Nr. 4 / 31. årgang November 2009 (121) - tidsskrift for vejr og klima

Transkript

1 Nr. 4 / 31. årgang November 2009 (121) - tidsskrift for vejr og klima

2 VEJRET - tidsskrift for vejr og klima Medlemsblad for Dansk Meteorologisk Selskab c/o Michael Jørgensen Drosselvej 13, 4171 Glumsø Tlf , mij@dmi.dk Giro , SWIFT-BIC: DABADKKK IBAN: DK Hjemmeside: Formand: Eigil Kaas Tlf , kaas@gfy.ku.dk Næstformand: Sven-Erik Gryning sven-erik.gryning@risoe.dk Sekretær/ekspedition: Michael Jørgensen Drosselvej 13, 4171 Glumsø Tlf , mij@dmi.dk Kasserer: Gudfinna Adalsgeirsdottir Rolfsvej 5, 2. tv., 2000 Frederiksberg Tlf , gua@dmi.dk Redaktion: John Cappelen, (Ansvarh.) Lyngbyvej 100, 2100 København Ø Tlf , jc@dmi.dk Leif Rasmussen - Anders Gammel gaard - Jesper Eriksen - Thomas Mørk Madsen Korrespondance til bladet stiles til redaktionen evt. på vejret.redaktionen@gmail.com Foreningskontingent: A-medlemmer: 220 kr. B-medlemmer: 160 kr., C-medlemmer (studerende): 120 kr., D-medlemmer (institutioner): 225 kr. Optagelse i foreningen sker ved henvendelse til Selskabet, att. kassereren. Korrespondance til Selskabet stiles til sekretæren, mens korrespondance til bladet stiles til redaktionen. Adresseændring meddeles til enten sekretær eller kasserer. Redaktionsstop for næste nr. : 15. januar 2010 Dansk Meteorologisk Selskab. Det er tilladt at kopiere og uddrage fra VEJRET med korrekt kildeangivelse. Artikler og indlæg i VEJRET er udtryk for forfatternes mening og kan ikke betragtes som Selskabets mening, med mindre det udtrykkeligt fremgår. Tryk: Glumsø Bogtrykkeri A/S, ISSN Fra redaktøren Kære læser. I dette 121. nummer af Vejret bevæger vi os op til de polare egne, og i hele 3 artikler beskæftiger vi os med vejr og klima på disse høje og barske breddegrader. Efter beretningerne fra det kolde nord flytter vi fokus til det varme og fugtige midtvesten i USA, hvor vores stormjægere fortæller om deres seneste intense jagt på hvirvlende vejrfænomener. I blandt beretningerne fra nord og syd kigger vi tilbage på den forgangne sommers vejr, hvorefter vi vender blikket op mod himlen. Skyer er smukke og til tider dramatiske manifestationer af atmosfærens stabilitetsforhold og indhold af vanddamp, og i en rigt illustreret artikel lærer vi om de forskellige skytyper og det vejr, som ofte knytter sig til disse himlens skabninger. God læselyst! Thomas Mørk Madsen Indhold Sommervejret Om underafkølet finregn... 5 Klima og vejr i Polarhavet Stormchase Kig op på skyerne Islejr på den arktiske havis Forsidebilledet Vi befinder os i Alaska nær Copper-gletscheren, hvor katabatiske vinde blæser ned over de snedækkede tinder mod Gulf of Alaska. På vejen ned kanaliseres vinden gennem Copper-flodens udtørrede flodleje og løfter enorme mængder af fine sedimenter og bærer dem mod kysten og et betragteligt stykke til havs. Billedet er taget af NASA's Terra-satellit 30. oktober 2009.

3 Sommervejret 2009 Af Stig Rosenørn Sommeren 2009 var som helhed temmelig varm og solrig, trods overskud af nedbør og vinde omkring vest som de hyppigste. Junivejret var lidt køligere end normalt, men solrigt, og der var overskud af nedbør, ligesom vestenvinde var de mest fremherskende. Julivejret var temmelig varmt med overskud af både sol og nedbør og vestenvinde var der fremdeles mest af. Augustvejret var fortsat temmelig varmt med overskud af sol og normal nedbørmængde, og vestenvinde var fortsat de mest hyppige. Pr. definition indgår vejret i månederne juni, juli og august i sommerens vejr og for månederne i 2009 blev de vigtigste klimabeskrivende tal de i tabellen viste, idet standardnormalerne for er angivet i parentes. Vejrforløbet i juni I forbindelse med et højtryk over Nordvesteuropa er vejret tørt, solrigt og varmt ved månedens begyndelse, men køligere luft trænger ned over landet fra N og NE i løbet af d. 3. Endnu køligere luft følger efter, og vejret bliver efterhånden ustadigt med regn og byger. Det forholdsvis kølige og overvejende ustadige vejr ved front- og lavtryksaktivitet består frem til omkring midten af måneden. Den 11. falder op mod 100 mm regn stedvis over Nordsjælland. Ved stigende lufttryk over Nordsøegnene bliver vejret noget mere stabilt i nogle dage omkring den 16., men fortsat ikke varmt, idet vinden er mest i W. Omkring den 21. forstærkes et omfattende højtryksområde over Nord- og KLIMATAL FOR SOMMEREN 2009 Juni Juli August Sommer Døgnmiddeltemperatur 13.9 (14.3) 17.2 (15.6) 17.4 (15.7) 16.2 (15.2) Døgnmiddelmax.temp (18.7) 21.6 (19.8) 21.4 (20.0) 20.4 (19.5) Døgnmiddelmin.temp. 9.4 (9.9) 13.0 (11.5) 13.6 (11.3) 12.0 (10.9) Abs. højeste temp (29.4) 29.9 (29.5) 32.7 (29.3) 32.7 (31.3) Abs. laveste temp. 0.2 (0.0) 5.7 (2.9) 7.1 (1.5) 0.2 (-0.1) Soltimer 280 (209) 220 (196) 200 (186) 700 (591) Nedbørmængde (mm) 64 (55) 86 (66) 68(67) 217 (188) Antal nedbørdøgn 11 (12) 19 (13) 17 (13) 47 (37) Sommerdage 1.8 (1.9) 4.1 (2.6) 4.1 (2.3) 10.0 (6.8) max.temp. >25 C Hyppighed i % af blæst, 5 (5) 3 (5) 3(5) 4 (5) ( 6 Bf) Fremherskende vindretning i % W: 24 (29) W: 33 (35) Fremhævede tal : helt usædvanlige klimatal Understregede tal : sjældne klimatal W: 26 (28) Vejret, 121, november 2009 side 1

4 Østersøegnene og vejret bliver langsomt varmere, efterhånden sommerligt med megen sol. Sct. Hans-vejret er tørt, solrigt og forholdsvis varmt, og i resten af juni er vejret tørt, solrigt og varmt i en overvejende østlig luftstrøm ved højt lufttryk over Nordøsteuropa. Juni måneds vejr var således sommerligt varmt i den sidste uge og kortvarigt i starten af måneden, ellers mest temmelig køligt og forholdsvis ustadigt. Figur 1. Sommerens termogrammer fra regionen Syd- og Sønderjylland. Den røde kurve er den daglige maksimumtemperatur, den blå minimumtemperaturen og den grå normalen. Kurverne er baseret på interpolation af stationsdata i et finmasket gridnet over regionen. Grafik: dmi.dk/vejrarkiv. Vejrforløbet i juli I de første 4-5 dage af juli er vejret varmt, solrigt og stor set tørt ved højt lufttryk over Skandinavien. Et omfattende lavtryksområde dannes efterhånden over Skandinavien og vejret bliver ustadigt og en del køligere fra omkring den 6-7. Det ustabile vejr består frem mod midten af måneden, hvorefter stigende lufttryk over Sydskandinavien forbigående giver tørt vejr med nogen sol i 3-4 dage. Den 18. er vejret igen ustadigt. Lavt lufttryk over store dele af Nordeuropa betyder nu og da regn og byger men også sol ind imellem. Måneden ud består det nok så ustadige og ikke kolde lavtryksprægede vejr, der i øvrigt berører store dele af Nordvesteuropa Juli månedsvejr var således nok så ustabilt, men ikke koldt. Rigtig stabilt sommervejr dominerede kun i de første 3 dage af måneden. Vejrforløbet i august Ved overvejende højt lufttryk over Sydskandinavien er vejret side 2 Vejret, 121, november 2009

5 hPa geopotential m.s.l. pressure T L L L N N N 40W W 20W 10W N H hPa geopotential m.s.l. pressure E N H L 20E T L temmelig varmt og nok så solrigt i den første uge af august. Omkring den 3. falder der dog stedvis regn ved en svag frontpassage fra vest. Endnu en front gør sig gældende den 8-9., især i Jylland, og vejret er herefter generelt ustadigt med regn og byger fra W, men også med sol ind imellem, og dagtemperaturerne holder sig omkring de tyve grader. Omkring den 18. stabiliseres vejret forbigående i et par dage ved et østgående højtryk over Sydskandinavien. Vejret er meget varmt fra SE, over 30 grader mange steder, inden en koldfront fra W passerer den 21. med en del regn, især i Jylland. I resten af måneden veksler vejret. Det er varmt over Central- og Østeuropa og forholdsvis køligt i NW, og i grænsen mellem disse to luftmasser dannes nordøstgående frontbølger, der nu og da berører landet med stedvis regn, mest i Jylland, men det forbliver forholdsvis lunt i vejret det meste af tiden. Havvandet er jo også temmelig varmt efter en overvejende solrig og varm sommer. August måneds vejr var således nok så afvekslende med for det meste forholdsvis varmt vejr. Vejret var også til tider ustadigt, især over de nordvestlige egne af landet. L N 40W 30W W 10W 0 10E 20E Figur 2a og 2b: Middellufttryk ved havniveau og højden af 500hPa flade for juni og juli 2009 beregnet på basis af fire daglige DMI-HIRLAM analyser. Figurerne er produceret af Niels Woetmann Nielsen, DMI. Vejret, 121, november 2009 side 3

6 hPa geopotential m.s.l. pressure T L N L N N H 40W 30W 20W 10W 0 10E 20E Figur 2c: Middellufttryk ved havniveau og højden af 500hPa flade for august 2009 beregnet på basis af fire daglige DMIHIRLAM analyser. Figurerne er produceret af Niels Woetmann Nielsen, DMI. side 4 Vejret, 121, november 2009

7 Teknikker til at forudsige underafkølet finregn Af Aimee Devaris, Juneau, oversat af meteorolog Jesper Eriksen De fleste har nok hørt om isslag i den klassiske forstand, og er velbekendt med de vejrsituationer det er forbundet med. Men det er måske færre der kender mekanismen bag underafkølet finregn. En søgning på nettet førte mig frem til en artikel om emnet fra Alaska. Personligt fandt jeg artiklen så spændende, at jeg valgte at oversætte den til dansk og bringe den i Vejret. Her kommer den så. Teknikker til af forudsige underafkølet finregn: Baseret på en hændelse i Juneau, Alaska, januar 2000 I perioden januar forekom der underafkølet finregn omkring byen Juneau, som ligger i den sydøstlige del af Alaska (se billede 1) i næsten 52 timer. Hændelsen, som var yderst bemærkelsesværdig i sin varighed, gav anledning til farlig overisning for flytrafikken i højden fra overfladen til ca meters højde. På samme tidspunkt var Billede 1: Kort over Alaska og dele af Canada, Juneau er markeret med rødt. Vejret, 121, november 2009 side 5

8 Billede 2 : En pneumatic de-icing boot i sort, placeret på vingeforkanten. Billedet er fra et Bombardier Dash 8 Q400 fly, taget en morgen d. 9 marts en gruppe forskere fra National Center for Atmospheric Research (NCAR) i byen, for at indsamle data om overisnings forhold, ved hjælp af et specielt udstyret King Air fly fra Universitet i Wyoming. Dr. Roy M. Rasmussen fra forskergruppen, afholdt efterfølgende et seminar for meteorologerne ved National Weather Service (USA's svar på DMI) kontor i Juneau, omhandlende de ting han/de havde fundet ud af, samt en træning i anvendelse af praktiske metoder der måske kunne bruges til at forudsige sådanne meteorologiske hændelser. Opsummering af vejrhændelsen Førend nedbøren satte ind, havde Juneau haft skyfrit vejr, med rolige vindforhold og mellem 12 og 18 graders frost. Den 17. januar mellem kl. 19 og 20 om aftenen (lokal tid) bevægede lavtliggende stratiforme skyer sig ind over området vestfra, og kl. 21 meldte Juneau's internationale lufthavn (i kodesprog PAJN) om overskyet vejr. Kl. 23 meldte PAJN om let snefald, og forholdene ved overfladen fortsatte med at forværres. D. 18. kl. 03:30 havde skybasen sænket sig helt ned til 200 meters højde, med en sigtbarhed på lidt under 2km i let snefald, samt en temperatur på 8 graders frost. Kort efter friskede vinden op omkring øst, og skybasen hævede sig, temperaturen steg til 4 graders frost, og underafkølet finregn blev observeret. Resten af d. 18. vekslede nedbøren ved lufthavnen mellem let snefald og underafkølet finregn. Det lod til at nogle af de største underafkølede finregns-dråber frøs til nåleformede iskrystaller førend de ramte overfladen, men det meste af nedbøren faldt i underafkølet form. Som tiden skred frem, fandt temperaturen et konstant leje på 2 graders frost, vinden blev atter rolig, og al nedbøren faldt nu i underafkølet side 6 Vejret, 121, november 2009

9 form. Afslutningsvis steg temperaturen ved overfladen d. 20. kl. 13:30 til over frysepunktet. Så ved overfladen stoppene problemerne med isningen, mens der for lufttrafikken i højden fortsat var perioder med overisningsproblemer helt frem til og med d. 23. Overordnet om overisning Når et fly passerer igennem en sky med underafkølede dråber, vil det meste af dråberne fryse ved kontakt med flyets skrog. Overisning øger luftmodstanden på flyet og nedsætter derved flyveevnen. Isen har en tendens til at sætte sig på vingernes forkant, og det er derfor her at afisningsmekanismerne er installeret. Bliver flyet udsat for mere overisning end de er stand til at håndtere, kan sikkerheden komme i fare. Der er 3 typer overisning et fly kan komme ud for. 1. Rim isning: Er ujævn, mælkehvidt, ugennemskinnelig is, dannet ved øjeblikkelig frysning af små underafkølede dråber. Rim is bryder forholdsvis let af i flager, og afisningsmekanismer som Pneumatic Boots (se billede) plejer at være gode til at sørge for dette. 2. Klar-is er glat og er gennemskinnelig is, dannet ved den langsommere frysning af større underafkølede dråber. Denne type is er vanskeligere for flyet at komme af med, da den sætter sig i glatte og næsten fleksible former på flyet, som ikke sådan uden videre bryder af i stykker. Denne type overisning er også vanskeligere at se, og opdages måske ikke af piloten, førend han/hun mærker at flyveevnen er reduceret. 3. En blanding af 1 og 2. "Den underafkølede varm regns procces" Udsættes en luftmasse for et tilstrækkeligt løft, bliver luften mættet og er temperaturen un- Billede 3: En blanding af rimis og klaris har sat sig omkring vingens forkant. Vejret, 121, november 2009 side 7

10 der nul grader er der risiko for overisning. En luftpartikel kan blive løftet ved konvektion, ved topografisk forcering, langs fronter, mindre konvergenslinier, eller ved storskala lavtryk. Den mest almindelige synoptiske situation der fører til underafkølet nedbør, er når en varmfront med et lag med positiv temperatur i højden, overlejrer en koldere luftmasse ved overfladen, med en temperatur på under frysepunktet. Da al nedbør af betydning starter som sne, vil et lag med positiv temperatur smelte nedbør en, og er laget tyk nok vil den smelte helt. Når nedbøren møder den kolde overflade luft, bliver den underafkølet. En række studier (Bochchiere 1980, Young 1978 og Huffman & Norman 1988) har vist at 25 til 40 % af alle tilfældene med underafkølet nedbør er forekommet uden at der har været et lag med positiv temperatur i højden. Episoden fra Juneau i denne artikel er et eksempel på en sådan type underafkølet nedbør. Relativt til overfladen var der dog stadig et varmere luftlag til stede i højden, Figur 1: Sonderinger fra Yakutat d 18. januar kl. 12z, lige førend den underafkølede finregn begyndte i Juneau. Yakutat ligger ca. 290 km nordvest for Juneau, og var den sondering der lå nærmest. Atmosfæren er mættet op til ca. 715mb fladen og tør ovenover. Læg mærke til at temperaturen nær toppen af det fugtige lag ligger på omkring 10 grader. side 8 Vejret, 121, november 2009

11 det var bare ikke med positiv temperatur. Den mekanisme der fører til dannelsen af underafkølet nedbør, når det ikke er et varmt lag i højden, bliver i USA kaldt for "the supercooled warm rain process" SWRP (Huffman & Norman 1988). SWRP-en forklarer hvordan dråber kan dannes og blive ved med at eksistere selv ved temperaturer under frysepunktet. Det er velkendt at i en sky hvor temperaturen i hele skyen er positiv, kan dråberne vokse ved kondensation af vanddamp, eller ved sammenstød/sammensmeltning med andre dråber i skyen. Afhængig af de atmosfæriske forhold, kan en sky hvor temperaturen er under nul grader, indeholde iskrystaller, underafkølede dråber eller oftest begge dele. I en sky hvor der både er underafkølede dråber og iskrystaller, vil iskrystallerne vokse ved diffusion af vandamp på bekostning af dråberne, på grund af forskelle i det mættede damptryk. Endvidere vil en dråbe fryse øjeblikkeligt hvis den skulle støde sammen med en iskrystal. Så for at bibeholde en høj koncentration af underafkølede dråber i en sky, skal man have ingen eller kun få iskrystaller. Der er groft sagt to faktorer (hvis man ser bort fra en diskussion om hvilken type partikler der kan fungere som en frysekerne) der afgør hvorvidt en sky kommer til at indeholde underafkølede dråber eller iskrystaller. Nemlig dråbestørrelsen og temperaturen inde i skyen. For det første plejer der ikke at kunne dannes finregn, hvis dråbestørrelsen er 30 mikrometer eller mindre. Større dråber (>200 mikrometer) kan fryse ved temperaturer så høje som 5 grader, men ved mindre dråber (40 til 100 mikrometer) aktiveres frysekernerne typisk ved en temperatur på mellem -10 og -15 grader (Wallace & Hobbs, 1977). Så i en sky hvor temperaturen ligger mellem 0 og 10 grader, er det ikke sandsynligt at der dannes iskrystaller, med mindre de eksisterer i forvejen eller der er større underafkølede dråber tilstede inde i skyen. For at SWRP-en kan forekomme, skal atmosfæren over skyen med de underkølede dråber være tør (der må dog gerne ligge højtliggende cirrusskyer), da evt. neddalende sne fra højere liggende skyen vil æde de underafkølede dråber op. Finregnsdråber vokser mest effektivt i relativt ren luft, dvs. med et lavt indhold af kondensationskerner. Jo lavere indhold af disse kerner, desto hurtigere vil finregns-dråberne vokse ved sammenstød og sammensmeltning, efterhånden som de falder ned gennem skyen. I Alaska er luften forholdsvis ren. I eksemplet fra Juneau, målte et fly en Figur 2: Et vertikalt tværsnit fra vejrmodellen ETA s 00z kørsel d. 18 januar 2000 (over 12 timer førend den underafkølede finregn startede) gældende for Juneau. Trykket er plottet i mb langs y-aksen, tiden er (noget usædvanligt) plottet på x-aksen fra højre mod venstre og opgivet som datoen og tidspunktet i UTC-tid. De fuldt optrukne kurver i diagrammet er temperaturen opgivet i grader celcius, mens de stiplede kurver er den relative fugtighed opgivet i procent, og sidst men ikke mindst ser man vindpilene der angiver vindens retning og styrke. Vejret, 121, november 2009 side 9

12 dråbekoncentration fra så lavt som 3 til 80 pr cm 3. Typisk har maritim luft 100 kondensationskerner pr. cm3, hvoraf en stor del udgøres af saltpartikler. Luft af kontinental oprindelse har derimod tæt på 400 kondensations kerner pr. cm3, f.eks. støv og andre materialer. Teknikker til at forudsige fænomenet Når man skal forudsige underafkølet finregn, skal man først holde øje om følgende kriterier er opfyldt: * Forholdsvis ren luft med et lavt indhold af kondensationskerner. * Ingen eller kun meget få iskrystaller inde i skyen. * Tør luft over skyen, der danner underafkølet finregn. * En temperatur i toppen af skyen på omkring -10 grader. * En kilde/forcering til et løft på mesoskala. Lige førend den underafkølede finregn startede i Junau, viste en sondering fra Yakutat (PAYA) se figur 1, at luften var mættet fra overfladen til ca. 715mb-fladen med tør luft ovenover, og temperaturen i toppen af det fugtige lag lå på -10 grader. Supplerende satellitbilleder afslørede, at der generelt lå et ret udbredt område af lave skyer med tør luft ovenover (eller i hvert fald ikke nedbørsdannende skyer), og temperaturen i toppen af det lavt liggende skylag lå mellem -8 og -12 grader. Der er flere forskellige metoder der kan anvendes til at forudsige dette vejrfænomen. På en kort tidskala kan sonderinger og infrarøde satellitbilleder fortælle noget om temperaturen i toppen af skyerne. Er der tale om at atmosfæren er under 0 grader hele vejen op, kan radiosonderne og satellitbillederne fortælle meteorologerne om temperaturen i skytoppen ligger mellem 8 og 12 grader og om der ligger et tørt luftlag ovenover. Højtliggende cirrus skyer kan forstyrre tolkningen af skytoptemperaturen fra satellitbillederne, men de har ingen negativ betydning for evt.. dannelse af underafkølet finregn, så længe de ikke producerer nedbør. På den længere tidsskala kan vertikale tværsnit fra numeriske vejrmodeller af fugtigheds- og temperaturforholdene (se figur 2 og 3) være udmærkede værktøjer. Ved at kigge på et vertikalt tværsnit kan meteorologen undersøge den relative fugtighed, samt temperaturen i lav og middel højde. Vejrmodellerne og rigtige radiosonderinger siger dog ikke noget direkte om luftens indhold af kondensationskerner, størrelsen af dråberne og antallet af iskrystaller. Men et kig på luftmassens oprindelse og det overordnede luftmiljø kan give et fingerpeg om dette. Selvfølgelig skal man også kigge efter dynamiske eller topografiske faktorer der kan føre til opstigning på mesoskala. Figur 2 og 3 er output fra en Figur 3: Identisk med figur 2, men fra en nyere modelkørsel, ETA s 12z kørsel d. 18 januar 2000 (lige førend den underafkølede finregn startede). Atter har modellen et dybere fugtigt lag end hvad er der ideelt, fra starten og frem til 19/12. Dette svarer til det tidsrum hvor der i virkelighedens verden blev observeret en blanding mellem underafkølet finregn og let sne ved Juneaus lufthavn. Efter 19/12 kan man se at modellens fugtigheds og temperatur forhold bliver ideelle for dannelsen af underafkølet finregn, hvilket også passede med hvad der blev observeret i virkelighedens verden. side 10 Vejret, 121, november 2009

13 amerikansk vejrmodel kaldet ETA. De giver en god afbildning af overlejringen af varmere og fugtigere luft over det tynde arktiske grænselag (omkring 18/12) og den efterfølgende modificering af den lavtliggende luftmasse. Bemærk at modellen forudsiger et dybere fugtigt lag (helt op til 500mb fladen) i perioden fra 18/12 til 19/10 end hvad der er ideelt for SWRP-en. Men efterfølgende ser det bedre ud, da luften over 700mb fladen er tør og temperaturen nær toppen af det fugtige lag ligger mellem -8 og -12 grader. Konklusion Bortset fra varigheden af hændelsen med underafkølet finregn d januar 2002 i Juneau (man har tit observeret underafkølet finregn i Juneau, men af meget kortere varighed (typisk 30min til 2 timer), på forsiden af aldrende okklusioner), udviste hændelsen normale karektaristika for hvad man normalt ville forvente for Supercooled warm rain processen. Underafkølet finregn blev observeret i næsten 52 timer ved Juneaus internationale lufthavn og førte til farlige overisningforhold for lufttrafikken. Data opsamlet af forskere fra NCAR indikerer at den sydøstlige del af Alaska har en meget ren luft, med et meget lavt indhold af kondensationskerner, og dette er antageligt også tilfældet langs andre kyststrækninger i Alaska. Dette faktum, suppleret med tilstedeværelsen af et tyndt koldt luftlag ved overfladen, overlagt en varmere maritim luftmasse fra Gulf of Alaska, antyder at underafkølet finregn er et vejrfænomen meteorologerne i Alaska flere steder bliver nødt til at være opmærksomme på. Der er en række værktøjer der kan hjælpe en til at forudsige fænomenet. På den længere tidsskala kan man kigge på vertikale tværsnit fra numeriske vejrmodeller af temperatur- og fugtighedsforholdene i atmosfæren, for at se om der kunne eksistere et vejrmiljø med potentiale for dannelse af underafkølet finregn. Og på den kortere tidskala, altså nowcasting, kan man se på radiosonderinger og satellitbilleder. En anden vigtig ting er at danne en erfaring med, og efterfølgende være i stand til at genkende, de synoptiske vejrsituationer, der øger potentialet for dannelsen af underafkølet finregn, på forskellige lokaliteter. Referencer Bocchieri, Jr. R., 1980: The objective use of upper air soundings to specify precipitation type. Mon. Wea. Rev., 108, Huffman, G. J., and G. A. Norman, Jr., 1988: The supercooled warm rain process and the specification of freezing precipitation. Mon. Wea. Rev., 116, Rasmussen, R. M., et al., 1995: The 1990 Valentine s Day Arctic Outbreak Part I: mesoscale and microscale structure and evolution of a Colorado front range shallow upslope cloud. Jour. Appl. Meteor., 34, Wallace, J. M., and P. V. Hobbs, 1977: Atmospheric Science: An Introductory Survey, Academic Press, 467 pp. Young, W. H., 1978: Freezing precipitation in the southeastern United States. M.S. Thesis, Texas A&M University, 123 pp Artiklen er oversat med tilladelse fra forfatteren selv og den kan findes i sin oprindelige form her: cases/fzdz/frzdzl.htm Vejret, 121, november 2009 side 11

14 Klima og vejr i Polarhavet Af Leif Rasmussen Klimaet må siges at være på dagsordenen for tiden. Ikke mindst fokuseres der på Jordens poler, specielt den nordlige, hvor både havis og landis udviser ændringer, som kan tænkes at have noget at gøre med vores levevis i sus og dus. Bliver Polarhavet som forudset af nogle forskere isfrit i sommertiden indenfor en årrække, vil det være en ændring, hvis konsekvenser vil kunne spores til resten af kloden. Kendskabet til de kolde områder er generelt ringe, og det kan være svært at skelne skidt fra kanel i den standende debat. Denne artikel er ikke noget debatindlæg, men blot et causeri over de fysiske forhold omkring Nordpolen. Jordens to poler har det tilfælles, at solen står på himlen - ganske vist ret lavt rundt regnet det halve af året og til gengæld er under horisonten den anden halvdel. Det giver særdeles kolde vintre, og også somrene er kolde, bl.a. fordi vinterens is og sne ikke når at smelte. Dermed er ligheden mellem nord og syd også forbi. Hvor Antarktis udgør et kontinent, der er begravet under en op til fire kilometer tyk iskappe, finder vi omkring Nordpolen et isfyldt hav, omkranset af kontinenter, dels det nordamerikanske inkl. Grønland, dels det eurasiske, se figur 1. Ringen er ikke sluttet. Den åbner sig på vid gab mellem Grønland og Norge og tillader frem for alt på det sted udveksling af havstrømme og luftmasser mellem nord og syd. Jordens rotation bestemmer fordelingen. Langs den norske vestkyst importeres varmt havvand og milde luftmasser fra sydlige retninger langt op i Barentshavet, og langs den grønlandske østkyst eksporteres koldt og isfyldt overfladevand mod syd til Kap Farvel. I atmosfæren udgør Grønland med sin højde på tre kilometer en barriere, der begunstiger meridionale strømninger (vinde fra nord og syd) i lavt niveau. Regnskabet er ikke i balance - det udviser til stadighed svingninger, der naturligt tiltrækker sig megen opmærksomhed. Hvad er normalt, og hvad er usædvanligt, Figur 1. Typisk udbredelse af havisen i vintertiden, her fra januar Den røde linie markerer den gennemsnitlige udbredelse i årene Nordpolen er angivet med et sort kryds. (Kilde: The National Snow and Ice Data Center). og hvordan er den dybere årsagssammenhæng? Svaret på det spørgsmål kræver mange data at arbejde med. Dataindsamling før og nu Langt ind i det 20. århundrede var Polarhavet blot en stor hvid plet på vejrkortet. Inspireret af det forhold, at der i den østgrønlandske storis kan findes drivtømmer fra Sibirien, lod nordmanden Fridtjof Nansen sig drive med isen tværs over bassinet fra 1893 til 1896 med sit fartøj Fram, men uden at nå polpunktet. Det lykkedes først for Robert Peary med fem ledsagere og 40 hunde den 6. april Han kunne konstatere, at der ikke fandtes land på stedet. Andre pionerer bidrog til udforskningen, men det blev russerne, der i 1937 for alvor tog hul på fremtiden ved med hjælp af fly at etablere en bemandet vejrstation på isen nær Nordpolen. Den fik navnet NP-1 (på russisk SP-1 for Severnaja Polius) og fungerede et års tid, indtil krigen stoppede forehavendet. Aktiviteten blev genoptaget i 1950, og i 2005 var man nået til nr. 34 i rækken af SP er. En enkelt af disse blev efter at være evakueret genfundet delvis intakt ud for Paamiut i Sydvestgrønland, hvor den blev et yndet udflugtsmål for lokalbefolkningen. Helt tilbage i 1800-tallet gik der frasagn om nogle enorme omkringdrivende flade isfjelde eller is-øer med en karakteristisk bøl- side 12 Vejret, 121, november 2009

15 Figur 2. Drift af tre isøer fra opdagelsen og frem til Isøerne løsrives fra shelfisen på nordkysten af Ellesmere Island og indgår derefter i en lukket anticyklonal cirkulation i Polarhavet, hvor de kan forblive i mange år. De viste baner er meget udjævnede i forhold til virkeligheden. (Rodahl, Ref. 1). gende overflade, dels i Polarhavet nord for Canada, dels i Nares Strædet. Da der fra 1946 iværksattes amerikanske rekognosceringsflyvninger over området, fik man lidt efter lidt syn for sagen. De fundne targets, der både synligt og på radarskærmen skilte sig tydeligt ud fra den omgivende pakis, blev sat under overvågning og i den sammenhæng navngivet T-1, T-2 osv. Kortet i figur 2 viser resultatet af overvågningen frem til Det lod sig gøre at beflyve is-øerne, og en udnyttelse i forskningsøjemed lå lige for. Den foretrukne og dermed mest navnkundige blev T-3, også kaldet Fletcher s Ice Island. Den var nyreformet og målte 8 x 16 kilometer. Tykkelsen af isøen var ca. 50 meter, og den kom til at bidrage væsentligt til vores viden om området. Historien om T-3 Vinterkulden var på sit højeste og solen netop kravlet op over horisonten, da T-3 blev taget i brug som videnskabelig base 19. marts Den norske læge og polarforsker Kåre Rodahl var medlem af det første team på tre mand. Han har skrevet en yderst informativ beretning om forløbet (Ref.1). Efter en besværlig landingsprocedure med det skiudstyrede C-47 fly (en militær udgave af den hæderkronede DC-3) lyder hans beskrivelse: - da vi sagte åbnede døren, mærkede vi den kolde gus fra isen. Vi anslog temperaturen til at være mindst -55 ºC, og der blæste en isnende vind med en styrke på over 10 knob. Den fejede sneen hen over den bølgende flade, således at den så ud som et oprørt hav. Lige over horisonten, hvor pakisen hævede og sænkede sig i luftspejlingen, skinnede en gul sol frem gennem frosttågen. På den blege himmel oven over os kredsede tålmodigt tre firemotorers maskiner Med den ene hånd for næse og mund gik man i gang med at etablere stationen. To landingsstrips til brug for større fly blev markeret, og med udbygningen blev meteorologiske observationer iværksat hver 6. time incl. radiosonderinger to gange i døgnet. Oceanografi, glaciologi og biologi kom på programmet. Resultaterne har skaffet nye holdepunkter for, at klimaet er blevet varmere, og har bekræftet, at den almindelige forringelse af isen, som har fundet sted i de sidste årtier, fortsætter. Sådan konkluderede Rodahl for 55 år siden. Den forringelse, der tales om, var bl.a. årsag til isøernes eksistens. De var et produkt af nedbrydningen af den på det tidspunkt endnu 20 til 30 km brede bræmme af gammel fastis Vejret, 121, november 2009 side 13

16 Figur 3. En del af Ward Hunt isshelfen i august 2008, præget af nye revner. Det karakteristiske bølgende mønster, der blev genfundet i is-øernes overflade, stemmer overens med retningen af de kystparallelle vinde og er formet af disse gennem måske århundreder. (Foto: Denis Sarrazin, Centre d Etudes Nordiques). og bræ-is, Ward Hunt is-shelfen på nordkysten af Ellesmere Island. Siden dengang er isbræmmen yderligere reduceret i størrelse, se figur 3. T-3 s alder og historik kendes ikke, men ved en boring ned gennem dens is fandt man mere end 50 årlag med et indhold af både dyre- og planterester. T-3 var med kortere afbrydelser i funktion som platform frem til 1. oktober 1974, hvor nyere teknik gjorde anvendelsen mindre påkrævet.. I den tid beskrev is-øen to runder i sin cirkelbevægelse. Den blev sidst observeret den 1. juli 1983 i en slankere udgave, men let genkendelig ud fra resterne af et havareret fly. Formentlig er den på et tidspunkt brudt i stykker, som derefter kan være blevet inddraget i havstrømmen mod Fram Strædet for i al ubemærkethed at tage turen ned til Grønlands sydspids. side 14 Vejret, 121, november 2009 Afløserne De nyere teknikker, der gjorde T-3 overflødig, var bl.a. automatiske vejrstationer, der placeres i drivisen og kommunikerer via satellitter. Figur 4 viser et aktuelt eksempel på omfanget. Hertil kommer videregående udnyttelse af de stadigt mere avancerede satellitter, der henter data om is og atmosfære, dels til brug for den generelle overvågning, dels med henblik på udforskning af de fysiske forhold, se figur 5. Endelig indgår isbrydere i stigende omfang som forskningsplatforme, bl.a. den svenske Oden. Vejrkortet for Arktis er ophørt med at være blankt. Den atmosfæriske cirkulation Lufttrykfordelingen ved overfladen er til ethvert tidspunkt påvirket af dennes temperatur, som igen er bestemt af samme overflades beskaffenhed og den dermed forbundne påvirkelighed i forhold til stråling. Kontinenter opvarmes og afkøles hurtigt, mens oceanerne reagerer yderst trægt. Man kan tale om et luftens kredsløb : om efteråret stiger trykket, hvor temperaturen falder hurtigst (luften bliver tungere), dvs. over kontinenterne, men falder som kompensation over oceanerne. Om vinteren breder trykstigningen sig til Arktis i takt med, at det voksende isdække får kontinentale egenskaber. Om Figur 4. Nutidig vejr-overvågning: Registrerende vejrbøjer og skibe den 30. juli UTC. Nye bøjer udlægges hver sommer, men en del går tabt i årets løb. De to røde markeringer er forskningsskibe. Volgoneft-131 er russisk og har drevet med pakisen nær Nordpolen siden efteråret PE6851 er et Greenpeace fartøj, Arctic Sunrise, der tilbragte sommeren i området i forventning om at kunne bevidne en større kælvning fra Petermann-gletscheren ca. 150 km nordligere. (Kilde: sailwx.info/shiptrack).

17 udstrømning af koldluft finder sted via Framstrædet og det canadiske arkipelag. Betydelige afvigelser i mønstret forekommer afvigelser, der kan forbindes med den nordatlantiske oscillation (NAO), der også former den danske vinter. Påvirkningen fra Stillehavet er mindre iøjnefaldende. I juli (figur 7b) er trykforskellene i Polarhavet meget små. I middel sker der ingen udveksling af luft med omgivelserne, men også på den årstid kan store afvigelser optræde. Eksempler på afvigelser omtales sidst i artiklen. Figur 5. Nutidig vejr-overvågning: Satellitter sætter overfladedata ind i en sammenhæng og bidrager dermed til forståelsen af de processer, der udspiller sig i is-ødet. Billedet er en infrarød optagelse (kanal 3, 4 og 5) fra den 3. februar 2009, hvor vintermørket endnu råder. Forneden og til højre ses kysterne af Ellesmere Island og Nordgrønland. Med næsten skyfrit vejr kan vindretningen over pakisen aflæses i et stribemønster i overfladens temperatur, fremkaldt af den turbulente omrøring i grænselaget. Snefygning kan bidrage til mønstret. Et grovere mønster i billedets øverste del må tilskrives gravitationsbølger. De rødbrune nuancer i dele af disse er tynde stratusskyer. Vinden sætter isen i drift, hvorved der er dannet revner. Vindfeltet berører kun stedvis kysterne, hvis fjorde med stillestående luft fremtræder meget kolde (hvide). Nederst i billedet ses den nordlige ende af det varme Nares Strædet, hvis nyisdannelser til stadighed føres sydover af den fremherskende nordenvind. (Kilde: Den europæiske MetOp-satellit, ESA/SMHI). foråret falder trykket over kontinenterne med solopvarmningen og stiger til gengæld over oceanerne og Arktis, hvor opvarmningen kommer sent i gang. Om sommeren når trykfaldet Arktis i takt med temperaturstigningen i kølvandet på solens tilbagekomst. Trykvariationen over året på Nordpolen er vist i figur 6. Ekstremerne indtræder i april og august. Trykfordelingen i januar og juli, der er repræsentative for hhv. vinteren og sommeren, ses i figur 7a og b. (Det kan evt. lette orienteringen at vende kortene på hovedet). I januar finder vi det højeste tryk over Sibirien og over havet nord for Beringsstrædet, det laveste tryk sydvest for Island. Truget fra Island til Barentshavet afspejler områdets livlige lavtryksaktivitet, der er et resultat af det relativt varme vand i nær kontakt med meget kolde omgivelser, jf. figur 1. Tilstrømning af luft til polområdet, som kan være kold eller mild, sker fra Sibirien og Nordeuropa, mens Årets gang i Polarhavet Den væsentligste klimabeskrivende parameter i Arktis er ubetinget temperaturen. Figur 8 viser et års-termogram fra T-3, da isøen i 1953 befandt sig nær Nordpolen. I hovedtrækkene er det repræsentativt for hele den isdækkede del af Polarhavet bortset fra de marginale dele. Varmest er juli med en middeltemperatur nær frysepunktet, men allerede ved overgangen til august begynder temperaturen at falde - et fald, der fortsætter til solens tilbagekomst i marts. Den laveste temperatur, -48 ºC, er højere end det, der ofte måles i de tilgrænsende landområder. Det skyldes en vis varmetransport fra vandet op gennem isen, der dog mindskes med voksende is- og snetykkelse i vinterens løb. Karakteristisk og meget påfaldende er sommertemperaturens meget små afvigelser fra frysepunktet. Persistensen er styret af den smeltende sne- og isoverflade, der virker som en effektiv termostat. Resten af året udviser talrige, til dels store tempera- Vejret, 121, november 2009 side 15

18 Figur 6. Lufttrykkets variation gennem året i havniveau på Nordpolen, opgjort månedsvis. Periode (Data: ESRL-NOAA). tursvingninger, der knytter sig til omskifteligt vejr. De laveste temperaturer forekommer i roligt og skyfrit vejr, mens blæst og skydække ved lavtryksaktivitet bringer temperaturstigning, dog uden at temperaturen kommer i nærheden af frysepunktet. På T-3 oplevede man, at snesmeltningen begyndte ved midsommer og var kraftig i juli, hvor færdsel på isen var vanskelig. Smeltningen skyldtes i mindre grad lufttemperaturen end den diffuse solindstråling gennem tågeskyerne (figur 9). (Vi kender fænomenet fra de hjemlige strøg, Figur 7a. Lufttrykket (hpa) i havniveau i januar, middel for en længere årrække. (Data: ESRL-NOAA). når sneen, efter at St. Peter har kastet den varme sten i vandet, smelter i dagtimerne i gråvejr, uanset det er frostvejr). I august dannedes frostskorpe på sneen og nyis på smeltevandssøerne. Figur 7b. Lufttrykket (hpa) i havniveau i juli, middel for en længere årrække. (Data: ESRL-NOAA). Inversioner Et særkende for Arktis er en stabil lagdeling i den nedre troposfære, hvor temperaturen en stor del af tiden stiger med højden (inversion). Om vinteren er det den strålingsafkølede is- og sneoverflade, der smitter af på det nederste luftlag. I stille skyfrit vejr er der tale om en bundinversion, hvor temperaturen kan stige mange grader indenfor de nederste ti ere af meter. Den kolde overflade virker udtørrende på det nederste luftlag, hvis indhold af vandamp, som i forvejen er lavt, til dels deponeres som rimkrystaller på sneen. Kun på steder, hvor der sker tilførsel af vanddamp fra overfladen, fx gennem sprækker isen eller i forbindelse med menneskelige aktiviteter, kan der blive tale om kondensation i form af sørøg. I den kolde luft fryser tågedråberne til iskrystaller, der kan ligge som en tynd dis over landskabet og ved belysning give anledning til optiske fænomener. Blæser det derimod, vil den mekaniske turbulens frembringe et blandingslag, hvis tykkelse afhænger af vindhastigheden. Opblandingen medfører temperaturstigning ved overfladen, men temperaturfald øverst i blandingslaget, hvor kondensation til stratiforme skyer evt. kan forekomme. Uroligt vejr, fx i forbindelse med lavtryksaktivitet, der tilfører kold i højden over inversionen, kan for en tid ødelægge denne. I ekstreme tilfælde kan der endog udvikles små snebygeskyer over isdækket. Om sommeren er det - som omtalt ovenfor - den smeltende is og sne, der fastholder lufttemperaturen nær overfladen tæt på frysepunktet, selv om atmosfæren generelt opvarmes. Allerede ved solens tilbagekomst bliver isen mindre kold og mister sin udtørrende effekt på luften. Tværtimod sker der en vis fordampning fra overfladen. Vanddampen akkumuleres i det laveste luftlag, hvor tilbøjeligheden til tågedannelse vokser. Når side 16 Vejret, 121, november 2009

19 Figur 8. Et års temperaturregistreringer fra T-3, da isøen i 1953 befandt sig nær Nordpolen. Den stiplede linie angiver midsommer, og cirklerne viser varigheden af midnatssol og vintermørke. (Grafik: LR). indenfor laget. Iagttagelserne forudsatte dagslys og blev især gjort i senvinteren. Forekomsten blev tilskrevet industriel forurening, tilført fra Europa og Sovjet på vest- og nordsiden af årstidens stærkt dominerende højtryk over Sibirien, jf. figur 7a. Med områdets generelt sparsomme nedbør sker der kun ringe udvaskning, og disen kan således bestå i ugevis. Den menes at kunne virke fremmende på egentlig skydannelse, hvilket i den kolde årstid vil forøge drivhuseffekten. (Ref. 3). Figur 9. Et C-47 transportfly, havareret på T-3 omkring 1957, her fotograferet i 1974, ribbet for alt udstyr. Ved at skygge for den diffuse sol-indstråling gennem tågeskyerne har flyet hæmmet smeltningen af den underliggende is og er derved utilsigtet blevet et meget synligt vartegn for stationen. Flyet blev observeret på isen så sent som i (Foto Arnie M. Hansen). tågen har nået en vis tæthed, blokerer den for udstråling og dermed varmetab fra isen, mens varmetabet nu finder sted fra tågens overside, hvis temperatur kan falde til flere grader under isens. En sådan temperaturfordeling begunstiger dannelse af et termisk betinget blandingslag, i hvis øverste del tågen lejrer sig som et stratusdække, hvorfra der ofte kan falde en smule sne. Vi taler om en løftet inversion, som er det helt dominerende mønster sommeren igennem. Under det lave skydække befinder man sig i en verden fri for skygger ( whiteout ), der sammen med snesmeltningen vanskeliggør enhver form for operationer i området. Inversionernes forekomst og egenskaber er belyst i figur 10, som bygger på seks stationsårs data fra tre russiske SP-stationer. Overgangen fra den vinterlige bundinversion til den sommerlige løftede inversion sker fra april til maj. Det vinterlige mønster vender tilbage i oktober. Også højere oppe i troposfæren kan der optræde inversioner, enten som følge af varmeadvektion fra sydligere bredder (frontinversioner) eller generel nedsynkning i højtryk (subsidensinversioner). Disse inversioner kan som alle inversioner - være opsamlingssted for forurening, der efter udseendet er blevet betegnet brown haze eller arctic haze. De blev i efterkrigstiden observeret fra vejr-rekognosceringsfly som tynde vandrette dislag med en væsentligt reduceret horisontal sigtbarhed, men kun synlige ved flyvning Figur 10. a) Hyppighed af inversioner samt skydække over året. b) Månedlig median for bund og top af inversionslaget, vist med søjler. Den optrukne linie er temperaturforskellen mellem bund og top, dvs. inversionens styrke. Denne har kulmineret i marts (ved solopgang ) med 12,5 ºC. (Serreze, 1992, Ref. 2). Vejret, 121, november 2009 side 17

20 Figur 11. Lufttrykket (hpa) i havniveau, middel for månederne augustseptember (Data: ESRL-NOAA). Vinden og isen Isens bevægelse og med den overfladestrømmen er stærkt påvirket af vinden. Et eksempel er den store strømhvirvel beskrevet i figur 2, der overvejende er vinddrevet. Hvor topografien begunstiger et bestemt vindmønster kan der om vinteren dannes åbentvandsområder. Nordvandet vest for Thule (i 2009 rykket nordpå til Lincolnhavet, se figur 5) og Nordostvandet på læsiden af Nordostrundingen er sådanne Figur 12. Udbredelse af havisen i september Den røde linie markerer den gennemsnitlige udbredelse i årene Nordpolen er angivet med et sort kryds. (Kilde: The National Snow and Ice Data Center). polynier. Også langt inde i pakisen fortæller satellitbilleder om revnedannelser vinteren igennem, der åbner sig og genfryser fra dag til dag i overensstemmelse med vinden og under dannelse af skrueisvolde. Undertiden kan et bestemt vindmønster bestå i dage- eller ugevis med påvirkning af isfordelingen på stor skala til følge. Et par usædvanlige eksempler skal omtales: I sensommeren 2007 medførte et for årstiden usædvanligt vedholdende højtryk lige nord for Canada til en stærk dominans af varme vinde fra området omkring Beringsstrædet mod Nordpolen, se figur 11. Det betød, at det sædvanlige sommerlige åbentvandsområde ved kysterne af Alaska og Sibirien forplantede sig mod nord og næsten nåede Nordpolen, figur 12. Til gengæld blev iskoncentrationen usædvanlig høj ved Nord- og Nordøstgrønland. Alt i alt blev isudbredelsen i september 2007 dog den laveste, der er registreret i Arktis. I april 2009 opstod igen et for årstiden usædvanligt vedholdende vindfelt tværs over Polarhavet mellem kraftig lavtryksaktivitet nord for Sibirien og højt lufttryk over de nordlige dele af Grønland og Canada, se figur 13. Den resulterende hurtigt østgående isdrift nord for Grønland tvang et hold isforskere fra DMI til at evakuere den islejr, de netop havde etableret i området og flytte nærmere til land. Herom fortæller Leif Toudal på side 44 i bladet. Man har konstateret, at isen i Polarhavet er aftaget i tykkelse, sandsynligvis over et længere åremål og muligvis på grund af øget afsmeltning fra undersiden Figur 13. Lufttrykket (pascal) i havniveau, middel for perioden april (Data: ESRL-NOAA). det er noget, man ikke ved meget om. Tyndere is lader sig lettere at stuve sammen af vinden, som det skete i sommeren Mere åbent vand ved vinterens begyndelse vil begunstige udviklingen af kraftige lavtryk med tilhørende stærke vinde i området, som på sin side vil forsinke dannelsen af nyis, altså en selvforstærkende proces. Vinden og evt. ændringer i de fremherskende vejrmønstre vil derfor spille en stor rolle for den udvikling, vi vil se fremover. Referencer: 1: Rodahl, Kåre: T-3. Det Danske Forlag, : Serreze, M.C., J.D. Kahl, and R.C. Schnell, 1992: Low-Level Temperature Inversions of the Eurasian Arctic and Comparisons with Soviet Drifting Station Data. J. Climate, 5, : nasa. gov/ Newsroom/ view. php?id=30036 side 18 Vejret, 121, november 2009