Baltimaade ilmakütid

Looduskalender soovis minult lugu ilmaküttimise kohta ja intervjuud nende koordinaatorilt. Kuna intervjuu on tehtud ja avaldatud, siis on hea võimalus seda siin ära kasutada. Et lugejates huvi äratada, selleks otsustasin lähemalt enda loo jutustada: http://www.looduskalender.ee/node/13747

Järgmises postituses ilmselt teen ikkagi kokkuvõtte lõunatsüklonitest, sest nende kohta on väärarvamusi ja seda isegi asjatundjate hulgas.

NAO indeksist

NAO indeks (Põhja-Atlandi ostsillatsioon) on vast üks tuntumaid ja Euroopas kindlasti üks kasutatumaid. Selle lihtsa ja kõigile arusaadava määratluse kohaselt on NAO lihtsalt Assoori maksimumi ja Islandi miinimumi õhurõhu vahe. Mida suurem see vahe on, seda positiivsem NAO. NAO indeks peaks näitama ära õhuvoolu tugevuse Atlandilt mandrile ja seega on sajuse ilmastiku ja talve pehmuse mõõdupuuks (korrelatsioon on tugev). Olemas on ka komplekssed matemaatilised määratlused, mille kohaselt NAO on teatud rõhuvälja funktsioon, kuid sel juhul pole see Arktika ostsillatsioonist just kuigivõrd eristatav.

Et teada saada, milline on NAO indeks esimese määratluse järgi, selleks on vaja mõõta õhurõhku ja valida jaamad, mis tabaksid Assoori maksimumi ja Islandi miinimumi rõhutsentrid kõige paremini.  Islandi miinimumi jaoks on valitud mingi jaam Islandilt, tavaliselt Reykjavik või Stykkisholmur, kuid Assoori maksimumi puhul on valik laiem, näiteks Lissabon, Ponta Delgada (Assoorid) või Gibraltar. See, kas NAO tõepoolest peegeldab tsirkulatsiooni, sõltubki rõhutsentrite tabamisest. Hetkel on selline huvitav olukord, et NAO on negatiivne, sest rõhuvahe Assooride ja Islandi vahel on väike, mistõttu võiks arvata, et Atlandi ookeanilt õhuvool eriti mandrile ei jõuagi. Aga võta näpust, Euroopa kohal on tugev tsonaalne õhuvool Atlandilt ehk lihtsamalt öeldes, läänevool. Asi on selles, et Assoori maksimum on ikka seal, kus ta on, aga Islandi miinimum on täpselt Assooride ja Islandi vahel, Islandi kohal on kõrgrõhkkond. Nii tulebki välja, nagu oleks NAO negatiivne, kuigi tegelikult on ikka positiivne, kui võtta rõhutsentrite järgi (vt ilmakaarti).

Seega, jaamade järgi võetud NAOd võiks nimetada statsionaarseks, aga tegelike rõhutsentrite järgi dünaamiliseks. Viimane peegeldaks tsirkulatsiooni kindlasti paremini. Seetõttu ilmselt ongi rohkem kasutama hakatud matemaatilistel määratlustel põhinevaid NAOsid, sest peegeldavad olusid paremini, vt ka http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/daily_ao_index/history/method.shtml 

Siin on näha, et miinimumid jäävad Assooride ja Islandi vahele, kuid Islandi kohal on kõrgrõhkkond. Selgelt on näha tihedamate isohüpside vöönd üle Euroopa kuni Venemaani. See märgibki tugevat tsonaalset õhuvoolu ja ühtlasi ka on jugavoolu/polaarfrondi asukohaks.

Lõunatsüklonite küsimus

23. juunil liikus Eestisse tsüklon, mis tekitas huvitava arutelu, sest liigitasin selle esialgu lõunatsükloniks, kuid esitati vastuargument. See väärib siin äratoomist.

S.-E. Enno: Eitea, kas ikka oli päris lõunatsüklon, neid vist loeti selle järgi, et lõunapool 47. paralleeli on tekkekoht. Kas see eilne mitte siin samas Balti-Poola regioonis ei moodustunud?

Mina: Just, et mida lugeda üldse lõunatsüklonite kriteeriumiteks? Minu meelest võivad lõunatsüklonid tekkida seal, kuhu on troopiline õhumass levinud ja Atlandi ookeani mõju ei domineeri (jutt ikka Euroopa kontekstist, ma ei tea, kuidas mujal maailmas).  Troopilise õhumassi nõue on tähtis seetõttu, et lõunatsüklonite moodustumisel on sel tähtis roll, sh nende soe sektor on troopilise õhuga täidetud. Seetõttu lõunatsüklonid ei teki Skandinaavial, kuna üldjuhul sinna see õhumass kunagi ka ei levi. Teine tähtis kriteerium - Atlandi ookeani mõju - väheneb üha ida ja lõuna pool minnes, seetõttu Lääne-Euroopas, sh Suurbritannia ja Prantsusmaa kohal on lõunatsüklonite asemel tavaliselt edelatsüklonid, mis ühendavad endas lääne- ja lõunatsüklonite tunnuseid. Vähem tähtsad, kuid siiski olulised aspektid on trajektoor ja pilvemassi ehitus. 

Miks ma siis ikkagi liigitasin 23. juuni oma lõunatsükloniks? Selle formeerumine algas Saksamaa ja Austria kohal frontaaltsoonis, mis eraldas lõunapoolset troopilist õhumassi põhjapoolsest polaarsest. Seega selle tsükloni sooja sektorit täitis troopiline õhumass, vt ka http://www.met.fu-berlin.de/de/wetter/maps/Analyse_20120621.gif (Ingelore). Sooja sektoris oli hulgaliselt äikest, mis 22. juunil liikusid Ukraina ja Valgevene  kohale. Samal ajal hakkas tsüklon juba okludeeruma. Sel ajal moodustus lõunatsüklonitele iseloomulik pilvemass. Nimelt on lõunatsüklonite puhul arenenud pilvemass keskmine ja ülemine, jääkristallidest koosnev, pilveosa. Samuti on pilvede ülemine osa nii külm, et vahel määratakse satelliitmeteoroloogiavahenditega see rünksajupilvede kogumikuks (MCS), seda muide tegi konkreetsel juhul ka see: http://www.knmi.nl/satrep/latest.htm (vt pilte all). Tegelikult mingit ulatuslikku rünksajupilvede kogumikku ei olnud. Lisaks oli tsüklonil lõunatsüklonite tüüpiline trajektoor, et liigub kirdesse või põhja ning suur sajupotentsiaal, mis ka realiseerus. Tekkekoht oli Atlandi ookeanist piisavalt kaugel, nii et see ei saanud olla läänetsüklon ega ka edelatsüklon.

Nüüd jääb veel see laiuste küsimus. Ma arvan, et see 47. pl on lihtsalt uurimuse tarbeks kokku lepitud, sest see on hästi praktiline ning kõrvaldab automaatselt kahtlased juhud,  kas näiteks 48. või 50. pl Ida-Euroopa kohal tekkiv tsüklon on lõunatsüklon või ei. Seega uurimuse mõttes on selline määratlus (geograafilise laiuse järgi) kindlasti otstarbekas, kuid minu meelest ei välista see reaalsuses juhtumid, kui mõni lõunatsüklon tekkiski kaugemal põhjas.

Seega lõppkokkuvõttes võib-olla jääbki antud juhul tsükloni tüüp lahtiseks.

Samuti annab ju välja mõelda ka uusi võimalusi, mis sobiks selle 47. pl määratlusega. Üks sellistest oleks lõunatsüklonite omadustega tsüklonid. Seega on need sellised tsüklonid, mis ei ole lõunatsüklonid, aga neil on lõunatsüklonite omadused (vt eespool).

11. juunil liikus üle Eesti tsüklon, mida sünoptikud pidasid lõunatsükloniks. See aga sobib ka 47. pl kriteeriumiga, sest see formeerus Aadria mere lähedal, vt  http://www.met.fu-berlin.de/de/wetter/maps/Analyse_20120610.gif. Aadria meri on muide üks vahemere lõunatsüklonite alltüübi klassikaliseks tekkekohaks. Lõunatsükloneid on mitut tüüpi, olenevalt tekkekohast ja trajektooridest. Vahemere lõunatsükloneid on vähemalt kaks alltüüpi, esimene neist tekib Vahemere lääneregioonis, teine aga idaregioonis. Lisaks on veel mustamere lõunatsüklonite alltüüp, mis moodustuvad Musta mere regioonis, mõjutades küllalt tihti ka Eesti ilma, ja lõpuks kõige eksootilisem – kagutsüklonid, mis tekivad Kaspia mere kohal, kuid need on väga haruldased ja liiguvad erinevalt eelmistest loodesse või isegi läände. Seega võib Kesk- ja Ida-Euroopa kohal olevaid lõunatsüklonite omadustega tsükloneid ju pidada üheks lõunatsüklonite alltüübiks. Seega juba teine alternatiiv, mida võib välja pakkuda.

Satelliidipildid, millel satelliitmeteoroloogiavahenditega on määratud mõningad olulised karakteristikud: CF - külm front; OCCL - okludeerumine ehk tsükloni täitumine; Wave - frontaalne laine (määratud pilvemasside järgi, seetõttu ei pruugi frondiga seost olla), Cb - rünksajupilved; MCS - ulatuslikud rünksajupilvede kogumikud (mesomastaapsed konvektiivsüsteemid).

Viimane määratakse siis, kui on piisavalt hele ja teravalt piiritletud pilvemass. Selline võib-olla ka hästiarenenud kihiliste pilvede puhul, kus pole mingit konvektsiooni. Iseloomulik on see just lõunatsüklonite puhul. Selline iseloomulik tunnus on ka nendel piltidel näha - Läänemere ja Soome lõunaosa kohale on määratud MCS, mis peaks näitama, et seal on ulatusliku konvektsiooniga tegu, kuid tegelikult see ei ole nii.

Allikas: KNMI/Satrep, http://www.knmi.nl/satrep/archive.htm

Pilveõpe Tõraveres

11. juunil oli Tõravere vaatlejatele päevane pilveõpe ette nähtud. Lõunatsükloni abiga õnnestus paljastada nii mõnedki veidrad puudujäägid ja vastuolud reeglites, mida vaatlejad peavad järgima.

Pilveõppe slaidid on kättesaadavad siin: http://ilm.ee/kola/pildid/jyri/ (üles leiab faili nime või lisamise kuupäeva - 21.6.2012 - järgi).

Kihtsajupilved 11. juunil Tõraveres

Ilmakütid

18. juunil liikus üle Euroopa kaks võimast äikesesüsteemi, mis mõlemad tekkisid kirdesse liikuva edelatsükloni ja selle sooja sektorit täitva labiilse troopilise õhumassi tõttu. Esimene äikesekolle (sümmeetriline MCS) liikus 18. juuni hommikul üle Madalmaade Taani ja siis lagunes. Pärastlõunal arenes Läänemere lõunaregioonis pagijoon, mis ulatus Berliinist Rootsini ja liikus rohkem itta kui kirdesse. 19. juuni öösel lagunes see Baltimaadesse jõudes, kohates siinset väga stabiilset õhumassi.

See pagijoon ajendas avaldama Eesti Tormijahtijate ühendust tutvustava intervjuu http://ilm.ee/?510343, lisaks tehti esimene virtuaalne tormijaht Baltimaades, mille tulemust võib vaadata siin: http://www.youtube.com/watch?v=zF3_zOrQtIg&feature=youtu.be, pagijoone üleminekut jälgiti grupiviisiliselt lisaks Mielnole Poola rannikul ka Berliinis (http://www.berlin.de/webcams/index.php/ostkreuz) ja Bornholmi saarel (põhjapoolne: http://www.bornholm.tv/, lõunapoolne: http://www.bornholms-lufthavn.dk/passager-info/webcam.aspx) asunud veebikaameratest, kuid salvestus tehti vaid Mielnost. Kui keegi tahab veel virtuaalset tormijahti teha, siis saab kaameravaliku piiratud territooriumi kohta siit: http://www4.wetterspiegel.de/stormchaser/livestream/?page=webcam

Sellest pagijoonest 18. juuni õhtul. Selline süsteem saab tekkida vaid siis, kui potentsiaalset energiat on atmosfääris vähemalt 2000 J/kg jagu. Pilvede kõrgeimad tipud ulatusid vähemalt 15 km kõrgusele, läbistades tropopausi. Kuigi satelliidipildil näib see tohutu, siis konvektiivselt aktiivne oli vaid kitsas, ehk mõnekümne km laiune tsoon süsteemi keskel, ülejäänud oli ülemise- ja keskmise kihi pilvedest koosnev kilp, see on hästi tüüpiline intensiivsete pagijoonte puhul.

Järgnevalt pilt Berliinist pärast pagijoone lahkumist ja satelliidipilt süsteemist:

Mamma 16. juunil

16. juunil võis mitmel pool näha mammat, sedakorda kõrgkihtpilvedel. Kui rünksajupilvedel tähendab mamma tavaliselt aktiivseid konvektiivseid protsesse, siis kõrgkihtpilvede puhul aktiivseid sünoptilisi protsesse. Tavaliselt on sellisteks aktiivne soe front, osatsükloni teke või tsükloni süvenemine. 16. juunil oli sünoptiliseks tagamaaks frontide liitumine ja osatsükloni teke. Kitsamas mõttes tähendab mamma kõrgkihtpilvedel mõõduka või tugeva laussaju lähenemist, rünksajupilvede puhul konvektsioonivoolude nõrgenemist ja pilvede hajumist. Mamma tekib vähem silmatorkaval kujul paljudel teistelgi pilveliikidel.

Järgnevalt pilt Ellu Viburilt, minult ja siis lõpuks ühelt kolmandalt autorilt: http://www.vendelin.ee/photoblog/p/683

Briis

Pärast tsükloni lagunemist jäi Eesti väikese baarilise gradiendiga ebamäärasesse rõhuvälja (lauge kõrgrõhuhari või sadul), mis soodustas briisi tekkimist vaatamata mere ja maismaa väikestele temperatuurierinevustele. Sellest lähtuvalt täiendasin seda artiklit: http://www.ilm.ee/index.php?48834

Kui kedagi huvitab, siis Eesti hästivarustatud raamatupoodidesse jõudis koguni spetsiaalne briisi käsiraamat. Eesti oludes on see vägagi kohane. Raamat on muidugi ingliskeelne.

Tsüklon 1.-2. juunil

2. juuni öösel liikus aktiivne tsüklon üle Eesti. Õhurõhk langes samal ajal selle keskmes ja seetõttu jõudis mõnel pool õhurõhutendents -6 hPa/3 h kohta. Minimaalseks õhurõhuks jäi 987 hPa, mis on suvise aja kohta ebatavaliselt vähe (sügisel või talvel ei ole see haruldane).

1. juunil oli mõnel pool äikest ja paljudes kohtades sadas hoovihma. Kui õhurõhk langeb, siis on üsna tavaline, et tuleb äikest, kuigi labiilsusindeksid ei pruugi midagi näidata, nii oli ka seekord. Kõige soodsam õhurõhu langus äikese tekkeks on 1-3 hPa 3 h kohta, kuid see võib ka suurem või väiksem olla, advektiivsed äikesed tekivad sageli tõusva õhurõhu foonil.

Järgnevalt mõned huvitavamad pilved 1. juunist.

Pagijoon 30.5.2012 Lääne-Venemaal

30.  mail arenes Lääne-Venemaal üpriski silmapaistev ebapüsivuse ehk pagijoon* intensiivsete äikestega. Järgnevalt tutvustan lühidalt selle põhjuseid ja arengukäiku.
Kuna siin blogis ei saa rohkete piltide korralm head kujundust, siis parem selles osas on sama siin: http://www.ilm.ee/?510269

Sünoptiline ülevaade pagijoonele eelnenud aja kohta

27. mail asus Skandinaavia kohal nõrgenev ja suviselt soe antitsüklon. Selle piires tõusis õhutemperatuur mitmel pool üle 20°C, kuid õhk oli seal väga kuiv ja stabiilne. Samal ajal toimus Islandi lähedal üpris intensiivne antitsüklonaalne areng. Selle tulemusena arenes 28. maiks Islandi kohal välja küllaltki võimas antitsüklon. Samal ajal liikus Teravmägedelt Novaja Zemlja poole sügav tsüklon (geograafilisi asukohti vt allolevalt kaardilt). Kahe kõrgrõhkkonna vahel algas intensiivne külma õhumassi sissetung kagusse, sest õhurõhugradient suurenes seal ja loodevool tugevnes (vt ilmakaarti).

Island, Skandinaavia, Teravmäed, Novaja Zemlja. Allikas: Äripäev

 ´

Külma õhu sissetungi kaguservas kujunes külm front ja sellega seotud pilvevöönd sademetega. Vaatamata väga võimsale õhumassivahetusele ei tekkinud äikest, sest selle eel olev soe õhumass oli kuiv ja väga stabiilne. Tekkinud külm front muutus ajapikku polaarfrondiks.

28. mai ilmakaart. Pane tähele tugevnevat loodevoolu Skandinaavia kohal. Allikas: Berliini Vabaülikool

28. mai jooksul levis külm front üle Eesti ja tõi kaasa märkimisväärse jahenemise. 29. maiks jõudis see Läänemere lõunaosa kohale, olles muutunud polaarfrondiks. Kuna atmosfääri barokliinsus** oli frondi piires märkimisväärne, siis arenes Rootsi lõunaosas osatsüklon, mis liikus 30. mai jooksul üle Eesti kirdesse.

Sünoptiline ülevaade pagijoone ajal valitsenud olukorra kohta

30. maiks arenes polaarfrondil tekkinud osatsüklon üha enam iseseisvaks tsükloniks, milles esialgu õhurõhk langes, hiljem jäi vähemuutuvaks. Tsükloni piirkonda kujunes väga suur temperatuurikontrast: kui süsteemi idaservas Lääne-Venemaal oli 850 hPa pinnal temperatuur kuni +10°C ja aluspinna lähedal tõusis kuni 25°C-ni, siis lääneservas Läänemere kohal oli temperatuur vastavalt -2°C ja +10°C. Seega ulatus õhumasside kontrast 10°-12°C-ni.

30. mai ilmakaart. Tekkinud tsüklon liigub üle Eesti kirdesse. Selle idaservas tekkiski võimas pagijoon. Allikas: Berliini Vabaülikool

Fragment Eesti ja lähiümbruse koostatud oluliste ilmanähtuste kaardist (SIGWX), millel on kujutatud tsaükloni liikumist kirdesse ja sellega seotud fronte. Allikas: EMHI

Pagijoon kujunes tüüpiliselt tsükloni soojas sektoris külma frondi ees, kus õhumass oli soe, väga niiske (kastepunkt 10°-15°C) ja labiilne.

Pagijoone kulg ja tagajärjed

Konvektiivne initsiatsioon tekkis pagijoonel 30. mail kl 12 Eesti aja järgi. Kiirelt arenenud rünksajupilvede vöönd ja sellega seotud äikeseraju liikus kiiresti itta, tuues kaasa lisaks rohketele välkudele paduvihma, rahet ja intensiivseid pagisid.

Initsiatsiooni algust tähistavad Lääne-Venemaal ühtlasema pilvemassi ees olevad üksikud valged mügarad – need on kiirelt arenevad rünksajupilved.

Pagijoone äikesed oma haripunktil jõudmas Moskva lähistele. Allikas: Sat24.com, EUMETSAT

Pagijoon lähemalt. Puna-kollaste ristidega on märgitud äike. Külm front asub ilmselt äikesevööndi taga olevas esimeses heledamas pilvemassis. Allikas: Sat24.com

Äikest ja kuni 19 m/s pagi oli Moskvas küll juba 30. mai keskpäeval, kuid ebapüsivuse joonega seotud äikeseraju jõudis sinna õhtul. Šeremetjevo lennujaamas mõõdeti pagi tugevuseks 25 m/s, mis Meteonovosti andmeil on vaatlusjaama ajaloo tugevaim tuulekiirus (?! - http://meteonovosti.ru/index.php?index=1&ts=120531103117). Temperatuur langes 25°C-lt 15°C-ni, kuid kuna front ise jõudis kohale öö jooksul, siis langes hommikuks temperatuur veelgi, saavutades miinimumiks 8,5°C. Sademeid mõõdeti kuni 10 mm.

Tveri tõid need äikesed puude murdumisi, mis blokeerisid tänavad, vt http://tver.kp.ru/online/news/1164057/

Järgnenu...

31. maiks liikus tsüklon Loode-Venemaale, mille idaservas jõudis kuum õhumass Uurali. Suuremas osas Uuralis põhjustab see keskmisest 6-8 kraadi soojemat ilma, kusjuures päevamaksimumid tõusevad 30°C ligi, vt http://meteoinfo.ru/t-5days.  31. mail arenesid uued ägedad äikesed üha kaugemale itta liikuval frondil või selle ees, jõudes viimaks Uuralisse.

 Mõisted

* ebapüsivuse ehk pagijoon on (potentsiaalne) rünksajupilvede vöönd, mis tekib üpriski paralleelselt frondi vms käivitava mehhanismi ette. Muudeks mehhanismideks, mis panevad pagijoonele aluse, on lisaks frondile veel näiteks konvektsiooniga seotud ulatuslike laskuvate õhuvooludega piirkonna serv, gravitatsioonilained (vertikaalne lainetüüp atmosfääris), pealetungiv briis jmt.

Soojal ajal on pagijoonega seotud tavaliselt intensiivsed äikesed, pagid, paduvihmad jmt ohtlikud konvektiivsed nähtused. Külmal ajal on soojuse vähesuse tõttu pagijoonel ilm märksa rahulikum, kuid sellega võivad olla seotud näiteks varakevadised äikesed (ka Eestis) või lihtsalt rünksajupilvede areng.

** barokliinsus on piirkond troposfääris, mida iseloomustab erinevate õhumasside vastasseis, frontide olemasolu (õhu tiheduse gradiendid) ja õhumasside advektsioon. See on tüüpiline piirkond parasvöötme tsüklonite arenguks.