Laupäev, 26. november 2011

Esimene suurem lörts

26. novembril õnnestus näha ja jäädvustada selle sügise esimene suurem lörts. Üldse esimest lörtsi nägin Tapal oktoobri keskpaigas, kuid see oli nii vesine ja meenutas vihma, et ilmselt vähesed said aru, et tegu lörtsiga. Kui on soov kindlaks teha, kas arvatavad sademed on vihm või vesine lörts, siis tuleb lasta sademetel langeda tumedale riidele, kasvõi käisele ja veidi oodata - kui on lörts, siis vedel vesi imbub riidesse ja tahke osa jääb kuivale ehk nähtavaks. Nii tegin ka oktoobris sademete liigi kindlaks.
Esimene lumi sadas Eestis sel sügisel 21. novembril, kusjuures mõnes kohas moodustus õhuke lumekirme. Tegu polnud klassikalise lumega, vaid teralume ja lumeteradega. Teralumi kuulub lume alla, lumeterad aga mitte. Aga juba õhtul läks ilm sulale ja järgmiseks päevaks oli lumekirme kadunud. Nüüd, 26. novembril, sadas juba üsna intensiivset lörtsi, kusjuures see meenutas lund. Kõige huvitavamateks sademeteks peangi just lörtsi ja rahet.
Lörtsi sajab siis, kui pilvede ja aluspinna vahele jääb õhuke, mõnesaja kuni kilomeetri paksune õhukiht, kus temperatuur on üle 0°C, samal ajal on aluspinna lähedal temperatuur üle 0°C, kuid mitte kõrgem kui +8°C ja pilvedes ning pilvede all madalam kui 0°C. Pilvedes peab samal ajal toimuma küllaltki intensiivne Bergeron-Findeiseni protsess ehk pilvede paksus on tüüpiliselt lörtsi ajal mitu kilomeetrit. Ilmselt on levinud kujutlus, et lörtsi sajab suurte räitsakatena. See on sageli nii, kuid vahel võib lörts ka väga peente helvestena olla. Samuti teeksin vahet märjal lumel ja lörtsil. Märg lumi sajab helveste või lumekristallidena, kusjuures need on niisked, kuid mitte sulanud. Lörts peab olema vähemalt osaliselt sulanud. Väga sageli sajab vihma ja lörtsi koos, harvem juhtub nii, et sajab ainult osaliselt sulanud helbeid/räitsakaid, kuid vihmapiiskasid pole. Võib sadada ka jäälörtsi, sel juhul on pilvedes ja aluspinna kohal õhutemperatuur alla 0°C, kuid pilvede ja aluspinna vahel on soe, üle 0°C õhukiht, mistõttu pilvedest sadav lumi sulab osaliselt oma teekonnal, kuid siis jäätub külmemasse õhukihti jõudes uuesti.
Lörtsi ajal võib tihti näha, et kui vaadata horisondi lähedale, siis pilvedest ulatuvad maa poole sajujooned, kuid lõppevad siis mingil kõrgusel ära. Seal, kus need lõppevad, asub ka ligikaudu null isoterm, sest lumehelbed nõrgendavad valgust enam kui vihmapiisad ja sellest siis ka tumeda ja heleda piir pilvedest allpool. Nii võib juhtuda, et näeme sajujooni, mis aluspinnani ei ulatu ja võib tekkida mulje, et see on virga (vt esimest fotot). Tegelikult jõuavad sademed maapinnani, kuid juba vedelana.
Kui ei toimu advektsiooni ja temperatuur on üle 0°C, siis langeb lörtsi ajal temperatuur, mõnikord ka veidi nullist madalamale ja lörts muutub kuivemaks. See on tingitud peamiselt sademete aurumisest, sest aurumine neelab soojust, vähem põhjustab temperatuurilangust sulamine, sest seegi on endotermiline protsess (jää sulamisel katkeb umbes 15 % kõikidest vesiniksidemetst; kõik vesiniksidemed veemolekulide vahel katkevad alles umbes 600°C juures). Arvamus, et temperatuur langeb seetõttu, et lume või lörtsi temperatuur on madalam kui õhu oma, mistõttu sademed jahutavad õhku sel põhjusel, on väär.
26.11. lörtsi tõi kaasa esiteks see, et null isoterm asus umbes 700 m kõrgusel aluspinnast, seega lörtsi tekkeks piisavalt madalal, samal ajal liikus üle suure veesisaldusega paks pilvesüsteem ja märkimisväärset soojuse advektsiooni polnud. See pilvesüsteem oli suures osas konvektiivne, kusjuures registreeriti äikest. Termodünaamilises mõttes oli tegu pagijoonega, see on ka siin ära märgitud (kaarjas joon, millest tulevad mõlemale poole harud): http://www.met.fu-berlin.de/de/wetter/maps/Analyse_20111126.gif, ka Estofex lubas arvestatava tõenäosusega äikest: http://www.estofex.org/cgi-bin/polygon/showforecast.cgi?text=yes&fcstfile=2011112706_201111260640_1_stormforecast.xml. Pärast selle süsteemi üleminekut võis imetleda mammatuseid, vt kolmas foto. Mida endast mammatust täpselt kujutab, seda ei tea mitte keegi. Teada on ainult see, et tegu on termodünaamilise nähtusega voolises (inglise k fluid), kusjuures pilve ja sellealuse õhumassi vahel on väga suur erinevus tuulte ja õhuniiskuse osas. Mammatus kujutab endast mullitaolisi mügaraid pilve allosas ning võib tekkida mitmete pilveliikide puhul. Kõige suurejoonelisemad on need rünksajupilvede alasite all.
Pseudovirga













Lörts (laus- ja hooglörts segamini).













Mammatus













Mis ootab meid ees? Atlandi ookeani kohal on erakordselt kiire tsüklogenees (põhjuseks väga suur atmosfääri barokliinsus), kusjuures tsüklonite seerias on tekkimas uus tsüklon, mis liigub Eestist väga lähedalt mööda. See on intensiivne tsüklon ehk õhurõhk on madalam kui 980 hPa. Seetõttu võib arvata, et oodata on ebatavaliselt madalat õhurõhku (võib langeda 960 hPa-ni) ja tugevat tuult, võimalik, et ka palju sademeid. Kaugem tulevik näitab ikka hilissügise jätkumist ja et lund ei tule või on seda lühikeseks ajaks, sest tundub, et niipea veel tsirkulatsioon ei muutu.

Teisipäev, 22. november 2011

Tsüklon ja madalrõhkkond

Mida need mõisted tähendavad? Kas need mõisted on ühese tähendusega või mitte? Kas need on sünonüümid? Argikeeles ja populaarteaduslikus kirjanduses kasutatakse neid mõisteid läbisegi. Kui vaatame, mida on kirjutatud Vikipeedia aruteluleheküljel (http://et.wikipedia.org/wiki/Arutelu:Ts%C3%BCklon), siis näeme, et segadust on päris palju ja õigesti pole asjast aru saadud, näiteks on seal arvamusi, et mõisted on erineva mahuga, samas jällegi arvatakse, et on sünonüümid, viimane arvamus domineerib selles mõttes, et artikkel on sellisena ka esitatud.
Et selgust tuua, võib kasutada kaht lähenemisviisi. Üks on uurimuslik-analüütiline, mis tähendab seda, et tuleb ise hakata mõtlema, analüüsima ja uurima, et jõuda selgusele, kas ja mille poolest on mõistete tähendus erinev. Teine võimalus on vaadata "õigest kohast": http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?id=cyclone1 ja http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?id=low1, sealt selgub kohe tõsiasi, et need mõisted ei ole sünonüümid ja küsimus pole ka mõistete mahus või üksteise hõlmavuses, vaid tsüklon viitab õhu tsirkulatsioonile ja madalrõhkkond suhtelisele õhurõhule. Ongi võti tähenduse selgitamiseks käes.
Väide ENEs, et tsükloni keskmes on madalrõhuala, on selles mõttes ebatäpne, et pigem on ikka madalrõhuala palju ulatuslikum kui tsüklon, näiteks võib ulatuda ümbritsevast madalama rõhuga ala tsüklonist väljapoole.
Tuleb aru saada sellest, et madalrõhuala viitab, nagu öeldud, suhtelisele õhurõhule, mitte aga normaalrõhule ja samal ajal peab olema vähemalt üks suletud isobaar: näiteks võib-olla tsüklonite vahel väljakujunemata baariline väli, milles on õhurõhk normaalrõhust märksa madalam, kuid see pole madalrõhuala, kui vaadata ainult seda ala koos külgnevate tsüklonitega ja on madalrõhuala koos tsüklonitega suurema ala suhtes, mis jääb tsüklonitest ja nende vahele jäävast alast väljapoole, sest ümber sellise suure territooriumi saab tõmmata suletud isobaare. Veel üks näide. Olen näinud ilmakaartidel peamiselt Vahemere, Musta mere ja Kaspia mere piirkonnas tsükloneid, mille keskmes on õhurõhk normaalrõhust kõrgem, kuid ometigi on tegu madalrõhualaga, sest ümbruskonnas on õhurõhk kõrgem.
Illustratsioon (ilmakaart 22.11.2011, allikas FM): Islandi ja Gröönimaa kohal on ulatuslik madalrõhkkond, milles on mitu tsüklonit. Kui võtta suurema ulatusega kaart, siis võib näha, et saab tõmmata tsüklonite ja nende vahele jääva ala ümber suletud isobaare, seega siis on see madalrõhkkond (antud juhul kasutaks täpsemat mõistet madalrõhuväli), milles on tsüklonid.

Laupäev, 19. november 2011

Kuubilise jää halod

Kogu jää ja lumi, mida looduses kohtame, on heksagonaalse süngooniaga. Siiski, kõrgel atmosfääris võib tekkida ka kuubilist jääd, seda tõestavad mõned vaadeldud optilised nähtused. Üks sellistest oli 1997. a. Tšiili põhjaosas, foto: http://users.tkk.fi/~masillan/ichalos/
Veidi selgitusi jää kohta. Jää on mineraal nagu teemant või soolgi ehk siis vesi tahkes kristalses olekus. Looduses kohtame jääd, mis on veest kergem ning mida nimetatakse jää modifikatsiooniks Ih. Jäämodifikatsioone ehk erineva struktuuriga jääliike on palju – neid on teada vähemalt 15 ja lisaks amorfne (vt www.ilm.ee/index.php?45579) jää. Kuna looduses oleva jääga puututi kõige varem kokku, siis sellest ka tähistus I ning h tähendab, et jää on heksagonaalse (kuusnurkne) süngooniaga ehk lihtsustatult võib seda ette kujutada nii, et jääkristallides paiknevad vee molekulid kuuekaupa kuusnurkadena.
Jää Ih on stabiilne temperatuuril 0°...-200°C (ühe atmosfääri ehk 1013,25 hPa puhul) ja kuni rõhuni 0,2 GPa ning tekkimisvahemik on 0°...-100°C, mistõttu looduses kohtame just seda modifikatsiooni.
Temperatuurivahemikus ligikaudu −50° ...−140°C võib tekkida kuubiline jää (jää I allmodifikatsioon Ic), kuid see on ebastabiilne, samuti saab see tekkida ka veeauru sublimeerumisel -80°C ja madamalate temperatuuride juures või väga väikeste veepiisakeste jäätumisel madalama kui -38°C juures. Mõnikord tekib kuubilist jääd atmosfääri ülakihtides, mida tõestavad vaadeldud optilised nähtused, artikkel, kusjuures selle tähtsus atmosfääris võib-olla arvatust palju suurem. Kui temperatuur tõuseb üle -33°, siis muutub kuubiline jää heksagonaalseks.
Kuubilise jää lihtvorm on oktaeedriline, kuid selle tipp võib-olla ka puudu, st otsekui ära lõigatud. Oktaeeder on 8-tahuline suletud vorm, mis moodustub kolmest peegelpindadega risti paiknevatest 4. järku teljest. Kristallograafias nimetatakse kuubiliseks ehk isomeetrilise süngooniaga kristallideks neid, millel on vähemalt 4 kolmandat järku sümmeetriatelge. Selliste kristallide lihtvormid ei pruugi olla üksnes kuubid, vaid oktaeedrid (jää erim Ic, teemant), dodekaeedrid (granaadid) jne.
Kuubiline ja heksagonaalne jää. Allikas ja allikas
.
.
.
.
.
.
.


Väga suurtel rõhkudel (tuhandeid ja kümneid tuhandeid atmosfääre) saadakse enamus ülejäänud jää modifikatsioonidest, sealjuures XII (saadud 1996. a.) ja suurema rooma numbriga tähistatud jääerimid on saadud alles viimastel aastatel. Suurem osa neist on veest tihedamad, sest tavalisel jääl on molekulvõre tüüpi kristallistruktuur, kuid teistel jääerimitel aatomvõre tüüpi kristallistruktuur.

Rullpilv 12. juuni õhtul

Minult on küsitud, kas mul on pilte rullpilvest. Jah, on küll, järgnevalt on ühest juhtumist pilte, see oli 12.6.2011.
Juba mõni päev oli Eesti jäänud väga sooja õhumassi, nii et päeval oli sooja üle 25 °C. Aja jooksul liikus külm õhk kirdest ja läänest lähemale, nii et lõpuks jäi soe õhk mõnesaja km laiuse koridorina Baltimaade kohale. Eestis oli üldiselt selge ja kuiv, mujal oli äikest. 12. juunil arenes Soome lõunaosa kohal ulatuslikult äikesepilvi, mis aja jooksul ühinesid. Kuna pikepeale suurenes laskuvate õhuvoolude osakaal, mõned neist olid väga tugevad, siis tekkisidki õhulained, millest vähemalt esimene moodustas rullpilve. See levis üle saja km lõuna poole ja pärast päikeseloojangut jõudis vaatevälja.


Reede, 18. november 2011

Näidistekstid pilvedest/Jää ja lumi

Kodukal on saadaval mõned näidistekstid pilvedest: http://lepo.it.da.ut.ee/~cbarcus/Kiudpilved.htm
http://lepo.it.da.ut.ee/~cbarcus/kihtpilved.htm
http://lepo.it.da.ut.ee/~cbarcus/kihtsajupilved
Nendest kiudpilvede ja kihtpilvede tekstid lähevad peatselt muutmisele.
*************
Kuna lumi on kohe ukse ees, siis kirjutasin veidi jääst, sest võiks ju pisut teada, millega on tegu: http://www.ilm.ee/index.php?46789.
Vesi on hämmastav aine, üks selle põnevamaid omadusi on selle vedelaks jäämine kapillaarides ja väikeste tilkadena isegi siis, kui külma on 20 kraadi ja enam, samuti selle äärmiselt suur lahustamisvõime, katalüsaatoriks olemine paljudele tuntud keemilistele reaktsioonidele jne. Veest kui anomaalsest ainest on seal sarjas pisut juttu.