin yllä.
By Photo by John Kerstholt. original upload by Solitude (From English Wikipedia) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons

Myrskyjen valokuvaaminen ja bongaaminen on varsin suosittu harrastus ja onpa niiden vuoksi perustettu valtakunnalliseen tähtitieteelliseen yhdisykseen eli Ursaan oma harrastusryhmäkin. Sivuston päivitykset näyttäisivät kuitenkin olleen viimeisen parin vuoden aikana erittäin vähäisiä, mutta ainakin Taivaanvahti-palvelusta löytyy erilaisia myrskyihin liittyviä havaintoja. Myös muita aktiivisia ryhmiä ja sääharrastajien sivuja löytyy toki paljon internetistä. Myrskyjen valokuvaaminen ei ole aivan yksinkertaista. Olosuhteet ovat usein kuvaamiselle melko haastavat ja oman turvallisuuden takaaminen vaatii jonkin verran vaivannäköä. Se kuitenkin kannattaa, sillä myrskyt ja ukkoset voivat olla hyvin arvaamattomia.

Salamoiden kuvaaminen on helpointa yöllä, jolloin voi käyttää pitkiä valotusaikoja. Tämä kasvattaa selvästi todennäköisyyttyä salamaniskun päätymisestä kameran kennolle. Kamera kannattaa asettaa tukevalle jalustalle ja ajastaa se ottamaan pimeydestä ja paikasta riippuen jopa 10 – 20 sekunnin mittaisia valotuksia sarjassa (jos nämä toiminnot vain ovat mahdollista kamerassa). Ohjelmoinnin etuna on, että voit itseä luikkia suojaan esimerkiksi auton sisälle tai muualle sisätiloihin. Kameraa, jalustaa ja olosuhteiden kehittymistä kannattaa kuitenkin seurata, ettei yhtäkkinen syöksyvirtaus tai saapuva rankkasade tuhoa kuvausprosessia (ja kameraa). Päivällä kuvaaminen on valoisuuden vuoksi huomattavasti hankalampaa kuin yöllä. Tällöin käytettävät valotusajat jäävät aivan väistämättä murto-osasekunteihin ja salaman osuminen kuvaan on erittäin epätodennäköistä. Toisinaan salamat esiintyvät kuitenkin useampikertaisina, jolloin nopeilla reflekseillä siunattu ihminen voi ehtiä painamaan laukaisinta saadakseen jälkimmäisen salaman kuvaan. Salamoiden kuvaamiseen on kehitetty myös apuvälineitä, jotka laukaisevat kameran automaattisesti salaman välähtäessä.

Ukkosten ja salamoiden kuvaaminen on helpointa yöllä, kun on mahdollista käyttää pidempiä valotusaikoja. Kuninkoja, Turku, 13.8.2014.

Muita myrskyisiä kuvauskohteita päiväsaikaan ovat erilaiset pilvimuodostelmat ja tuuli-ilmiöt. Esimerkiksi vyörypilvien ja trombien kuvaaminen onnistuu aivan normaalilla tavalla, eikä erityisiä valmisteluja juurikaan tarvitse tehdä. Tarvitaan vain hieman harjoittelua internetin sääpalveluiden kanssa sekä luonnolliseti roppakaupalla onnea, että päätyy juuri sille paikalle, jossa ilmiöt ovat näyttävimmillään.


© Jani Laasanen ellei kuvan yhteydessä ole toisin mainittu.

 

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti