Konveierilindid

Soojad ilmad tulevad taas - polaarfront läheb uuel nädalal Eestist põhja poole ja ookeanilt jõuab tugevas edelavoolus suvine õhumass siia, aga ilmselt on tuuline ja üle 20 kraadi ei tõuse. Senikaua räsivad Eestit orkaan Leslie jäänused, mis saabusid kauge kaarega viimaks parasvöötmelisena siia.

Maailma meteorolooge ja klimatolooge vapustas WMO pressiteade (uudis) sellest, et 90 aastat tagasi Liibüas mõõdetud planeedi kuumarekord on vale. Nüüd on selleks Kalifornias Surmaorus 10. juulil 1913. a. 56,7°C.

*************************************************************

Täna räägime konveierilintidest ja mitte neist, mis kuskil vabrikus, vaid ikka kaasaegsest barokliinse tsükloni mudelist. See mudel on seotud Norra koolkonna tsükloni ja polaarfrondi teooriaga, esimest korda käidi idee välja 1969. a., kuid lõplikult formuleeriti alles 1980ndatel. See aitas lahendada ka igivana mõistatuse tsüklonite ja antitsüklonite omavahelistest seostest.

Mudel on kolmemõõtmeline ja kirjeldab väljakujunenud, st juba okludeeruvat barokliinset (parasvöötme) tsüklonit. Selle kohaselt areneb tüüpiline tsüklon kolme õhuvoolu võrgustikus, neid õhuvoole nimetatakse konveierilintideks ja need transpordivad õhku nii horisontaalselt kui vertikaalselt.

Selgelt väljakujunenud sooja frondi ees on külm konveierilint. See saab alguse aluspinna lähedalt ja kogub oma teel niiskust. Läände või loodesse (põhjapoolkeral) liikudes kogub see tasapisi niiskust ja tõuseb kõrgemale. Tsükloni keskme lähedal ja selle põhjaservas jõuab see tõusva õhu piirkonda (tsükloni keskmes liigub konvergentsi tõttu õhk kõrgustesse), mistõttu vabaneb niiskusest ja moodustub väga paks pilvemass, vahel komakujuline ja tuleb kõvasti sademeid, mõelgem kasvõi Monika peale 2010. a. detsembris. Kui külm konveierilint saavutab tsükloni keskmest veidi põhja või loode pool maksimaalse kõrguse (umbes kiudpilvede kõrgus), siis hargneb see kaheks. Üks haru keerdub ümber tsükloni keskme ja teine liigub antitsüklonaalselt itta, liitudes läänevooluga. Esimene haru põhjustabki tsükloni spiraalsed pilved, kui see okludeerub ja kaugemas lõunaservas koos külma õhuga umbes 500 hPa pinnal aitab tekitada ägedaid sajuhoogusid (indutseeritud konvektsioon, hiljutine 8. septembri äike ja rahe on selle näiteks). 

Tsükloni soojas sektoris on soe konveierilint. See transpordib väiksematelt laiustelt sooja ja niisket õhku sooja sektorisse ja sooja frondi kohale. See tõuseb sarnaselt külma konveierilindiga kõrgustesse, kuid läheb üle sooja frondi ja külma konveierilindi, nagu umbes on olemas eritasandilised maanteed, millest üks läheb teistest üle. Soe konveierilint saavutab suurema kõrguse kui külm ja liitub viimase ületamisel läänevooluga. Tsükloni tsirkulatsioon tirib põhjapoolset osa soojast konveierilindist läände, mistõttu see õhuvool deformeerub ja moodustab sageli S-kuju. Seda on vahel satelliidipiltidelt väga hästi näha ja märgib tsükloni okludeerumist (maksimaalne arenguaste on saavutatud). 

Sooja konveierilindi S-kuju on Norra kohal näha. Samuti paistab ilma külma konveierilindi komakujuline pilvemass ja Baltikumi kohal kuiva konveierilindi järsk pilvepiir külma frondi taga. http://www.ilm.ee/kola/sat_test.php3

Soe konveierilint on siin punase noolega tähistatud. See tõi 12. septembriks Eestisse kuuma ja niiske ilma. Sinine nool külma frondi taga on kuiv konveierilint. NB! See kaart on tasapinnaline! 

Allikas: Unwetterzentrale Deutschland

Kaugemalt loodest ja väga suurelt kõrguselt (tropopausist) laskub kuiva õhu vool külma frondi taha. See on kuiv konveierilint ja keerdub tsüklonaalselt lõpuks külma frondiga peaaegu paralleelselt oklusioonifrondini üsna tsükloni keskme lähedale. See põhjustab külma frondi taha selge taevaga ala. Pilvemass on sageli nagu noaga lõigatud. Satelliidipildil on see hästi näha.

Konveierilindid kaasaegses tsükloni mudelis

Külm ja soe konveierilint pärineb tsüklonist lõunas või idas olevast antitsüklonist. Kõrgrõhkkonnas õhk laskub ja jõuab viimaks aluspinna lähedale, kus selle omadused muutuvad. See õhk saabki konveierilintide lähtematerjaliks. Nii on seotud omavahel tsüklonid ja antitsüklonid ning viimsed on seega süüdi tsükloniga seotud halvas ilmas, sest toidavad neid. Kuiv konveierilint on stratosfäärilise päritoluga (pärineb tropopausist).

See konveierilintide mudel on lahe, kuid on avastatud puudusi. Alati ei pruugi lindid olla hästi eristatavad või on neid mõnedes tsüklonites erineval arvul. Samuti paistab mudel olevat ülelihtsustatud. Ometigi selle didaktiline väärtus säilib ja tore on sellest aeg-ajalt ikka rääkida.

Kontrastne vaade ja pilvede määramisest

6. septembril võis Tallinnas näha väga kontrastset vaadet, kui loojuv päike valgustas kihtrünkpilvi:

13. septembriks taandus lämbe ja kuum õhumass Venemaale, viies kaasa intensiivsed sajud ja äikese. Ometigi oli ilm ikka pilves ja päev läbi sadas vihma. Pilvede poolest oli päev väga huvitav. See algas täiesti ühtlase pilvekihiga, kusjuures sadas veidi vihma. Ühtlane pilvekiht asus mõnesaja meetri kõrgusel ja pidi liigiliselt kuuluma kihtpilvede hulka. Küllaltki suured vihmapiisad näitasid, et kihtpilvede kohal on kõrgema pilve kiht. Mõnedes jaamades, kus madalaid pilvi ei olnud, mõõdeti ülemise pilvekihi aluse kõrguseks üle 2 km. Seega pidid need olema kõrgkihtpilved, kuid läbipaistmatud ja koos sademetega saame kokku Altostratus opacus precipitatio. Tartus madalam pilvekiht oli Stratus opacus nebulosus, sest kihtpilvedest ei tule nii suuri vihmapiisku, et need saaksid lompidel ringe tekitada.

Pärastlõunaks kihtpilved kadusid ja alles jäid kõrgkihtpilved koos kihtrünk- ja rünkpilvedega, mis justkui asendasid hatakpilvi. Peatselt kadusid ka need ja alles jäi nõrka lausvihma andev ühtlane umbes 2 km kõrgusel asuv pilvekiht. Selle võis määrata nii kõrgkiht- kui kihtsajupilvedeks, sest oli täpselt vahepealne liik (üleminek). Vaatamata tunde kestvale sajule hatakpilvi ei tekkinud. Vastu õhtut läks sadu tugevamaks, nii et lompidele tekkisid mullid, see on kahtlemata laussaju puhul kihtsajupilvedele iseloomulik. 

Päev oli pilvede osas õpetlik ja oleks saanud teha ideaalse pilvepraktikumi. Päev näitas, et üleminekud võivad ette tulla (need on sagedased), et hatakpilvi ei pruugi vaatamata pikaajalisele sajule tekkida ja et nagu korduvalt kirjutatud, kihtsajupilved võivad jääda hatakpilvedeta ja asuda 2 km-st kõrgemal. Kõige tähtsam õppetund oli kindlasti see, et pilvede määramine on mitmetahuline (kompleksne) protsess, mille puhul on kõige olulisem roll kogemusel, loomingul ja erinevate andmete kombineerimises. 

Pilvede määramisel on kõige olulisem nende välimus, kuid mida teha näiteks siis, kui kõik kihid ei ole nähtavad või pole ikka kindel, millise liigiga tegu? Siin tulevadki mängu teised andmed - näiteks radar võib näidata, kas tegu on kihtsaju- või rünksajupilvedega, satelliidipilt võib paljastada maskeeritud konvektsioonipilved või alumiste pilvede kohal olevad kõrgemad pilved jne.  Sademete järgi saab samuti palju liigi kohta öelda. EMHI reeglistikus pole peale visuaalse vaatlemise teisi määramise vahendeid/abiinfot ette nähtud, kuid see peaks olema, sest muidu tekivad üsna sageli vead ja vaatlejaid ei pruugi ju taibata või arvestada teisi võimalusi. Pilvede määramine nõuab kogemust ja kui seda pole, võidakse kergesti liigiga eksida, klassikalised näited on kiudrünk- ja kõrgrünkpilved. 

Mõningad aspektid jäävad sellegipoolest vaieldavateks. Näiteks ollakse üsna üksmeelel, et fundamentaalne on pilvede välimus ja kõrgusel on määramisel abistav roll. Aga kui pilve alus jääb 2 km-st kõrgemale, siis vaatamata intensiivsele laussajule määravad mõned asjatundjad need ikkagi kõrgkihtpilvedeks, isegi kui need on läbipaistmatud. Ma ikkagi arvan, et kihtsajupilvede peamine tunnus lisaks laussademetele ja läbipaistmatusele on selle suur paksus. Seega pole selle aluse kõrgus kuigi oluline näitaja, nii et kui taevas on lauspilves, päike ei paista läbi ja on laussademed, siis aluse kõrgusele vaatamata on tegu kihtsajupilvedega. Kui aga päike paistab läbi, nagu ikka kõrgkihtpilvede puhul üsna sageli, kuid sajab intensiivselt, siis on need ikkagi kõrgkihtpilved.

Juhtum 1. Lauspilvisus, läbipaistmatud, tugev lausvihm, aluse kõrgus 2300 m - kihtsajupilved

Juhtum 2. Lauspilvisus, läbipaistvad, tugev lauslumi, aluse kõrgus üle 2000 m - kõrgkihtpilved

Niisiis on vaja määramise reegleid ja eeskirju muuta. 

Mõnikord, kui kihtsajupilved või kõrgkihtpilved on labiilses õhumassis, siis tekivad neis maskeeritud konvektsioonipilved. Need võivad jääda üsna õhukesteks, kuid suudavad põhjustada üle liikudes üldisest laussajust tugevamaid ja hoogsademetele sarnanevaid sademeid. Neid nimetatakse MPAdeks (mesoscale precipitation areas). Satpildil on need üldisest pilvemassist väljaulatuvad kuplid ja mügarad, kuid alasita. Tekivad mitme km kõrgusel üldise pilvekihi sees, mistõttu on need vaatamata väiksele vertikaalsele ulatusele piisavalt külmad, et jääkristalliprotsess saaks toimuda.

Siin on kaks pilvekihti - kihtpilved ja kõrgkihtpilved

Kihtpilved on kadunud, alles on kõrgkihtpilved ja kihtrünkpilved (või nende segu rünkpilvedega).

Septembri muutlik ilm

12. september. Hommik oli Ida-Eestis selge ja lõõskava päikesega, sooja kuni 23 kraadi, kuid nüüd on pilvine. EMHI andis äikesehoiatuse:

Eesti   12.09.2012 13:27

12.09. on mitmel pool äikest. Äikesepilvede all on tuul puhanguline.

Kokkuvõtteks osutus 12. september Ida-Eestis väga soojaks, kõrgeim maksimum mõõdeti Narva-Jõesuus (24,7°C) ja Võrus (24,6°C). Hommikul läks ilm pilviseks Lääne-Eestis, pärastlõunal jõudsid pilved (kõrgrünk-) ka Ida-Eestisse. Päeval oli Võrtsjärve lõunatipus väike ja lühiealine äike, õhtul arenes äike Tartumaal ja Kagu-Eestis, mis liikus kiiresti Venemaale. Mõningaid roosakaid välkusid õnnestus siiski jälgida. Peipsi taga arenes ohtlik ja võimas äikesekolle.

Punane kaja Sürgavere radaripildil

Äikesekolle Peterburi lähedal

Ac castellanus Tartu kohal

*************************************************************
Täiendus 11. septembri õhtul. 11.9. hommikul oli mitmel pool (Harjumaa, Virumaa, Võrumaa) äikest, kuid need hajusid hommiku jooksul. Tõenäoliselt olid need seotud sooja või sooja tüüpi oklusioonifrondiga. Päeval oli näha rohkelt kõrgrünkpilvi (castellanus, floccus), millest mõni oli päris suure vertikaalse ulatusega, kuid Tartu ümbruses congestuse mõõtu ikka välja ei andnud. Temperatuur tõusis paljudes kohtades üle 20°C, kõige kõrgem maksimum oli Tallinnas (23,5°C), mujal jäi maksimum enamasti 22°-23°C piiresse.
Kuna südasuvine õhumass (1,5 km kõrgusel isoterm kuni 14°C) püsib Eesti kohal veel ka homme, siis on vähemalt Ida-Eestis oodata kuni 24°C, kuid seda muidugi piisava päikesepaistega. Äikesevõimalus on võrdlemisi suur, sest praegu Läänemere lõunakaldal äikest põhjustav labiilne õhumass jõuab öö jooksul Eesti kohale.

Suvised pilved 11.9. õhtul Taevaskoja kohal

*************************************************************
11. septembril kl 15ks tõusis Tallinnas temperatuur üle 23°C ja mitmes teiseski jaamas oli üle 20°C. 12. septembriks lubatakse Tartusse isegi kuni 24°C ja äikest (WeatherOnline).
Alles oli 8. september, kui Eestini jõudis loodevoolus väga külm õhk, nii et 1,5 km kõrgusel oli hilisügisene või koguni varatalvine -2°C isoterm. Tol päeval oli külma õhu advektsiooni ja tsükloni koosmõjul rohkelt äikest ja mitmel pool sadas rahet. Käisin seetõttu äikesejahil ja õhtul õnnestus ära näha ka umbes 1 km kõrgusel asunud lumesadu.
Nüüd on Eesti sattunud Kesk-Euroopast Ukrainasse liikunud kõrgrõhkkonna põhjaserva ja on ühtlasi Islandile jõudnud sügava tsükloni soojas sektoris. Tänane (10. sept.) pilvisus oligi seotud sooja frondiga. Praeguseks on kohal südasuvine +10°C isoterm (ikka 1,5 km kõrgusel), mis tähendab, et päikeselise ilmaga tõuseb temperatuur vähemalt 20°C-ni, kuid 12. septembriks jõuab kohale lausa 14°C isoterm, mis praegusel ajal võimaldaks päikeselise ilmaga temperatuuri kuni 24°C. Kui nüüd teisipäeval on päikest, siis 23°-24°C on täiesti reaalne. Selline kuum ilm ei jää aga püsima, sest tsüklonid on aktiivsed ja liiguvad suurtel laiustel kiiresti itta. Eesti jääb nende lõunaserva.
Juba kolmapäeval oodatakse külma frondi üleminekut ja ilma sajuseks minekut. Läheb ka hulga jahedamaks.   Laupäevaks on üsna tõenäoline see, et mingi tsüklon jõuab päris Eesti lähedale. Kui jääme selle lõunaserva, siis on jahedapoolne ilm (siiski üle 10°C), väga tuuline ja sajune (võib-olla nii laussadu kui hoogsajud).
Laupäevaseid ilmaolusid täpsustan lähipäevil, kuid hetkel midagi rõõmustavat ei ole oodata.
(see ilmateade on Kivimäe Põhikooli juubeli tähistamise tarbeks kirjutatud)

Prognoositav kuum õhumass 12. septembril enne õhumassivahetust Eesti kohal. Allikas: wetter3.de

Äikesejaht 8. septembril

Kokkuvõte sellest jahist ka siin:  http://www.ilm.ee/?510642
Miks tekkis 8. septembril nii palju äikest? Äikese tekkimise võtmeks on atmosfääri tasakaal ja jääkristallide produktsioon koos piisavalt tugevate püstvooludega (konvektsioonivooludega). 8. septembril valitses tugev tsüklonaalne mõju, niiskust oli palju ja oli külma õhu advektsioon. Selle tõttu oli juba 1,5 km kõrgusel 0°C või madalam ja troposfääri keskosas -25...-27°C. Nii tekkisid tugevad konvektsioonivoolud, kusjuures pilvede tipud ei pidanud eriti kõrgele ulatuma, et jääkristallide produktsioon, mis on välkude eelduseks, oleks piisavalt suur. Nii võisid pilvede tipud olla vaid 5-6 km kõrgusel, aga äike (välkude mõttes) korralik.
Otsustasin auto rentida, et veelkord sel aastal äikest ja huvitavaid pilvi jahtida. 8. september tundus äikeseks igati soodne olevat tsükloni läheduse ja väga jaheda õhu advektsiooni tõttu. Kokku läbisin umbes 500 km, kusjuures õnnestus rohkelt äikest ja superpilvi ning sademetest näiteks rahet tabada. Järgnevalt kommentaaridega mõned fotode näited.

Hommik Tallinnas algas päikeseliselt, kuid konvektiivne aktiivsus oli olemas.

Rapla lähedal. Esimene tabatud äike.

Rapla ja Järvakandi vahel. Süngete konvektsioonipilvede koondumine, sellele järgnes üsna äge välkude heitlemine ja rahe.

Holstres. Uued võimsad rüngad kerkimas, mõned neist kaabuga (pileus).

Sama süsteem ligi 30 min hiljem. Selles pilves sähvis ja müristas mitu korda minutis. Pange tähele seda, et see pole eriti äikesekolde moodi - sajukardinat on vähe, jäätunud pilveosi pole näha, pigem on see nagu kihtrünkpilvede sarnane.

Sama pilv veel 15 min hiljem. Juba meenutab välimus rohkem äikest. 

Paistus. Äike on üle, kuid lõuna ja kagu pool arenesid jälle rüngad ja tuli äikest. Siin fotol on näha päikesevalguse hajumist sajukardinas (Tyndalli efekti üks vorme).

Tartu mnt-l. Päike paistab lahkuva konvektsioonisüsteemi alt.

Teel Tallinnasse. Kaugel Harjumaal on näha uute konvektsioonipilvede teket.

Pilvekuristik

Hooaja 7. orkaan Michael tugevnes märkimisväärseks (major) ehk vähemalt 3. kategooriani, ühtlasi on see 7. varaseim orkaan  20. või 21. sajandil, küllaga on teada paar juhtu 19. sajandist. 

6. septembri hommikul võis näha sellest orkaanist erakordselt ilusat satelliidipilti, mis muudeti lõpuks ka Internetis kättesaadavaks. Näha on väljakujunenud silm, mis meenutab tohutut pilvekuristikku - see on vähemalt 10 km sügavune, nii et kui kukkuda silma servalt alla, võib arvutada, kui kaua kukkumine põhjani aega võtab ja millise kiiruse võib saavutada. 

Silma sein koosneb konvektsioonipilvedest ning võiks siis mõelda, et millised olud võiksid seal all olla. Imekombel on Eestist võimalik vastavat analoogi leida - kui mäletatakse 8. aug tormi (2010), siis on silmaseina all samad olud, ainult et kordi võimsamalt (sademed, tuul). Äike välkude mõttes ei pruugi eriti märkimisväärne olla või ei ole välkusid üldse näha. Silmast kaugemal on kõrguses kiud- ja kiudkihtpilved, madalamal kihtsajupilved, spiraalsetes osades ka konvektsioonipilved.

Allikas: NOAA/ NRL Monterey Marine Meteorology Division