Maatiede

oppitunnin tavoitteet

• kuvaavat ilmamassojen ominaisuuksia ja sitä, miten ne saavat nämä ominaisuudet.
• keskustelevat siitä, mitä tapahtuu, kun ilmamassat kohtaavat.
• listaa stationaaristen, kylmien, lämpimien ja okkluusiorintamien erot.

Sanasto

• ilmamassa
• kylmä rintama
• rintama
• liikkumaton rintama
• liikkumaton rintama
• lämmin rintama

Johdanto

sää jossakin paikassa riippuu usein siitä, millainen ilmamassa sen yllä on. Toinen keskeinen tekijä on se, onko paikka rintaman eli kahden ilmamassan kohtaamispaikan alla. Ilmamassojen ominaisuudet ja niiden vuorovaikutus ratkaisevat, onko sää jonkin alueen yllä vakio vai tapahtuuko nopeita muutoksia.

ilmamassat

ilmamassa on erä ilmaa, jonka lämpötila ja kosteus ovat lähes samat (kuva alla). Ilmamassa saa nämä ominaisuudet lähdealueenaan tunnetun maa-tai vesialueen yläpuolella. Kun ilmamassa istuu alueen yli useita päiviä tai kauemmin, se poimii kyseisen alueen erilliset lämpötila-ja kosteusominaisuudet.

ilmamassamuodostuma

ilmamassat muodostuvat laajalle alueelle; ne voivat olla 1 600 kilometrin läpimittaisia ja useiden kilometrien paksuisia. Ilmamassat muodostuvat pääasiassa korkeapainevyöhykkeillä, tavallisimmin polaarisilla ja trooppisilla alueilla. Lauhkeat vyöhykkeet ovat tavallisesti liian epävakaita ilmamassojen muodostumiselle. Sen sijaan ilmamassat liikkuvat lauhkean vyöhykkeen yli, joten keskimmillä leveysasteilla on herkästi mielenkiintoinen sää.

Mitä tarkoittaa ilmamassa, jossa on tunnus cPk? Tunnus cPk on ilmamassa, jonka mannermainen polaarinen lähdealue on kylmempi kuin se alue, jonka yli se nyt liikkuu.

ilmamassan liike

ilmamassat työntyvät hitaasti eteenpäin kovan tuulen vaikutuksesta. Kun ilmamassa liikkuu uuden alueen yllä, se jakaa lämpötilansa ja kosteutensa kyseisen alueen kanssa. Tietyn paikan lämpötila ja kosteus riippuvat siis osittain sen päällä istuvan ilmamassan ominaisuuksista.

myrskyjä syntyy, jos ilmamassalla ja sen ylittämällä alueella on erilaiset ominaisuudet. Esimerkiksi kun kylmempi ilmamassa liikkuu lämpimämmän maan päällä, alin ilmakerros kuumenee. Että ilma nousee, muodostaen pilviä, sadetta ja joskus ukkosmyrskyjä. Miten liikkuva ilmamassa muodostaisi inversion? Kun lämpimämpi ilmamassa kulkee kylmemmän maan yli, alin ilmakerros jäähtyy ja jää suuren tiheytensä vuoksi jumiin lähelle maanpintaa.

yleensä kylmät ilmamassat pyrkivät virtaamaan kohti päiväntasaajaa ja lämpimät ilmamassat pyrkivät virtaamaan kohti napoja. Tämä tuo lämpöä kylmille alueille ja viilentää alueita, jotka ovat lämpimiä. Se on yksi monista prosesseista, jotka pyrkivät tasapainottamaan planeetan lämpötiloja.

Illinoisin yliopiston verkko-opas ilmamassoista ja rintamista löytyy täältä: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/af/home.rxml.

rintamat

kaksi ilmamassaa kohtaavat rintamalla. Rintamalla kahden ilmamassan tiheydet ovat erilaiset, eivätkä ne sekoitu helposti toisiinsa. Yksi ilmamassa nousee ylitse muiden, jolloin syntyy matalapainevyöhyke. Jos nostettu ilma on kosteaa, tulee tiivistymistä ja sadetta. Tuulet ovat yleisiä rintamalla. Mitä suurempi lämpötilaero kahden ilmamassan välillä on, sitä voimakkaampia tuulet ovat. Rintamat ovat suurin syy myrskyiseen säähän.

loppuosa on omistettu neljälle rintamatyypille. Näistä rintamista kolme liikkuu ja yksi on paikallaan. Kylmillä rintamilla ja lämpimillä rintamilla rintaman etureunan ilmamassa antaa rintamalle nimensä. Toisin sanoen kylmä rintama on liikkuvan kylmän ilman etureunassa ja lämmin rintama merkitsee liikkuvan lämpimän ilman etureunaa.

Stationäärinen rintama

stationäärisessä rintamassa ilmamassat eivät liiku (kuva alla). Rintama voi muuttua paikallaan pysyväksi, jos ilmamassa pysäytetään esteellä, kuten vuorijonolla.

paikallaan pysyvä rintama voi tuoda mukanaan päiviä sateita, tihkusadetta ja sumua. Tuulet puhaltavat yleensä rintaman suuntaisesti, mutta vastakkaisiin suuntiin. Useiden päivien kuluttua rintama todennäköisesti hajoaa.

kylmät rintamat

kun kylmä ilmamassa ottaa lämpimän ilmamassan paikan, on kylmä rintama (kuva alla).

Kuvittele, että seisot yhdessä paikassa kylmän rintaman lähestyessä. Kylmää rintamaa pitkin tiheämpi, kylmä ilma työntää lämmintä ilmaa ylöspäin, jolloin ilmanpaine laskee (kuva yllä). Jos kosteus on tarpeeksi korkea, kasvaa tietyntyyppisiä cumuluspilviä. Korkealla ilmakehässä tuulet puhaltavat jääkiteitä näiden pilvien latvoista muodostaen cirrostratus-ja cirruspilviä. Rintamalla on luvassa sadekuuroja, lumikuuroja tai ukkosia puuskaisine tuulineen (kuva alla). Myrskylinja on rajujen ukkosmyrskyjen linja, joka muodostuu kylmää rintamaa pitkin. Rintaman takana on kylmä ilmamassa. Massa on kuivempaa, joten sateet loppuvat. Sää voi olla kylmä ja selkeä tai vain puolipilvinen. Tuulet voivat puhaltaa edelleen rintaman matalapaineen alueelle.

kylmän rintaman sää vaihtelee vuodenajan mukaan.

• kevät ja kesä: ilma on epävakaista, joten ukkosia tai tornadoja voi muodostua.
• kevät: jos lämpötilagradientti on korkea, puhaltavat voimakkaat tuulet.
• syksy: voimakkaita sateita sataa laajalla alueella.
• talvi: Kylmää ilmamassaa on todennäköisesti muodostunut kylmälle arktiselle alueelle, joten luvassa on hyytäviä lämpötiloja ja runsasta lunta.

lämpimät rintamat

lämpimällä rintamalla lämmin ilmamassa liukuu kylmän ilmamassan yli (kuva alla). Kun lämmin, vähemmän tiheä ilma liikkuu kylmemmän ja tiheämmän ilman yllä, ilmakehä on suhteellisen vakaa.

Kuvittele, että olet maassa talvisin kylmän talvisen ilmamassan alla lämpimän rintaman lähestyessä. Siirtyminen kylmästä ilmasta lämpimään tapahtuu pitkän matkan päässä, joten ensimmäiset merkit muuttuvasta säästä näkyvät jo kauan ennen kuin rintama on varsinaisesti ylitsesi. Aluksi ilma on kylmää: kylmä ilmamassa on yläpuolellasi ja lämmin ilmamassa sen yläpuolella. Korkeat cirruspilvet merkitsevät siirtymistä ilmamassasta toiseen.

ajan kuluessa cirruspilvet paksunevat ja cirrostratus-pilvet muodostuvat. Rintaman lähestyessä näkyviin ilmestyy altocumulus-ja altostratuspilviä ja taivas harmaantuu. Koska on talvi, lumihiutaleet putoavat. Pilvet paksuuntuvat ja nimbostratuspilviä muodostuu. Lumisateet lisääntyvät. Tuulet voimistuvat matalapaineen lähestyessä. Rintaman lähestyessä kylmä ilmamassa on hieman yläpuolellasi, mutta lämmin ilmamassa ei ole kovin kaukana sen yläpuolella. Sää huononee. Lämpimän ilmamassan lähestyessä lämpötilat nousevat ja lumi muuttuu räntäsateeksi ja jäätäväksi vesisateeksi. Lämmin ja kylmä ilma sekoittuvat etuosassa, mikä johtaa kerrostumapilvien ja sumun muodostumiseen (kuva alla).

piilevä etuosa

piilevä etuosa muodostuu yleensä matalapainejärjestelmän ympärille (kuva alla). Okkluusio alkaa, kun kylmä rintama saavuttaa lämpimän rintaman. Ilmamassat ovat järjestyksessä edestä taakse kylmiä, lämpimiä ja sitten taas kylmiä.

Coriolis-ilmiö kaartaa rajaa, jossa kaksi rintamaa kohtaavat napaa kohti. Jos kolmanneksi saapuva ilmamassa on kylmempää kuin jompikumpi kahdesta ensimmäisestä ilmamassasta, tuo ilmamassa luisuu molempien alle. Tätä kutsutaan kylmäksi okkluusioksi. Jos kolmanneksi saapuva ilmamassa on lämmintä, tuo ilmamassa ratsastaa toisen ilmamassan yli. Tätä kutsutaan lämpimäksi okkluusioksi (kuva alla).

sää okkluusiorintamalla on erityisen hurja juuri okkluusiossa. Sateet ja vaihtuvat tuulet ovat tyypillisiä. Tyynenmeren rannikolla on usein pimennysrintamia.

säätä tutkitaan tällä videolla National Geographicin videolla, luonnonkatastrofissa, maanvyöryissä ja paljon muuta: sää 101

oppitunnin Yhteenveto

• ilmamassa ottaa lähtöpaikkansa lämpötila-ja kosteusominaisuudet. Ilmamassat kohtaavat rintamalla.
• paikallaan olevat rintamat juuttuvat paikoilleen; niiden tuoma sää kestää monta päivää.
• kylmällä rintamalla kylmä ilmamassa pakottaa lämpimän ilmamassan ylöspäin.
• lämpimällä rintamalla lämmin ilmamassa liukuu kylmän ilmamassan yläpuolelle.
• okkluusiorintamassa lämmin rintama ohittaa kylmän rintaman, mikä luo vaihtelevaa säätä.

Kertauskysymyksiä

1. millaista ilmamassaa syntyy, jos ilmaerä istuu Päiväntasaajan Tyynenmeren yllä muutamaksi päiväksi? Mikä on tällaisen ilmamassan symboli?
2. millaisin edellytyksin ilma voi istua paikan päällä niin kauan, että sen alla olevan maan tai veden ominaisuudet täyttyvät?
3. miten leveysasteet vaikuttavat ilmamassojen syntyyn trooppisilla, lauhkeilla ja napavyöhykkeillä?
4. miksi rintamasuunnat liikkuvat eteläisellä pallonpuoliskolla peilikuvana siitä, mihin suuntaan ne liikkuvat pohjoisella pallonpuoliskolla?
5. miten kiinteä rintama eroaa kylmästä tai lämpimästä rintamasta?
6. millaisen sään koet, kun kylmä rintama ohittaa sinut?
7. millaisen sään koet, kun lämmin rintama kulkee ylitsesi?
8. miten okkluusio muodostuu?
9. mikä tilanne luo kylmän okkluusion ja mikä lämpimän okkluusion?

Further Reading / Supplemental Links

• Cold Front animation, Goddard Space Flight Center: http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a000000/a002200/a002203/index.html
• the University of Illinois online guide to weather basics: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gl%29/guides/mtr/af/frnts/wfrnt/prcp.rxml

Points to Consider

li>miten erilaiset rintamat johtavat erilaisiin Säätyyppeihin?
• Miksi jotkin alueet ovat alttiita tietyntyyppisille säärintamille ja toiset alueet ovat alttiita muunlaisille säärintamille?
• miksi sää muuttuu joskus niin nopeasti ja pysyy joskus hyvin samanlaisena monta päivää?