meteorologia

Video: Aeolus on satellitti, joka näkee lasersilmällään maailman tuulet

Hyvää kannattaa odottaa! Euroopan avaruusjärjestön Aeolus -satelliittia on tehty 16 vuoden ajan ja sen piti alun perin lentää jo vuonna 2007, mutta se pääsee vasta ensi elokuussa avaruuteen. Laite tulee havaitsemaan avaruudesta maapallon tuulia ennen näkemättömällä tarkkuudella.


Jos kysyt säätieteilijältä, mikä on suurin yksittäinen hankaluus sään ennustamisessa, niin vastaus on tuuli.

Tuulta mitataan toki avaruudesta ja maanpäälisin laittein koko ajan, mutta tiedot ovat hyvin paikallisia ja yleensä kertovat tilanteesta vain lähellä pintaa. Jos sääennustusmalleihin saataisiin edes karkeita tietoja tuulitilanteesta laajoilta alueilta pinnasta aina stratosfääriin saakka, niin ennusteet muuttuisivat paljon tarkemmiksi.

Ongelmana on kuitenkin se, että tällaisten tuulihavaintojen tekeminen on hyvin hankalaa. Laajoja alueita voidaan havaita vain avaruudesta, mutta miten havaita tuulta, joka on käytännössä näkymätöntä? Ja kuinka havaintoja voisi tehdä kätevästi eri korkeuksilla?

Vastaus on lidar, eli kuin tutka, joka käyttää radioaaltojen sijaan valoa. Lidar-tekniikkaa on kehitetty pitkään ja sen avulla pystytäänkin tekemään tehokkaasti havaintoja paikallaan olevista havaintoasemista sekä lentokoneista, mutta lidarin asentaminen satelliittiin on osoittautunut todella vaikeaksi. Nasa on heittänyt pyyhkeen kehään jo useampaan kertaan, kun koelaitteet eivät ole toimineet, mutta nyt nähtävästi Euroopan avaruusjärjestö on onnistunut tekemään ensimmäisen, kunnollisen avaruudessa toimivan lidarin.

Se on Aeolus-satelliitin hyötykuorma, joka tunnetaan nimellä Aladin, eli Atmospheric LAser Doppler INstrument. Kyseessä on ultraviolettivalon alueella toimiva laser (itse asiassa kaksi sellaista), joka ammutaan alas kohti Maata. Osa valosta heijastuu ja siroaa takaisin tulosuuntaan (tutkasignaalin tapaan), jolloin se voidaan ottaa vastaan suuren teleskoopin avulla. Kun signaalia analysoidaan, voidaan siitä saada selville tuulen voimakkuus ja suunta eri korkeuksilla.

Täsmälleen ottaen valon aallonpituus on 355 nm, ja laser suunnataan 35° kulmassa alaspäin, jolloin ilmakehästä saadaan sopiva pystyleikkaus.

Valoa otetaan vastaan kahdella vastaanottimella, jotka näkevät ns. Mie- ja Rayleigh-sirontaa. Taivaan sininen väri johtuu niin sanotusta Rayleigh'n sironnasta, jonka keksi John William Strutt, joka tunnetaan paremmin aatelisnimeltään lordi Rayleigh. Hänen nimeään kantana sironta tulee valon osuessa ilmassa oleviin happi- ja typpimolekyyleihin. Saksalaisen fyysikon Gustav Mien mukaan nimensä saanut sironta tulee puolestaan valon osuessa ilmassa oleviin aerosoleihin, pienhiukkasiin ja pilvien yläosiin.

Aeolus siis "näkee" ilmassa tuulen mukana liikkuvia molekyyjejä ja hiukkasia. Apuna tässä on vielä niin sanottu doppler-ilmiö, eli se, kun valon aallonpituus muuttuu pienemmäksi kun kohde liikkuu kohti havaitsijaa ja pitemmäksi etääntyessään. Kyse on samasta asiasta kuin junan pillin äänen muuttumisessa junan mennessä ohitse: kohti tulevan junan pilli kuulostaa korkeammalta ja pois menevän junan pillin ääni on matalampi.

Jos tämä kaikki tuntuu hankalalta, laitteen saaminen avaruudessa toimivaksi oli hyvin haastavaa. Laserit ja valoa ohjaavat linssit ja peilit on kiinnitetty optiseen penkkiin, jonka täytyy kestää laukaisun tärinän ja avaruuden olosuhteet, ja samoin laserien pitää sinällään olla erittäin toimintavarmoja.

Eräs olennaisimmista hankaluuksista liittyi peilien ja linssien pinnoituksiin, sillä käytettävien lasereiden teho on sen verran suuri, että yllättäen laserit höyrystivät käytettyjen nämä pinnoitukset – tätä ei oltu yksinkertaisesti ajateltu kunnolla, koska pinnoitukset eivät olleet koskaan ongelmana maanpäällisissa lidareissa. Uusien pinnoitteiden kehittäminen ja testaaminen vei paljon aikaa.

Aeoluksen peili Tuorlassa. Kuva: Tuorlan observatorio

"Suomalainen" peili

Laser ammutaan ilmakehään ja takaisin tuleva valo kerätään havaintolaitteseen suuren peilin avulla. 1,5 metriä halkaisijaltaan oleva peili on tehty piikarbidista ja se on olemukseltaan hyvin pitkälti samanlainen kuin oli Herchel-avaruusteleskoopissa.

Itse asiassa peilejä tehtiin samanaikaisesti, ja samaan tapaan kuin Herchelin suuri peili hiottiin tarkasti oikeaan muotoonsa Suomessa Tuorlan observatoriolla, sai myös Aeoluksen peili saman puunauksen Turun kupeessa. Hionnan teki Opteon Oy. Peilit tuotiin näyttävästi Airbus Beluga -rahtilentokoneella.

Peilin pinta on vain 2,5 mm paksu ja sen tuorlalaiset hioivat aikanaan niin tarkasti, että peili oli eräs parhaita maailmassa. Nyt yli vuosikymmentä myöhemmin peili ei ole enää ennätyksellinen, mutta erittäin hyvä.

Itse asiassa Aeolusta varten peilin ei olisi tarvinnutkaan olla parempi, sillä muutoin satelliitin alas lähettämä lasersäde voisi olla haitallinen: satelliitista 1,5 metriä leveänä lähtevä säde on nyt Maan pinnalle saapuessaan noin seitsenmetrinen ja voimakkuudeltaan sopiva havaintoihin, mutta samalla tarpeeksi heikko, ettei se aihauta vahingossakaan silmävaurioita. Suunnittelussa on otettu huomioon se mahdollisuus, että joku katsoisi juuri satelliitin suuntaan kiikarilla samaan aikaan kun laserilla sondataan alaspäin.

Suomalainen "sähkökaappi"

Satelliitin aurinkopaneeleista eri systeemeille jakavan laitteiston on tehnyt RUAG Space Finland Oy Tampereella; yhtiö valmisti myös signaalikäsittely-yksikön laserlaitteistoon.

Tutkimuslaite, josta on hyötyä sääennustajille

Aeolus on ennen kaikkea tutkimuslaite, jonka tehtävänä on paitsi testata satelliitissa olevan lidarin toimintaa, niin myös tutkia miten käyttökelpoista tietoa sillä saadaan aikaan. Ainakin periaatteessa se pystyy tuottamaan juuri sellaista tietoa, mitä sääennustajat kaipaavat: kattavan tuulikartoituksen.

Etenkin useamman päivän päähän ulottuvissa sääennusteissa suurin epävarmuus tulee siitä, että suuri osa tuulitiedoista täytyy arvioida varsin harvan havaintoverkoston perusteella. Jos ja kun tietokoneilla tehtäviin mallinnuksiin voidaan pian laittaa tuulitietoja koko maapallon alueelta merenpinnan tasolta aina 30 kilometrin korkeuteen, tulee tuloksista todennäköisesti paljon parempia.

Aeolus tulee kiertämään Maan 15 kertaa vuorokaudessa ja se pystyy kartoittamaan koko maapallon noin viikon kuluessa. Kaikki tuulitiedot eivät ole siis aivan tuoreita, mutta parannus nykyiseen on huomattava.

Tietoa saadaan alas satelliitista kuitenkin nopeammin kuin tutkimussatelliiteista yleensä. Signaali otetaan vastaan Huippuvuorilla, mistä tieto siirtyy Trimsøssä olevaan käsittelykeskukseen, joka jakaa tiedot ympäri Eurooppaa – myös Suomeen Ilmatieteen laitokselle. Tuulitiedot voivat olla parhaimmillaan noin kolmen ikäisiä, eli hyvin tuoreita.

Euroopan avaruusjärjestö ja sääsatelliittijärjestö Eumetsat ovatkin jo eräällä tapaa huolestuneita siitä, että kenties vastaavanlaisia satelliitteja halutaan vastaisuudessa lisää. Jos tuulitiedot tuottavat hyviä kokemuksia, halutaan tietoja luonnollisesti rutiininomaisesti. Sitä varten pitäisi taivaalle lähettää ainakin kaksi uudenlaista sääsatelliittia, jotka olisivat Aeoluksen kokoisia.

Niiden tekemiseen ei kuitenkaan mene 16 vuotta, koska oppirahat on nyt maksettu. Lisäksi hankkeessa jo nyt saatuja teknisiä tietoja voidaan käyttää hyväksi maanpäällisissä lidareissa sekä laseroptiilassa yleisesti.

Laukaisu elokuussa

Aeolus pakataan nyt kuljetuskonttiin ja lähetetään laivalla laukaisupaikalle Ranskan Guyanaan. Sitä ei siis lähetetä sinne rahtilentokoneella, kuten yleensä satelliitteja kuljetetaan, koska laserien kanssa halutaan ottaa varman päälle; suuret, yllättävät paineenvaihtelut voivat olla niille haitallisia. Jos lento menee hyvin, ei ongelmia olisi, mutta lennolla täytyy varautua hätätilanteisiin ja sellainen on esimerkiksi paineen nopea putoaminen koneen sisällä. Siksi merikuljetus on katsottu nyt paremmaksi.

Kouroussa satelliitti testataan perustoimiltaan uudelleen, asennetaan Vega-kantoraketin nokkaan ja laukaistaan avaruuteen näillä näkymin 21. elokuuta. Avaruudessa laitteiden käynnistäminen tapahtuu rauhallisesti, mutta tutkijoille on luvattu ensimmäisiä tietoja lokakuussa – jos kaikki siis tästä eteenpäin menee hyvin.

Pilvet tutuksi uuden pilviatlaksen avulla

Ma, 04/03/2017 - 16:56 By Toimitus

23. maaliskuuta vietettiin Maailman ilmatieteen päivää ja sen kunniaksi julkistettiin uusi pilviatlas. Pilvet sinällään eivät ole muuttuneet mihinkään, mutta ne ovat entistäkin kiinnostavampia ilmastonmuutoksen vuoksi.

Pilvet ovat hyvin keskeisessä roolissa sään ennustamisessa ja koko ilmastojärjestelmässä ja niihin liittyy paljon ilmastonmuutoksen epävarmuuksia. Tutkijat selvittävätkin parhaillaan tarkemmin sitä, miten pilvet vaikuttavat ilmastoon ja kuinka muuttuva ilmasto vaikuttaa pilviin.  

Se tiedetään, että pilvillä on merkittävä rooli maapallon lämmönsäätelyssä. Ne viilentävät lämpötilaa heijastamalla Auringon säteilyä. Aerosoleilla on osoitettu olevan merkitys pilvien muodostumisessa, mutta suurin epävarmuus liittyy siihen, miten aerosolit muokkaavat pilvien heijastavuutta ja niiden elinaikaa.

"Aerosolitutkimuksessa Suomi on alan johtavia maita", hehkuttaa Ilmatieteen laitoksen pääjohtaja Juhani Damski Ilmatieteen laitoksen tiedotteessa.

"Tämän ilmastonmuutoksen kannalta oleellisen kysymyksen parissa tehdään töitä muun muassa Ilmatieteen laitoksella Kuopiossa. Puijon tornin huipulla on mahdollista mitata luonnollisissa olosuhteissa sitä, miten pienhiukkaset vuorovaikuttavat pilvien kanssa."

Parhaillaan Ilmatieteen laitos tutkii myös sitä, millainen rooli aerosolihiukkasilla on sateen keinotekoisessa synnyttämisessä.

"Tutkimuksen perusajatus on se, että ilmassa luontaisesti oleva kosteus saadaan aerosolien avulla tiivistymään tavanomaista tehokkaammin suuriksi pilvipisaroiksi, jotka aikaa myöten satavat vetenä maahan", tutkimusta johtava tutkimusprofessori Hannele Korhonen sanoo.

Pilvet vaikuttavat myös uusiutuvan energian tuotantoon. Ilmatieteen laitos tutkii ja kehittää parhaillaan säänennustusmalleihin pohjautuvia energiasääennusteita. Ilmatieteen laitos on myös tehnyt selvityksen, miten aurinkoenergia-alan kehitystä voitaisiin edistää Suomessa.

Ilmatieteen laitoksen satelliittituotteita ja maanpintamittauksia yhdessä hyödyntämällä voitaisiin tuottaa luotettavaa tietoa Suomen auringonsäteilyn ja aurinkoenergiapotentiaalin maantieteellisestä jakaumasta ja vuodenaikaisvaihteluista. Nämä tutkimuskokonaisuudet tuottavat tietoa päätöksenteon tueksi ja energia- ja ilmastostrategian tavoitteiden saavuttamiseksi.

Ihastu pilviin!

WMO julkaisi Maailman ilmatieteen päivänä uuden version uudesta kansainvälisestä Pilviatlaksesta. Se on erinomainen väline pilviin tutustumiseen; pilvien tunteminen on paitsi kiinnostavaa, niin myös kätevää, koska pilvistä voi ennustaa itse säätä. Pilviä katsomalla voi ymmärtää myös millaisen sääilmiöt mylläävät havaintopaikan lähistöllä.

Pilviatlas on nyt ensimmäistä kertaa saatavissa digitaalisessa muodossa ja näin kaikkien käytössä. Meteorologiassa pilvet luokitellaan niiden esiintymiskorkeuden ja muodon mukaan kymmeneen pilvisukuun.

Jokaiseen sukuun kuuluu useita lajeja, joista on vielä useita muunnoksia. Pilviatlas on tärkeä työkalu sekä meteorologiselle yhteisölle, mutta myös niille, jotka työskentelevät ilmailun tai laivaliikenteen parissa. Atlaksesta löytyy satoja erilaisia pilvikuvia ja mukana on myös vasta hiljattain luokiteltuja uusia pilvityyppejä.

Suora linkki Pilviatlakseen: www.wmo.int Pilviatlas
Suomalainen pilvikuvasto: http://ilmatieteenlaitos.fi/pilvikuvasto

Juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen. Kuva: Flickr / timokoo (CC-lisenssillä)

Seuraa kotisohvalta: Ukkosia lähellä ja kaukana

To, 06/02/2016 - 15:43 By Jarmo Korteniemi

Kiinnostavatko myrskyt bongausmielessä, vai hirvittääkö ukkosen jylinä? Kumpaankin auttaa tilanteeseen tutustuminen ennen kuin tilanne on päällä. Ukkosrintaman liikkeitä voi seurata kätevästi suorana kotikoneelta.

Kesän säätiedotuksissa tulee väistämättä vastaan varoituksia ukonilmoista ja myrskyistä (lisätietoa: Ilmatieteen laitos, MeteoAlarm). Myräkän ollessa tuloillaan tilanteen kehittymistä voi seurata useista netin seurantapalveluista.

Listasimme alle parhaat tuntemamme sivustot, joilta löytyy ajantasaista tietoa ukonilmojen liikkeistä. Juttua päivitetään ja laajennetaan kesän 2016 aikana, joten asiasta kiinnostuneiden kannattaa käydä vilkaisemassa listaa uudemmankin kerran.

Seurantakartoilta näkee kuinka lähelle ukkonen on tullut, ja rintaman liikkeistä voi päätellä minne se on menossa. Salama- ja sadekarttoja voi siis käyttää apuna jos haluaa välttää pihalle menemistä pahimman myräkän aikaan, tai toisaalta lähteä tarkoituksella ulos bongaamaan luonnon raivoamista.

Aiemmissa ukkosjutuissamme on kerrottu havainnollisemmin mm. ukkosten syntymisestä sekä rajujen ukkosmyrskyjen tekemistä tuhoista.

Kartat

1. Maailmankartat on tehty globaalin seurantaverkoston turvin. Kartoista näkee siis kauempanakin riehuvat rajuilmat. Maapallolla on koko ajan käynnissä ehkä tuhatkin myrskyä, ja joka sekunti maahan osuu arviolta sata salamaa.

2. Lähialueiden kartat näyttävät ukkosten ja sadealueiden kehityksen Suomessa ja lähiympäristössä. Kartat ovat usean säätutkalaitteiston aineistosta koostettuja ja luotettavia.

3. Paikalliset kartat kertovat lähinnä yksityisten ja yhteisöjen ylläpitämien laitteistojen havainnoista. Paikannuksen tarkkuus on yleensä hyvä etenkin tutkan lähimaastossa. Osa laitteistoista voi ajoittan olla pois käytöstä.

Havaintojen perusteita

Pilviä ja sadetta seurataan säätutkien avulla. Niiden toimintaperiaate on periaatteessa yksinkertainen: tutka lähettää mikroaaltosäteilyä ympärilleen ja vastaanottaa takaisin heijastunutta säteilyä. Vesipisaroista, pilvistä ja aerosoleista heijastuneen säteilyn teho on kuitenkin yleensä hyvin pieni (miljardisosan miljoonasosia lähteneestä pulssista), joten vastaanotinten on oltava hyvin tarkkoja. Laitteistosta riippuen tutkalla voidaan kuitenkin seurata jopa satojen kilometrien päässä liikkuvia myrskyjä.

Salaman paikannus perustuu useimmiten salaman aiheuttaman nopean ja monipuolisen sähkömagneettiseen säteilyn pulssin havaitsemiseen. Muut yleiset ympäristön tapahtumat eivät esimerkiksi aiheuta radiopulssia samaan aikaan valovälähdyksen kanssa.

Varmin paikkatieto sekä myrskyrintamalle että salamaniskuille saadaan aina usean laitteen avulla tehdystä määrityksestä. Lähimpänä oleva yksinäinen laite ei siis välttämättä aina anna kaikkein parasta tietoa. Tarkkuutteen vaikuttavat mm. tutkan ja salaman paikka ympäröivässä maastossa, antennilaitteen tyyppi, asennus ja kalibrointi, mittaukseen käytetty ohjelmisto, keli, käyttäjä, sekä monet muut tekijät.

Myrskyistä kesää!

Juttu on paranneltu versio Tiedetuubissa aiemmin ilmestyneestä artikkelista, joka oli ilmeisesti kadonnut jonkin sivustouudistuksen myötä bittiavaruuteen.

 

Lähteet: Finnish Lightning Center (suomeksi); FinWX (suomeksi, tutkaverkko: Lappi, Oulu/Kainuu, Länsi-Suomi, Itä-Suomi, Etelä-Suomi, Ahvenanmaa); Geokätkö (suomeksi, käyttää Ilmatieteen laitoksen aineistoja); Ilmatieteen laitos (suomeksi, tutkaverkon kartta); Suomen Saapalvelu (suomeksi, tutkaverkon kartta); Tähtitieteellinen yhdistys Ursa (suomeksi, linkkilista); Ukkostutka (suomeksi); Blitzortung (englanniksi, tutkaverkon asemalista); LightningMaps (englanniksi, käyttää Blitzortungin aineistoja, tutkaverkon kartta); StrikeStar Europe (englanniksi); World Wide Ligntning Location Network (englanniksi, tutkaverkon asemalista)

Kuvat järjestyksessä: Ilmatieteen laitos (otsikkokuva), LightningMaps, Ilmatieteen laitos, Sääasema Jyväskylä Nenäinniemi. Kuvat ovat kirjoittajan muokkaamia kuvakaappauksia sivustoilta.

Sadepommi posauttaa puutkin nurin

La, 03/26/2016 - 14:15 By Jarmo Korteniemi

Ukkosmyrskyn yhteydessä esiintyvä sääilmiö on vaaraksi niin ilmassa kuin maassakin

Hurjimpien ukkospuuskien nopeudet voivat yltää käsittämättömiin lukemiin, jopa 150–250 kilometrin tunnissa (40–70 m/s). Ne johtuvat erittäin voimakkaista mutta pienialaisista syöksyvirtauksista, ja aiheuttavat mittavaa tuhoa. Puut kaatuvat ja katkeilevat järjestelmällisesti yhteen suuntaan tuulen ja rintaman edetessä. Eron vaikkapa vinhasti pyöriviin trombeihin (eli tornadoihin) huomaa helposti, sillä sellaisten jälki on yhtä sekamelskaa.

Meillä syöksyvirtausta saattelee lähes aina aimo annos sadetta, joka tippuu yllä painostavasta pilvestä joko vetenä tai rakeina. Tapahtuma näkyy harvemmin kauempaa selvästi, mutta sellaisessa tapauksessa epävirallinen mutta kuvaava "sadepommi"-nimitys on paikallaan (video alla). Aro- ja aavikkoseuduilla syöksyvirtaus voi olla kuivakin, ja siksi lähes näkymätön, jos siis tuulen kuljettamaa irtomateriaa ei lasketa.

Yllä: Sadepommi Arizonassa vuonna 2015. Videolla väitetään että tapahtuma olisi harvinainen, ja ehkä se onkin -- Arizonassa siis.

Suomessa syöksyvirtauksia esiintyy lähes joka ukkosen yhteydessä, mutta yleensä niiden aiheuttamat puuskaiset tuulet eivät nouse 15 m/s korkeammiksi. Voimakkaat, todellisia tuhoja tekevät syöksyvirtaukset ovat varsin harvinaisia, niitä sattuu koko maassa ehkä kerran vuodessa tai parissa.

Yllä: Vuoden 2010 Sonisphere -festarit olivat erään lähihistorian pahimpia tuhoja tehneen syöksyvirtauksen näyttämö - yksi ihminen kuoli ja kymmeniä loukkaantui. Tuulen vaikutukset alkavat näkyä ylemmän videon loppupuolella.

Syöksyvirtauksen synty

Kaikkien kuuropilvien edellä ja alla tuulee. Pilvi imee lähes imurin tavoin kulkusuunnastaan lämmintä ilmaa itseensä. Ilma nousee ja jäähtyy, ja samalla siinä oleva kosteus tiivistyy jääkiteiksi, joskus rakeiksikin. Kun kylmentynyt ilma lähtee vajoamaan, se voi helposti törmätä alla odottavaan lämpimämpään ilmaan. Jääkiteet sulavat, mikä vetää tehokkaasti lämpöenergiaa ympäröivästä ilmasta. Massiivinen kylmä ilmamassa rojahtaa kokonaisuudessaan alas – joskus hyvinkin nopeasti. (Prosessin voi aloittaa myös yksinkertaisesti pilven veden oma massa.)

Syntyvä syöksyvirtaus (engl. downburst) on käytännössä pystysuora kylmän ilman syöksytorvi. Maan kohdatessaan ilman liike kääntyy vaakaan, ja se leviää joka suuntaan voimakkaana puuskaisena tuulena. Tapahtuma on siis tavallaan nurinkurinen sienipilvi, ja maassa koetut kova tuulet ovat alati laajenevan "lakin" alueen tapahtumia. Ukkospuuskat ovat näistä tutuimpia, niitä kun syntyy helposti kovien ukkosmyrskyjen yhteydessä.

Pienimmissä microbursteissa alas holahtava ilmamassa voi olla poikkileikkaukseltaan pieni, jopa vain satoja metrejä, mutta se leviää laajalle alueelle. Toisessa ääripäässä kaikkein suurimpien syöksyvirtausparvien vaikutus taas voi ulottua jopa satoja kilometrejä pitkälle alueelle.

Etenkin pienet syöksyvirtaukset syntyvät ja elävät hyvin nopeasti. Koko tapahtuma voi kestää vain kymmeniä sekunteja, eikä niitä vielä osata täysin ennustaa. Tämän vuoksi ukkospilvien alla, lähellä maanpintaa lentäminen on hyvin vaarallista. Nousuja ja laskuja ukkospilvien alla kannattaa välttää, jos vain mahdollista.

Alla vielä muutama video, joista puuskan vaikutus erottuu kunnolla. Tuuli riepottelee niin rakeita, ihmisiä, puita kuin lentokoneitakin.

Päivitys 28.3.2016 klo 22.50: Korjattu parissa kohdassa loppupuolella ollut väärä termi. Kyse ei siis todellakaan ollut mistään suihkuvirtauksesta, missään vaiheessa, vaan ainoastaan syöksyvirtauksista.
Päivitys 29.3.2016 klo 10.00: Korjattu normaalien puuskien nopeudeksi 15 m/s, aiemmin paikalla luki 15 km/h.
Päivitys 30.3.2016 klo 15.45: Korjattu ensimmäisen videon kuvauspaikaksi Arizona, aiemmin paikaksi oli merkitty Australia.

Sääpallon räjähdys stratosfäärissä

Ti, 01/12/2016 - 09:36 By Jari Mäkinen
Sääpallo räjähtää


Joka päivä noin 800 säähavaintopalloa lähetetään taivaalle ympäri maailman. Tyypillisesti ne lähetetään säähavaintoasemilta klo 00:00 ja 12:00 GMT, jolloin säähavaintoaineistoon saadaan samanaiksisesti ympäri maailman tärkeää tietoa paikan päältä, ilmakehän eri osista; vaikka satelliiteilla, tutkilla ja lasereilla saadaan paljon tietoa ilmakehästä kaukaakin, ei mikään toistaiseksi ole tehokkaampi ja tarkempi tapa kuin säähavaintopallon kuljettama sensoripaketti, joka lähettää tietonsa sääasemalle.


Päivän kuvaSäähavaintopallon nousunopeus riippuu pallon koosta, mutta yleensä se on 2–6 m/s. Palloon ripustetaan radiosondi, joka määrittää sijaintinsa satelliittinavigoinnin avulla ja mittaa mm. ilmanpainetta, ilman lämpötilaa ja suhteellista kosteutta. Pallon liikettä havaitsemalla saadaan selville myös tuulen suunta ja nopeus.

Pallot nousevat tyypillisesti 30-40 kilometrin korkeuteen ja noustessaan nämä yleensä latex-kumista tehdyt, heliumilla täytetyt pallot laajenevat ilmanpaineen laskiessa yläilmakehässä. Pallo saattaa paisua jopa satakertaiseksi halkaisijaltaan verrattuna siihen, millainen se oli lähetettäessä. Lopulta pallot räjähtävät, kun kumi ei enää pysty venymään ja kylmä ilma haurastuttaa sitä. Pallon rippeet ja pieni, kevyt styroksiin pakattu mittalaitepaketti putoavat alas vahinkoa aiheuttamatta.

Monet harrastajat käyttävät säähavaintopalloja nostamaan myös kameroita yläilmakehään. Kun kameran mukana on esimerkiksi satelliittipaikannuslaite, joka lähettää koordinaatteja tekstiviestinä matkapuhelimeen, on alas pudonnut kamera varsin helppoa (joskus vähemmän helppoa) käydä hakemassa. Kuvat ovat yleensä upeita, aivan kuin avaruudessa otettuja.

Amerikkalainen John Abella onnistui nappaamaan vuonna 2010 kuvan räjähtävästä sääpallosta. Kuva on sattumalta otettu juuri sen sekunnin sadasosan aikana, kun pallon latex antoi periksi ja hajosi moniksi pieniksi kumisiivuiksi, jotka näyttävät auringonvalossa varsin omituisilta avaruusmadoilta. Korkeus oli noin 30 km ja kamerana oli Auringon voimakkalta säteilyltä ja kylmältä viimalta suojattu Canon PowerShot A560.

Ensimmäisenä maailmassa ilmapalloa havaintojen tekemiseen käytti ranskalainen meteorologi Léon Teisserenc de Bort vuonna 1896, joka löysi pallojen avulla tropopaussin ja stratosfäärin, ilmakehän kaksi alinta osaa.

Siinä missä nykyisin lähes kaikki pallot tehdään Kiinassa, on eräs suurimmista säähavaintopallojen mittalaitteistojen valmistajista suomalainen Vaisala Oyj. Myös muut mittalaitepakettien valmistajat käyttävät Vaisalan antureita, ja niistä erityisesti tänä vuonna 40 vuotta täyttänyt kosteusanturi HUMICAP on erittäin suosittu. HUMICAP oli maailman ensimmäinen kapasitiivinen ohutkalvoteknologiaan perustuva kosteusanturi, mistä alkoi Vaisalan eteneminen suhteellisen kosteuden mittaamisen markkinajohtajaksi sekä kapasitiivisten ohutkalvoantureiden maailmanvalloitus. Nyt Vaisalan kehittämä menetelmä on maailmanlaajuinen teollisuusstandardi. Vaisala on kehittänyt vuosikymmenten aikana tekniikkaansa niin, että nykyinen HUMICAP on edelleen markkinoiden tarkin ja luotettavin kosteusanturi.

Missä huomisen Valio-myrsky on nyt?

To, 10/01/2015 - 17:39 By Jari Mäkinen
Kuvakaappaus tuulikartastosta

Päivän kuvaEnnusteen mukaan huomenna perjantaina Suomen yli liikkuu parasta aikaa syvenevä, nopea matalapaine, joka saa aikaan myrskyn. 

Myrskypuuskia esiintynee perjantaina Lappia lukuun ottamatta, todennäköisimmin maan keskivaiheilla sekä Pohjois-Pohjanmaalla ja Kainuussa. Ilmatieteen laitoksen mukaan Etelä-Suomi saattaa selvitä vähäisemmällä tuulella, mutta odotettavissa on sielläkin silti paikoin myrskyvahinkoja.

Puuskat ovat koko maassa Lappia lukuun ottamatta 18–22 metriä sekunnissa, Pohjois-Pohjanmaalla, Kainuussa ja maan keskiosassa monin paikoin 20–25 m/s. Tuulet voivat aiheuttaa puiden kaatumisia laajalti, joten sähkökatkoja on odotettavissa laajalla alueella.

Myrsy ei kuitenkaan synny tyhjästä, vaan laajemmissa sääkartoissa myrsky näkyy jo nyt. Nyt torstaina iltapäivän lopussa se on iskemässä juuri Pohjanmereltä Norjan keskiosiin ja sen jälkeen yön ja huomisaamun aikana se puhaltaa muuttuen yli Ruotsin kohti Suomea.

Matalapaineen kulkua ja kehittymistä voi seurata mm. mainiossa Windyty-palvelussa, mistä päivän kuvamme on napattu. Luonnollisestikin huomisen kuluessa Ilmatieteen laitos seuraa tilannetta niin nettisivuillaan, twitterissä kuin tiedotusvälineissäkin. 

Sata salamaa - ja vähän enemmänkin

Ti, 08/25/2015 - 12:38 By Toimitus

Päivän kuvaKreikkalainen valokuvaaja Chris Kotsiopoulos oli kuvaamassa täydellistä kuunpimennystä 15. kesäkuuta 2011 Ikarian saarella Aegeanmerellä lähellä Turkin rajaa, kun pimennyksen kuvaamisen aikaan alkoi horisontissa kehittyä ukkosmyrsky. Niinpä Chris suuntasi kameransa kohti ukkosta, kun se vyöryi lähemmäksi, ja otti 70 valotusajaltaan 20 sekuntia ollutta kuvaa. Näistä hän koosti tämän hieman yli 20 minuutin ajanjakson tapahtumia esittelevän kuvan. Yli sadasta näkyvästä salamasta suurin osa iski pilvistä maahan.

Salamoinnin ja ukkosen synnystä sekä niihin liittyvistä uskomuksista voi lukea toisesta artikkelistamme.

Kuva julkaistiin helmikuussa 2012 Earth Science Picture of the Day -sivustolla. Siellä julkaistaan "päivän maapallontutkimuskuvia" NASAn Goddardin avaruuskeskuksen Kaukokartoitustoimiston ja sen kanssa yhteistyössä olevien yliopistojen toimesta.

Tiedetuubissa kuva julkastiin alunperin 25.8.2013.

Kuva: EPOD - Chris Kotsiopoulos

Hurjien ukkosten maanantai

Su, 07/13/2014 - 23:52 By Jari Mäkinen
Salamointia (Flickr / Pekka Isomursu)

(Päivitys tiistaina 15. heinäkuuta: maanantaista tuli ennusteen mukaan hyvin aktiivinen.)

Ennusteiden mukaan maanantaista on tulossa myrskyisä, kun lämmintä kautta seuraa kylmää rintamaa edeltävä voimakas ukkosrintama. Sunnuntai-iltana se on saavuttanut jo eteläisen Suomen ja on liikkumassa yön ja maanantain kuluessa kenties jo Keski-Suomeen ja Pohjanmaallekin. Luvassa on ukkoskuroja, salamointia, runsasta paikallista sadetta, kenties rakeitakin ja syöksyvirtauksia. Ennusteen mukaan tuhansia salamoita välähtelee taivaalla seuraavan vuorokauden kuluessa.

Myrskybongarit ovat luonnollisesti innoissaan tästä ja heidän nettisivullaan kerrotaankin meteorologien asiantuntemuksella parhaita vinkkejä lähipäiviksi.

Ilmatieteen laitoksen Sää- ja turvallisuuskeskuksen meteorologi Ari-Juhani Punkka ennustaa sivustolla, että maanantain iltapäivällä lämmin rintama sijaitsee itä-länsisuuntaisesti lähes Etelä-Lapin rajalla ja kylmä rintama likimain Kotkan ja Vaasan välisellä linjalla. Suurin osa alailmakehän kosteudesta on pakkaantuneena tuon linjan yläpuolelle, siis lämpimälle puolelle, ja kostein vyöhyke olisi Pohjois-Pohjanmaalla.

Kylmän rintaman kostea vyöhyke puolestaan on sen edessä ja sen kosteusmäärät näyttävät olevan lämpimän alueen kosteaa vyöhykettä pienempiä. Nämä yhdistyvät illan kuluessa ja synnyttävät konvektiopilviä ja edelleen saavat aikaan ukkosia.

Punkan mukaan ukkosen todennäköisyys on suurin iltapäivän ja alkuillan tunteina vieressä olevan (sivustolta poimitun) kartan osoittamalla alueella. Vähäisessä määrin salamoivia kuuropilviä saattaa kuitenkin esiintyä heti maanantain alkutunneilla alueen lounaisosassa. Päivemmällä salamoivat pilvet esiintyvät kosteimman ilman alueilla, jolloin maan lounaisosa on todennäköisesti jo jäänyt kylmän pintarintaman taakse poutaantuvalle alueelle. Vuorokauden viimeisten tuntien aikana salamointi on mahdollista enää lähinnä linjan Joensuu-Kokkola pohjoispuolella.

Tilanne ei ole mitenkään erityinen, sillä usein kuumaa jaksoa seuraa ukkosia, mutta nyt rajakerroksen kosteus lähentelee tasoa, joka saavutetaan ehkä vain pari kertaa kesässä.

Pääasialliset vaaratekijät tilanteessa muodostavat pienialaiset ja yksittäin esiintyvät syöksyvirtaukset, runsas salamointi, runsas sade sekä rakeet noin 4 cm kokoon saakka. Todennäköisimmin suurin haitta aiheutuu salamoinnista ja sateesta.

Tilanne on kaikkea muuta kuin selvä, ja joidenkin numeeristen mallien mukaan ukkostelun alku saattaa viivästyä, mutta jo nyt alkaneen ukkosaktiivisuuden perusteella näyttää siltä, että maanantai katkaisee maan etelä- ja keskiosan viikkoja kestäneen merkittävien ukkospäivien tauon.

Myrskybongarit ovat tästä innoissaan ja pelastuslaitokset harmissaan.

Salamointia voi seurata (lähes) reaaliajassa täällä: http://www.lightningmaps.org

Suomen tilanteesta saa hyvää, tarkkaa tietoa myös Ursan Myrskybongausjaoston tutkaselaimesta.

Lähde: Rajuilmaennuste 14.7.2014

Otsikkokuva: Flickr / Pekka Isomursu

Päivän kuva 25.8.2013: Sata salamaa - ja vähän enemmänkin

Su, 08/25/2013 - 00:38 By Toimitus

Kreikkalainen valokuvaaja Chris Kotsiopoulos oli kuvaamassa täydellistä kuunpimennystä 15. kesäkuuta 2011 Ikarian saarella Aegeanmerellä lähellä Turkin rajaa, kun pimennyksen kuvaamisen aikaan ukkosmyrsky alkoi kehittyä horisontissa. Niinpä Chris suuntasi kameransa kohti ukkosta, kun se vyöryi lähemmäksi, ja otti 70 valotusajaltaan 20 sekuntia ollutta kuvaa. Näistä hän koosti tämän kuvan, missä on yli sata salamaa, joista suurin osa iski pilvistä maahan.

Kuva julkaistiin viime vuoden helmikuussa NASAn Goddardin avaruuskeskuksen Kaukokartoitustoimiston ja sen kanssa yhteistyössä olevien yliopistojen "päivän maapallontutkimuskuvassa", Earth Science Picture of the Day -sivustolla.

Kuva: EPOD - Chris Kotsiopoulos

Hidas kevät

La, 03/16/2013 - 10:00 By Toimitus

Tuntuuko siltä, että kevättä kohti mennään, mutta korkeintaan etanan vauhtia? Vaikutelma ei ole ollenkaan väärä, sillä Ilmatieteen laitoksen tiedotteen mukaan yöt ovat viime aikoina olleet paikoin harvinaisen kylmiä.

Maaliskuun alkupuoli on ollut keskimäärin runsaat viisi astetta tavanomaista kylmempi. Edellisen kerran maaliskuun alku oli yhtä kylmä vuonna 2006.

Kevätpäiväntasauksen molemmin puolin päivä pitenee nopeasti – Etelä-Suomessa noin viisi minuuttia ja pohjoisimmassa Lapissa kymmenisen minuuttia päivässä – ja yhä ylemmäs kipuava aurinko alkaa jo lämmittää, mutta yöt ovat olleet viime aikoina harvinaisen kylmiä. Pakkasennätyksiä ei ole rikottu, mutta mittarit ovat näyttäneet kuluvan talven alimpia lämpötiloja. 

Taivalkosken kirkonkylällä mitattiin keskiviikon 13.3. vastaisena yönä –38,2 astetta, mikä on toistaiseksi kuluvan talven alin lämpötila Suomessa. Perjantain vastaisen yön alin lämpötila oli Utsjoen Kevojärven asemalla mitattu –38,0 astetta.

Maan eteläosissa viime öiden alin lukema on ollut Vihdin Maasojan asemalla torstain vastaisena yönä mitattu –29,6 astetta. Sitä kylmempiä lukemia mitattiin maan eteläosissa aiemmin tammikuun loppupuolella.

Viime päivien kaltaisia kylmiä lämpötiloja ei havaita läheskään joka vuosi enää maaliskuun puolivälissä, mutta ne eivät ole myöskään poikkeuksellisia vuodenaikaan nähden. Vastaavanlaisia maaliskuisia pakkaslukemia havaittiin useita kertoja 1960–1980-luvuilla. 

Esimerkiksi Kittilän Pokassa mitattiin 12.3.1981 lämpötilaksi –42,8 astetta. Alin Suomessa maaliskuussa mitattu lämpötila on Sallan Tuntsan asemalla 1.3.1971 mitattu –44,3 astetta. Siihen on onneksi vielä matkaa.

Maaliskuun säätilastot: http://ilmatieteenlaitos.fi/maaliskuu