| dct.abstract |
Alatroposfäärissä havaittava tuulimaksimi on maailmanlaajuinen ja melko tavanomainen ilmiö. Kuitenkin lämmön ja kosteuden tehokkaina kuljettajina voimakkaat alatroposfäärin tuulimaksimit voivat suotuisissa olosuhteissa olla sään kannalta merkittäviä.Voimakkailla alatroposfäärin tuulimaksimeilla on havaittu yhteys mm. syvän kostean konvektion esiintymiseen.
Suomessa edellinen alatroposfäärin tuulimaksimien klimatologiaa käsittelevä tutkimus tehtiin 1970-luvulla. Nyt vuosikymmeniä myöhemmin nykyaikaisempien menetelmien, havaintolaitteiden, sekä uudempien tutkimustulosten avulla on mahdollista tarkentaa tietämystä alatroposfäärin tuulimaksimien esiintymisestä ja ominaisuuksista Suomen alueella. Tämän tutkimuksen päätavoite onkin päivittää ilmiön klimatologista tuntemusta, mutta lisäksi palvella Ilmatieteen laitoksen sää- ja turvallisuuskeskuksen päivystäviä meteorologeja. Tämän lisäksi osoitettiin, että alatroposfäärin tuulimaksimeilla on vaikutusta syvän kostean konvektion esiintymiseen myös Suomen alueella.
Tässä tutkimuksessa Suomessa esiintyviä alatroposfäärin tuulimaksimeja tarkasteltiin 12 vuoden ajalta, vuosilta 1998-2009. Tarkastelu tehtiin kaikilta Suomen luotausasemilta, eli Jokioisista, Jyväskylästä sekä Sodankylästä. Mielenkiintoiset tapaukset etsittiin yli 26000 luotauksen joukosta tietokoneavusteisesti Ilmatieteen laitoksen sähköisestä luotausarkistosta. Haku perustui aiemmissa klimatologisissa tutkimuksissa käytettyihin kriteereihin. Kuhunkin alatroposfäärin tuulimaksimitapaukseen liittyen kerättiin keskeisiä tietoja ilmakehäluotauksista sekä luotausasemalla tehdyistä havainnoista. Tietojen avulla tutkittiin erityisesti alatroposfäärin tuulimaksimien esiintymistä, korkeutta, voimakkuutta, tuulen suuntaa sekä näihin liittyviä vuodenaikais- ja vuorokausivaihteluja. Lisäksi tarkasteltiin ilmiön syntytapoja mm. globaalin säteilyn, painegradientin, vuorokauden lämpötilavaihteluiden, lämpötilainversion korkeuden, ilmankosteuden sekä luotausasemilla havaitun pilvisyyden avulla.
Alatroposfäärin tuulimaksimeja esiintyi vuosina 1998-2009 Suomessa kaiken kaikkiaan noin 30%:ssa havaituista luotauksista. Tapauksia havaittiin kaikkina vuodenaikoina, mutta suurin osa, noin 60% tapauksista, esiintyi talvella. Vuorokausivaihtelu oli suurinta kesällä, jolloin 70% tapauksista havaittiin yöaikaan. Talvella vuorokausivaihtelu ei ollut merkittävää. Talven ja kesän välillä esiintyvät voimakkaat vaihtelut tekevät välivuodenajoista erityisen mielenkiintoisia. Esimerkiksi keväällä ja alkukesällä havaittiin varsinkin Jokioisissa yöajan tuulimaksimien sekundäärinen esiintymismaksimi, johon liittyi myös vähän voimakkaampia tuulen nopeuksia.
Alatroposfäärin tuulimaksimeihin liittyvät tuulennopeudet olivat talvella keskimäärin selvästi voimakkaampia kuin kesällä. Tuulen nopeudessa suurin frekvenssi havaittiin luokassa 10-11 m/s, mutta voimakkaimmat tuulimaksimit olivat selvästi yli 30 m/s. Voimakkaimmassa tapauksessa tuulen nopeudeksi mitattiin 43 m/s. Mielenkiintoista on, että tuulimaksimien korkeuden havaittiin olevan lähes suoraan verrannollinen tuulimaksimin nopeuteen. Talvella alatroposfäärin tuulimaksimit esiintyivät sekä yöllä että päivällä n. 500-600 m korkeudella maanpinnasta. Sitä vastoin varsinkin selkeinä kesäöinä esiintymisessä havaittiin talven korkeusjakaumaan verrattuna terävämpi maksimi n. 300 m korkeudella maanpinnasta. Kesäöinä alatroposfäärin tuulimaksimit esiintyivät lisäksi lähellä inversion huippua. Kesäpäivinä alatroposfäärin tuulimaksimien korkeusjakauma oli huomattavan tasainen ja selvää esiintymishuippua ei ollut havaittavissa, mikä johtui voimakkaasta turbulenttisesta sekoittumisesta. Tuulimaksimeihin liittyvä tuulen suunta oli lähellä pitkän ajan keskiarvoja.
Tuloksista voidaan päätellä Suomessa esiintyvien alatroposfäärin tuulimaksimien tärkeimmät syntymekanismit. Talvella auringonsäteily on vähäistä ja alatroposfäärin tuulimaksimit syntyvät suurimmaksi osaksi synoptisten häiriöiden ja niihin liittyvien syöttövirtausten, rintamavyöhykkeiden, sekä termisen tuulen vaikutuksista. Kesällä auringonsäteily sekä lämpötilan vuorokausivaihtelu on voimakasta, mikä suosii inertiaalioskillaation esiintymistä ja tuulimaksimin muodostumista auringon laskun jälkeen. Maanpinnan ja rajakerroksen väliset turbulenttiset vuot ovat myös tärkeitä vuorokausivaihtelussa. Havaittavan ja latentin lämmönvuon suhde (Bowenin suhde) vaikuttaa voimakkaasti 2m lämpötilan vuorokausivaihtelun voimakkuuteen ja on siksi merkityksellinen inertiaalioskillaation kannalta. Tulosten mukaan havaittavan lämmönvuon hallitsevuus on auringonsäteilyn sekä painegradientin keskimääräisen vuotuisen vaihtelun rinnalla osasyy kevään sekundäärimaksimin syntyyn.
Tapaustutkimuksissa tarkasteltiin mm. matalapaineiden syöttövirtauksiin liittyviä alatroposfäärin tuulimaksimeja. Lisäksi inertiaalioskillaatiolla havaittiin sopivissa olosuhteissa olevan merkittävä vaikutus alatroposfäärin tuulimaksimien syntymiseen. Syvään kosteaan konvektioon liittyvät tapaustutkimukset osoittivat, että voimakkailla alatroposfäärin tuulimaksimeilla voi myös Suomen alueella olla suosiollinen tai jopa merkittävä vaikutus syvän kostean konvektion kehitykseen. |
fi |
