Ukkosennusteiden osalta on kyselty käytetyistä termeistä ja sanastosta ja ajattelin hieman selventää päivityksissä esiintyvää terminologiaa.

Seuraavassa on siis lyhyesti selitetty sivustolla esiintyviä konvektion ennustamiseen käytettyjä suureita ja termejä. Käyn läpi hieman niiden taustaa, miten ne on mahdollisesti laskettu tai mitä ne kuvaa. Sen lisäksi käydään läpi mitä merkitystä tietyllä suureella on rajuilmoihin ja minkälaisia arvoja voidaan Suomen oloissa odottaa ja mitkä ovat jo merkittäviä suureen arvoja. Selitykset pyritään pitämään mahdollisimman yksinkertaisina, jotta jokainen pystyisi asiaa seuraamaan. Joissakin käytän viime torstailta ennustekarttoja apuna. Kuvat saa isommaksi niitä klikkaamalla.

 

  • CAPE (Convective Available Potential Energy; SBCAPE; MUCAPE)

CAPE on ehkä yleisin ja tunnetuin ilman epävakauden kuvaaja. Sillä kuvataan sitä energiaa, joka ns. ilmapaketilla on jos syvä konvektio pääsee käynnistymään. CAPE pystytään laskemaan esimerkiksi ennusteluotauksista lämpötila- ja kosteustietojen avulla. Periaatteessa mitä suurempi on ennustetun CAPE:n arvo, sitä suurempi on nousuliike ukkossoluissa ja siten myös rajummat ukkoset ovat todennäköisempiä. Täytyy huomauttaa, että tämä on yleistys ja muissakin tulevissa suureissa  on aina poikkeuksia näihin yksinkertaistuksiin.

 

CAPE kuvataan yksiköissä Joulea/kg. Arvot hieman yli 100 J/kg voi tietyissä tapauksissa johtaa jo ukkosiin, mutta ei välttämättä. Suomessa CAPE:n arvot liikkuvat pääasiassa alle 1000 J/kg, mutta joka kesä päästään kyllä tuon rajan yli ainakin ennusteissa ja tuolloin on kyseessä jo Suomen oloissa varsin mukavia ukkosia luvassa. Yli 2000 J/kg ukkospäivät ovat Suomessa jo harvinaisia ja tuolloin on syytä varautua voimakkaisiin ukkosiin, joissa ainakin isot rakeet tai voimakkaat sateet ovat todennäköisiä. Yhdysvalloissa CAPE arvot kohoavat keväisin välillä yli 3000 J/kg ja korkeimmat arvot liikkuvat yli 6000 J/kg (ehkä jopa yli 8000 J/kg).

 

CAPE:sta on olemassa erilaisia versioita. On olemassa ns. SBCAPE (Surface-based CAPE), jossa ilmakehän epävakaus lasketaan maanpinnalta lähtevälle ilmapaketille. On myös MLCAPE (Mixed-Layer CAPE), jossa otetaan tietyn maanpinnan yläpuoleisen ilmakerroksen keskiarvo CAPE:sta. SBCAPE on yleensä ennusteissa suurempi kuin MLCAPE. Lisäksi on vielä MUCAPE (Most-Unstable CAPE). Sen arvo kuvaa kaikkein epävakaimman ilmapaketin CAPE:a ja on siis suurin mahdollisesti toteutuva CAPE. Se on esimerkiksi hyödyllinen mikäli rajakerros (alin kerros maanpinnan yläpuolella) on hyvin stabiili ja konvektio ei siitä pääse kehittymään, vaan ponnistaa ylempää. Tässä tapauksessa esim. SBCAPE saattaa näyttää 0 J/kg kuten ehkä myös MLCAPE, mutta MUCAPE näyttää ylempää ponnistavan ilman epävakauden. Tällöin konvektio on ”elevated” (”kohotettu”), jolloin se ei saa alkuansa maanpinnalta. Nämä erottelut ovat tärkeitä sillä, esimerkiksi trombit vaativat konvektion lähtevät rajakerroksen läheisyydestä, ja niinpä SBCAPE:n ollessa olematonta voidaan myös trombien todennäköisyys sulkea melko varmasti pois.

1704919.jpg<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

 

 

  • CIN (Convective Inhibition)

Konvektion saattaa estää ilmakehässä oleva tulppa. Ilmakehä saattaa olla siis kypsä konvektion kehittymiselle, mutta tietyssä kerroksessa on tulppa tai kansi, joka pitää epävakauden sen alapuolella. Jos tulppa on heikko, murtuu se yleensä päivän aikana auringon lämmityksen ja laaja-alaisen nousuliikkeen myötä. Silloin sen alapuolella muhinut energia pääsee purkautumaan tulpan läpi ja ukkossolut ampaisevat nopeasti taivaalle. Jos tulppa on voimakas, voi olla, että konvektio ei missään vaiheessa pääse kehittymään, vaikka malli ennustaisi suuriakin CAPE:n arvoja.

 

CIN:in yksikkö on sama kuin CAPE:lla. 0-50 J/kg vastaa heikohkoa tulppaa, jonka auringon lämmitys, lämpimän ilman siirtyminen alueelle alhaalla ilmakehässä tai laaja-alainen nousuliike voi murtaa päivän mittaan. 50-200 J/kg on jo huomattavampi tulppa ja sen murtuminen on jo epävarmempaa Suomen oloissa, yli 200 J/kg on jo niin vahva, että sitä hyvin harvoin pystytään rikkomaan. Suomessa CIN arvot ovat yleensä melko alhaisia eikä niitä niin tarvitse ottaa huomioon, kun taas Yhdysvalloissa se on melko tärkeä ja yleinen osa rajuilmojen ennustamisessa, etenkin supersolujen ennustamisessa.

 

  • TUULIVÄÄNNE (Shear)

Ilmakehän tuuliväänne kuvaa tuulen voimakkuuden ja/tai suunnan muutosta ylöspäin mentäessä. ”Wind shear” on hyvin tärkeä osa ennustettaessa minkälaisia ukkossoluja on luvassa. Mikäli tuulen voimakkuus pysyy samana sekä alhaalla troposfäärissä että ylhäällä, ei ukkossolut pahemmin kallistu vaan ne nousevat lähes pystysuoraan ylöspäin. Tällöin kun solu on ikääntynyt tarpeeksi, alkaa se sataa voimakkaasti alaspäin suoraan nousuvirtauksen kohdalla tukehduttaen lämpimän nousuvirtauksen, joka ylläpitään ukkossolua. Näin ollen heikon tuuliväänteen vallitessa solut ovat ns. pulssisoluja, pystymäisiä torneja, joiden elinikä on lyhyt. Jos tuuliväänne on voimakas, eli tuuli on voimakas ylempänä ilmakehässä, kallistuu solu niin, että sateen muodostama laskuvirtaus ohjautuu nousuvirtauksen viereen eikä sen päälle, jolloin energian syöttö pysyy hengissä pidempään.

 

0-6 km shear kuvaa siis maanpinnan ja 6 km korkeuden välisen tuulen voimakkuuden eroa. Se vaikuttaa kehittyvien ukkossolujen luonteeseen edellä kuvatun laisesti (pulssisolut, järjestäytyneet monisolukuurot, supersolut jne).

 

0-1 km puolestaan kertoo maanpinnan ja 1 km korkeuden tuulierot ja tämä antaa viitteitä esimerkiksi trombien synnystä. Trombeihin ja supersoluihin liittyy myös vahvasti SRH, josta oma osionsa. 0-6 km tuuliväänteet ovat usein suurempien CAPE arvojen alueella heikkoja. Yleensä arvot yli 10 m/s alkavat viitata hieman järjestäytyneempään konvektioon ja yli 15 m/s ovat Suomen oloissa jo otettava huomioon osuessaan päällekkäin kohtalaisten CAPE arvojen kanssa. Yli 20 m/s on jo selvästi supersoluja suosiva, tietyin edellytyksin tietenkin. 0-1 km tuuliväänteet yli 10 m/s ovat jo trombien kannalta melko suosiollisia ja vaaralliset tuulenpuuskat ovat todennäköisempiä. Arvot yli 6-7 m/s on syytä ottaa huomioon. Yleensä tuuliväänteet ja epävakain ilma (CAPE) ovat erillään, mutta niiden sijaitessa samalla alueella on syytä alkaa varautua mahdollisesti vaarallisiin ukkosiin.

 

1704915.jpg

 

 

  • SRH

Storm-Relative-Helicity tarkoittaa itse ukkossolun suhteen laskettua vaakapyörteisyyttä. Se puolestaan tarkoittaa sitä, että jos meillä on esim. maanpinnan lähellä horisontaalisesti pyöriviä pyörteitä, voi sellainen venyä pystypyörteisyydeksi osuessaan nousuvirtauksen kohdalle. SRH siis laskee ukkossolun suhteen olevan pyörteisyyden ilmakehässä. SRH on tärkeä suure supersolujen ja etenkin tornadojen ennustamisen suhteen. 0-3 km SRH arvot yli 200-250 m2/s2 ovat merkille pantavia supersolujen kehittymisen kannalta ja 0-1 km SRH arvoissa yli 100 m2/s2 ennakoi mahdollisia tornadoja. SRH tulee tarkastella yhdessä CAPE arvojen kanssa, sillä vaarallisia ukkosia voi esiintyä esim. heikon CAPE:n ja voimakkaan SRH arvojen vallitessa, tai vastaavasti voimakkaan CAPE:n ja heikon SRH arvojen kohdalla. Näitä tilanteita varten on Yhdysvalloissa yleisessä käytössä ns. EHI-indeksi.

1704924.jpg

 
  • EHI

Energy-Helicity-Index antaa numeroarvon CAPE:n ja SRH:n suhteen välille. Eli siinä kerrotaan ilmakehän epävakauden (CAPE) ja pyörteisyyden (SRH) suhde. 0-3 km antaa melko hyödyllisen kuvan mahdollisten supersolujen syntymisen kannalta. Arvot yli 1 suosivat supersoluja. Suomessa alle 1 arvojen vallitessa on tiettävästi havaittu supersolumaisia ukkosia. Arvot yli 2,5 ovat jo merkittäviä mesosyklonien kannalta ja Suomessa äärimmäisen harvinaisia. 0-1 km EHI on tornadojen ennustamisen kannalta yksi tärkeimmistä, etenkin Yhdysvalloissa sitä käytetään ahkerasti. Arvot yli 1 viittaavat jo selvästi kasvaneeseen tornadoriskiin. Suomessa molempien 0-3km ja 0-1km arvojen ollessa yli 0,5 on syytä olla hieman varuillaan. Aina EHI indeksi ei toimi kunnolla, esim. alhaisten CAPE ja suurten SRH arvojen vallitessa kuten SRH selityksessä mainittiin.

1704899.jpg

 

 

  • SEKOITUSSUHDE (Mixing ratio)

Kuvaa ilmassa olevan kosteuden määrää ja sen yksikkö on g/kg eli kuinka monta grammaa vesihöyryä on kilossa kuivaa ilmaa. Kosteus on päätekijä ukkosten syntymisen kannalta ja niinpä sitä tulee seurata, etenkin odotettaessa voimakkaita ukkosia. Mixing ratio arvot yli 10 g/kg ovat yleisiä Suomen kesän ukkosissa ja yli 13 g/kg ylitetään muutamia kertoja. Kuten muidenkin suureiden kohdalla, mitä enempi, sitä parempi.

1704913.jpg

 

 
  • KOSTEUSVUOKONVERGENSSI (Moisture Flux Convergence)

MFC kuvaa kosteuden pakkautumista tietylle alueelle ajan kuluessa. Koska ukkosen syntyminen vaatii kosteutta, epävakautta ja sysäyksen, antaa MFC näistä kaksi, kosteuden ja noston. MFC toimiikin näin mahdollisten ukkosten syntyalueiden ennusmerkkinä epävakaan ilmakehän alueella.

 
  • FRONTOGENEESI

Kun ilmakehä suosii tietyissä tapauksissa matalapaineiden syntyä ja voimistumista, puhutaan cyclogeneesi-ilmiöstä. Vastaavasti frontogeneesi kuvaa rintaman syntymistä/vahvistavaa säätilannetta. Frontolyysi puolestaan kuvaa rintamaa heikentävää säätilannetta. Rintamat ovat ukkosten syntymisen kannalta tärkeitä, sillä ne tuovat alueelle yleensä voimakkaampaa tuuliväännettä ja tarvittavaa nostetta. Lisäksi rintamiin saattaa kehittyä uusia pikkuisia aaltoja (matalapaineita). Nämä ovat tärkeitä seikkoja, sillä ukkosherkällä alueella frontogeneesi kertoo mahdollisesti voimistuvasta rintamarakenteesta, joka voi puolestaan synnyttää ukkosia tai vahvistaa jo olemassa olevia.

1704906.jpg

 
  • EPL (Ekvivalentti potentiaalilämpötila; Theta-E)

Ekvivalentti potentiaalilämpötila on tiedejargonia tarkoittamaan suuretta, joka yhdistää lämpötilan ja kosteuden. Sitä voidaan käyttää kuvaamaan pystyprofiilinsa puolesta ilmakehän epävakautta konservatiiviudensa vuoksi. EPL on käytännöllinen suure kuvaamaan esimerkiksi rintamien sijaintia. Koska se yhdistää kosteuden ja lämpötilan, voidaan sitä käyttää epävakauden sijainnin määrittämiseen, koska lämpimämmässä ja kosteammassa ilmassa EPL kasvaa. Niinpä mallikartoissa MCS-järjestäytyneet konvektioryppäät syntyvätkin usein EPL selänteiden kärjen lähellä.

1704901.jpg

 

  • DIVERGENSSI

Ylätroposfäärissä suihkuvirtauksen vasemmalla ja oikealla kiihdytysalueella on usein voimakasta nousuliikettä. Alueilla tarkoitetaan siis voimakkaimman tuulennopeuden suhteen jakoa: jarruuntumisalue on se puoli ytimestä, jossa tuulennopeudet hidastuvat ja kiihdytysalue vastaavasti alue, jossa ne voimistuvat. Vasen tarkoittaa ytimestä vasemmalle tuulen suunnan suuntaan katsottaessa.

 

Divergenssi tarkoittaa tuulten hajaantumista. Jos ylhäällä ilmakehässä on divergenssiä, tulee silloin alempaa ilmakehästä ilmaa täyttämään tuota eri suuntiin matkaavien tuulten täyttämää aukkoa. Tällöin syntyy nousuliikettä, joka voi mm. edesauttaa ilmakehässä vallitsevan tulpan heikkenemistä ja syventää maanpintamatalapainetta. Niinpä divergenssi ylätroposfäärissä on suosiollinen ukkosten kehitykselle.

 

  • YLÄMATALA/YLÄSOLA

Matalapaineita voi olla sekä alhaalla ilmakehässä, että ylhäällä. Maanpinnalla voi olla korkeapaine, mutta ylhäällä matalapaine.

Yläsola tarkoittaa ylätroposfäärissä sijaitsevaa positiivisen pyörteisyyden aluetta, jossa virtaus käy vastapäivään. Ylämatala on sama asia, mutta siinä on suljettu sirkulaatio. Yläsolat/matalat ovat tärkeitä konvektion kannalta, koska niiden ympärillä yleensä esiintyy suihkuvirtauksia ja siten voimakkaita tuuliväänteitä. Lisäksi niiden liikkeen etupuolella esiintyy positiivista pyörreadvektiota, josta enemmän seuraavaksi. Kaiken kukkuraksi ylämataliin liittyy kylmiä lämpötiloja ylhäällä, jolloin ne kasvattavat keskitroposfäärin lämpötilavähetettä (myöhemmin) sekä kasvattavat näin CAPE:a.

1704892.jpg

 

  • PYÖRTEISYYS (Vorticity)

Pyörteisyysadvektio tarkoittaa yksinkertaistetusti matalapainealueisiin liittyvän syklonaalisen (positiivisen) pyörteisyyden siirtymistä myötävirtaan. Ns. omega yhtälön avulla tiedetään, että positiivinen (syklonaalinen) pyörteisyyden advektio aiheuttaa laaja-alaista nousevaa liikettä, joka voi edesauttaa ukkosten kehitystä divergenssiosiossa kuvatulla tavalla. Toisaalta voimakas pyörreadvektio voi aiheuttaa jo laaja-alaista pilvien muodostusta ja sadetta, joka voi pitää maanpinnan lämmityksen pienempänä ja epävakaisuuden siten heikompana.

1704922.jpg

 
  • LÄMPÖTILAVÄHETE (Lapse rate)

Tarkoittaa lämpötilan muuttumista tietyssä ilmakehän kerroksessa. Yksikköinä on C/km eli montako astetta per kilometri lämpötila tippuu (tai joskus nousee) tietyssä kerroksessa. Lämpötilavähete on käytännöllinen esim. kaikkein alimman ilmakehän kerrosta kuvatessa. Suuri lämpötilavähete viittaa tällöin voimakkaasti lämmenneeseen maanpintaan tai ilmaa selvästi lämpimämpään mereen/veteen. Esim. heikkojen tuulten vallitessa voimakas rajakerroksen lämpötilavähete epävakaassa ilmassa voi viitata vesipatsaiden ja heikkojen trombien syntyyn.

Toinen kerros ilmakehässä, jossa lämpötilavähete on erityisen mielenkiintoinen on ns. keski-troposfäärin vähete (mid-level lapse rate). Sen määritelmä on lähteestä riippuen yleensä 700 hPa-500 hPa kerros tai 850 hPa-500 hPa (n. 3000m-5500m / 1500m-5500m). Ylöspäin voimakkaasti laskeva lämpötila tässä kerroksessa johtaa suureen lämpötilavähetteeseen ja se konvektiivisesti epävakaassa ilmassa auttaa esim. rakeiden ennustamisessa. Yli 7 C/km on jo varsin mukava lukema puhumattakaan yli 8 C/km. Hyvin harvoin havaitaan keskitroposfäärin lämpötilavähetettä, joka on yli 9 C/km.

1704911.jpg

 
  • LCL-TASO

Termi tarkoittaa korkeutta, jossa alempaa mekaanisesti pakotettu ilmapaketti saavuttaa saturaatiopisteen noustessaan. Eli esim. rintaman nostama ilmapaketti on tälle korkeudelle tullessaan saavuttanut 100% suhteellisen kosteuden. Tämä korkeus on karkea arvio korkeudesta, johon pilven alaraja muodostuu. LCL-taso on tärkeä osa trombien ennustamista. Mikäli muut trombien syntyyn vaadittavat kriteerit ovat kohdillaan (esim. voimakas rajakerroksen tuuliväänne), on alhainen LCL-taso (n. 1000 metriä tai alempi) tarpeen trombien syntyyn.

 
  • RAJAKERROS (Boundary layer)

Tarkoittaa kerrosta maanpinnan yläpuolella, johon maanpinta vaikuttaa suoraan. Tässä kerroksessa maanpinta vaikuttaa esim. lämpötilaan, tuuleen, kosteuteen. Rajakerroksen yläpuolella on ns. vapaa ilmakehä, jossa maanpinnan vaikutus on olematonta. Rajakerroksen korkeus riippuu esim. vuodenajasta ja sijainnista maapallolla. Suomessa rajakerroksen korkeus on n. 1000 metrin molemmin puolin, kesällä se saattaa yltää yli 2000 metriin.

 
  • SUPERSOLU

Rajuimpia sääilmiöitä liittyy supersoluihin. Ne ovat yksittäisiä ukkossoluja, joissa on syvä, pitkään jatkuva pyörivä nousuvirtaus. Supersolut syntyvät voimakkaassa syvän kerroksen tuuliväänteessä, jossa laskuvirtaukset ja nousuvirtaus ovat erillään. Supersoluihin muodostuu voimakkaat pystypainegradientit ja ne voimistavat nousuvirtauksia hyvin rajuiksi. Tuulet voivat nousta ylöspäin jopa 40-50 m/s ja niinpä suuria rakeita pääsee muodostumaan. Laskuvirtausten kehittämien vaakapyörteiden osuessa nousuvirtausten alueelle, voi syntyä hyvin voimakkaita tornadoja, joita tavataan lähinnä Yhdysvalloissa.

 

 

Siinä oli hieman apuja terminologiaan. Jatkossa viittaan ennusteissa tähän tekstiin ja päivitän listaa kun uusia termejä tulee käyttöön.