•  

Jää ja lumi V (02.01.2011 22:00)

Autor: Jüri Kamenik

Jõululume fotokonkursile saabunud pilt
Autor Peeter Teedla
Pilt on tehtud 31.12.09 Tallinna lähedal. Selline lumehelves oli jäänud kinni lapse tehtud lummeonni seina külge

 

Eesti ja inglise keele omavahelisel tõlkimisel on mõningane segadus: me ütleme küll lörts, aga see on ikkagi lumi, kuigi märg. Mõnikord sajab märga lund koos vihmaga jne, võimalusi on palju. Sellest ilmselt järgnev väärarvamus, sest arvatakse sageli, et inglise keeles tähendab sleet lörtsi. Tegelikult on lörts inglise keeles wet snow või rain/snow. Sleet tähistab hoopiski midagi jäitetaolist või jäävihma. Rohkem selgitusi vt palun: https://ilm.ee/?45660

Eelmise osa lõpus esitasime kaks küsimust: kas saab olla nii külm, et lund ei saja ja kas lund võib ka selgest taevast sadada?
On teada, et lumesaju tõenäosus väheneb oluliselt, kui temperatuur langeb alla -20°C. Väidetakse, et väga külmas õhus on veeauru liiga vähe, et saaksid moodustuda olulised sademed, kui just ei ole lisaniiskuse allikat, näiteks lahtist veekogu, lähedal, kuid sel juhul on ka temperatuur sajupiirkonnas kõrgem kui seal, kus on selge. Kui järele mõelda, siis madalama kui -20°...-30°C temperatuuri puhul on korralik lumesadu küll ebatõenäoline, kuid siiski mitte võimatu. Põhimõtteliselt võib ka tugeva pakasega lund isegi üsna palju sadada, kuid väga külm õhk on tavaliselt väga stabiilne ning seetõttu puuduvad tingimused lumesaju tekkeks, milleks on näiteks intensiivne õhumassi kerkimine, mille puhul eralduks sademeid. Mingis mõttes on erandiks toodud sooja veekogu näide, sest lahtise veekogu kohal on õhk niiskem ja soojem, mistõttu õhk tõuseb ja jahtub ning tekivad sademed. Kuid see on lokaalne nähtus ning külmas ja stabiilses talvises õhumassis iseenesest (mõeldud on õhumassi omadust) siiski pole sademeteks ikkagi sobivaid tingimusi (teisiti on asi suvel, kui sademed võivad ka väga külmas õhumassis tekkida, kui aluspind on piisavalt soe, seega külma õhumassi puhul on sademete tekkeks oluline teatud omadustega aluspind), nii et tõetera „liiga külm lumesajuks“ on sees vaid külma ja kuiva aluspinna kohal olevas eriti külmas õhumassis. Ei ole mingi haruldus, et tugeva pakasega võib tekkida härmatis või jäänõelu suspensioonina õhku, mida võib ka sademeteks pidada, kuid selle pidamine lumesajuks on ilmselt liialdus. Järveefektist vt pikemalt https://ilm.ee/?46788 viimasest lõigust.

Vahel sajab lund, kui märkimisväärseid pilvi pole vaateulatuses, kuid sadu võib pärineb siiski juba hajunud või küllaltki kaugest pilvest, sest lumehelveste maapinnani jõudmine võtab pilvedest aega umbes poole tunni ümber, mille jooksul võib pilv hajuda või eemale liikuda. Vahel, sageli väga külma õhuga (külma 20°C ja rohkem) võib sadada lund ka väga õhukestest pilvedest või väikestest pilveräbalatest, mida ei pruugi esmasel vaatlusel avastada, kuid lumesajuks neist piisab. Täiesti pilvitu taevaga võib tekkida hall, härmatis, jääkristallid (teemanttolm), jääudu, mis on küll üheks sademete vormiks, kuid tegemist pole lumesajuga.

Huvitavad on väited, et näiteks ilutulestik võib vallandada lumesaju, sest suitsuga satub atmosfääri palju võimalikke kondensatsioonituumasid. Seda peaks eraldi uurima, kuid arvata võib, et mingi mõju ilutulestikult võib-olla siis, kui ilm on väga sajualdis ehk niikuinii hakkaks sadama või sajab, kuid ilutulestiku suits võib aidata kaasa saju varasemale algusele või tugevdada olemasolevat sadu. Kõik see aga on vaid oletus ja vajaks kontrollimist.

Kui sajab lund ja on piisavalt tuult, võib tuisata. Mis on tuisk, mis tingimustel see tekib ja kui tugevad võivad tuisud olla ning kui sageli Eestis tuiskab? Tuisk on ilmastikunähtus, mis on seotud tuulega. Seejuures üheks tuisu tekkimise tingimuseks on kas sadav lumi, lahtine lumi maapinnal või mõlemad.
Meteoroloogiliselt tehakse vahet pinnatuisul, kui lumi kandub edasi mööda maapinda ja see ei piira nähtavust; madaltuisul, kui tuul tõstab lume mõne meetri kõrgusele, seejuures horisontaalne nähtavus halveneb, ent taevas jääb nähtavaks; ja üldtuisuks, kui väga halb (alla 1 km) on nii horisontaalne kui vertikaalne nähtavus (nii pilved kui kauged objektid jääva tuisuvaniku taha).
Eriti ohtlikuks loetakse tuisku, kui keskmine tuule kiirus on vähemalt 15 m/s vähemalt 12 tunni jooksul (vt EMHI hoiatuste kriteeriume:)
Maailma piires siiski varieeruvad tuisu kriteeriumid üsna palju, vt: Wikipedia (lumetormi kohta).
Üldtuisu esinemise tõenäosuse maksimume seoses tuule tugevusega võib eristada kaks – esimene neist tekib juba 4-6 m/s tugevuse tuulega, teisel juhul aga on tuul üle 15 m/s. Põhjus on selles, et kui tuul on tugevam kui umbes 9 m/s, siis surub see sadava lume kokku ning tuisu tekkimise tõenäosus on väiksem. Kui aga tuul on väga tugev, eriti üle 20 m/s, siis suureneb taas oluliselt tuisu tekkimise tõenäosus. Pinnatuisu puhul muidugi vahepealset miinimumi pole.

Tavaliselt tekib suurem tuisk sügava tsükloni läheduses, eriti aga edela-ja lõunaosas, sest seal on isobaaride gradient kõige suurem ja tuisu võimalus suurim. Edelast saabub tihti ka sula, mille tõttu on tekkinud arvamus, nagu läheks pärast tuisku ilm soojaks. Kui tsükloni kese läheb Eestist põhja poolt mööda, siis nii ongi. Kui soe front jõuab kohale, siis lakkab sadu, tuul nõrgeneb, võib sulale minna ning tekkida udu. See aga pole ainus stsenaarium tuisu tekkimiseks. Tsükloni või külma frondi tagalas, kui peale tungib külm õhumass, võib samuti tihti tuisata. Sellisel juhul on tuisk tugevam tavaliselt rannikualadel, sest tuul on siis loodest või põhjast. Sellisel juhul temperatuur aga üldsegi langeb – võib öelda, et tuiskab külmaks. Saju lakkamisel kestab tugev tuul tsükloni tagalas tihti veel tunde või isegi päevi ning see keerutab pinnatuisku, sest kuna ilm külmenes, siis on ilmselt lahtist lund, mida saab tuul edasi kanda. Tuisk võib tekkida ka näiteks rünksajupilvede puhul, kuid sel juhul on see lühiajaline, põnevast juhtumist loe: https://ilm.ee/?48198;  mõne väikese osatsükloni või tsükloni üleminekul või kui rannikualadel on tugev tuul ja õhumass on väga külm – merel tekib lumesajupilvi ning tuul põhjustab lume tuiskamist. Kõigil neil juhtudel ei lähe samuti tavaliselt soojemaks.

 
Foto 8. Tuisk 25. detsembril Tallinnas.
Autori foto


Foto 9. Ka tuisus on salapära.
Autori foto

Kõige rohkem tuiskabki Eestis rannikualadel – keskmiselt kuni 30 päeval aastas, kuid ka kõrgustikel on tuisupäevi üsna palju - 25 ümber. Keskmiselt (klimaatiliselt) kõige tuisusemad kuud on Eestis jaanuar ja veebruar, kuid ka oktoobris ja mais on tuisanud (Eesti NSV kliimaatlase andmed). Võib-olla on meeles veel 2002. aasta oktoobri lumetormid. 2008. aastal oli suur lumetorm märtsi lõpus ning 23. novembril, mis ei lange samuti tuisu maksimumajaga kokku. 2010. aastal oli märkimisväärne tuisk 9.-10.12., kusjuures raskeimaks kujunes olukord Virumaal, kus täheldati ka välkusid. 23.11.2008. a. tuisu ajal märgati välkusid paljudes kohtades. Sellistel aegadel on temperatuurikontrastid Euroopas kõige suuremad ning seetõttu on suured lumetormid sügisel või kevadel samuti võimalikud. Erakordseks võib pidada siiski 1978. a. juhtunud, kui 30. septembril oli lumetorm ja järgmisel, s.o. 1. oktoobri hommikul mõõdeti Võrus lumikatte paksuseks 22 cm, Haanjas koguni 30 cm.
Tugevaimates tuiskudes võib tuule kiirus ületada 30 m/s ning nähtavus olla nullilähedane (23.11.2008 lumetormiga olidki äärmusväärtused sellised), eriti maapinna lähedal, sest tuul tõstab samuti lund üles, mis halvendab veelgi nähtavust.

Kui lumi on kord juba maha sadanud, moodustades lumikatte, siis see ei jää niisama vedelema, vaid sellega toimuvad mitmesugused füüsikalised protsessid – metamorfoosid. Eristatatakse mitut tüüpi metamorfoose. Need tekivad seetõttu, et  lumekristallid ei ole pikas perspektiivis stabiilses olekus ning lumikattes hakkavad need muutuma, et saavutada tasakaaluolek.

Esimesed muutused toimuvad tavaliselt tuule mõjul, sest tuul kannab lund edasi, mille käigus lõhutakse lumekristalle ning lumi muutub siis peenemaks, pulberjaks. Kui tuul on esimese töötluse andnud, siis samal ajal või hiljem, olenevalt, kas sajab juurde või mitte, milline on temperatuur, kas tugev tuul püsib või mitte jne, toimuvad juba muutused lumikattes teiste mehhanismide alusel. Näiteks on tihti lumepinna kohal temperatuur palju madalam kui lumikatte sees või all. Siin astub mängu veel küllastava veeauru rõhk, mis on kõrgema temperatuuriga kohtades suurem kui madalama temperatuuriga kohtades. Teatavasti saavad kergemini liikude need molekulid, millel on suurem kineetiline energia, samuti toimub aine liikumine väiksema rõhu suunas ehk veemolekulid aurustuvad lumikatte alumisest osast ja liiguvad lumikatte pinna poole, sest seal on külmem – veeauru rõhk on väiksem, sügavamal aga on temperatuur kõrgem, mis soodustab aurumist ja veemolekulide liikumist. Seega tekivad temperatuurigradiendi tingimustes lumikatte ülemisse ossa uued kristallid, samal ajal, kui altpoolt läheb struktuur urbsemaks. Moodustuvate kristallide kuju sõltub temperatuurigradiendi suurusest.
Teistmoodi metamorfism tekib, kui temperatuur ei erine lumikattes vertikaalselt. Sel juhul muutuvad kristallid väiksemateks osadeks, trend on nende ümaramaks muutumisele:

Joonis 11. Kui lumikattes pole vertikaalset temperatuurigradienti, siis muutuvad kristallid väiksemateks osadeks ning ümaramateks. Arvud näitavad, mitmendal päeval oli kristall näidatud kuju omandanud. (LaChapelle 1969) .

Lumekristallid püüavad saavutada võimalikult suurt ruumala võrreldes pindalaga. Ka siin mängib rolli küllastava veeaururõhu erinevus, mis on suurem ümaral pinnal, kuid väiksem näiteks tasase pinna kohal või kahe kristalli kokkupuutekohas. Vastavalt rõhkude erinevusele hakkavad veemolekulid reorganiseeruma. See võtab nädalaid aega, nagu jooniselt näha. Lõpuks tekivad graanulitaolised jäätombukesed (sõmerlumi).
Viimaks muutub lumikate ka korduvate sulade ning külmumisperioodide tõttu. Lumikate muutub tugevamaks ja tihedamaks. Kristallid kaotavad esialgse kuju.

Stabiilne lumikate võimaldab tegeleda ka õhusaasteuuringute ning -seirega, sest koos lumega läheb lumikattesse kihtide kaupa saju hetkel õhumassis olnud ained. Saadavad andmed on kvaliteetsed siis, kui ei ole suuri sulasid talve jooksul olnud, sest sula viib aineid lumikatte sügavamasse ossa, segab eri kihte (aine-ja massivahetus on väga suur), võib kõrvalisi aineid sisse sattuda jne. Väga sobiv oli uuringuteks 1995/96. aasta talv, kui korralik talv püsis pikka aega ning märtsis viidi üle Eesti läbi ulatuslik uuring (teadusühing IM Saare). Proove võeti kokku 200, need kujutasid endast puursüdamike taolisi torusid lumikattest, kus sai kihtide kaupa määrata ainete sisaldusi – lumikate peegeldas vähemalt 3 kuu jooksul toimunud muutusi ja olukorda, olles omamoodi arhiiviks. Ka 2009/2010. a. talvel olid head võimalused selliseks uuringuks, sest detsembrist kuni veebruari lõpuni püsis temperatuur paljudes kohtades alla 0°C, kuid kuu lõpus saabus suurem sula. Käesoleval talvel läks ilm sulale juba enne jaanuari keskpaika, kuigi detsember oli sisemaal suladeta. Hiljemgi oli korduvalt sula, nii et see talv ilmselt pole sobiv selliseks uuringuks.

30.12.2009-2.1.2010 sadas Tallinnas rekordiline kogus lund - 3.1. ulatus lumikatte paksus Tallinn-Harku jaamas 63 cm-ni, mis sai jaama uueks rekordiks. Veidi tagamaast. 30. detsembriks liikus Eesti kohale väheliikuv oklusioonifront, mille ümbruses sadas palju lund, kohati oli sadu tugev. Hiljem koondus sadu Põhja-Eesti kohale, sest tekkis järveefekt, mis püsis mitu päeva – nii kaua, kui meri on lahti ning õhumass väga külm. Seetõttu sadas mitu päeva lund, õhtul ja öösel ka rohkelt ning lumikate kasvas siis päevaga 7-12 cm. Järveefektist oli juttu ka siin ja lumerekordist Kuramaal siin - samuti seotud järveefektiga, kuid nähtusel aitas intensiivistuda väike madalrõhkkonnakeeris. Üpris intensiivne järveefekt tekkis ka 2010. a. novembri lõpus samuti põhjarannikul, sest kirdest liikus sooja merevee kohale eriti külm õhumass (temperatuur 1,5 km kõrgusel kuni -15°C) ja lund sadas mitu päeva järjest. Lume paksus kasvas kohati enam kui 40 cm-ni. Järveefekti tekkimiseks peavad olema täidetud mitmed tingimused, millest loe https://ilm.ee/?46788 viimasest lõigust.

Joonis 12. Järveefekt Soome lahel radaripildil.
Allikas: http://testbed.fmi.fi/

Joonis 13. Järveefekt satelliidifotol: mere kohal on näha pilvkatet, mis on kohati triibuline (tihedamad pilveribad on tuulesihis joondunud).
Allikas:

2010. a. ilmastik oli märkimisväärne ja väga põnev, loe kokkuvõtteid: https://ilm.ee/?48334 ja https://ilm.ee/?48336.
Lõpetuseks mõned pildid lumisest Tallinnast (autori fotod, 2009. a. lõpp):

Lumest ja talvest on kirjutanud ka Ain Kallis: emhi.ee

maakodu.ee

paber.maaleht.ee

Maalehes:

Huvitav nähtus:

Huvilisel tasub kindlasti tutvuda ka raamatute "Lumi ja lumikeskkond" (T. Frey) ja EMHI väljaandega "Eesti lumikatte teatmik".

Eelmised artiklid:

Jää ja lumi IV (30.12.2011) Jätkub jääle ja lumele pühendatud ülevaatesari. Neljandas osas keskendutakse lumekristallidele ning nende kuju, suurust ja liitumist mõjutavatele teguritele.

Jää ja lumi III (27.12.2011) Jätkub ülevaatesari lumest ja jääst. Kolmandas osas selgitatakse, milliste atmosfääritingimuste puhul sajab lund, millal jäävihma ja on jäidet.

Jää ja lumi II (28.11.2011) II osa jääle ja lumele pühendatud selgitustesarjast. Teises osas võtame vaatluse alla lume kui sademeteliigi ja uurime, kuidas see tekib.

Jää ja lumi (25.12.2011) See on pikem ülevaade jääst ning lumest, mis on Eesti talvise looduse üheks lahutamatuks komponendiks. Seega võiks sellest rohkem teada. Ülevaade on mitmeosaline. Esimene on sissejuhatav ja keskendub jääle, selle erimitele ning struktuurile.


Arhiiv

Telefon: 6 565 655

E-post: ilm@ilm.ee

Rohkem: Kontakt | Reklaam