Sääoppi 2.2.2018/MK 1 SÄÄOPPI – JOHDANTO

Säätilanteiden vaihtelut muodostavat suurimmat potentiaaliset riskit lentäjille. Kelvotonta säätä on aina pidettävä lentämisen esteenä. Tavoitteet: - oppia tuntemaan sääilmiöiden taustavoimat - oppia tekemään omia havaintoja ja johtopäätöksiä - oppia tulkitsemaan säätietoja Aiheen painopisteinä ovat:

- painesysteemit - säärintamat - säätietojen tulkinta ja sääriskien arviointi.

SÄÄILMIÖIDEN ENNÄTYKSIÄ Voimakkain tuulenpuuska tornadossa: 5 0 8 , 8 k m / t Korkein ja alhaisin lämpötila: Korkein ja alhaisin ilmanpaine: 1085,6 hPa 870,0 hPa METEOROLOGISET PROSESSIT - yleistä Meteorologia Kr. ”meteoros” = ilmassa oleva; ”logos” = oppi. Sään vaihtelut perustuvat ilmakehän kemiaan ja eri fysikaalisiin prosesseihin. Prosessit ovat hyvinkin monitahoisia sisältäen lukuisia sisäisiä riippuvuuksia. Näissä prosesseissa auringon lämpösäteily on ylivoimaisesti tärkein tekijä.

22012 8000 BR SCT 4500 10/M01 Q1009 NOSIG//

?

+ 58,0 ºC - 89,6 ºC

Sääoppi 2.2.2018/MK 2

TÄRKEIMMÄT METEOROLOGISET PROSESSIT

1 Energeettiset prosessit missä energia muuttuu muodosta toiseen:

esim. lämpöenergia muuttuu tuulen liike-energiaksi

2 Adiabaattiset prosessit (Kr. ”adiabatos” = ”yli-/läpipääsemätön”): 1000 M 500 M

– 1ºC / 100 m = kuiva-adiabaattinen MSL lämpötilagradientti (Lapse Rate) 3 Fysikaaliset prosessit, esim. veden olomuodon muutokset: - veden jäätyminen kiinteäksi jääksi, haihtuminen kaasumaiseksi - höyryn tiivistyminen vesipisaroiksi, härmistyminen jääksi - jään sulaminen vedeksi, sublimointi kaasumaiseen muotoon

Lisäksi ilmakehän sähköstaattiset purkaukset (ukkonen)

4 Kemialliset prosessit, aineiden yhdistelmät ja hajoamistuotteet:

veden happamuus, ilman saastuminen, otsonin hajoaminen jne

PH 6

+5ºC

±0

- 5ºC

ilman lämpötilan muutos johtuen sen volyymin muutoksesta

Sääoppi 2.2.2018/MK 3 ILMAKEHÄ Maapalloa ympäröi ilmakehä, joka koostuu eri ilmakerroksista: - Alin kerros on troposfääri ja sen yläpuolella on stratosfääri - Troposfäärin ja stratosfäärin välinen rajoittava kerros on tropopausi Km mb (hPa) MAGNETOSFÄÄRI (> 1000 KM) 400 EKSOSFÄÄRI (> 600 KM) TERMOSFÄÄRI (N. 90 – 600KM) IONOSFÄÄRI (TERMOSFÄÄRIN

ALAOSASSA) . .

90 MESOPAUSI N. 80 – 90 KM 80 0.01 70 MESOSFÄÄRI (N. 50 – 90 KM) 60 0.10 STRATOPAUSI N. 50 KM 50 1 40

STRATOSFÄÄRI (N. 10 – 50 30 10 20 TROPOPAUSI KESKIM. 8 – 12 KM 100 10

0 1000 TROPOSFÄÄRI (0 – N. 12 KM)

-80 -60 -40 -20 0 +20º C

Kaaviokuva ilmakehästä TROPOSFÄÄRI Troposfäärissä tapahtuvat ne sääilmiöt, jotka koskevat meitä harrastelentäjiä.

Ilmakehä koostuu seuraavista kaasuista:

78 % typpeä 21 % happea sekä ..1 % argonia, vesihöyryä, hiilidioksiidia jne.

21%

78%

1 %

500

+15º C

Sääoppi 2.2.2018/MK 4 TROPOPAUSI Troposfäärin ja stratosfäärin välistä rajoittavaa kerrosta kutsutaan tropopausiksi. Tropopausin korkeudella ilman lämpötila lakkaa laskemasta ja pysyy vakiona. Troposfäärin korkeus vaihtelee: - korkeimmillaan se on päiväntasaajalla n. 14 - 17 km - matalimmillaan maapallon navoilla n. 3 - 4 km - Suomessa se vaihtelee n. 8 – 12 km:n välillä

Kun siirrytään kohti suurempia korkeuksia troposfäärissä: - lämpötila laskee - ilmanpaine laskee - ilman tiheys laskee

Ilman tärkeimmät ominaisuudet

- lämpötila (esim. º C ) } - kosteus (esim. suhteellinen kosteus %) - ilmanpaine (voima / pinta-ala, hPa, mmHg) - tiheys (massa / volyymi, g/m3)

ILMAN TIHEYS (g/m3) - yleistä Ilman tiheys heikkenee siirryttäessä kohti suurempia korkeuksia. Tarkkaa ilmakehän ylä-rajaa ei voida kuitenkaan määrittää. Ilmamolekyylejä löytyy jopa 400 km:n korkeudesta, mutta ne ovat harvassa. Koska ilma ohenee, vähenee myös hapen osamäärä. Ilman tiheydellä on suuri merkitys koneen suoritusarvoihin ja lakikorkeuteen: - kun ilmanpaine nousee, kasvaa myös tiheys. - kun toisaalta kosteus lisääntyy, vähenee tiheys. - kun ilman lämpötila nousee, vähenee tiheys.

Sääoppi 2.2.2018/MK 5 ICAO:n STANDARDI-ILMAKEHÄ (International Standard Atmosphere, ISA)

Painovoiman kiihtyvyyden arvo on vakio = 980,62 cm/s2 Lämpötila on MSL tasolla + 15 ° C ja ilmanpaine MSL tasolla 1013,25 hPa

Pystysuora lämpötilagradientti on - 0,65 ° C / 100 metriä lisää korkeutta Tropopausin korkeus on keskimäärin 11 km ja sen lämpötila on -56,5 ° C. ILMANPAINE - voima / pinta-ala

Ilmanpaine on tietyn korkeuden yläpuolella olevan ilmapatsaan paino/cm2. Ilmanpaine alenee siirryttäessä kohti suurempia korkeuksia N. 5,5 km korkeudessa ilmanaine on puolet verrattuna MSL tasoon. Ilmanpaine voidaan mitata mm. elohopea-ilmapuntarilla Äärettömän korkealle ulottuva ilmapatsas ”Patsaan” pohjan pinta-ala = 1 cm2 Patsas painaa n. 1,033 kg 760 mm korkea elohopeapatsas

Normaaliolosuhteissa pohjapinta-alaltaan 1 cm2 ilmapatsas, joka ulottuu ilmakehän ylärajalle saakka, painaa n. 1,03 kg. Tämä vastaa 760 mm korkeata elohopeapatsasta. Normaali-ilmanpaineeksi on määritelty 760 mmHg = 1013,25 hPa (mb).

[ 1013,25 (hPa) / 100 ] : 9,8062 (m/sek2 ) = 1,0332749 (kg/cm2 )

Sääoppi 2.2.2018/MK 6 ILMANPAINEEN MITTAAMINEN Ilmanpaine mitataan elohopea- tai aneroidi-ilmanpuntarilla. Aneroidi-ilmanpuntarissa ilmanpaine vaikuttaa melkein ilmatyhjään rasian pintaan.

Ulkoisen paineen lisääntyessä rasia puristuu kokoon (membrani painuu sisäänpäin), ja paineen vähetessä rasia pullistuu ulospäin. Tähän periaatteeseen perustuu lentokoneen korkeusmittari. ANEROIDI-ILMAPUNTARI:

960 mb membrani 980 mb suljettu rasia 1000 mb 1020 mb paine rasian sisällä: lehtijousi 1040 mb noin 100 hPa

ELOHOPEA-ILMAPUNTARI:

ilmapatsas, joka ulottuu ilmakehän ylärajalle putken pää suljettu tyhjiö ilmanpaine mmHg

Sääoppi 2.2.2018/MK 7 PAINE-ERO VERRATTUNA KORKEUSEROON

Korkeuseron vaikutus ilmanpaineeseen vaihtelee ilmakerroksen korkeudesta riippuen:

Korkeus Paine Korkeusero 10 000 m 250 mb 1 mb vastaa n. 26 metriä 5 500 m 500 mb 1 mb vastaa n. 16 metriä 2 500 m 700 mb 1 mb vastaa n. 11 metriä maanpinta 1000 mb 1 mb vastaa n. 8 metriä

ICAO:n STANDARDI-ILMAKEHÄ - ilmanpaine:

Korkeus km

20 10 5,5 0 00 400 600 800 1000 1200 1400 1500 Paine (hPa)

0 0,5 1 1,5 Painesuhde δ = P/Po

Standardi-ilmakehän mukaan 5,5 km:n korkeudella ilmanpaine on vain puolet MSL:llä vallitsevasta paineesta.

Lennettäessä < 5000 FT tarvitaan tieto QNH-ilmanpaineesta. Kun QNH on asetettu korkeusmittariin, se näyttää maassa lentopaikan korkeuden merenpinnasta. Ilmanpaine kuvataan maanpintakartoissa isobaareilla joiden väli on yleensä 5 hPa.

Sääoppi 2.2.2018/MK 8 MAANPINTAISOBAARIT – ilmanpaineen vaakasuora jakauma

Kaksi matalapainetta joiden väliin on syntynyt korkeapaineen harjanteita.

LENTOKONEEN KORKEUSMITTARIASETUKSET

Korkeusmittari on periaatteessa ilmapuntari jolla on paineasetusasteikko. Korkeusmittarin paineasetukset ovat seuaavat QFE = mittari näyttää nolla korkeutta maassa QNH = mittari näyttää maassa lentopaikan korkeutta suhteessa MSL:aan. QNE = standardiasetus, 1013 millibaaria riippumatta siitä, mikä todellinen ilmanpaine sillä hetkellä ja sillä korkeudella on. Standardiasetusta käytetään siirtokorkeudella tai sen yläpuolella, käytännössä lennettäessä yli 5 000 FT/MSL.

M M

990 995

1000 1005 1010

1015

1010

1015

K

1005

1000 995

K 1025 1020

Sääoppi 2.2.2018/MK 9 LÄMPÖTILA Auringon säteily Tärkein säätekijä on auringon säteily, joka aikaansaa lämpötilamuutoksia Nämä saavat ilmamassat liikkeelle lämpötilamuutoksista kosteus haihtuu ja kosteus tiivistyy pilviksi. Kyseessä on hyvin monitahoiset prosessit, jossa pienikin tekijä voi aikaan-saada huomattavan muutoksen säätilaan. Säätilaan vaikuttavat myös merivirrat – valtamerethän pystyvät varastoimaan hyvin suuria määriä lämpöenergiaa. LÄMMÖN SIIRTYMINEN

Lämpö siirtyy: 1) johtumalla 2) säteilyn avulla 3) kuljettamalla konvektio: lämpötilaeroista johtuva lämmön kuljetus pystysuoraan advektio: lämmön/kylmän siirto virtauksen mukana yleensä vaakasuoraan Lämpö siirtyy lämpimästä kylmempään päin

LÄMMÖN SIIRTYMISEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT - LÄMPÖTILAEROT

Ilman lämpötilan vaihteluihin vaikuttavat mm. seuraavat tekijät: 1) auringon säteilylämpö 2) maanpinnan ulossäteily 3) maanpinnan kyky absorboida lämpöä 4) pilvisyys – heikentää maanpinnan ulossäteilyä

Sääoppi 2.2.2018/MK 10 LÄMPÖTILAN VAAKASUORA JAKAUMA

Vaakasuoraan syntyy huomattavia lämpötilaeroja (lämmön absorbointi). Ilmakehä heikentää auringon lämpösäteilyä, toisaalta ulossäteilyä yöllä Maanpinnan lämpeneminen riippuu siitä, missä kulmassa lämpösäteily kohdistuu maahan. Lämpötilan (max / min) vuorokausivaihtelut: - maksimi esiintyy maanpinnalla normaalisti n. klo 15 iltapäivällä - minimi esiintyy yleensä heti ennen auringonnousua

ILMAKEHÄN PYSTYSUORA LÄMPÖTILAJAKAUMA Lämpötilan pystysuora jakauma määrää ilmakerroksen tasapainotilan, josta pystysuorat ilmavirtaukset puolestaan riippuvat Troposfäärissä lämpötila laskee normaalisti kohti suurempaa korkeutta, mutta lämpötilan muutoksessa esiintyy kuitenkin joukko epäjatkuvuuksia. Lämpötilan muutos määrättyä korkeuseroa kohden on nimeltään pystysuora lämpötilagradientti, ja se ilmaistaan °C:ssa per 100 metrin korkeuseroa kohden. Jos lämpötila laskee siirryttäessä kohti suurempia korkeuksia, gradientti on miinusmerkkinen.

ISOTERMISET KERROKSET JA INVERSIOT Isotermisessa kerroksessa lämpötila ei muutu korkeuden lisääntyessä, Joissakin kerroksissa paikallinen gradientti voi olla + merkkinen, silloin kyseessä on inversiokerros. Inversioita on kahta päätyyppiä: - maanpintainversio joka syntyy maanpinnan ulossäteilyn tuloksena, jolloin jäähtyminen rajoittuu pintakerroksiin.

- yläinversiot jotka liittyvät säärintamiin, joissa muodostuu rajapinta kahden erilaisen ilmamassan väliin.

Sääoppi 2.2.2018/MK 11 ICAO:n standardi-ilmakehä - lämpötila

Korkeus km

30 inversiokerros 20 isoterminen kerros 10 5

0 0 - 60 - 40 - 20 0 +20 +40 +60 °C Lämpötila LÄMPÖTILAN MITTAAMINEN

Lämpötila voidaan ilmaista eri asteikoilla, esimerkiksi: jään sulamis- ICAO:n std veden lämpötila lämpötila MSL kiehumis- lämpötila Celsius 0° C + 15° C +100° C Fahrenheit +32° F + 59° F +212° F Kelvin + 273° K + 288° K + 373° K - Lämpötila alenee siirryttäessä kohti suurempia korkeuksia - Lämpötila on n. 5000 FT:ssa laskenut +5,09° C:een = -0,65°C/100m. - Keskimääräisen merenpinnan tasolla oleva normaali-lämpötila = + 15° C.

+ 15 ° C

Sääoppi 2.2.2018/MK 12 ADIABAATTISET PROSESSIT (vrt. Kr. ”adiabatos” = ”yli-/läpi-pääsemätön”) Adiabaattinen prosessi on tapahtuma, jossa aineen lämpötila muuttuu sen volyymin muutoksen seurauksena. 1) Jos ilmaa kuljetetaan (fyysisesti) kohti suurempaa korkeutta, se kohtaa ympäröivää ilmaa jonka ilmanpaine laskee korkeuden lisääntyessä. 2) Kun ympäröivän ilman paine laskee, laajenee kuljetettu ilmamassa. 3) Kun ilmamassan volyymi laajenee, laskee sen lämpötila. 4) Tästä johtuvan ilmamassan lämpötilan lasku ilmaistaan suhdeluvulla jota kutsutaan adiabaattiseksi lämpötilagradientiksi eli ns. adiabaatiksi.a Kuivan ilman adiabaattinen lämpötilagradientti on n. – 1º C/100 m Vesihöyryllä kyllästetyn ilman adiabaattinen lämpötilagradientti on vain n. – 0,55 – 0,65º C/100 m. Kun kaasumainen vesi tiivistyy pilveksi, vapautuu sen piilevä lämpö, joka taas vuorostaan lämmittää nousevaa ilmaa.

Ilman tasapainotila voi olla. - vakaa (stabiili) Vallitsee ”rauhallinen lentokeli” ellei tuuli ole kovaa - epämääräinen (indifferentti), tai Ilmassa on jonkin verran puuskia - epävakaa (labiili). Ilmassa on pystysuoria ilmavirtauksia ja puuskia

Sääoppi 2.2.2018/MK 13 TERMIIKIN SYNTYMINEN

Ilmakupla lähtee nousuun ja laajenee kun se kohtaa yhä alhaisempia lämpötiloja

Sääoppi 2.2.2018/MK 14 ILMAN KOSTEUS - OMINAISUUDET JA MÄÄRITELMÄT Ilman kosteus on ilman sisältämän vesihöyryn määrä ja sen absoluuttinen kosteus (g/m3) vaihtelee n. 0 4 %:iin. Ilman kosteus esiintyy kolmessa olomuodossa: kaasumaisena näkymättömänä vesihöyrynä nestemäisenä eli vetenä sade- ja sumupisaroina kiinteässä olomuodossa jääkiteiden, rakeiden ja lumen muodossa. Veden muuttuminen olomuodosta toiseen Kosteuden siirtyminen olomuodosta toiseen tapahtuu seuraavasti: a) vesi haihtuu kaasuksi kaasu kondensoituu (tiivistyy) vesipisaroiksi b) jää sulaa vedeksi vesi jäätyy kiinteäksi jääksi tai lumeksi c) jää sublimoituu suoraan kaasuksi kaasu härmistyy jääksi

Sääoppi 2.2.2018/MK 15 VESIHÖYRYN OSAPAINE JA KYLLÄSTYSPAINE Ilman sisältämällä vesihöyryllä on oman osuutensa ilmanpaineeseen. Mitä enemmän ilmassa on vesihöyryä sitä suurempi on vesihöyryn osapaine. Kun vesihöyryn osapaine saavuttaa määrätyn kriittisen arvonsa eli kyllästyspaineen, vesihöyry alkaa tiivistyä näkyviksi vesipisaroiksi. Punaisella merkitty ”patsas” kuvaa vesihöyryn osuuden ilmanpaineesta. Vesihöyryn osapaine ilman sisältämien kaasujen yhteispaineesta vaihtelee.

ILMAN SISÄLTÄMÄN KAASUJEN OMINAISPAINEET = kg / cm2

HAPPI (O2)

VESIHÖYRY (H2O)

TYPPI (N2)

HIILIHAPPO (CO2) + MUUT KAASUT

1,033 kg/cm2

VESIHÖYRYN OSAPAINE

ILMAN SISÄLTÄMIEN KAASUJEN OMINAISPAINEET = kg/cm2

Sääoppi 2.2.2018/MK 16 SUHTEELLINEN KOSTEUS JA VESIHÖYRYN KYLLÄSTYSPAINE Ilman suhteellista kosteutta voidaan mitata hiushygrometrillä. Vesihöyryn kyllästyspaine riippuu vesihöyryn määrästä ja ilman lämpötilasta: - lämmin ilma pystyy sisältämään runsaasti vesihöyryä (näkymätöntä) - kylmä ilma on erittäin kuivaa

Vesihöyry saavuttaa kyllästystilansa jos:

- vesihöyryn määrä tilavuusyksiköissä kasvaa riittävän suureksi - ilma kylmenee riittävästi

Kyllästystilassa, oleva vesihöyryn suhteellinen kosteus on 100 %.

Kun ilmassa olevan vesihöyryn määrä pysyy vakiona:

- jos ilma lämpenee, suhteellinen kosteus laskee

- jos ilma jäähtyy, suhteellinen kosteus nousee

Määritelmä: Suhteellinen kosteus on ilman sillä hetkellä sisältämän vesihöyryn osapaineen ja kyllästyspaineen välinen suhde (prosenttina).

Sääoppi 2.2.2018/MK 17 KASTEPISTE (Dew Point) Kastepiste on se lämpötila missä ilman sisältämä vesihöyry saavuttaa kyllästystilan. Mitä enemmän ilma sisältää vesihöyryä, sitä pienempi on ilman lämpötilan ja kastepisteen välinen ero. Lämpötilan ja kastepisteen välisen eron väheneminen tapahtuu seuraavasti:

a) kun ilma jäähtyy b) kun ilman lämpötila ei muutu mutta absoluuttinen kosteus kasvaa c) kun ilma jäähtyy samalla kun sen absoluuttinen kosteus kasvaa

KONVEKTIIVINEN TIIVISTYMISKORKEUS Kun ilman lämpötila ja kastepiste lähestyvät toisiaan riski sumun syntymiselle kasvaa. Pilvikorkeuden voi helposti laskea suurin piirtein kaavasta: missä t = maanpinnalla olevan ilman lämpötila ja t’ = kastepiste.

ALIJÄÄHTYNEET VESIPISARAT Vaikka puhdas vesi jäätyy 0° C:ssa, esiintyy ilmakehässä nestemäistä kosteutta esim. ukkospilvissä, vaikka lämpötila on alle – 20ºC. Alijäähtyneet vesipisarat syntyvät lämpimän rintaman jälkeisessä kosteassa ilmamassassa, joka sataa pakkaspuolella olevan ilmakerroksen läpi. Alijäähtyneet vesipisarat pysyvät ehjinä mm. ilman epäpuhtauksien vaikutuksesta jos niihin ei kohdistu mitään ulkoista häiriötä. Alijäähtyneen sateen riski on suurimmillaan kevättalvella ja alkukeväällä sekä myöhäissyksyllä ja alkutalvella lämpötilan ollessa maassa lähellä nollaa.

esim. 125 x (11ºC – 5ºC) = 125 x 6 = 750 m ≈ 2500 FT

125 x (t - t’)

Sääoppi 2.2.2018/MK 18 ILMAN TIHEYS – yleistä Ilman tiheys alenee korkeuden lisääntyessä. Ilman tiheys on merenpinnan tasolla 1,225 kg/m3. Kun on noustu 6 500 metrin korkeuteen tiheys on alentunut puoleen tästä arvosta. Tarkkaa ilmakehän ylärajaa ei voida määrittää. Korkeuden lisääntyessä vähenee myös hapen osamäärä. Ilman tiheydellä on suuri merkitys lentokoneen suoritusarvoille.

ILMAN TIHEYS = kg/m3 : Lämmin ilma on kylmää ilmaa kevyempää

KYLMÄ ILMA = SUUREMPI TIHEYS

LÄMMIN ILMA = PIENEMPI TIHEYS

Sääoppi 2.2.2018/MK 19 ICAO:n standardi-ilmakehä - tiheys

Korkeus km

40 30 20 10 6,5 0

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 ρ = kg/m3

tiheys 6500 metrissä = 0,6125 kg/m3 = puolet vrt. MSL

PAINEKORKEUS JA TIHEYSKORKEUS Tiheyskorkeus on ilman tiheyden mitta, jota käytetään kun vertaillaan vallitsevan ilman tiheyttä ICAO:n standardi-ilmakehän vastaavan arvoon. Jos vallitseva tiheys on ICAO:n standardi-ilmakehän tiheyttä alhaisempi (ilma on huokoisempaa), sanotaan että tiheyskorkeus on suuri. Suuri tiheyskorkeus = kone käyttäytyy niin kuin se lentäisi todellista korkeutta suuremmalla korkeudella. Pieni tiheyskorkeus = kone käyttäytyy kuin se lentäisi todellista korkeutta alempana.

JOHTOPÄÄTÖKSIÄ FYSIIKAN YLEISESTÄ KAASULAISTA

Paineen, lämpötilan ja tiheyden välinen yhteys: Kun tiheys muuttuu:

Ilmanpaine nousee tiheys kasvaa Lämpötila nousee tiheys vähenee Kosteus lisääntyy tiheys vähenee

(ilman kosteuden vaikutus tiheyteen on tosin melko vähäinen).

Sääoppi 2.2.2018/MK 20 LÄMPÖTILAN VAIKUTUS TOSIKORKEUTEEN – paikalliset painevaihtelut

Lennettäessä lämpimästä ilmamassasta kylmään, korkeusmittarin näyttämä ei muutu, mutta tosikorkeus vähenee.

Lentokone seuraa painekäyriä, jotka tihenevät kun lämpötila laskee – kun ilma kylmenee, painekäyrät tiivistyvät kohti maanpintaa.

MSL MSL

QNH 1020

LÄMMIN ILMAMASSA KYLMÄ ILMAMASSA

LÄMPÖTILA = + 25 º C

LÄMPÖTILA = + 10 º C

ILMAN TIHEYS KASVAA KORKEUSMITTARIN PAINEASETUS ENNALLAAN

QNH 1020

Sääoppi 2.2.2018/MK 21 PAIKALLISET ILMANPAINE-EROT - Auringon lämpösäteilyn vaikutus

Ilmanpaine riippuu ilman tiheydestä:

Ilman lämpötila on kääntäen verrannollinen tiheyteen Kylmä ilma on tiheämpää on painavampaa kuin lämmin ilma

Päivällä maanpinta lämpenee voimakkaammin kuin vesialue. Maanpinnan yläpuolella oleva lähin ilmakerros lämpenee ja laajenee. Sen seurauksena ilmanpaine laskee. Ilma alkaa nousta ylöspäin. Kohonnut ilma leviää määrätyssä korkeudessa sivulle joka puolelle. Pintakerroksessa virtaa korvausilmaa näin syntyneeseen matalapaineeseen joka puolelta. Ylempänä eri suuntiin levinnyt ilma jäähtyy ja alkaa määrätyissä kohdissa laskea alaspäin. Laskeva virtaus synnyttää paikallisen korkeapaineen. Korkeapaineen pintakerroksessa ilma leviää eri suuntiin kohti lähimpää matalampaa painetta jne. DIVERGENSSI JA KONVERGENSSI - divergenssi on erilleen hajoava virtaus korkeapaine pintakerroksessa - konvergenssi on toisiaan läheneviä virtauksia matalapaine - ” - - ylätroposfäärissä virtaukset ovat päinvastaisia

matalapaine korkeapaine matalapaine

Matalapaineeseen liittyvän pintatuulen nopeus on n. 5 - 20 m/sek luokkaa

Sääoppi 2.2.2018/MK 22 PAINESYSTEEMIT – Ilmanpaineen pystysuora jakauma Ilmanpaineen pystysuora jakauma riippuu sekä paineesta että lämpötilasta. Ilmakehässä esiintyy sekä lämpimiä että kylmiä matalapaineita ja vastaavasti sekä lämpimiä että kylmiä korkeapaineita. Lisäksi on ainakin teoreettisesti mahdollista, että tiettyyn ilmakerrokseen syntyy tasainen pystysuora lämpötilajakauma ko. painesysteemissä. Tasainen lämpötilajakauma ilmakerroksessa LÄMPÖTILAEROJEN VAIKUTUS PAINEKUVIOON (POIKKILEIKKAUS) kylmä ilmamassa lämmin ilmamassa kylmä ilmamassa

1010 mb

995 mb 1000 mb 1005 mb

maanpinta 150 FT 300 FT 450 FT

Sääoppi 2.2.2018/MK 23 TERMINEN TUULI (1) Siirryttäessä kohti suurempaa korkeutta ilmanpaine laskee jyrkemmin (esim. ºC / 100 m) kylmässä ilmassa kuin lämpimässä. Kylmässä ilmassa isobaarit ”pakkautuvat” tiheämmin kohti maanpintaa kuin lämpimässä ilmassa. Oletus: Maanpinnalla vallitsee sama ilmanpaine paikassa A ja B.

lämmin ilma kylmä ilma

Ilmamassat: 1) Lämmin ilmamassa on lämpimämpi kuin sen alusta. 2) Kylmä ilmamassa on kylmempi kuin sen alusta

Alustalla tarkoitetaan: a) maan- /veden- tai merenpintaa taikka

b) ilmakehän alinta pintakerrosta.

A B

940 mb 960 mb 980 mb 1000 mb 1020 mb

Sääoppi 2.2.2018/MK 24

TERMINEN TUULI (2)

1020 hPa

H

L

1000 hPa

2500 FT

5000 FT

7500 FT

920 hPa 885 hPa 825 hPa 800 hPa 770 hPa

Lämmin korkeapaine ”dynaaminen korkea”

Kylmä matalapaine ”dynaaminen matala”

Lämmin matalapaine ”terminen matalapaine”

Kylmä korkeapaine ”terminen korkeapaine”

1020 hPa

980 hPa

1000 hPa

940 hPa

860 hPa 820 hPa

970 hPa

900 hPa

785 hPa

L

H

Sääoppi 2.2.2018/MK 25 AALTOHÄIRIÖT JA DYNAAMISET (LIIKKUVAT) MATALAPAINEET Säärintamien suunnassa syntyy usein aaltoliikkeitä (ja aaltohäiriöitä) jos tuuliolosuhteet ovat otollisia. Aaltoja syntyy kahden eri tiheyttä omaavan ilmakerroksen väliselle rajapinnalle samalla tavalla kuin pintatuuli synnyttää aaltoja vesistön pinnalle. Syntyneet aallot voivat olla joko vakaita tai epävakaita. Vakaa aalto liikkuu pitkin rintamaa ilman merkittävää muutosta, kun taas epävakaa aalto lisää aallonkorkeuttaan ja siten muuttuu pyörteeksi eli liikkuvaksi (dynaamiseksi) matalapaineeksi, joka nopeasti syvenee. Aallon vakavuus riippuu sen aallonpituudestaan. Jos aalto on pienempi kuin 500 km ja suurempi kuin 3000 km aalto muuttuu yleensä epävakaaksi. Suihkuvirauksen suunta muuttuu sekä pitkissä ja lyhyissä jaksoissa, mikä aikaansaa aaltoliikkeet. Suihkuvirtausten pitkät aallot määräävät suurten sääjärjestelmien kehityksen ja lyhyet aallot synnyttävät matalapaineita. LIIKKUVAT (DYNAAMISET) PAINESYSTEEMIT 1 Dynaaminen, kylmä matalapaine (syvenee ylätroposfäärissä) Liikkuvat (dynaamiset) matalapaineet syntyvät aaltohäiriön ja yleisen kiertoliikkeen seurauksena.

korkea matala korkea

Sääoppi 2.2.2018/MK 26

1 Dynaaminen, lämmin korkeapaine (vahvistuu ylätroposfäärissä)

Dynaamiset korkeapaineet muodostuvat lämpimästä ilmasta ja ovat vakaita ja syntyvät n. 30. leveysasteen teinoilla . TERMISET PAINESYSTEEMIT Terminen matala- tai korkeapaine syntyy maan-/veden- tai merenpinnan lämpenemisestä tai jäähtymisestä. Terminen matalapaine on usein paikal-linen ilmiö kun taas terminen korkeapaine eli pakkaskorkeapaine usein leviää laajalle alueelle. 1 Terminen, lämmin matalapaine (heikkenee ylätroposfäärissä)

Lämmin ns. terminen matalapaine (syntyy maanpinnan lämpenemisestä). Se heikkenee ylempänä ja katoaa mahdollisesti. Termisen matalapaineen tunnusmerkit ovat mm. termiikki ja merituuli. Kun lämpeneminen leviää ylöspäin, ilmanpaine siellä tulee nousemaan ja aiheuttamaan virtausta keskuksesta ulospäin. Tämä aikaansaa pintakerrokseen paikallisen matalapaineen jonka kohti ilma virtaa.

matala korkea matala

”yläkorkea”

korkea matala korkea

Sääoppi 2.2.2018/MK 27 2 Terminen, kylmä korkeapaine (heikkenee ylätroposfäärissä)

Terminen korkeapaine muodostuu kesällä merialueilla ja talvella mantereella. Kylmä ns. terminen korkeapaine (pakkaskorkeapaine) syntyy maan- tai merenpinnan jäähtymisestä ja heikkenee ylempänä ilmakehkässä. Kun maanpinta jäähtyy voimakkaasti mm. ulossäteilyn seurauksena. Jäähtyminen leviää maanpinnasta ylöspäin lähempiin ilmakerroksiin, joka puolestaan jatkuu kohti seuraavia ilmakerroksia. Kun ilma jäähtyy, sen tiheys kasvaa ja syntyy korkeapaine alimmissa ilmakerroksissa. Ylempänä troposfäärissä syntyy ns. ylämatala tai yläsola.

”ylämatala” matala korkea matala

Sääoppi 2.2.2018/MK 28 ILMANPAINEEN VAIKUTUS TOSIKORKEUTEEN

Lennettäessä korkeammasta ilmanpaineesta matalampaan samalla mittarikorkeudella, (QNH tarkistamatta) tosikorkeus vähenee.

Ilmanpaineen muutos reitillä edellyttää muuttuneen ilmanpaineen, uuden QNH:n asettamista korkeusmittariin jotta todellinen lento-korkeus ei tahattomasti pääsisi muuttumaan.

Ellei tarkisteta paineasetusta lentokone ”seuraa” painekäyriä.

MSL MSL

QNH 1015

QNH 1005

KORKEAMPI PAINE QNH 1015

MATALAMPI PAINE QNH 1005

ILMANPAINE LASKEE MUTTA KORKEUSMITTARIN QNH-ASETUS ON JÄÄNYT ENNALLAAN

TODELL. KORKEUS 150 M AGL

TODELL. KORKEUS 70 M AGL

Sääoppi 2.2.2018/MK 29

ILMAMASSAT

Kun ilma on kauan samalla alueella, se saa sieltä samankaltaisia ominaisuuksia. Ilmamassojen ominaisuudet ja syntyalueet: kostea – kuiva merellinen – mantereellinen lämmin – kylmä trooppinen – polaarinen – arktinen Ilmamassa saa kulkureitillään vähitellen vaikutteita ympäristöstään. KYLMÄ ILMAMASSA Kylmä ilmamassa on ilma, joka on kylmempi kuin sen alusta. Massan alimmat ilmakerrokset lämpenevät maanpinnan ulossäteilystä. Lämpenemisestä ne laajenevat ja niiden tiheys vähenee. Kun tiheys vähenee ne kevenevät ja lähtevät nousemaan. Tällöin syntyy nousuvirtauksia ja laskevia (konvektio). Silloin ilmakerroksen tasapainotila on labiili (epävakaa). LÄMMIN ILMAMASSA Lämmin ilmamassa on ilma, joka on lämpimämpi kuin sen alusta. Kun lämmin ilma siirtyy kylmän alustan päälle, massa stabilisoituu. Ilman pystysuorat liikkeet lakkaavat

Sääoppi 2.2.2018/MK 30

TUULET Tuulien pääryhmät: Yleinen kiertoliike – kolmen tuulisolun malli Vapaan ilmakehän tuulet – virtaus kitkakerroksen yläpuolella Paikalliset tuulet – vuorokausivaihtelut ja maantieteelliset tekijät ILMAKEHÄN YLEINEN KIERTOLIIKE - KOLMEN SOLUN TEORIA

60 ° Ferrel-solu Länsituulivyöhyke Pasaatituulivyöhyke

Hadley-solu

Lat. 20° - 30°

Polaaririntamavyöhyke Lat. 50° - 60°

Länsituulten vyöhyke

Polaarinen solu

Ferrel solu

Hadley solu

Pasaatien kohtaamisvyöhyke ITCZ

Hepoasteiden korkeapaineet

Koillispassaati

Kaakkoispasaati

Arktinen rintama

Sääoppi 2.2.2018/MK 31 VAPAAN ILMAKEHÄN TUULET - TUULEN SYNTYVAIHEET Tuuli syntyy paine-eroista, jotka pyrkivät tasoittumaan. Tuuleen vaikuttavat seuraavat voimat: 1 painovoima (G)

2 painegradienttivoima (P)

3 Coriolisvoima (C) = ”näennäinen voima”

4 keskipakovoima (Z) ”näennäinen voima”

5 kitkavoima (F)

Matala- paine

F

C

P

Korkea- paine

Wg P = painegradienttivoima F = kitkavoima C = Coriolisvoima Wg = Gradienttivirtaus F = Kitkavoima

1015

1010

1000

995

990

Sääoppi 2.2.2018/MK 32 CORIOLISVOIMA

Maapallon pintaan projisoitu koordinaatisto (merkitty mustilla nuolilla) kiertyy pohjoisella pallonpuoliskolla vastapäivään, jolloin määrätyn ”ilmapaketin” liike esim. vapaassa ilmakehässä poikkeaa näennäisesti oikealle (merkitty paksuilla nuolilla).

0º = 1670 km/t

30º = 1446 km/t

60º = 835 km/t

A

B

A) alkunopeus on n. 1670 km/t, joka säilyy vapaassa ilma- kehässä. Kun ilma- elementti saapuu 30º leveysasteelle maapallon kehä- nopeus on vain 1446 km/t. Tämä seikka aiheuttaa elementin näen- näisen poikkea- misen reitiltään oikealle. B) Tässä tapauksessa ilma-elementti ”jää maanpinnasta jälkeen”.

Sääoppi 2.2.2018/MK 33

P = painegradienttivoima Z = keskipakovoima C = coriolisvoima Wg = gradienttivirtaus

H L

Wg

P Z C

Wg

P Z C

Korkeapaine (H) ja antisyklonaarinen virtaus

Matalapaine (L) ja syklonaarinen virtaus

PAINESYSTEEMIT JA TUULET

Painegradienttivoiman laskeminen: Paine-erojen jyrkkyys saadaan laskemalla painegradientti. Se on ilmanpaine-ero millibaareissa 60 merimailin (n. 111 km:n) matkalla mitattuna kohtisuoraan isobaareja vastaan. Esimerkki: isobaarien 1005 mb ja 1010 mb välinen etäisyys on 93 km. Ratkaisu: 5 * 111 93 : 111 = 5 : x, x = 93 = 6 Gradientti on tässä tapauksessa 6 mb 111 kilometrillä.

Sääoppi 2.2.2018/MK 34 CORIOLISVOIMA JA GEOSTROFINEN TUULI (Gaspard Gustave Coriolis)

Painegradienttivoima P ja Coriolisvoima C ovat keskenään tasapainossa. Tällöin tuuli virtaa painekäyrien suuntaisesti kitkakerroksen yläpuolella MAAN-/MERENPINNAN AIHEUTTAMA KITKA JA TUULEN SUUNTA

Oheisessa kuvassa punainen nuoli vastaa 10 m. korkeutta, sininen 100 m. ja vihreä nuoli 1000 metriä = geostrofinen tuuli. (Tällainen esitystapa on saanut nimeksi ”Ekmanin spiraali”.)

1000

1005

1010

C

G

H 1015

P

995 L 990

L

H 995

1000 1005

10 m 100 m

1000 m

Sääoppi 2.2.2018/MK 35

TUULEN JA PAINEKENTÄN SUHDE - TUULISÄÄNTÖ

Matalapaine on ilmapyörre jossa tuuli kiertää vastapäivään pintakerroksissa Matalapaineessa ilmamassa on hitaassa nousevassa liikkeessä Noustessaan ilmamassa jäähtyy adiabaattisesti ja muodostaa pilviä Ylätroposfäärissä nouseva ilma purkautuu kohti lähimpiä korkepaineita Korkeapaineessa ilmamassa on hitaassa laskevassa liikkeessä Laskeva ilma lämpenee adiabaattisesti ja pilvet pyrkivät haihtumaan

Divergenssi Konvergenssi

Konvergenssi Divergenssi

L H

Sääoppi 2.2.2018/MK 36 BUYS-BALLOT’n TUULISÄÄNTÖ (pohjoisella pallonpuoliskolla) Kun seistään selkä tuuleen päin, matalampi ilmanpaine on vasemmalla edessä. Kun tuuli puhaltaa takaa, ja pilvet liikkuvat taakse oikealle, sää huononee. Jos pilvet taas liikkuvat etuviistoon vasemmalle, sää paranee. Jos pilvet liikkuvat: a) eteenpäin, b) taakse vasemmalle tai c) etuviistoon oikealle, säätilanteeseen ei ole odotettavissa suuria muutoksia. Sääntö pätee silloin kun paikalliset tuulet eivät vaikuta pintatuulen suuntaan.

Jos lennetään reitillä myötätuulessa: - jos tuuli sortaa konetta oikealle, lennetään kohti matalampaa ilmanpainetta.

- Jos tuuli sortaa konetta vasemmalle, lennetään kohti korkeampaa ilmanpainetta.

Korkeapaineen ja matalapaineen välinen virtaus pintakerroksessa

M K

M K

Tuuli sortaa oikealle: Tuulikorjaus tehtävä vasemmalle

Tuuli sortaa oikealle: Tuulikorjaus tehtävä vasemmalle

Sääoppi 2.2.2018/MK 37

TUULIGRADIENTTI KITKAKERROKSESSA Maanpinnnan kitka vaikuttaa tuulen nopeuteen, etenkin pintakerroksessa. Tämä vaikutus on voimakkainta kohtalaisen tai kovan tuulen aikana. Lähestymisen loppuvaiheessa kovassa vastatuulessa koneen ilmanopeus saattaa laskea liikaa tuuligradientin vaikutuksesta aiheuttaen sakkausvaaran. Laskuun tultaessa kovassa tuulessa täytyy kiinnittää erityistä huomiota lentonopeuden säilyttämiseen. Tuulen nopeusprofiili ja vastaava tuuligradientti eri maasto-olosuhteissa

(tuulen nopeus %:ssa kitkakerroksen ylärajalla puhaltavasta tuulesta)

korkeus m. 100 % 500 95 % 90 % 100 % 400 84 % 96 % 300 78 % 90 % 100 % 72 % 84 % 97 % 200 62 % 76 % 92 % 100 48 % 65 % 86 % 45 % 72 %

Kaupunkialue Metsämaisema Peltoaukeama

Sääoppi 2.2.2018/MK 38 PAIKALLISET TUULET – jaottelu A) Vuorokausivaihteluista riippuvat tuulet: Merituuli ja maatuuli B) Maantieteellisistä tekijöistä riippuvat tuulet: rinnetuulet föhn-tuulet mekaaninen ja terminen turbulenssi vuori- ja laaksotuuli aaltovirtaukset C) Ylätroposfäärin tuulet: Jet-virtaukset ja kirkkaan ilman turbulenssi D) Vuodenaikaan ja maanosiin sidotut tuulet: Monsuuni, mistral, scirocco jne MERITUULI – yleinen kuvaus - merituuli virtaa matalassa kerroksessa mereltä kohti rannikkoa - syntyy kun meren pinta on yli 5º kylmempi kuin maanpinta - syntyy kun pilvisyys on enintään puolipilvistä ja maassa on termiikkiä - syntyy kun gradienttivirtaus merelle < 8 m/s tai maalle > n. 5 m/s.

merituuli

paluuvirtaus

maalle päin suuntautuvan virtauksen raja

sisäinen rajakerros

Sääoppi 2.2.2018/MK 39 MERITUULEN OMINAISUUDET

Merituulen ilmamassa on vakaa ja virtaa matalassa pintakerroksessa Mitä suurempi meren ja mantereen välinen lämpötilaero on, sen voimakkaampi on merituuli. Merituuli on voimakkainta rannikon tuntumassa ja heikkenee sisämaahan päin Merituuli on voimakkainta iltapäivällä ja voi nousta jopa 10 m/sek. nopeuteen Tuuli ulottuu sisämaahan jopa 60 km ja loppuu viimeistään auringonlaskuun Merituulen paluuvirtaus ”valuu” isobaareja pitkin merelle päin ja muodostaa siellä alasvirtauksen, mistä merituuli lähtee liikkeelle

MERITUULI (JATK.)

Virtaus merelle riippuu myös gradienttivirtauksen suunnasta ja nopeudesta

Alasvirtaus

Sääoppi 2.2.2018/MK 40 MAATUULI - yleinen kuvaus

Maatuuli syntyy jos mantereella on ollut termiikkiä päivällä Merenpinta säteilee lämpöä lähimmälle ilmakerrokselle Mantereella jäähtyvät alimmat ilmakerrokset ja inversion vaikutuksesta ilma ”valuu” alaspäin ja työntyy mantereelta merelle päin Näin syntyy merituuleen verrattuna päinvastainen sirkulaatio Maatuuli alkaa illalla ja loppuu varhain aamulla. Maatuulen nopeus on n. 1 - 4 m/s ja mantereella vaikeasti havaittavissa Selkeinä öinä pintainversio synnyttää tyynen kerroksen maanpinnassa, jonka yläpuolella (yli 10 metrin korkeudessa) maatuuli puhaltaa.

Saaristossa inversiota ei muodostu helposti, koska meri ei jäähdy kovin nopeasti mantereeseen verrattuna

Maatuuli estyy herkemmin perusvirtauksen voimakkuudesta.

maatuuli tuo ”korvausilmaa”

maanpintainversio

paluuvirtaus

merenpinnan ulossäteily

Sääoppi 2.2.2018/MK 41 TERMINEN TURBULENSSI MEKAANINEN TURBULENSSI (lat. Turba = epäjärjestys, sekasorto) Mekaaninen turbulenssi: Tuuli virtaa maastoesteen yli ja sen taakse syntyy laskevia virtauksia ja pintapyörteitä

Tavallinen rinnetuuli: Kumpareen etupuolelle syntyy nostavia virtauksia ja pintapyörteitä.

TUULI

TUULI

Sääoppi 2.2.2018/MK 42 TUULILEIKKAUS

Tuulileikkaus syntyy kahden eri suuntaan liikkuvan ilmakerroksen rajalle. FÖHN – TUULI (lat. favonius = lauhkea, saksal. = FOEN) Föhn-tuuli on lämmin, kuiva ilmavirtaus, tulee Suomeen Norjasta. Edellytyk- set föhn-tuulen syntymiselle ovat: 1. Vakaa tasapainotila ilmakehässä (ei konvektiota) 2. tasainen, riittävän voimakas jatkuva läntinen/luoteinen ilmavirtaus 3. riittävän laaja ja korkea vuoristo, joka muodostaa maastoesteen

FÖHN-TUULEN SYNTYVAIHEET:

1. Voimakas tasainen tuuli puhaltaa lähes vaakasuoraan vuoristoon 2. Tuuli osuu vaakasuoraan vuoristoon ja alkaa kiivetä rinnettä ylös 3. Syntyy ”pakotettu” konvektio, koska tuuli painaa jatkuvasti päälle 4. Nouseva ilma jäähtyy adiabaattisesti

5. Tiivistymiskorkeudessa kosteus kondensoituu sumuksi tai pilviksi 6. Kondensoituminen luovuttaa lämpöä lisää nousevalle ilmalle 7. Vuoriston huippu ylittyy ja ilma laskeutuu suojaista rinnettä alas 8. Laskeutuessaan ilma lämpenee adiabaattisesti 9. Voimakas virtaus jatkuu lämpimänä ja kuivana aina Suomeen asti

360º

280º

Sääoppi 2.2.2018/MK 43 FÖHN-ILMIÖ

Ilmaa pakotetaan rinnettä ylös. Kun ilma jäähtyy sen kosteus tiivistyy pilviksi.

PILVET JA NIIDEN LUOKITTELU (troposfäärissä) Pilvet muodostuvat vesihöyryn tiivistymisestä. Tiivistymisessä voi syntyä joko vesipisaroita tai jääkiteitä.

PILVIEN PÄÄRYHMITTELY: alapinnan korkeuden mukaan: Yläpilvet: > 5000 M ≈ 15 000 FT Keskipilvet: 2000 M 5000 M ≈ 7000 FT 15 000 FT Alapilvet: GND 2000 M ≈ GND 7000 FT PILVILAJIT: muodon ja rakenteen mukaan Pilvet joilla on suuri pystysuora ulottuvuus: yläraja useita kilometrejä PILVIEN ALALAJIT: läpinäkyvyys ja pilvielementtien järjestys

- 1ºC/100 m +1ºC/100 m

+1ºC/100 m

AEG

- 0,55ºC/100

Sääoppi 2.2.2018/MK 44 LISÄPILVET: erityismuodot TÄYDENTÄVÄT PIIRTEET: muoto tai muu ominaisuus

1) YLÄPILVET: > 5000 m Cirrus Ci = untuvapilvi (Cirrus = hiuskihara)

Cirrocumulus Cc = palleropilvi (Cumulus = kasa, röykkiö)

Sääoppi 2.2.2018/MK 45 Cirrostratus Cs = harsopilvi (Cirrus = hiuskihara; Stratus = makaava; kerros)

2) KESKIPILVET: 2000 m 5000 m .Altostratus As = verhopilvi (Altus = korkea; Stratus = makaava; kerros)

Sääoppi 2.2.2018/MK 46 . Altocumulus Ac = hahtuvapilvi (Altus = korkea; Cumulus = kasa, röykkiö)

ALAPILVET: 0 m 2000 m .Stratocumulus Sc = kumpukerrospilvi (Stratus = kerros; Cumulus = kasa)

Sääoppi 2.2.2018/MK 47 Nimbostratus Ns = sadepilvi (Nebula = sumu, Imber = sadekuuro)

. Stratus St = sumupilvi (Stratus = makaava; kerros)

Sääoppi 2.2.2018/MK 48 4) PAKSUT PILVET (pilvet, joilla on suuri pystysuora ulottuvuus): Cumulus Cu = kumpupilvi (Cumulus = kasa, röykkiö)

. Cumulus congestus Cu Con = korkea Cu (Congestus = kokoaminen)

Sääoppi 2.2.2018/MK 49 Cumulonimbus = Cb = kuuro-/ukkospilvi (Cumulus = kasa, Nebula= sumu,

Imber = sade)

Sääoppi 2.2.2018/MK 50 NÄKYVYYTTÄ HUONONTAVAT ILMIÖT – SUMU JA SADE Sameutta aiheuttaa: - tiivistynyt kosteus = utu, pilvi, sumu, sade sekä lumituisku - kiinteät hiukkaset = hiekka, pöly, savu, tuhka Auer (Haze), johtuu pienistä hiukkasista aiheuttaen hajasäteilyä Utu (Mist), joka syntyy pienistä vesipisaroista. Vaakanäkyvyys on n. 2 - 5km. Sumu (Fog) = pinnassa oleva stratuspilvi. Näkyvyys < 2 km.

Pakkasella voi esiintyä jääsumua, joka muodostuu jääkiteistä. Tiheässä sumussa vaakanäkyvyys on muutama metri 20 m.

Sade, jonka päämuotoja ovat vesi-, tihku-, räntä- ja lumisade. SUMUT Sumut jakautuvat säteilysumuihin ja advektiosumuihin. Säteilysumu, lähinnä pintasumu esiintyy vain maanpinnalla. Advektiosumut (yleisimpiä syksyllä ja talvella), syntyvät avomerellä tai rannikkoseuduilla ja leviävät tuulen suuntaan. Advektiosumu syntyy kun kostea, lämmin ilmamassa siirtyy kylmän alustan päälle. Advektiosumu on kaikkein vaarallisin sumutyyppi. Advektiosumu pystyy leviämään laajalle alueelle varsin nopeasti, etenkin rannikkoseuduilla. Merisumu (advektio) esiintyy usein kesäisin ja syksyisin.

Pintasumu hälvenee vasta kun aurinko on ehtinyt lämmittää riittävästi

Tuonne en voi laskea. Menen muualle.

Sääoppi 2.2.2018/MK 51 SÄÄRINTAMAT Säärintama on lämpimän ja kylmän ilmamassan välinen rajapinta. Rintamatyyppejä on pääasiallisesti kolme: Lämmin rintama Kylmä rintama Okluusiorintama Lisäksi on olemassa ns. stationäärinen rintama Okluusiorintaman (lat. occludere = sulkeutua) esiintymismuodot ovat: Lämmin okluusio Kylmä okluusio SÄÄRINTAMIIN LIITTYVÄT ILMIÖT 1) Kiihtyvä tuuli, usein puuskainen

2) Sade tai sadekuuroja 3) Runsasta pilvisyyttä, ajoittain sumua 4) Ukkosta

Sääoppi 2.2.2018/MK 52

Kylmä ilma

Lämmin ilma

Kylmää ilmaa

Lämmin

Matalapaineen syntyvaiheet polaaririntamavyöhykkeessä

1. Lämmin ilma kohtaa kylmää ilmaa

2. Lämmin ilma nousee kylmän ilman päälle – syntyy aaltohäiriö

3. Matalapaine syntyy kun kylmä ilma tunkeutuu lämpimän ilman alle

4. Nopeammin liikkuva kylmä ilma tavoittaa vähitellen lämpimän ilman

Sääoppi 2.2.2018/MK 53

5. Okluusio syntyy kun ilmamassat sekoittuvat – sää muuttuu epävakaiseksi

6. Ilmamassat ovat sekoittuneet ja polaaririntama palautuu alkuperäiseen tilaan

Sääoppi 2.2.2018/MK 54 LÄMMIN RINTAMA - TUNNUSMERKIT

pintatuuli voimistuu, kääntyy vastapäivään

pilvet Ci, Cs, As, Ns, St sade alkaa hiljalleen, voimistuu ja jatkuu

näkyvyys huononee vähitellen

ilmanpaine laskee nopeasti

KYLMÄ RINTAMA - TUNNUSMERKIT pintatuuli voimistuu, kääntyy myötäpäivään pilvet Cu, Ns, Cb sade kuurottaista, voimistuu näkyvyys kohtalainen, kuuroissa huono ilmanpaine laskee hetkellisesti, nousee sen jälkeen nopeasti

Sääoppi 2.2.2018/MK 55 OKLUUSIORINTAMA Okluusiossa ilmamassat alkavat sekoittua painekeskuksesta alkaen Okluusiorintamassa matalapaine joko täyttyy tai syvenee. Jos matalapaineeseen siirtyy runsaasti kosteutta matalapaine syvenee Jos matalapaine sen sijaan täyttyy ja ilmamassa kuivuu, rintama häviää Okluusion vallitessa sää pysyy epävakaana

LÄMMIN OKLUUSIO KYLMÄ OKLUUSIO

viileä ilma lämmin ilma kylmä ilma kylmä ilma lämmin ilma viileä ilma

MATALAPAINE JA SÄÄRINTAMAT LÄPILEIKKAUKSENA

KULKUSUUNTA

LÄMMIN RINTAMA

KYLMÄ RINTAMA Cb

Ci

Cs

As / Ac

Cu Ns / Sc

St St maanpinta

Lämmin ja kylmä rintama ja niiden yhteydessä esiintyvät pilvet

Sääoppi 2.2.2018/MK 56 JÄÄTÄMINEN Lentokoneen jäätäminen tapahtuu jos ilmamassa on riittävän kostea, ja ilman lämpötila on tietyssä kerroksessa pakkasasteiden puolella. Jäätämisen riski on suurimmillaan syksystä aina kevättalveen saakka. Jäätäminen esiintyy useimmin lämpimän tai okluusiorintaman yhteydessä. Jäätäminen lennolla johtuu alijäähtyneistä vesipisaroista. Tällaiset vesipisarat jäätyvät kirkkaaksi jääksi, joka on kaikkein vaarallisinta. Kirkkaan jään muodostuminen tapahtuu yllättävän nopeasti ja voimakkaasti. Jäätämisen todennäköisyys on suuri kun lämmin kostea ilmamassa liikkuu kylmän ilmamassan päälle. JÄÄTYYPIT - Kirkas jää: sileää, läpinäkyvää jota muodostuu mm. siiven etureunaan.

Tämä jäätyyppi on vaarallisin!

- Huurre: valkoista tai maitomaista rakeista rosoisen pintaista jäätä.

- Kuura: lumen tapaista jäätä, jota muodostuu vesihöyryn härmistymisestä

Huurteisella tai jäätyneellä siivellä ei koskaan saa lähteä lentämään.

0ºC 0ºC

-10ºC

0ºC 0ºC

+8ºC

kylmä ilmamassa

jäätävä sade lämmin ilmamassa

nimbostraatus

altostratus

lämpimän rintaman kulkusuunta

Sääoppi 2.2.2018/MK 57 JÄÄTÄMISEN HAITAT - Lento-ominaisuus huononee - siiven profiili muuttuu, nostovoimahäviö!

- Koneen paino lisääntyy

- Potkurin teho vähenee ja jää saattaa vaurioittaa potkuria ja spinneriä.

- Pitotputkien jäätäminen saa nopeusmittarin lakkaamaan toimimasta

- Jään muodostuminen tuulilasiin estää näkyvyyttä.

- Kaasuttimen jäätäminen sammuttaa moottorin

UKKONEN Ilmakehässä esiintyy aina sähkövarauksia. Kun jännite-erot muodostuvat riittävän suuriksi syntyy salamointia. Jotta pilvet kasvaisivat ukkospilven mittoihin, niiden huippujen pitää yltää vähintään 20 pakkasasteeseen eli n. 6 - 7 km:n korkeuteen, joskus 10 km. Pilvipisarat jäätyvät, ja osa pienistä jääkiteistä kulkeutuu pilven yläosaan.

PILVIEN KUNINGAS: CUMULONIMBUS (ANVIL CLOUD)

+ + + + + + + + + n. 4 - 7 km

- 20º C

Sääoppi 2.2.2018/MK 58

Osasta kasvaa huurtumalla lumirakeita, jotka jäävät

leijumaan ilmavirrassa noin 5 km:n korkeuteen

n. 10 km matka UKKOSPILVEN ELINKAARI Cb-pilvellä on 3 vaihetta: kehitysvaihe, kypsyysvaihe ja hajoamisvaihe. Kehitysvaiheen aikana syntyy voimakkaita nousuvirtauksia pilvessä. Kypsyysvaiheen aikana salamointi alkaa ja syntyy laskevia virtauksia. Hajoamisvaiheessa pilvi sataa ja purkautuu erittäin voimakkaalla laskevalla virtauksella maahan asti.

OROGRAFINEN UKKONEN

- - - - - - -

+ + + + + vesipisaroita

vyörypilvi puuska- rintamassa

Sääoppi 2.2.2018/MK 59 Orografinen ukkonen muodostuu, kun kostea ja labiili ilma joutuu nouse-maan pitkin korkeata rinnettä (ns. pakotettu konvektio). Tämä ukkostyyppi esiintyy runsaimmin iltapäivällä ja illalla. RINTAMAUKKONEN Rintamaukkonen on yleisintä kylmässä rintamassa ja kylmässä okluusiossa. Ukkospilvien vyöhyke peittää laajan alueen, jonka syvyys on n. 10 - 20 km ja pituus jopa satoja kilometrejä. LÄMPÖUKKONEN ELI ILMAMASSAUKKONEN Lämpöukkosta syntyy paikallisesti alueella, joka lämpenee huomatta- vasti enemmän kuin ympäristö, jolloin tavallinen cumuluspilvi paisuu hyvin korkeaksi ja muuttuu varsinaiseksi ukkospilveksi.

Cb ja vyöröpilvi (korvausilma virtaa perustuulta vastaan)

SÄÄTIETOJEN HANKINTALÄHTEET • Ilmatieteenlaitos, Ilmailusää:

ilmailusaa.fi • Foreca: foreca.fi • Sääneuvontaa voi kysyä myös lentoasemien Briefingistä. • Osalla lentosemilla on vielä käytössä ATIS-palvelu, jonka tiedot voi kuunnella

NAV-taajuudelta (EFKU 113.00 MHz) tai puhelimella (EFKU 0175807396) • Ilmoitukset voimakkaista sääilmiöistä annetaan WXREP –sanomalla. • Säävaroitukset annetaan SIGMET –sanomalla.

Sääoppi 2.2.2018/MK 60

Sääoppi 2.2.2018/MK 61 SÄÄSANOMAT Säähavainnot (Observations) METAR = lentopaikan vallitseva sää Ennusteet (Forecasts) TAF = lentopaikkaennuste Alue-ennuste ja GAFOR (General Aviation Forecast) = reittisääennuste Merkitsevän sään kartta SWC (Significant Weather Chart)

Sääoppi 2.2.2018/MK 62 ESIMERKKEJÄ SÄÄSANOMISTA METAR = LENTOPAIKAN VALLITSEVA SÄÄ EFPO 190950Z 11007KT 3000 –SN FEW010 SCT024 BKN0041 M03/M03 Q1005= EFTP 190953Z 09007KT 4000 –SN SCT008 BKN050 BKN080 M04/M05 Q1005 06450237 = EFSI 190950Z AUTO 12009KT 9999 –SG FEW012 0VC039 M04/M06 Q1006 = TAF = LENTOPAIKKAENNUSTE + TREND TAF EFHK 190834Z 1909/2009 10006KT 7000 -SN FEW004 BKN010 TEMPO 1909/2009 9999 SCT008 BKN015 PROB30 1909/1915 2500 -SG BKN006 TXM01/1912Z TNM02/2000Z= TAF EFJY 190833Z 1909/2009 12005KT 7000 -SN SCT010 BKN030 TEMPO 1909/1913 4000 BKN008 BECMG 1913/1915 BKN007 TEMPO 1921/2009 5000 –SG OVC004 TXM05/1913Z TNM07/2005Z= GAFOR = YLEISILMAILUENNUSTE - REITTISÄÄ FBFI41 EFLK 190200 GA-FCST FOR AREAS 11/17 VALID 0312 WX HEIKKOA TAI KOHTALAISTA KAAKKOISTUULTA JA RUNSASTA KERROSPILVISYYTTÄ, JOSTA SATELEE HEIKOSTI LUNTA. WINDS 11/17 SFC 100-160/04-10KT MAR 10-20KT 2000FT 130-170/15-25KT 5000FT 140-180/20-25KT 0-C LEVEL NIL. ICE MOD INC. TURB NIL GAFOR EFHK 0312 BBBB 11 O/D SC 12/15, 17SE D/M -SN/SC/ST LOC (LCA) O 16,17NW D/O -SN/SC=

Sääoppi 2.2.2018/MK 63 GAFOR-KOODIT

pilvikorkeus

MUUT SÄÄSANOMAT

SIGMET = säävaroitus, koskee voimakkaita sääilmiöitä:

- ukkonen - raesateesta - jäätämisestä - kovasta turbulenssista - vuoristoaalloista - trooppisesta myrskystä - laajasta pöly- tai heikkamyrskystä

WXREP = lentäjän antama sääilmoitus koskien turbulenssia, ukkosta, rakeita, jäätämistä, tuulileikkausta ym. WXREP ilmoittaa kun havainnot merkittävästi poikkeavat sääennusteista. Sanoma on voimassa 2 tuntia.

O

M

X

D 1500 FT

1000 FT

500 FT

0 FT 1500 m 5000 m 8000 m näkyvyys

Sääoppi 2.2.2018/MK 64 SWC = MERKITSEVÄN SÄÄN KARTTA - KARTTASYMBOLIT merkitsevän sään raja kohtalainen / kova turbulenssi turbulenssialueen raja kohtalainen /kova jäätäminen _ _ _ _ _ _ _ jäätävän alueen raja III III III sade, lumi, räntä räntäkuuro, kuurosade, lumikuuro jäätävä sade ukkonen, rakeita, tihkua sumu, utu, auer vuoristoaaltoja lumituiskua, savua

lämmin rintama kylmä rintama okluusiorintama ja sen etenemissuunta

konvergenssiviiva suihkuvirtaus, 90KT, lentopinnalla 310 L H tropopausi 270 460 matalalla / korkealla 330 tropopausin korkeus

ilmakehässä radioaktiivia aineita

III

,

FL310

Sääoppi 2.2.2018/MK 65

SWC-KARTAN PILVISYYS- Y.M. ALUEET JA NIIDEN KORKEUSRAJAT Esimerkkejä: ISOL CB LOC (LCA) 100 – 200 150 . 015 – 025 BASE BKN/OVC LOC (LCA) LYR SKC / FEW ST / CI 200 – 300 003 – 010 korkeudet ≥FL50 ilmoitetaan lentopintoina; korkeudet <FL50 ilmoitetaan satoina jalkoina verrattuina maan- tai keskimääräiseen merenpintaan.