Kuinka ukkospilvi syntyy?

Kesäisenä päivänä taivaalle kehittyy usein kumpupilviä. Nämä pilvet syntyvät, kun auringonsäteily lämmittää maanpinnan lähellä olevaa ilmaa. Lämmennyt ilma kohoaa ympäristöään kevyempänä ylöspäin. Kun ilma kohoaa riittävän korkealle, se jäähtyy ja siinä oleva kosteus tiivistyy pilveksi. Tätä pilven syntytapaa kutsutaan meteorologiassa konvektioksi ja näin syntyneitä pilviä kutsutaan usein konvektiopilviksi.

Alkuun pilvenalku on vain pienen pieni hattara, mutta päivän edetessä pilvi kasvaa suuremmaksi. Se, kuinka suureksi pilvi kasvaa, riippuu ilman lämpötila- ja kosteusoloista. Mikäli ilmassa on riittävästi kosteutta ja ilmakehän lämpötilajakauma on sopiva, voivat kumpupilvet kehittyä päivän aikana kuuro- tai jopa ukkospilviksi. Ukkospilvi on periaatteessa kumpupilven pidemmälle kehittynyt muoto.

Ukkonen vaatii syntyäkseen kolme seikkaa. Ensinnäkin Ilmakehässä on oltava riittävästi kosteutta. Veden olomuodon muutoksissa vapautuu/sitoutuu suuria energiamääriä. Toisaalta kosteus voi tiivistyä pilviksi, sadepisaroiksi, jääkiteiksi tai lumirakeiksi. Hyvin kuivassa ilmassa kuuropilvien syntyminen ei ole todennäköistä. Tilanne on tämä melko usein keväällä, kun kasvukausi ei ole vielä pyörähtänyt käyntiin. Tällöin kehittyvät kumpupilvet ovatkin keskikesän pilviä matalampia ja pienempiä.

Toiseksi Ilmakehän pystysuuntaisen lämpötilajakauman on oltava sopiva. Eli lämpötilan tulee laskea ylöspäin mentäessä riittävän paljon. Tällaisessa tilanteessa ylöspäin kohoava ilma kohtaa ympärillään kylmempää ilmaa ja ilmapaketin nousu jatkuu yhä korkeammalle.

Kolmas tärkeä tekijä on konvektion liikkeelle laittava voima. Melko usein käynnistävä mekanismi on auringonpaiste, mutta esimerkiksi alueelle saapuva kylmä rintama voi myös olla konvektion käynnistäjä.

Ukkospilven syntymekanismi on nyt käyty läpi, mutta mikä saa aikaan salaman?

Jotta salamointia voisi kehittyä, on konvektiopilven kasvettava riittävän korkeaksi. Niin korkeaksi, että pilven yläosassa on jääkiteitä. Pilven sisällä on aina nousu- ja laskuliikettä ja tämä liike mahdollistaa sähkövarauksen syntymisen pilven eri osien välille. Yhden teorian mukaan sähköistyminen perustuu kahden erityyppisen jääkidemuodon törmäilyyn. Lumirakeiden ja jääkiteiden törmäily saa teorian mukaan lumirakeet varautumaan negatiivisesti ja jääkiteet varautumaan positiivisesti. Pilven eri osien välille näin syntyvä sähköjännite purkautuu sitten salamointina. Pilven sisällä leimahtelevat salamat eivät iske maahan ja tällaisia salamoita kutsutaankin pilvisalamoiksi. Myös pilven ja maan välille syntyvä jännite voi purkautua salamointina, näitä maahan iskeviä salamia kutsutaan luonnollisesti maasalamoiksi. Suomessa pilvisalamoita on yleensä enemmän kuin maasalamoita, sillä ilma on tehokas eriste joka vaatii purkautuakseen suuren jännitteen. Salamointiin liittyy myös voimakasta jyrinää. Salaman iskiessä ilman lämpötila kohoaa paikallisesti ja hyvin nopeasti jopa yli 20 000 asteen. Tässä tilanteessa ilma laajenee nopeasti, ja ilman laajenemisen seurauksena syntyy paukahduksena kuuluva paineaalto eli ukkosen jyrinä. Ukkosen jyrinän avulla voi myös laskea etäisyyden ukkoseen. Äänen nopeus ilmakehässä on noin 330 m/s. Valon nopeus on taasen noin 300 000 km/s. Näin ukkosen leimahdus nähdään käytännössä saman tien salamaniskusta. Äänen tulo havaintopaikalle kestää pitempään. Laskemalla sekunteina ero salamanleimahduksen ja jyrinän välillä ja jakamalla tämä aika kolmella, saadaan etäisyys ukkoseen kilometreinä. Eli jos välähdyksen ja jyrinän välinen ero on 9 sekuntia, on salamanisku osunut 3 kilometrin päähän havaitsijasta.

Kesä 2011 on tähän mennessä ollut hyvin otollinen ukkosten kehittymiselle. Suomeen on nimittäin useampaankin otteeseen virrannut hyvin lämmintä ja kosteaa ilmaa. Tähän tilanteeseen kun on vielä yhdistetty sopivat konvektion käynnistävät mekanismit ovat ainekset räväköille ukkosille olleet koossa jo monta kertaa. Tähän mennessä (15.7) Suomessa on ollut jo viisi päivää jolloin maasalamoita on havaittu yli 10 000 kappaletta. Välttämättä joka kesä meillä ei ole yhtään näin vilkasta salamointipäivää.

Lisätietoa aiheesta:

Ilmatieteen laitos

Salamahavaintoja Euroopasta