Eilen (15.12) herätti mielenkiintoa Suomenlahdella pitkään esiintynyt kuuronauha, jossa havaittiin hetkellisesti myös pilvetön, avoin silmä, joka äkkiseltään muistuttaisi hurrikaania. Vaikka täyttä selitystä ilmiölle on vaikea antaa, olen seuraavassa yrittänyt esittää omasta mielestäni todennäköisimmät vaihtoehdot. Luvassa on hieman myös meteorologista jargonia, joten älkää pelästykö! :D

vortices.gif

(Lähde: Helsinki Testbed)

Yllä on tutka-animaatio (5 min välein) eiliseltä päivältä, jossa näkyy tuo pilvetön silmä keskellä Suomenlahtea. Tarkkaan katsottaessa sen länsipuolella ilmenee toinenkin heikko pyörre. Näitä on veikattu polaarimataliksi, mutta omasta mielestäni ilmiö ei täytä sen kriteerejä, ollen esimerkiksi aivan liian pieni. Lisäksi silmän omaaville polaarimatalille tyypillisiä syöttäviä kuuronauhoja (spiral banding) ei tapauksessa esiintynyt. Tutkakuvan poikkileikkauksesta ilmeni, että kuurot ulottuivat vain 2-2,5 km korkeuteen, joka on liian matalalla polaarimatalien kannalta. Muutoinkin ympäröivät olosuhteet eivät olleen sellaisen syntymiselle otolliset vaikka kylmää arktista ilmaa olikin sulan meren yllä.

Mahdollinen syy on ns. "shear instability" eli tuuliväänteeseen liittyvä epävakaisuus. Tämä tarkoittaa, että kuuronauhan eri puolilla tuulen nopeus ja/tai suunta on erilainen. Eilen Suomesta Viroon saakka ulottui korkeapaine, suuressa skaalassa myös Suomenlahden yllä. Tällöin mantereilla tuuli oli heikkoa ja ilma kylmää. Merellä ilma sen sijaan oli suhteessa lämmintä ja tällöin syntyi ns. maatuuli, jolloin alueiden lämpötilaerosta ja tämän kautta paine-erosta johtuen tuuli kävi mantereelta kohti merta. Eli Etelä-Suomesta tuuli puhalsi etelään Suomenlahdelle ja Viron mantereelta pohjoiseen merelle. Tällöin Suomenlahden keskivaiheille syntyi alue, jossa tuulet kohtaavat eli konvergenssivyöhyke. Tähän vyöhykkeeseen kuuronauhakin sijoittui.

2,5 km resoluutiolla toimiva hienohilamalli Arome näytti eilisessä 00 UTC ajossaan, että tuulet puhaltavat mantereilta merelle samalla kaareutuen kulkusuuntaansa nähden oikealle. Tämä on johtunut osittain maapallon pyörimisliikkeestä johtuvasta coriolis-ilmiöstä sekä erityisesti lämpimän meren keskelle syntyneestä termisestä matalapaineesta, joka kääntää tuulia matalapaineen keskustan ympärillä vastapäivään. Niinpä kuuronauhan eteläpuolella tuuli kääntyi itäänpäin ja pohjoispuolella länteenpäin. Tein tästä karkean kuvauksen, joka näkyy alla.

vortices_wind.png

(Lähde: Helsinki Testbed)

Näin ollen nähdään, että kuuronauhan molemmin puolin tuuli on käynyt eri suuntiin aiheuttaen alueella horisontaalista tuuliväännettä.

 

Kirjallisuudessa on esitetty erilaisia teoria pyörteiden syntymisen yksityiskohdista.

Grim et al. (2004) pohdiskeli, että rajakerroksessa esiintyvään epäjatkumoon (esim. maatuulirintamaan) liittyvä horisontaalinen pyörre voi tempautua kuuron nousuvirtauksessa osittain pystyyn aiheuttaen venymällä ns. syklonaalisia pyörteitä, joiden viereen syntyisi antisyklonaalisia pyörteitä ja laskevia virtauksia. Näiden laskuvirtausten alueella pilvipeite ja tutkaheijastuvuudet heikkenisivät ja siihen muodostuisi silmä. Saman artikkelin tapaustutkimuksessa he kuitenkin epäröivät tämän teorian paikkaansapitävyyttä, että tällainen ei-supersolutornadon syntymistä vastaava mekanismi voisi heidän tapauksessaan olla kyseessä. He esittävätkin jatkoteorian, jossa useampi edellä mainitulla tavalla syntynyt pyörre yhdistyisi muutamaksi isommaksi mesopyörteeksi, kuten ukkospilvien puuskarintamien simuloinneissa on onnistuttu todistamaan.

Kawashima ja Fujiyoshi (2005) esittivät tapauksen Japanin rannikolta, jossa heidän mielestään n. 17 km pyörteen aiheutti horisontaalisen tuuliväänteen aiheuttama "shear instability". Kirjoittajat myöskin havaitsivat silmän ympärillä syklonaalista pyörteisyyttä. He osoittivat, että pyörteen kineettinen energia oli seurausta horisontaalisesta tuuliväänteestä, joka heikkeni ylöspäin mentäessä. Tällöin suurin pyörteiden energianlähde oli hyvin alhaalla, joten häiriön horisontaaliset tuulet ja dynaamisesti aiheutetut paineanomaliat heikkenivät ylöspäin mentäessä. Tämä sai aikaan pystysuuntaisen paine-eron, joka vastaavasti vahvisti pystysuuntaisia virtauksia. Seuranneiden nousuvirtausten viereen syntyi laskuvirtaukset ja lämpimät ytimet, jotka aiheuttivat heikon kaiun alueen.

Laird (1999) viittasi muihin tutkimuksiin, joiden perusteella talviajan mesoskaalan pyörteitä syntyi Suurten järvien alueella kun 1) pinnassa esiintyi heikkoa tuulta, 2) suuri lämpötilaero veden ja ilman välillä, 3) alhainen ilman stabiilius, 4) organisoitua konvergenssia järven yllä. Kaikki nämä tekijät olivat Suomen tapauksessa voimassa meren yllä. Hän esitti myös yhden mahdollisen syyn pyörteiden syntyyn, differentiaalisen diabaattisen lämmityksen eli käytännössä Suomeksi sanottuna lumisateen muodostumisen hyvin kapealla alueella. Tämä on saattanut saada aikaan potentiaalipyörteisyyden maksimin ja hyvin heikon pintasirkulaation, joka on vastannut varsinaisen pyörteen muodostumisesta. 

Alunperin pidin todennäköisimpänä teoriana Kawashima ja Fujiyoshi (2005) esittämää tuuliväänteen aiheuttamaa instabiiliutta, mutta kun lisää artikkeleita lukee, aina tulee vain uusia teorioita. On mahdollista, että kaikki yllä olevat teoriat ovat voineet osaltaan olla vaikuttamassa tuon Suomenlahden pyörteen muodostuksessa. Se näyttäisi kuitenkin olevan selvää, että maatuulet ovat saaneet kuuronauhan alunperin alkuun ja tähän konvergenssinauhaan liittyvä horisontaalinen tuuliväänne on mahdollisesti saanut aikaan "shear(väänne) instabiiliutta" muiden tekijöiden myös mahdollisesti vaikuttaessa.

Sitten vaan omia mielipiteitä antamaan. Kuuleman mukaan tässä olisi jollekin innokkaalle tutkielma-aihe valmiina. Jokatapauksessa hyvin mielenkiintoinen tapaus on ollut kyseessä. Kyselen vielä mielipiteitä Yhdysvaltojen suunnalta, jos heillä on tähän jotain mielipidettä.

PS. Eilen näkyi satelliittikuvissa puoliltapäivin myös Laatokan yllä symmetrinen pyörre, joka saattoi olla samantyyppinen ilmiö. Sitä en kuitenkaan ole ehtinyt tutkia enempää.