Nr årgang Maj 2010 (123) - tidsskrift for vejr og klima

Transkript

1 Nr årgang Maj 2010 (123) - 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 , 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 Adalgeirsdottir 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. juli 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 Vinteren har vi lagt bag os selvom det i skrivende stund, her en trediedel inde i maj, faktisk er ret koldt for årstiden. Vinteren huskes især for at være den koldeste i mange år, for sine store snemængder og for statsisbrydere, der trods 24-timers varsel for isbrydning aldrig kom i arbejde. Hvorfor blev det så ikke en isvinter? Det behandler artiklen, der starter dette nye nummer af VEJRET. Velkommen til atter et blad med ting og sager fra vejrets verden. Læs om askeskyen fra Island, der startede sin noget uønskede visit i mange lande, også i Danmark, midt i april. Læs om nordlys og vejret og et rekordagtigt vinterhøjtryk i Mongoliet. Dette nummer har tillige et særligt extratropisk præg, da hele to artikler befinder sig i denne boldgade. "Extratropisk" betyder egentlig blot "udenfor troperne". Endelig er der tre indslag i "Spørg VEJRET". Anden del af Iscentralen's historie, påbegyndt i sidste nummer, vil findes i næste nummer. John Cappelen Indhold Isvinteren der forsvandt... 1 Nordlys og vejret Da askeskyen kom til Danmark Extratropisk cyklogenese i globalt perspektiv Vintervejret Når en hurricane skifter ham Boganmeldelse: Xplore Geografi Spørg VEJRET Et rekordagtigt vinterhøjtryk Forsidebilledet En regnbue det er set før. Men en regnbue på en skyfri himmel hvordan hænger det sammen? Det spørgsmål stiller Viggo Petersen, der tog billedet den 27. marts i år fra Callian, en skøn lille bjergby i Provence i det sydøstligste Frankrig. Han og andre læsere kan læse om sagen i vores spørgeforum side 44. Bagsidebilledet Askeskyen fra Eyjafjallajökull på Island er den 7. maj 2010 kl. 12:40 utc stadig meget nærværende. Kilde: NASA/GSFC, MODIS Rapid Response.

3 Vinteren 2009/10 var kold, men ikke kold nok... Isvinteren der forsvandt Af Flemming Vejen, DMI Vinteren 2009/10 blev den koldeste i mange år og huskes især for sine store snemængder og for statsisbrydere, der trods 24-timers varsel for isbrydning aldrig kom i arbejde. Hvorfor blev det ikke en isvinter? Denne artikel er en rejse rundt i isvinterens forunderlige univers. Der sammenlignes med tidligere isvintre, definitionen på en isvinter sættes i et kritisk lys, og der funderes over årsagerne til isvinterens fravær i denne omgang. Hvad er en isvinter? Den gængse definition er, at isdannelser i hovedfarvandene skal have budt på så store vanskeligheder for skibsfarten, at mindst én af statsisbryderne skal have været ude at bryde is mindst én dag. Men er denne definition tilstrækkelig? Skibes egnethed for sejlads i isfyldt farvand, deres størrelse, maskinkraft og skrogstyrke, har givet ændret sig gennem tiden, og derfor skal der mere kulde og is til i dag end for 100 år siden, førend isbryderne rykker ud. Der er trods alt forskel på et moderne handelsskib og et godt gammelt træskib med sejl. Desuden duer definitionen kun i den historiske periode, hvor Danmark har haft mindst én statsisbryder at trække på! Et kort historisk rids over brydning af is i Danmark Historien om statsisbryderne tager sin begyndelse i 1922 med Figur 1. I 1954 er Øresund frosset til, og skibe der sidder fast i sejlrenden, er blevet et mål for søndagsudflugten. Foto: Aage Sørensen. Vejret, 123, maj 2010 side 1

4 en lovgivning, der førte til bygning af den første statsisbryder Isbjørn (klar i 1923) og skabte grundlaget for en effektiv statslig istjeneste, men forinden opererede Istjenesten såmænd helt fra sidst i 1800-tallet /2/. Der har været i alt 6 statsisbrydere, hvoraf Danbjørn, Isbjørn og Thorbjørn stadig er i drift. Når der var problemer med is, var det i gamle dage med liv og lemmer som indsats at begive sig over Storebælt og ud til øsamfundene. Den første isbryder var isbryderdamperen Fyen, som i 1867 blev sat ind på Storebælt af Det kongelige danske Postvæsen /2/. For at sikre hovedfærdselsåren Storebælt var Statsbanerne også forudseende nok til at lade isbryderen Stærkodder bygge i 1883 den blev i øvrigt købt af Istjenesten i Den kunne ligesom Fyen medtage passagerer, og siden fulgte yderligere fire DSB isbrydere. Faktisk har flere selskaber såsom DFDS gennem tiderne haft isbrydere /2/, og mange har ydet assistance i bl.a. fjorde og havne under mere eller mindre tilspidsede situationer. Isobservationer Fra vinteren 1906/07 har der været regelmæssige observationer af havis fra et antal udkigsposter og havne, og der er gennem årene indsamlet et unikt datamateriale, der opregner antal dage med forskellige istyper og påvirket skibsfart, istykkelser, maksimale istykkelser samt dato for første og sidste ismelding. Dette har siden da været med til at danne grundlag for udsendelse af daglige isberetninger og tegning af iskort til støtte for skibsfarten. nov dec jan feb mar apr dec-feb Kmax info ,4 0,6-4,4-6,8-0,3 4,1-3,5 368,5 isvinter ,0-0,6-5,3-4,5-0,2 5,1-3,5 300,3 isvinter ,4 2,8-6,6-6,3-3,5 5,2-3,4 497,5 isvinter ,4 0,3-6,2-3,3 0,6 3,8-3,1 290,7 isvinter ,7 0,7-2,7-7,1-2,1 5,5-3,0 378,0 isvinter ,4 1,1-2,6-7,0 1,8 2,9-2,8 266,7 isvinter ,2-2,1-2,7-3,6 0,3 3,3-2,8 208,4 isvinter ,0-4,0-3,6-0,7 3,3 6,2-2,8 218,7 isvinter ,4-0,3-3,7-3,7 1,0 4,8-2,6 215,2 isvinter ,7-2,2-1,8-2,9 0,0 6,6-2,3 183,2 isvinter ,9 2,7-5,1-4,2 1,0 4,8-2,2 273,4 isvinter ,9-1,3-1,9-2,2-0,8 3,6-1,8 238,8 isvinter ,4 0,9-3,2-2,2 2,8 7,0-1,5 176, ,3 1,9 0,2-6,2 1,1 4,1-1,4 226,0 isvinter ,8 2,6-1,3-5,2 1,1 4,1-1,3 193,3 isvinter ,4 0,5-2,2-1,7 2,7 3,5-1,1 163, ,0 2,5-4,7-0,5-1,8 6,3-0,9 266,3 isvinter ,9-0,5 0,4-2,5-0,5 5,3-0,9 116, ,3 2,4-1,7-2,2 1,7 4,2-0,5 165,4 isvinter ,0-0,7 0,1-0,9 2,2 5,0-0,5 121,1 isvinter ,7 2,1-1,7-1,9-1,5 3,4-0,5 169,5 isvinter ,2 3,2-2,1-1,3 3,9 6,0-0,1 128,6 isvinter ,3-2,8 0,7 1,9 1,2 5,6-0,1 110,3 isvinter ,9 1,4 0,3-1,5-0,6 4,5 0,1 151,6 isvinter Tabel 1. Rangering af de 20 koldeste vintre 1906/07 til 2009/10 samt 4 mildere isvintre, regnet efter middeltemperatur for december til februar. K max = kuldesum. side 2 Vejret, 123, maj 2010

5 Hvor tit har der været isvintre? Holder vi os strengt til definitionen, har der siden vinteren 1923/24 været 16 isvintre, men opgjort ud fra isobservationer og problemer for skibsfarten siden 1906/07 kan yderligere 5 vintre regnes med som isvintre, selvom der ikke var statsisbrydere dengang. En svaghed i den almindelige definition på en isvinter er også, at der er andre vintre, hvor isen gav problemer for skibsfarten. F.eks. regnes vinteren 1953/54 ikke for en isvinter, men ikke desto mindre var det en kold vinter, hvor der sad skibe fast i isen (figur 1). At isvinter blev forstået anderledes førhen ses også af, at man for 80 år siden regnede med isvanskeligheder hvert 3. år /2/, hvilket snarere end hyppigt kolde vintre skyldtes skibenes mere begrænsede evner i isfyldte farvande. Figur 2. Sammenhængen mellem kuldesum og middeltemperatur for decembermarts for data fra vintrene 1906/ /10. R 2 = 0,9257 og korrelationen r = 0,9621. Opgørelse af en vinters strenghed Spørgsmålet er, hvordan man angiver en vinters strenghed og specielt, om det har været en isvinter. Flere faktorer spiller ind, primært havisens udbredelse, isperiodens længde samt isdækkets fremkommelighed, som er påvirket af vind- og strømforhold. Der er flere metoder til at beskrive isvintres sværhedsgrad /1/. En metode er at benytte den maksimale isudbredelse som udtryk for vinterens sværhedsgrad. Denne kan dog give et falsk billede, da store havoverflader som Kattegat og Skagerak kortvarigt kan dækkes af nyis, hvis de rette vejrforhold er til stede: svag vind, minusgrader og klart vejr med stor udstråling. Kort tid efter kan isen være forsvundet. I vore dage kan isens udbredelse kortlægges ganske effektivt vha. satellitdata, hvorimod tidligere tiders kortlægning vha. manuel rapportering er mindre effektiv. En anden mere subjektiv metode er at se på faktorer som isens varighed, udbredelse og fremkommelighed for søfarten. Disse principper ligger til grund for den traditionelle definition af en isvinter i Danmark. Metoden kan dybest set kun benyttes i en begrænset tidsperiode, hvor isbryderressourcer, skibstrafik og tonnage har været nogenlunde konstant. Sammenligning med ældre tider kræver en mere objektiv metode. Sædvanligvis benyttes den såkaldte kuldesum som udtryk for vinterens strenghed. Definition af kuldesum: vinterens strenghed som funktion af lufttemperatur Kuldesum er blevet anvendt til at kategorisere vintre i Danmark siden 1906/07, og denne metode vil blive benyttet i resten af artiklen. Kuldesummen K max beregnes som summen af negative døgnmiddeltemperaturer i vinterperioden. Kuldesummen for en vinterperiode i Danmark beregnes som middelværdien af K max ved seks stationer, der så vidt det er muligt er placeret ved kysten. De seneste år er benyttet Skagen Fyr, Gniben, Rømø/Juvre, Vejret, 123, maj 2010 side 3

6 Figur 3. Rangering af vintre efter samlet kuldesum for vinterperioden. Gedser Odde, Københavns Lufthavn og Hammer Odde Fyr. Metoden tager dog ikke hensyn til varmetab som følge af vindens påvirkning, havets varmemagasin eller strålingseffekter. Korte perioder med hård frost giver samme bidrag til K max som længere perioder med moderat frost, men en kort tids streng frost med kraftig vind giver mere isdannelse end moderat frost ved svag vind, selvom K max har samme værdi. Det kan derfor være svært at sammenligne vintres strenghed objektivt. side 4 Vejret, 123, maj 2010 Vinteren 2009/10 og de andre vintre Vinteren 2009/10 var kold, rig på sne og forholdsvis lang. Den startede midt i december med et massivt kuldefremstød fra nordøst med sne og dagfrost og varede med kortere afbrydelser til et godt stykke ind i marts. Den første sne faldt 16/12, og de sidste snebunker ved DMI's stationer var først smeltet væk 31/3. Med en middeltemperatur på -1,5 C rangerer vinteren som nr. 21 på en liste over alle tiders kolde vintre siden 1874 og er således blandt de 15% koldeste. Hvis vi i stedet nøjes med at rangere blandt vintre med isobservationer og oplysninger om status som isvinter, dvs. siden vinteren 1906/07, kommer den ind på en 13. plads (tabel 1). Godt gået? Det er måske overraskende, at december-februar i 2009/10 var koldere end hele 8 isvintre, deriblandt to af 80 er isvintrene. Hvorfor blev det ikke en isvinter? En tidligere artikel i Vejret /3/ har undersøgt sammenhængen mellem iskoder og iskondition,

7 og det blev fremhævet, at år med en kuldesum på K max ca. 100 erfaringsmæssigt kan regnes som en isvinter med svær iskondition. Det siges også, at når der er svær iskondition, er der grund til at anvende isbrydere, og isen har en tykkelse på ca. 20cm eller mere. Det er derfor mere korrekt at sammenligne vintre ud fra kuldesum. Ofte strækker en isvinter sig ind i marts, og kuldesummen beregnes for hele vinterperioden. Der er en velkorreleret sammenhæng mellem kuldesummen for vinterperioden og middeltemperaturen for december-marts (figur 2). Det ses, at alle isvintre har K max > 100, men der er ikke en skarp grænse, da de koldeste ikke-isvintre er væsentlig koldere end de mildeste isvintre. Faktisk tager 2009/10 prisen som den hidtil koldeste ikke-isvinter, og regnet efter kuldesum rykker den ned på en 16. plads (figur 3); samtidig bliver den overhalet af 80 er vintrene. Da K max ca. 100 kan regnes som en isvinter med svær iskondition, er det spændende at se, om statsisbrydernes aktiviteter retter sig ind efter dette tal. I figur 4 ses antal dage med mindst én statsisbryder i virksomhed sammenlignet med kuldesum. Som kuriosum kan nævnes, at den ekstreme vinter 1941/42 havde isbryderaktivitet helt frem til 5. maj! Med i virksomhed skal forstås, at isbryderne er klar til at rykke ud, men ikke nødvendigvis gør det. I figuren skelnes der derfor mellem virksomhed i kendte isvintre og øvrige vintre. For indeværende vinter foreligger der endnu ikke tal, så her er antal dage sat til 0, selvom der i en periode var 24-timers varsel for udrykning. Opgjort på denne måde ser det ud til, at statsisbryderne erfaringsmæssigt først rykker ud, hvis K max ca. 180, dog bortset fra vinteren 1927/28, hvor kuldesummen kun var 110. I forne tider skulle der ikke så meget til! Tilbage står indtrykket af, at der lige manglede det sidste i at få 2009/10 op på statsisbryderniveau. En modificeret definition på en isvinter kunne være, at det er en vinter med en så langvarig kuldeperiode, at de indre farvande fryser til og giver problemer for almindelige skibe, hvorfor statsisbryderne gøres klar til at yde assistance med kort varsel. Med denne definition ville 2009/10 være en isvinter. Isforholdene 2009/10 Sidst i januar og midt i februar topper isudbredelsen i de indre danske farvande, og figur 5 viser traditionelle iskort fra 31/1 og 16/2, hvor issituationen topper. I figur 6 viser Envisat-billeder isens udbredelse omtrent midt i februar, og der ses is tværs over Kattegat og fastis i de indre farvande. Efter begge højdepunkter sker der en mildning og opløsning af store dele af havisen. Specielt sidst i januar så det ud til at spidse til med en isvinter under opsejling, men mildningen varede for længe til, at isen kunne nå at genetableres og forstærkes, inden det gik mod varmere tider. Isen når dog midt i februar at brede sig til store dele af Skager- Figur 4. Isbryderaktivitet i forhold til kuldesum. Figuren er baseret på data fra /4/, /5/ og /6/. Vejret, 123, maj 2010 side 5

8 rak og Kattegat, og der er nyis i hele Øresund og dele af vestlige Østersø, men Storebælt og Lillebælt har praktisk taget ingen is. Limfjorden når at få fastis, og også i Smålandsfarvandet og fjordene er der en hel del is. Rapporterede istykkelser i de åbne farvande når midt i februar, da situationen er værst, op på 5-15 cm, hvilket er for lidt til statsisbryderassistance. På det kritiske tidspunkt midt i februar artede vejret sig imod isvinteren: det blev kortvarigt mildere, hvilket lettede på situationen, og vinden gik i syd. Kraftig østenvind kunne måske kortvarigt have presset isen op officiel beregnet forskel ,4 249,6-23, ,3 184,5-8, ,3 252,1-14, ,2 209,5 26, ,9 Tabel 2. Officielle kuldesummer og kuldesummer, der er baseret på tilnærmelsesvis det samme datagrundlag. For 2009/10 er benyttet en simuleret Møn Fyr serie, som er baseret på Gedser Odde data. Der foreligger endnu ikke officielle tal for 2009/10. mod Ålborg Bugt og tvunget isbryderne til at assistere, f.eks. ved Hals Barre. Tilfældet kunne have gjort 2009/10 til en isvinter, men gjorde det ikke. Sammenligning med tidligere isvintre Vinteren 2009/10 blev oplevet som streng, men den menneskelige hukommelse kan være kort! Det kan derfor være udbytterigt Figur 5. Iskort fra SMHI fra 31/1-2010, udsendt kl. 1145z (tv.) og 16/2-2010, udsendt kl. 11z (th.). Hentet fra arkiv på Signaturforklaring ses på næste side nederst. Tallene angiver istykkelse i cm. Teksten i de gule bokse er navne på isbrydere. side 6 Vejret, 123, maj 2010

9 at sammenligne med vejrudviklingen i de seneste fire isvintre for at se, hvad der skal til for at hæve en vinter det sidste stykke. Men sammenligninger ud fra kuldesum kan være vanskelig, da kuldesummen gennem årene er baseret på forskellige stationer. F.eks. blev kuldesummen for 1984/85 vinteren beregnet vha. Dokkedal, Fanø, Læsø, Landbohøjskolen, Næsgård og Hammerodde. Spørgsmålet er, hvor meget denne forskel piller ved grundlaget for sammenligning af de forskellige vintre. Det er derfor undersøgt, om stationssammensætningen har en betydende forskel, og i givet fald om det er muligt at korrigere for denne. Kuldesummen K max for de fire isvintre og 2009/10 er forsøgt beregnet med de samme stationer, som benyttes i dag: Skagen Fyr, Gniben, Rømø/Juvre, Gedser Odde, Københavns Lufthavn og Hammer Odde Fyr. Det er rimeligt, da der f.eks. kun er én genganger i forhold til de stationer, der ligger til grund for K max i 1984/85. Imidlertid er der ikke Gedser Odde data fra de fire isvintre. Det er derfor undersøgt, Figur 6. På Envisat billede (ESA) 11/ (øverst) ses fastisens udbredelse i de indre farvande, mens Envisat 14/ (nederst) viser, at isen nu ligger tværs over Kattegat. Vejret, 123, maj 2010 side 7

10 kuldesummer tilbage i tiden ud fra gridberegnede døgntemperaturer langs kysterne i de indre danske farvande. Figur 7. Sammenligning af kuldesummer fra Møn Fyr og Gedser Odde for 13 vintre i perioden til og med (bortset fra , hvor der manglede data). om det er muligt at simulere en Møn Fyr serie vha. korrigerede Gedser Odde data, så der bliver et mere homogent sammenligningsgrundlag mellem vintrene. Det er rimeligt at benytte disse stationer, da de begge ligger ud mod Østersøen. Samlede kuldesummer ved Gedser Odde og Møn Fyr er sammenlignet for 12 vintre for at se, om der kan dannes en Møn Fyr serie vha. Gedser Odde data. En analyse af daglige værdier af middeltemperatur viser, at Møn Fyr kun er en anelse koldere end Gedser Odde, når vinteren spidser til med lave temperaturer, men det kan næppe overraske. Årlige kuldesummer ved de to stationer er sammenlignet for vintrene 1993/94 til 2005/06, og resultatet ses i figur 7. Da der er for få år til at teste sammenhængen mod uafhængige data, er der lavet en jackknifing test, som består i efter tur at fjerne en K max -værdi, hvorefter resten af data benyttes til at beregne den fjernede uafhængige værdi. For de 12 vintre gav det en korrelation mellem målt og beregnet værdi på R 2 = 0,9523 (r = 0,9759) og en forskel mellem måling og beregning på blot 3,1 %, så vi kan roligt generere en pseudo Møn Fyr serie for 2009/10. Beregning af K max for de fem vintre ud fra tilnærmelsesvis samme datagrundlag giver resultatet vist i tabel 2. Stationsvalget ses at betyde en del, f.eks. ville vinteren 1995/96 overhale 1985/86 i hierarkiet. Det kunne være spændende at genberegne Havtemperatur, isdannelser og kuldesumsdoser Dannelse af havis kræver, at der har været frostvejr meget længe, da havet pga. sin store varmekapacitet er længe om at blive afkølet tilstrækkeligt. Det betyder, at det skal have været koldt i mange uger, inden isen kan begynde at dannes, og at kulden skal vare ved uden de store afbrydelser for at vedligeholde og udbygge isen. Den samlede kuldesum K max siger noget om slutresultatet, men ikke om processen frem mod målet. Derfor er de sidste 4 isvintre og 2009/10 undersøgt ved at se på samspillet mellem havets overfladetemperatur (også kaldet SST=Sea Surface Temperature), isdannelse udtrykt ved potentielt mulig istykkelse e max og vejrudvikling. SST data er mest repræsentative for isdannelser, hvis de er målt til havs. Fra de tidligere isvintre er der gode data fra Drogden og Østerrenden, som er gode lokaliteter med vand til alle sider. Imidlertid blev målegrejet ved de to lokaliteter taget ind i starten af januar 2010 pga. overisning, og blev først sat ud igen, da kuldeperioden var slut. Den eneste mulighed for at sammenligne SST for vintrene er derfor at se på målinger fra diverse havne. Da stationsnettet i 2009/10 er forskelligt fra 80 er og 90 er vintrene, har det ikke været muligt at finde data fra en god havlokalitet for hele perioden. I stedet beregnes SST for de gamle vintre som middelværdien ved et side 8 Vejret, 123, maj 2010

11 antal stabile havnestationer, og SST for 2009/10 for stationer, der så vidt muligt repræsenterer de samme områder. Forudsætningen for at der er en sammenhæng mellem kuldesum og havis er, at kuldesummen også kan sige noget om SST. Ifølge /3/ er der en klar sammenhæng med faldende SST ved øget kuldesum, og ved K max større end kan der forventes havtemperaturer under 0 C, altså påbegyndende isdannelser. Istykkelsen er herefter beregnet vha. en erfaringsformel, der giver istykkelsen e max i meter /3/; Selvom formlen ikke nødvendigvis giver den reelle istykkelse, da mange parametre har betydning for isens tykkelsesvækst, giver den alligevel en idé om udviklingen. Af overordnet betydning for isdannelserne er kuldeperiodernes og mildningernes antal, varighed og styrke. Et billede af udviklingen kan fås, hvis kuldesummen frem for et samlet tal anskues som doser, der henover vinteren fyres af, og som kan give en ide om, hvor meget kuldesum der i en given periode skal til for at afkøle eller fastholde et farvand på en given lav overfladetemperatur, og hvor lange kuldepauser vinteren kan tåle. Hvad skal der til for at starte og fastholde en isvinter? I figur 8 er vist, hvor meget kuldesum K 5dg der henover fem døgn skal til for at vedligeholde eller udbygge afkølingen af de indre danske farvande, så der skabes potentiale for yderligere udbredelse af havis. Værdierne i diagrammet er beregnet som Figur 8. Ændring i havoverfladetemperatur henover 5 døgn som funktion af kuldesum i den samme periode. Data stammer fra vinterperioden i de 5 undersøgte vintre. løbende 5-døgns værdier for alle fem vintre. Periodelængden er ikke så afgørende, det vigtige er at få en idé om vinterens forløb. Nu er temperaturvariationer i farvandene naturligvis ikke alene bestemt af kuldesummer, dvs. afkøling som følge af koldt vejr, men af et komplekst samspil af mange faktorer, herunder strømforhold, temperaturfordeling i vandsøjlen, saltforhold, isens albedo samt meteorologiske parametre såsom vindhastighed, vindretning, strålingsforhold og nedbør. Høj vindhastighed ved lav temperatur kan fremme afkølingen betydeligt, hvilket var tilfældet i januar 1987, mens vindretningen afgør, om der sker tilførsel af og opblanding med varmere overfladevand fra andre farvande såsom Nordsøen. Desuden kan regionale forskelle i de influerende faktorer indvirke på temperaturforholdene og ikke mindst middelværdien af SST, som jo ligger til grund for figur 8. Isvanskeligheder for skibsfarten kan også komme af vindstuvning og isskruninger, hvilket i særlige vejrsituationer kan tvinge statsisbryderne i aktion. Alle disse faktorer er med til at forklare spredningen i figur 8. R 2 er 0,7846 svarende til en korrelation r på 0,8858, altså et godt signifikant resultat det store antal punkter taget i betragtning. Usikkerhederne til trods synes der at være et punkt for K 5dg kuldesumsværdi, hvor balancen overordnet set tipper mellem afkøling og opvarmning. Vejret, 123, maj 2010 side 9

12 Figur 9a. Glidende værdier af kuldesum henover 5 døgn, potentielt maksimal istykkelse e max beregnet ud fra en erfaringsformel, e max med indbygget standby i mildninger, samt SST (Sea Surface Temperature) for et antal stationer for vinteren 1984/85. Observationer af istykkelse ved f.eks. Drogden Rende i form af iskoder angiver tykkelser på cm fra midt i februar til ind i marts, mens Flinterenden i samme periode mest ligger på cm /3/. Iskoder giver dog kun en grov indikation af istykkelsen i form af intervaller. Det ser i gennemsnit ud til at ske ved 5-døgns kuldesummer på omkring 9, hvilket svarer til en døgnmiddeltemperatur til havs på ca. -1,8 C. Det passer ganske pænt til erfaringerne, da afkølingen ved lidt højere lufttemperaturer til havs stagnerer eller er ubetydelig. Hvad kendetegner de fire isvintre? I figur 9 (a-e) er der for de fem vintre sammenligninger af 5-døgns side 10 Vejret, 123, maj 2010 værdier af kuldesum K 5dg, daglige værdier af SST og istykkelser beregnet vha. udtrykket for e max. Da isdannelserne øjensynlig går i stå ved K 5dg <9, er der også beregnet en e max værdi, hvor der er indregnet en funktion for standby i istilvækst i relativt milde perioder, men der tages ikke højde for afsmeltning. Der ses store forskelle mellem vintrene i den tidslige variation af SST og kuldesum. Nogle vintre, i særdeleshed , har meget kolde perioder hvor SST hurtigt falder til et niveau med isdannelser, mens andre vintre som har flere tilløb med lave kuldesummer og begrænsede temperaturfald inden det går løs. Der er vintre med flere korte perioder, hvor afkølingen afløses af en generel opvarmning, så isdannelserne går i stå; dette sker også ved kuldesummer > 0. Vinteren 1984/85 starter med et kraftigt kuldefremstød straks

13 efter nytår, og ved bidende vind fra nordøst falder dagtemperaturen mange steder til under -10 C, hvilket får SST til at falde meget hurtigt med isdannelser til følge. Efter tre uger med K 5dg 9 følger der to korte mildninger på 3 og 6 dage, i februar blot afløst af en ny længere periode på 17 døgn med ekstrem kulde og betydelige isdannelser. I 1985/86 kommer afkølingen ad to omgange: koldt vejr til ind i januar er ikke for alvor nok til at starte isdannelserne, og der følger 24 døgn på standby med K 5dg <9. Herefter slår en frostperiode på hele 28 døgn henover februar og starten af marts hovedet på sømmet: isvinteren kommer sent, men forarbejdet er gjort i januar, og isen breder sig hurtigt, da kulden slår til. 1986/87 er speciel, fordi isvinteren kom ad to omgange. I december bygger kulden op over Skandinavien, og i et forrygende fremstød i begyndelsen af januar slår den til: 5 dage med dagtemperaturer ned til 13 til 17 graders frost, og -25 C om natten. Samtidig blæser der op til kuling fra nordøst med sørøg og stedvis kraftigt snefald, og havene afkøles med uhørt hast. K 5dg kulminerer ved ekstreme 50; på én nat breder nyisen sig tværs over Øresund, og snart må isbryderne tørne ud. 18 døgn i streg har K 5dg 9. En længere mildning er blot stilstand, før en ny omgang streng frost i marts slår til med nye isproblemer. I vinteren 1995/96 er frosten langt mere moderat sammenlig- Figur 9b. Som figur 9a, men for isvinteren 1985/86.I Drogden rende og Flinterenden antyder iskoderne istykkelser, der fra midt i februar til midt i marts hovedsagelig ligger i intervallerne og cm /3/. Vejret, 123, maj 2010 side 11

14 net med 80 er vintrene, men til gengæld er den langvarig. Faktisk kommer de første kuldedøgn allerede i november, og da december er uhørt kold med nær konstant dagfrost i sidste halvdel af måneden, starter isdannelserne tidligt. En længere mildning i januar er ikke nok til at slå isvinteren ud af kurs, og trods moderate frostgrader i februar, hvor K 5dg på intet tidspunkt når over 25, er kulden langvarig og mildningerne korte, hvilket fastholder istrykket i farvandene. Hvorfor blev 2009/10 ikke en isvinter? Sammenlignet med disse fire vintre er 2009/10 kendetegnet ved mere moderate doser af kuldesum, K 5dg, og mens SST i alle de gamle vintre når massivt under 0 C, i 80 erne også i Østersøen omkring Bornholm, kniber det i 2009/10 med for alvor at komme i bund. Afkølingen går pga. den moderate frost for langsomt, og pga. to mildninger på hhv. 9 og 8 døgn med K 5dg <9 og delvise plusgrader skal vi helt hen til slutningen af januar, inden SST når det kritiske niveau for isdannelser i hovedfarvandene. En ny mildning på 4 døgn vipper balancen tilbage mod isfrit, og den efterfølgende kuldeperiode er for svag og kort til for alvor at få isen til at volde problemer i de danske farvande. Isen når aldrig op over den kritiske tykkelse. De fire kuldeperioder henover vinteren på hhv. 5, 11, 14 og 11 døgn kan slet ikke matche de lange og betydeligt strengere frostperioder i de fire isvintre, Figur 9c. Som figur 9a, men for isvinteren 1986/87. I den første kuldeperiode når Drogden Rende og Flinterenden ifølge iskoderne op på og cm tyk is, kortvarigt endog op i cm. I den anden kuldeperiode i marts nås samme istykkelser, i nogle dage omkring den 10/3 melder Drogden Rende endog om op til cm /3/. side 12 Vejret, 123, maj 2010

15 Figur 9d. Som figur 9a, men for isvinteren 1995/96. Istykkelserne er mere moderate denne gang, ifølge iskoderne 5-10 og cm istykkelse i det meste af isperioden. I februar når Drogden Rende dog periodevis op i cm i sidste halvdel af februar og kort ind i marts /3/. og statsisbryderne må nøjes med et 24-timers beredskab. Desuden mangler der kraftig vind i de koldeste perioder, hvilket kunne have øget afkølingen af farvandene og accelereret isdannelserne. Istykkelserne e max og e max viser hhv. den potentielt maksimale istykkelse beregnet ud fra kuldesum og istykkelsen med indbygget standby funktion i mildninger. Hvis de to kurver fjerner sig fra hinanden flere gange henover vinteren, er det et relativt udtryk for, at isdannelserne slås tilbage. Dette ses at være særlig udtalt for 2009/10 i modsætning til specielt 80 er isvintrene. Afrunding Isforholdene i vinteren 2009/10 er undersøgt og der er lavet en detaljeret sammenligning med de fire forrige isvintre. Dette er foretaget vha. kuldesummer, potentielt mulige istykkelser og havoverfladetemperatur for at få en idé om, hvorfor den tilsyneladende kolde vinter i år ikke blev en isvinter, selvom der mange steder var isdække til havs. Den ene side af sagen er, at der ikke var tid nok til at opbygge isvanskeligheder, da kuldeperioderne var for moderate og blev afbrudt af for lange mildninger. Desuden var der for lidt vind i de koldeste perioder, hvilket kunne have øget varmetabet og skabt grundlag for en isvinter. Den anden side er af sagen er, at der i vore dage skal mere til, før statsisbryderne må i funktion end i gamle dage, hvor skibene var mindre egnede til sejlads i isfyldte farvande. Dermed peger pilen på, hvad vi forstår ved en isvinter: skal statsisbryderne ud, eller er det nok at sige, at en længere periode med frost og isdannelser har gjort det Vejret, 123, maj 2010 side 13

16 Figur 9e. Som figur 9a, men for vinteren 2009/10. Ifølge iskoderne når Drogden Rende og Flinterenden kun op i 5-10 cm istykkelse kortvarigt i midten og slutningen af februar (ismeldinger default.aspx). I figur 5 ses iskort med angivelse af isens tykkelse og udbredelse i de øvrige farvande. nødvendigt at sætte isbryderne i øget beredskab? Eller skal der laves en ny definition baseret på kuldesum? Svaret må blæse i vinden og den isvinterglade må trøste sig med, at kolde snerige vintre stadig er mulige. Litteratur /1/ Torbjörn Grafström, Amund Lindberg, Lisa Lind (SMHI), Ulf Gullne, Sjöfartsverket. Sammenfattning av Isvintern och Isbrytningsverksamheten 2008/09. Sjöfartsverket og SMHI, /2/ Knud Fischer, 2004: De danske isbrydere. Historien om Elbjørn og de andre isbrydere. Skibs Forlag, Stenstrup 2004, 103 p. /3/ R. Zort og M. Hvidberg- Knudsen, 2007: Is i de danske farvande. Havisobservationer og Isprognose. Vejret, /4/ Is- og Besejlingsforholdene i de Danske Farvande i Vinteren Statens Istjeneste, København /5/ Is- og Besejlingsforholdene i de Danske Farvande i Vinteren Statens Istjeneste, København /6/ Is- og Besejlingsforholdene i de Danske Farvande i Vinteren Søværnets Operative Kommando, Istjenesten, side 14 Vejret, 123, maj 2010

17 Nordlys og vejret Af Torben Stockflet Jørgensen Det er meget naturligt, når man støder på noget, der er svært at forstå, at sammenligne det med noget, som ligner, og som man har kendskab til, så i det 18. og det 19. århundrede blev det ofte forsøgt at knytte nordlyset til forskellige meteorologiske fænomener. Nordlyset, hvis højde over Jorden der dengang var megen usikkerhed om, var jo et fænomen, der som f.eks. skyer og lyn viste sig på himlen. I 1774 skrev J. S. Winn således i et brev til Benjamin Franklin, at i 23 tilfælde var en stærk kuling fra syd eller sydvest helt bestemt forbundet med nordlys. Hvis nordlyset lyste klart, kom kulingen indenfor et døgn, og den varede ikke længe. Hvis nordlyset var svagt, var kulingen ikke så stærk, men den kom senere og varede længere. Winn havde foretaget sine observationer i den Engelske Kanal, og han påstod, at ved at være opmærksom på nordlyset havde han ofte undgået at forlise, når andre gjorde det. med hensyn til at vise, at fænomenet hyppigt forekommer i et område med skyer, og at det i nogen grad afhænger af skysituationen i atmosfæren. Og han fortsætter: Dr. Richardson s observationer tyder især på, at nordlyset ikke dannes højt oppe, og at det er afhængigt af visse andre atmosfæriske fænomener som dannelsen af en eller anden af de forskellige former for cirrusskyer. Franklin skriver videre, at magnetnålen var meget urolig om eftermiddagen den 13. februar 1821 på et tidspunkt, hvor nordlyset tydeligt sås passere mellem et skylag og jorden. H. C. Ørsted mente også, at der var en forbindelse mellem nordlys og skyer, og i 1821 skrev han: De hyppige uventede forstyrrelser af magnetnålen synes at bero på elektriske udladninger. Til sådanne udladninger regner jeg i særdeleshed nordlyset, som jeg iøvrigt sammen med den skarpsindige Biot tror forekommer i visse skyer. Den franske astronom Auguste Bravais, der i årene studerede meteorologi, jordmagnetisme og nordlys på rejser til Norge, Spitsbergen og Færøerne, havde berettet om nogle skyer, der havde samme form og struktur som nordlyset. Skyerne var orienteret på himlen som nordlysbuer, og når der var måneskin, kunne man ikke skelne disse skyformer fra nordlyset. I ekspeditionens journal kan man flere steder Og den engelske søofficer John Franklin fortæller i sin beretning om rejserne til det nordlige Canada i årene : Mine notater om nordlys er i overensstemmelse med Dr. Richardson s Figur 1. Nordlys i Bossekop, Norge d. 21. januar (Bravais, 1846). Vejret, 123, maj 2010 side 15

18 læse, at et nordlys var observeret, og lidt senere se en rettelse, der meddelte, at der faktisk var tale om en sky. Ved daggry var det ifølge Bravais ikke så sjældent, at en nordlysbue blev erstattet af en sky, og omvendt kunne det ved nattens begyndelse af og til ske, at bueformede skyer forvandledes til nordlysbuer. Om en nærmere forbindelse mellem de to fænomener mente Bravais, at det måske er tilladt at forestille sig, at den ukendte årsag til orienteringen af de nordatlantiske skyer er den samme som den, der forårsager formen på nordlyset, eller i det mindste, at begge årsager har en elektrisk oprindelse. I sin bog fra 1878 om nordlysobservationer gør tyskeren Karl Weyprecht, der iøvrigt var initiativtager til det første internationale polarår i , opmærksom på, at det ofte er vanskeligt at skelne mellem nordlys og visse skyformer. Især når skyerne er belyst af månen. Han bemærker, at der var forholdsvis mange nordlys i perioder med mange skyer, og han mente at kunne slutte deraf, at der måske var en vis sammenhæng mellem skyer og nordlys. Weyprecht og hans landsmand Herman Fritz noterede begge, at hver gang lange skyformer blev set i løbet af dagen, var der nordlys den følgende nat, og især Fritz var overbevist om, at der var en relation mellem nordlyset og vejret. Han skrev således, at de kurver, han havde tegnet på sit kort over polarområdet, der angav sandsynligheden for forekomst af nordlys, ikke stemte overens med de kurver, der viste inklination af Jordens magnetfelt, men at de snarere Figur 2. Nordlys over det østrig-ungarske ekspeditionsskib Tegetthoff i isen ved Frantz Joseph Land i januar, (Payer, 1876). syntes at ligne isobarerne, idet området, hvor lufttrykket ofte var lavt, var sammenfaldende med de regioner, hvor nordlyshyppigheden var størst. Svenskeren Vilhelm Carlheim- Gyllenskiöld havde gjort lignende erfaringer i polåret på Spitsbergen, hvor det havde vist sig umuligt at afgøre, om et observeret fænomen var en sky eller et nordlys, og han havde også stillet spørgsmål, om der kunne være en forbindelse mellem skyer og nordlys, og om skyerne kunne udsende nordlys. Sådanne spørgsmål fandt han vanskelige at besvare, men han konkluderede alligevel, at han trods de mange lighedspunkter mellem nordlys og skyer eller tåge ikke troede, at der kunne være den ringeste sammenhæng mellem to så væsentlig forskellige fænomener. Den danske nordlysforsker Sophus Tromholt vidste, at der var observationer, som antydede, at forskellige meteorologiske fænomener som temperatur, regn, hagl, vind, fjerskyer o.s.v. ligesom nordlyset havde en tilsyneladende forbindelse med solplethyppigheden og varierede med samme periode som denne, og han fandt det interessant at undersøge, om der i serien af meteorologiske observationer fra 1865 til 1880 i Godthaab kunne påvises det samme modsætningsforhold, som der var fundet for nordlysets vedkommende, dvs. mange nordlys i år med få solpletter og omvendt. Især undersøgte Tromholt skymængde og cirrusskyernes hyppighed, hvis afhængighed af solpletperioden syntes at være konstateret. De optiske fænomener, der er kendt som ringe om solen og månen, bisole osv., var kun sjældent noteret i de godthaabske tabeller; ellers ville muligvis deres hyppighed vise en forbindelse med nordlysets, mente han. Angående skymængden i Godthaab var det ikke muligt for Tromholt at påvise nogen periode hverken med hensyn til de årlige middeltal eller til antallet af klare dage og overskyede dage. Noget heldigere var han med cir- side 16 Vejret, 123, maj 2010

19 Figur 3. Sophus Tromholt i lappekostyme på sin nordlysstation i Kautokeino, Norge. (Tromholt, 1885). russkyerne, som der var set efter tre gange dagligt i den nævnte periode. Det antal gange denne skytype var observeret hvert år havde en vis lighed med antallet af observerede nordlys, og Tromholt konkluderede, at der, så godt som man overhovedet kan vente det af en så kort iagttagelsesperiode, er en forbindelse mellem cirrusskyerne og nordlysperioden, således at begge fænomener omtrent samtidig har deres maksimum og minimum. For Godthaabs vedkommende var fjerskyerne hyppigst ved solpletminimum, det modsatte resultat af hvad der var fundet for sydligere egne. Under sit ophold under polaråret i Kautokeino i norsk Lapland havde Tromholt lejlighed til at konstatere, at nordlyset af og til udøvede en ejendommelig indflydelse på skyforholdene. Himlen kunne være nok så klar, men efter et meget stærkt udbrud af nordlys i zenith blev den pludselig overtrukket af skyer, som sædvanligvis opløste sig igen straks efter. Han mente, at en sådan begivenhed måske forklarede den påstand, som man undertiden havde hørt, nemlig at der var nordlys eller dele deraf, som forvandlede sig til skyer. Tromholt var dog klar over, at der var megen overtro i forbindelse med nordlysets indflydelse på og sammenhæng med vejret. Hvis man gjorde sig den ulejlighed at samle menigmands anskuelser herom fra forskellige lande eller blot fra forskellige egne i samme land, så kom man til det resultat, at nordlyset observeret de forskellige steder frembragte de mest forskellige virkninger. Her en nordlig vind og der en sydlig. På det ene sted storm og på det andet stille vejr. Her kulde og hist varme osv. Han ville langt fra benægte, at der kunne være en forbindelse mellem nordlyset og vejrforholdene. Tværtimod anså han det endog for sandsynligt, men denne forbindelse var ikke så ligefrem, at den uden videre kunne påvises, og nogen egentlig videnskabelig undersøgelse havde dette emne endnu ikke været genstand for. Det måtte imidlertid på forhånd anses som sandsynligt, at visse vejrforhold kunne være gunstigere end andre for dannelse af nordlys, og måske også at visse typer af nordlys kunne have en indflydelse på eller i hvert fald en forbindelse med det kommende vejr. Men uden videre at sætte alle mulige nordlys i forbindelse med vejret skulle man ikke gøre. Det fremgik bl.a. alene af, at man i egne som f. eks. Kautokeino, hvor der var nordlys hver dag, havde alle mulige slags vejr. Tromholt havde fra alle egne i Norge indsamlet oplysninger om befolkningens mening om nordlysets indflydelse på eller afhængighed af vejret. Som det var at vente, var meningerne meget delte, men det kunne ikke nægtes, at der var temmelig stor enighed om et par punkter, der derfor ikke uden videre burde forkastes, men tværtimod fik en vis vægt som resultater af folkelig tradition og erfaring. De fleste udtalelser samstemmede nemlig i, at rolige og lavt stående nordlys i nord stod i forbindelse med stadigt, koldt vejr og sne, mens nordlys i syd bebudede mildt vejr, sydlige vinde og regn. Endvidere at der efter stærkt flammende nordlys plejede at følge vejrforandring og stærk blæst. Fjerskyerne ordnede sig undertiden i smalle, parallelle striber, der gik på tværs over hele himlen og på grund af perspektivet tilsyneladende løb sammen i to modsatte punkter af horisonten. Disse såkaldte polarbånd formodedes at stå i et eller andet forhold til nordlyset eller til de kræfter, der betingede dette fænomen, og skystriberne syntes i hvert fald med hensyn til hyppighed at følge den samme Vejret, 123, maj 2010 side 17

20 årlige og 11-årlige periode som nordlyset. I beretningen fra den tyske internationale ekspedition under polåret fremhæves det, at der meget ofte, når der var nordlys, dannedes cirrusskyer over hele himlen. Dette syntes at være et hyppigt fænomen, og for eksempel havde HelgeVedel, der var næstkommanderende på Carl Hartvig Ryders ekspedition i til Scoresby Sund, gjort mange lignende observationer (Ryder blev DMI s direktør fra 1907 til 1923). Engang så Vedel således, efter at nordlyset var ophørt, himlen overstrøet med fine fnugagtige skyer, og denne del af himlen havde, før nordlyset viste sig, været totalt skyfri. Skyerne, som kom efter nordlyset, var orienterede på himlen fuldstændig som nordlyset havde været, og desuden var der ingen skyer på den del af himlen, hvor der ikke havde været nordlys. Vedel havde også bemærket, at det var som om, at tør frost i klart vejr favoriserede dannelse af nordlys med stråler, mens der i forbindelse med tåget vejr forekom diffuse rolige nordlys. Figur 5. Nordlys mod syd-vest kl d. 15. november 1882 i Godthaab. (Paulsen, 1893). Figur 4. Harald Moltke: Portræt af Adam F. W. Paulsen d. 19. februar 1900 i Akureyri, Island. Blyant på papir, 30x25 cm. Danmarks Meteorologiske Institut. Omkring 1895 var Adam Paulsen, der var DMI s direktør fra 1894 til sin død i 1907, optaget af, om der var en sammenhæng mellem nordlys og skyer. Det syntes som om, at alle, der havde observeret nordlys i de arktiske egne, havde bemærket en påfaldende lighed mellem visse skyer og nordlysformer, sådan at det af og til havde været umuligt at fastslå, om det observerede fænomen var en sky eller et nordlys. Men når det kom til spørgsmålet, om der var en sammenhæng mellem de to fænomener, var nordlysforskerne mere forsigtige med deres udtalelser. Engang under Paulsens ophold i i Godthaab så han i skumringen noget, som han først antog for en sky, og hvis form især vakte hans opmærksomhed. Det så ud som en lys lodret væg af tåge, der blev illumineret af aftenbelysningen, og hvor det tågeagtige fænomen bevægede sig på en ejendommelig måde med stor hastighed i den magnetiske meridians retning, og da det kom nærmere, blev han klar over, at der var tale om nordlys. Idet det passerede zenith, lignede det en pulserende lys tågestrimmel, men i det tiltagende mørke kunne det fastslås med sikkerhed, at det var et selvlysende fænomen. Hele fremtoningen gav Paulsen indtryk af en sky, hvori et nordlys havde gemt sig. Da lyset fra fuldmånen er meget stærkere end det, der kommer fra nordlyset, troede Paulsen en overgang, at man ikke kunne se nordlys i fuldt måneskin, men efterhånden opdagede han, at det udmærket lader sig gøre. Hvad der ved sådanne omstændigheder undrede ham, var nordlysets efter hans opfattelse ejendommelige udseende. Han kunne ikke eller kun i sjældne tilfælde side 18 Vejret, 123, maj 2010

21 rigtigt se, at det var nordlyset, der udsendte lys og altså var selvlysende. Nordlyset forekom ham nemlig i disse situationer som tåge- eller skyagtige fremtoninger, som kun var synlige, fordi de reflekterede måneskinnet. Nordlystæpperne eller -gardinerne lignede fine hvide slør, der svævede i luften. I måneskin var det ham ofte ganske umuligt at skelne skystriber og nordlysbuer fra hinanden, som også mange andre observatører havde erfaret. Paulsen og hans kammerater i Godthaab noterede derfor også kun disse sky- og nordlyslignende fænomener som nordlys, når de bevægede sig på den for nordlys karakteristiske bølgeagtige måde. Men da mange nordlysbuer kunne være ubevægelige i længere tid, blev sikkert en del af disse noteret i journalen som skyer. Paulsen havde også bemærket en anden mærkværdighed ved udseendet af visse nordlys. Når himlen var klar i helt mørke nætter, havde han ofte undret sig over, at et nordlystæppe eller dele af det forekom dunkelt. Nordlysets form var tydelig nok, men dets lysstyrke var lille og kunne give indtryk af at være næsten svagere end lyset fra stjernehimlen. Fænomenet mindede ham om lyset fra et svagt glødende legeme, hvis overflade var dækket af et tyndt lag aske. En af de skylignende nordlystyper så ud som små svagt lysende cumulus skyer, der var udbredt over en stor del af himlen, og hvor rummet mellem disse nordlysskyer ofte var dækket af et fint slør, og en anden type var tågeagtige fremtoninger, der næsten altid forekom sammen med de store kraftige nordlys. Den sidstnævnte viste sig i Godthaab almindeligvis som flere parallelle buer, der hævede sig op på den syd-østlige del af himlen og ofte passerede zenith. Selv i de tilfælde, hvor nordlyset var meget stærkt lysende, forekom det som om, buerne blev set gennem et tågeagtigt lys, og hele rummet mellem buerne var udfyldt med en tilsyneladende selvlysende tåge. Undertiden observerede Paulsen efter afslutningen af et stort nordlys en rest, der så ud som en mægtig røglignende lysende masse, som lidt efter lidt opløstes. Forskerne havde forskellige opfattelser om naturen af de tågeagtige nordlysformer. Bravais mente, at det næsten ikke var nødvendigt at forklare disse fænomener. Når de af damp formede masser var bragt til at gløde, vedblev de med at udsende lys, indtil elektriciteten var opbrugt, udtalte han. Og ifølge Weyprecht bestod de tågedannede nordlys af polardis, der var en vis lysmaterie, som nordlyset er knyttet til, og hvis eksistens måtte betragtes som en væsentlig betingelse for dannelse af nordlys. Efter Paulsens mening var alle disse fænomener, der blev betegnet som tåge- og skylignende nordlys, kun almindelige skyer bestående af vanddråber og iskrystaller, som blev dannet og belyst af nordlyset. Hvis de stråler, der genererer nordlyset, var af samme natur som katodestrålerne, så måtte nordlyset efter Paulsens mening ved de rette fugtighedsforhold i luften frembringe skyer, fordi der ved absorption af katodestråler i luft produceres ozon. Eksperimenter havde nemlig vist, at når man ledte ozonholdig luft, der var produceret ved elektriske udladninger, gennem et glasrør, som var fugtet indvendig med vand, så blev der udviklet en tæt hvid tåge, der skyldtes den af ozon dannede brintoverilte. Bliver der derfor produceret ozon som følge af absorption af nordlysstråler, så vil der dannes tåge eller skyer, hvis luften indeholder tilstrækkelig med vanddamp. Det kan måske indvendes, at i de store højder, hvor nordlyset forekommer, er luftens temperatur så lav, at selv når luften er mættet med vanddamp, er mængden af damp meget lille. Men man skal huske, at luften i de højder, der er tale om, formentlig er helt fri for støvpartikler, som ville få vanddampen til at kondensere, og at vanddampen derfor ikke uden videre kan forvandles til hverken flydende eller fast (is) form. Luften kan derfor selv ved den meget lave temperatur indeholde store mængder vanddamp, der langt overgår den til mætning svarende mængde, og hvis der ved absorption af nordlysstråler udvikles en hel del ozon i den overmættede luft, vil vanddampene kunne kondenseres og forvandles til tåge og skyer, mente Paulsen. Hans opfattelse var, at når luften var tør, viste der sig et nordlys, der mindede om dagslyset, over en større del af himlen, mens nordlyset så ud som svagt lysende skyer, når luften var fugtig, og at himlen endvidere under disse omstændigheder var overtrukket af et skyslør. Paulsen mente også, at den tilsyneladende selvlysende tåge, som sædvanligvis udfyldte rummet Vejret, 123, maj 2010 side 19

22 mellem nordlysbuerne, virkelig var en tåge, som blev dannet og belyst af nordlyset og ikke en speciel form for nordlys eller lysmaterie knyttet til nordlyset, som Weyprecht havde foreslået. De røglignende nordlys, som blandt andre Weyprecht havde observeret, var heller ikke en særlig nordlysform, men skyer som blev dannet af nordlyset i de områder af atmosfæren, hvor luften var overmættet med vanddamp. Også de skyer der viste sig, når nordlyset ophørte, mente Paulsen kunne være et resultat af udvikling af ozon. Der var yderligere nogle mærkværdige lysfænomener, som Paulsen også forklarede ved hjælp af skydannelser. De forekom i de store nordlystæpper, som for det meste var i bølgeagtig bevægelse. Når folderne i nordlystæppet bevægede sig mod observatøren, fremtrådte disse dele af tæppet med en særlig kraftig lysstyrke, mens folderne med modsat bevægelse syntes mørkere. Det var som om de første kastede skygge på de sidste. Dette fænomen lod sig ikke forklare med reelle forskelle i lysintensitet, fordi en observatør på den ene side af nordlystæppet ville se en lys fold i nordlyset, mens en observatør på den anden side af nordlyset ville opfatte den samme fold som mørk. Forklaringen kunne være, at der på bagsiden af en nordlysfold, der bevægede sig bort fra observatøren, var et område, der dæmpede lyset, mens et sådant område ikke fandtes på den side, der bevægede sig mod en observatør. Figur 6. Harald Moltke: Nordlys over observatoriet i Akureyri, Island kl d. 13. januar Olie på lærred, 58x40 cm. Danmarks Meteorologiske Institut. Også de såkaldte lysbølger, som Weyprecht antog for bevægelser i lysmaterien og de fleste andre nordlysforskere for lynudladninger mellem forskellige dele af nordlyset, forklarede Paulsen ved hjælp af skydannelse. Weyprecht s beskrivelse af dette fænomen, var helt i overensstemmelse med Paulsens: I de fleste tilfælde foregår der en ejendommelig bevægelse af lys i nordlysbåndene. Lysbølger ruller med større eller mindre hastighed og intensitet i båndets længderetning, og det sker temmelig ensartet i hele båndets bredde. Bølgerne begynder altid i den ene eller den anden ende og gennemløber båndet i hele dets længde. Ved omhyggelig observation ses, at de enkelte stråler lyser op, så snart de træffer lysbølgen. Er der kun lille bevægelse i nordlysbåndet, er lysbølgen næsten ikke mærkbar, men hvis bevægelsen tager til, så ruller bølgerne side 20 Vejret, 123, maj 2010

23 fra den ene ende til den anden. Hvis nordlysbåndet består af lysmaterie (diffust lys), vil båndets kanter foretage en bølgeagtig bevægelse, men hvis der er stråler i båndet, vil kanterne foretage en hoppende bevægelse. Man ser altså, at lysbølgerne, der kendes som pletter med større lysintensitet, som løber gennem nordlyset, kun viser sig, når nordlyset er i bevægelse, og at bølgehastigheden afhænger af denne bevægelse. Dette lysfænomen kan, mente Paulsen, ganske enkelt forklares ved, at nordlyset, når det bevæger sig, river de omgivende nordlysskyer itu, sådan at man kan se de derved blottede dele af nordlyset. På grund af bevægelsen ser det ud, som om en lysbølge bevæger sig i hele nordlysets længde, men i virkeligheden ser man de enkelte dele af nordlyset passere hullet i skyen. Når et nordlys derimod står roligt på himlen, så bliver det lidt efter lidt helt indhyllet i sin egen tågedragt, og jo mere intensiv nordlysprocessen er, desto tættere bliver også den tåge, som nordlyset producerer. Et sådant nordlys må derfor få et diffust udseende uden skarpe kanter, skønt den virkelige intensitet kan være stor. Paulsen mente, at man ved hjælp af viden om nordlysets dannelse af skyer også kunne finde en forklaring på de periodiske ændringer i mængden af cirrusskyer samt ringe om månen og solen, idet disse fænomener ifølge forskellige forskeres undersøgelser syntes at forekomme hyppigst i forbindelse med maksimum af nordlys og solpletter. Videnskabsmanden og direktøren for det franske meteorologiske institut Alfred Angot skrev i sin bog om nordlyset, der blev publiceret i 1896: Der er uden tvivl en sammenhæng mellem visse cirrus skyer og nordlyset. De to fænomener varierer på samme periodiske måde, de efterfølger hinanden eller optræder endda sammen, de ligner hinanden så meget, så mange observatører mener, at tilsynekomsten af nordlys afhænger af tilstedeværelsen af disse skyer. Vi skal se, at disse kendsgerninger har stor betydning for teorien om nordlyset. Og i den tids Encyclopedia Britannica kunne man læse, at det var de samme generelle fænomener, der resulterede i nordlys og tordenvejr, og at nordlysene i 1859 og 1869 havde karakter af tordenvejr, som i stedet for at eksplodere i bulder og brag var trukket op i den øvre atmosfære, hvor deres dampe krystalliseredes i små prismer af den stærke kulde, og hvor elektriciteten lyste Fig. 7. Harald Moltke: Polar-stratosfærisk sky kl d. 5. januar 1901 i Utsjoki, Finland. Olie på lærred, 66x52 cm. Danmarks Meteorologiske Institut. Det er verdens første billede af en polar-stratosfærisk sky, der sidst i 1980erne blev kendt for sin rolle i forbindelse med nedbrydning af ozon i stratosfæren. Vejret, 123, maj 2010 side 21

24 op, når den strømmede henover disse partikler af is. Der var dog en kendt professor Piazzi Smyth ( ) på Royal Observatory i Edinburgh, som havde publiceret observationer, der viste, at den månedlige forekomst af nordlys varierede modsat forekomsten af tordenvejr, og at det iøvrigt ikke var ualmindeligt at finde lignende eksempler på fuldstændig modsatte opfattelser af forbindelsen mellem nordlyset og vejret. Da man tidligt i det 20. århundrede kunne slå fast, at der aldrig var nordlys lavere end km, syntes muligheden for en forbindelse mellem nordlyset og vejrfænomener, der kun forekommer mellem Jordens overflade og op til km s højde, at være meget lille. Alligevel tog det sin tid at opgive hypotesen om en sådan forbindelse. Eksempelvis kommer den norske professor Kristian Birkeland i 1913 i sin beretning om den norske nordlysekspedition ind på en mekanisme, der måske kunne forklare en forbindelse mellem magnetiske og meteorologiske fænomener. Han siger, at hvis det er rigtigt, at magnetiske forstyrrelser skyldes partikler, der kommer ned i atmosfæren i zoner rundt om Jordens magnetiske poler, så må partiklerne producere en ionisering af luften især i atmosfærens øvre lag, og han fortsætter: Der er ingen tvivl om, at en sådan stærk ionisering vil have en stor indflydelse på atmosfæren, især på dannelse af skyer, og det må derfor antages, at ioniseringen vil have en ikke ringe side 22 Vejret, 123, maj 2010 meteorologisk virkning specielt i områder i nærheden af nordlyszonen. Jeg har den opfattelse, at dette er en vigtig forbindelse mellem jord-magnetiske og meteorologiske fænomener, og jeg har derfor for nylig sendt et forslag til de norske statsmyndigheder om, at der burde etableres et moderne magnetisk-meteorologisk observatorium på toppen af Haldde (i Nordnorge) med det formål at om muligt kaste lys på disse interessante og meteorologisk vigtige emner. Der var et andet fænomen, som vi havde lejlighed til at se slående eksempler på ekspeditionen i maj 1910, og det var dannelsen af, hvad der kan kaldes nordlysskyer. Foruden de sædvanlige polare bånd, som på en klar himmel meget ofte kunne ses i form af flere ensformigt lysende buer, af hvilke imidlertid én var særlig tydelig, fandt vi ofte cirrus skyer, som udviste den mest perfekte overensstemmelse med forskellige nordlysformer. Adskillige gange var der gode eksempler på den måde, som disse skyer blev dannet på, hvordan draperiformationer viste sig på kort tid fuldstændig som et nordlys-draperi. Den første observator, som henledte opmærksomheden på denne meget interessante kendsgerning, syntes at være Adam Paulsen (i Meteorologische Zeitschrift, 1895). Så vidt jeg ved, er der imidlertid ingen, der har studeret dette fænomen i forbindelse med samtidige magnetiske registreringer på det samme sted. Dette havde vi lejlighed til at gøre, og det meget interessante resultat var, at dannelsen af disse skyer altid var ledsaget af samtidige magnetiske storme og jord-strømme; og derfor synes der ikke at være tvivl om, at disse er direkte skydannende virkninger af de samme stråler, som forekommer i nordlysfænomenerne. Det ser derfor ud til, at disse cirrus skyer dannes direkte af den partikelstråling, som vi formoder at forårsage magnetiske storme og nordlys. Den første hypotese som falder naturligt vedrørende dette fænomen er, at skyerne dannes af vanddamp, der er bragt til kondensation af de ioner, som skabes ved de negative strålers sammenstød (med atmosfæren). Det er imidlertid også en mulighed, at nogle af de observerede nordlysskyer ikke er rigtige skyer men kun en stærk koncentrering af partikelstråler, som i mørke kan forekomme lysende. I dagslys kunne koncentreringen af partiklerne have den virkning at gøre de områder, hvori de forekommer, mindre transparente men istand til at sprede lys og dermed blive synlige. Måske kan også visse svage polare bånd, der er observeret i polaregnene, forklares på denne måde. Efter omstændighederne kan disse koncentreringer forsvinde eller måske forårsage virkelige skyer. Birkeland vidste, at i århundreder havde fiskere i det nordlige Norge brugt nordlyset til at forudsige vejret med, og han var interesseret i at undersøge, om der var videnskabelige kendsgerninger til støtte herfor. I ansøgninger til det norske storting om støtte til nordlysundersøgelser understregede han altid, at den norske fiskeindustri havde behov for pålidelige vejrforudsigelser.

25 Referencer Angot, A., The Aurora Borealis, Kegan, Paul, Trench, Trubner, and Company, London, Carlheim-Gyllenskiöld, V., Aurores boréales. Observations faites au Cap Thordsen, Spitzberg, , Stockholm, Vol. II, I, p. 136, Birkeland, Kr., The Norwegian Aurora Polaris Expedition , Vol. I, Second Section, H. Aschehoug & Co., Christiania, Bravais, A., Voyages en Scandinavie, en Laponie, au Spitzberg et au Feröe Pendant les Annees 1838, 1839, 1840, Bertrand, Paris, Franklin, J., Narrative of a Journey to the Shores of the Polar Sea in Years 1819, 1820, 1821, and 1822, M. G. Hurtig Ltd., Edmonton, Fritz, H., Das Polarlicht, F. A. Brockhaus, Leipzig, Paulsen, A., Aurores boréales, i Exploration Internationale des Regions Arctiques, Expédition Danoise. Observations faites a Godthaab, Tome I, Publiées par L Institut Météorologique de Danemark, G. E. C. Gad, Copenhague, Paulsen, A., Wolkenbildung durch das Nordlicht, Meteorologische Zeitschrift, 12, , Mai Paulsen, A., Effect de l humidité de l air et action du champ magnétique terrestre sur l aspect de l aurore boréale, Oversigt over det Kgl. Danske Videnskabernes Selskabs Forhandlinger og dets Medlemmers Arbejder, , København, Payer, J., Die österreichisch-ungarische Nordpol-Expedition in den Jahren , nebst einer Skizze der zweiten deutschen Nordpol-Expedition und der Polar-Expedition von 1871, Alfred Hölder, Wien, Smyth, P., Astronomical observations m ade at the Royal University, Edinburgh, during the years , Mem. Roy. Observ. Edinburgh, 14 (2), 29, Tromholt, S., Om Nordlysets Perioder (efter Iagttagelser fra Godthaab i Grønland), Det danske meteorologiske Instituts Årbog for 1880, Kjøbenhavn, Tromholt, S., Under Nordlysets Straaler, Gyldendalske Boghandels Forlag, Kjøbenhavn, Vedel, H., Observations de l aurore boréale, i C. Ryder, Observations Météorologiques, Magnétiques et Hydrométriques de l Ile de Danemark dans le Scoresby Sound , l Institut Météorologique de Danemark, G. E. C. Gad, Copenhague, Weyprecht, C., Die Nordlichtbeobachtungen der Österreichisch-Ungarischen Arctischen Expedition , Wien, Winn, J. S., Remarks on the aurora borealis. In a letter to Dr. Franklin, Phil. Trans. Roy. Soc., 64, , Ørsted, H. C., Betrachtungen ueber den Electromagnetismus, Journal für Chemie und Physik, 32, , Skriv til Vejret Vejret har altid behov for gode historier til bladet, og har du oplevet vejret på en spændende måde, funderet over et fænomen, taget årets vejrbillede - men mangler forklaringen, så send det til os. Så er der sikkert en god historie, som andre medlemmer af Dansk Meteorologisk Selskab gerne vil høre - og vi vil gerne prøve at finde svar på spørgsmål om Vejret. Når du sender ind til Vejret, så er der nogle retningslinier, der hjælper os på redaktionen i det videre arbejde: 1) Tekst og billeder/formler/grafik hver for sig. Indiker i teksten, hvor du gerne vil have eventuelle figurer placeret. 2) Teksten skal afleveres i enten Word eller txt-format med dansk tegnsæt. 3) Alle figurteksterne placeres bagest i tekst-dokumentet. 4) Figurer indsendes i så høj opløsning som muligt og helst i 300 dpi eller højere. Vi kan læse de fleste grafikformater, men vi foretrækker TIF, PSD, GIF (i stor størrelse), AI og PS samt højopløselige og ikke-komprimerede JPG. 5) Formler skal indsendes i vektorgrafik, så de kan skaleres. Har du tekniske vanskeligheder med tekst, figurer eller billeder, så kontakt redaktionen, så hjælper vi gerne. Du kan sende din historie til Vejrets e-postkasse på følgende adresse: vejret.redaktion@gmail.com Vejret, 123, maj 2010 side 23

26 Set fra oven: Da aske-skyen kom til Danmark Af Leif Rasmussen Et mindre vulkanudbrud kaldte islændingene det. Men det blev et udbrud med konsekvenser ud over alle grænser. Det hele begyndte natten til den 21. marts 2010, da de lokale bemærkede et rødt skær på himlen i retning af den lille iskappe Eyjafjallajökull, der er ca meter høj. En sprække havde åbnet sig og var begyndt at udspy lava og aske. Den slags har man set før, men udviklingen krævede nøje overvågning. Det skete med en blanding af bekymring og fascination. Vulkanudbrud er som juleaften, sagde lederen af Nordisk Vulkanologisk Center i Reykjavik, Rikke Pedersen. Men udbruddet lå ubehagelig tæt på den langt større vulkan Katla. Aktiviteten faldt lidt, men den 14. april sker der en vigtig ændring: udbruddet breder sig ind under jøklen. Noget af smeltevandet finder vej ned i vulkanen med voldsomme dampeksplosioner til følge. De producerer store mængder vulkansk aske (som ikke er aske i gængs forstand, men mere eller mindre forstøvet lava, altså sten- eller glaspartikler), der farver vulkanskyen sort. De grovere partikler falder umiddelbart til jorden som en tæt askeregn, mens de finere partikler føres op i stor højde af konvektionen, hvor de får en lang levetid og herunder når viden om. Vulkansk aske udgør en stor risiko for flyvningen. En høj koncentration kan give motorstop, og de små, men meget hårde partikler kan give skader på flyet i form af sandblæsning. Derfor må skyens udbredelse til stadighed overvåges. Det sker dels ved at beregne dens spredning udfra den forudsagte vind i relevante højder, dels ved direkte observation, især vha. satellitbilleder. Sådanne billeder fra forløbets tidlige fase vises i det følgende. Da udbruddet intensiveres den 14. april, ligger der et stabilt og styrende højtryk over Nordatlanten. På dets nordside optræder en jetstrøm med tilhørende frontzone fra Island mod Sydskandinavien. Skydække hindrer umiddelbart udsynet til vulkanområdet, men 15. april åbnes der for et kig til askeskyen. På satellitbilledet figur 1 ser vi skyen midt på dagen som en brunlig stribe fra det sydlige Island mod sydøst over den sydlige del af Færøerne til Vestnorge. Den adskiller sig farvemæssigt tydeligt fra skydækket i øvrigt. Om aftenen har skyen bredt sig til Skagerrak og det nordligste Jylland (figur 2), og den følgende nat passerer den ned over landet og genfindes den 16. om morgenen over Østersøen (figur 3). Det er kun den Figur 1. Modis-billede (kanal 1-4-3, true color) fra 15. april 13:35 dansk sommertid. Kilde: NASA/GSFC, MODIS Rapid Response. side 24 Vejret, 123, maj 2010

27 Figur 2. Satellitbillede fra Meteosat-8, 15. april 22:45 dansk sommertid. Infrarøde kanaler er kombineret således, at askeskyen fremtræder lyserød. De sorte og mørkerøde felter er højtliggende frontskyer. Kilde: UK Met Office. højeste askekoncentration, der ses på disse billeder. Luftrummet over Nordsøen lukkes for flyvning den 15. om morgenen. I løbet af dagen udvides forbuddet til Danmark. Vi håber i næste udgave af Vejret at kunne give en beskrivelse af grundlaget for beslutningsprocesserne. Lynregistreringer Elektriske udladninger lyn er ikke usædvanlige i større vulkanskyer. Videooptagelser af skyen fra Eyjafjallajökull, foretaget i skumringen den 17. april, viste uophørligt mindre udladninger i den laveste og meget støvfyldte del af skyen, men desuden med mellemrum konventionelle lyn af stor vertikal udstrækning. Indtrykket må have været skræmmende. En smuk illustration, som desværre ikke kan bringes i bladet, findes her: gsfc.nasa.gov/apod/ap html. De større lyn blev registreret af det britiske net af lynpejlere, hvoraf en har fået husly i Keflavik. Den islandske vejrtjeneste offentliggør registreringerne på nettet. Figur 4 viser antallet af Figur 3. Satellitbillede fra NOAA den 16. april 06:01 dansk sommertid. Infrarøde kanaler er anvendt. Den koncentrerede del af askeskyen danner et grønligt bånd fra Femern til Bornholm. Kilde: dmi.dk. Figur 4. Antal registrerede lyn pr. time i ugen fra 12. til 18. april. Den røde kurve vedrører lyn fra Islandsområdet (63 N-67 N, 13 V-25 V). De er alle fra vulkanskyen. Den blå kurve vedrører Nordatlanten i øvrigt (50 N-70 N, 50 V-10 Ø). Bemærk, at skalaen er logaritmisk. Kilde: Veðurstofa Íslands. lyn pr. time i det islandske område (den røde kurve) i perioden april. De er alle lokaliseret over Eyjafjallajökull. Aktiviteten går i gang den 14., kulminerer den 17. og falder brat den 18. april. Det er rimeligt at antage, at lyntallet er nært forbundet med askeskyens højde og dermed et mål for udbruddets intensitet. Vejret, 123, maj 2010 side 25

28 Extratropisk cyklogenese i globalt perspektiv Af Niels Woetmann Nielsen, DMI Introduktion I denne artikel er der fokus på extratropisk cyklogenese, samt den rolle extratropiske cykloner spiller i det globale energikredsløb. Dette kredsløb sørger bl.a. for at refordele den varme, som Jorden (Jord-atmosfære-ocean systemet) modtager fra Solen. En mindre del af solstrålingen absorberes direkte i atmosfæren, mens hovedparten absorberes i oceanerne og landjorden og overføres til atmosfæren via varmestråling og vertikale transporter af sensibel og latent varme. Vindsystemerne i atmosfæren sørger for at refordele varmen på en sådan måde, at den zonale middelværdi af temperatur og specifik fugtighed i det lange løb, og under fravær af eventuelle naturlige eller menneskeskabte klimaændringer, ikke ændrer sig med tiden. Ved en størrelses zonale middelværdi forstås her middelværdien langs en breddecirkel. Extratropiske cykloner spiller ikke blot en væsentlig rolle i refordelingen af varme i atmosfæren. De spiller også en vigtig rolle for fastholdelse af Jorden i angulær impuls balance. denne figur er den såkaldt meridionale cirkulation vist i et lodret plan langs en længdecirkel. Den meridionale cirkulation består af den zonale middelværdi af vinden langs en længdecirkel ( v ) og vinden i lodret retning ( w ). På hver halvkugle viser figuren tre celler, der regnet fra Ækvator til Pol omtales som Hadley-, Ferrel- og Pol-cellen. I Hadley- og Pol-cellerne er der i samme højde opstigning i relativ varm luft og nedsynkning i relativ kold luft, hvilket kaldes for en termisk direkte cirkulation. Cirkulationen sænker luftmassens tyngdepunkt og afspejler konvertering af potentiel energi til bevægelsesenergi (fremover omtalt som kinetisk energi). Ferrel-cellerne er derimod termisk indirekte, da der i samme højde er opstigning i relativ kold luft og nedsynkning i relativ varm luft. Disse celler konverterer derfor kinetisk energi til potentiel energi. Pga. af Jordens rotation vil strømningen i atmosfæren (og oceanerne) afbøjes til højre på den Nordlige Halvkugle og til venstre på den Sydlige Halvkugle. I den nedre horisontale gren af Hadley-cirkulationen vil strømningen mod Ækvator derfor afbøjes og blive mere og mere østlig, jo nærmere man kommer Ækvator (eller mere korrekt den Intertropiske Konvergenszone). Dette vindsystem, som også er vist på Figur 1, omtales som Nordøst- og Sydøstpassaten på hhv. den Nordlige og den Sydlige Halvkugle. Tilsvarende afbø- Den generelle cirkulation Væsentlige elementer af den generelle cirkulation i atmosfæren er vist skematisk i Figur 1. På Figur 1. Stærkt forenklet billede af atmosfærens generelle cirkulation [1]. side 26 Vejret, 123, maj 2010

29 VINTER (DJF) SOMMER (JJA) G(PM): 3.27 W/m2 D:0.73 W/m2 G(PM): 0.35 W/m2 D:0.12 W/m2 C(PM,KM): 0.56 W/m2 C(PM,KM): W/m2 PM KM 57.6 E 9.7 E PM KM 23.8 E 2.7 E C(PM,PE): 2.71 W/m2 C(KE,KM): 0.17 W/m2 C(PM,PE): 0.37 W/m2 C(KE,KM): 0.14 W/m2 PE KE 9.0 E 8.9 E PE KE 4.9 E 4.5 E G(PE): W/m2 C(PE,TE): 2.44 W/m2 D: 2.27 W/m2 G(PE): 1.18 W/m2 C(PE,TE): 1.51 W/m2 D: 1.37 W/m2 Figur 2. Lorenz-energikredsløbet i den nordlige halvkugles atmosfære for vinter (tv.) og sommer (th.). PM: middel zonal tilgængelig potentiel energi, PE: eddy tilgængelig potentiel energi, KM: middel zonal kinetisk energi, og KE: eddy kinetisk energi i enhed 1E=10 5 Joule m -2. C er konvertering i Wm -2 mellem energiformerne anført i parentes og D er dissipation af kinetisk energi til varme. Bemærk at der ikke findes fysiske processer i atmosfæren, som giver anledning til diagonale konverteringer (C(PM, KE) og C(PE, KM) ). Værdierne i diagrammerne stammer fra [3] og er baseret på månedlige data beregnet på grundlag af daglige ERA-40 numeriske analyser [4] for perioden jes vindene i den øvre gren af Hadley-cellerne til vestenvinde, som kaldes for subtropiske jetstrømme. I østenvindszonen overføres der angulær impuls fra Jorden til atmosfæren, idet østenvinden gennem friktion løst sagt bremser Jordens rotation ganske lidt. Opretholdelse af angulær impuls-balance i det lange løb betyder, at der på vejen mod Polerne må være områder med vestenvind ved overfladen, som via friktion overfører angulær impuls fra atmosfæren til Jorden og således kompenserer for Jordens tab af angulær impuls i passatvindsbæltet. Vestenvind i den nedre troposfære optræder på pol-siderne af de subtropiske højtryksbælter, i Ferrel-cellernes opstigningsområder, og primært på den varme side af polarfronterne i disse områder. Trykforskelle mellem vind- og læside på bjerge overfører også angulær impuls mellem atmosfæren og Jorden. For nemheds skyld er denne effekt her inkluderet i friktionen. Det er værd at bemærke, at angulær impuls-balance ikke er mulig, hvis den meridionale cirkulation kun bestod af Hadley-cellerne, da den tilhørende trykfordeling ved overfladen med lavt lufttryk mod Ækvator og højt lufttryk mod Polerne ikke ville kunne skabe et vestenvindsbælte ved overfladen. En tre-celle struktur, som vist i Figur 1, gør det imidlertid muligt at skabe denne balance, men den meridionale cirkulation gør det ikke alene. Der er et betydeligt bidrag fra eddy-cirkulationer, og herunder hører de extratropiske cyklonudviklinger. Der er en vigtig forskel mellem Hadley-cellen og Ferrel- og Polcellerne. Hadley-cellen kan man dag for dag identificere på skybilleder fra geostationære satellitter, idet der i opstigningsområdet nær Ækvator (den Intertropiske Konvergenszone) ofte ses dybe konvektionsskyer med meget kolde skytoppe, mens der over land i subtroperne ofte er skyfrit. Man kan ikke på samme måde se Ferrel- og Pol-cellerne på satellitbilleder. Ligesom Hadleycellen er de et resultat af zonal midling og midling over lang tid. På pol-siden af de subtropiske højtryk, og mest udpræget på den Nordlige Halvkugle, ser man på satellitbilleder meget store ændringer i skymønstrene fra dag til dag. Dette afspejler, at eddy-transporter af sensibel og latent varme samt (måske mindre oplagt) angulær impuls i disse områder har langt større betydning for energibalancen end transporterne, forårsaget af Ferrel- og Pol-cirkulationerne. Det er cirkulationssystemer (høj- og lavtrykssystemer ved overfladen og trug og rygge højere oppe Vejret, 123, maj 2010 side 27

30 i atmosfæren) på tidsskalaer fra under et døgn til flere uger og længdeskalaer fra under 1000 km til global skala, som udfører hovedparten af den horisontale eddy-transport, hvorimod den vertikale eddy transport i højere grad udføres af eddier i atmosfærisk turbulens. Disse eddier har meget kortere længde- og tidsskalaer end eddierne, som giver foranderligt vejr. Energikredsløbet Figur 2 viser Lorenz-energikredsløbet [2] på den Nordlige Halvkugle for vinter (december-februar) og sommer (juni-august), baseret på ERA40 analyser for perioden [3]. På denne figur er PM den zonale middelværdi af tilgængelig potentiel energi, PE eddy tilgængelig potentiel energi, KM den zonale middelværdi af kinetisk energi og KE eddy kinetisk energi. Endvidere betyder G(PM) og G(PE) hhv. generering af PM og PE, mens C står for konvertering af en energiform til en anden, og pilene mellem de kvadratiske bokse angiver retningen af konverteringen. Eksempelvis betyder C(PE,KE) konvertering mellem PE og KE, og pilene viser, at konverteringen i middel over lang tid går fra PE til KE både vinter og sommer. Endelig betyder D dissipation af kinetisk energi til varme (indre energi). Figuren viser, at dissipation af KE er betydelig større end dissipation af KM. Det fremgår, at om vinteren og sommeren er dissipation af KE hhv. mere end en faktor 3 og mere end en faktor 11 større end dissipation af KM. Den store forskel om sommeren hænger i nogen grad sammen med at KE reservoiret er næsten dobbelt så stort som KM reservoiret. Processerne i energikredsløbet Generering af PM sker kontinuerligt som resultat af, at absorption af solstråling i Jord-systemet (dvs. Jorden med atmosfære og oceaner) og udsendelse af varmestråling til verdensrummet fra atmosfærens top varierer med breddegraden. Der genereres PM, fordi nettostrålingen, som er summen af den absorberede solstråling og den udsendte varmestråling, er positiv på varme (lave) breddegrader og negativ på kolde (høje) breddegrader. I denne proces skærpes den horisontale temperaturkontrast mellem Ækvator og Pol, som udtryk for at der skabes potentiel energi i atmosfæren. Generering af PE (G(PE)) finder som tidligere omtalt sted i en proces, hvor der på samme breddegrad sker opvarmning, hvor der er relativ varmt og afkøling, hvor der er relativ koldt. Denne proces er fremherskende om sommeren, da G(PE) ifølge Figur 3 er positiv. Om vinteren er G(PE) derimod svagt negativ, hvilket betyder, at der er en lille dominans af den omvendte proces, som gør PE mindre ved på samme breddegrad at opvarme, hvor der er relativ koldt og afkøle, hvor der er relativ varmt. Konvertering fra PM til PE foregår i en proces, hvor der på samme breddegrad er horisontal (eller vertikal) eddy transport af sensibel varme ( c p T ) mod breddecirkler med lavere temperatur. Konvertering fra PE til KE finder sted i eddier, som på samme breddegrad har opstigning i varm luft og nedsynkning i kold luft, dvs. i en termisk direkte cirkulation, der sænker luftmassens tyngdepunkt og øger dens kinetiske energi. En sådan konvertering finder sted under extratropiske cyklonudviklinger, hvor konvertering af PE primært går til KE i cyklonernes horisontale vindfelt. Konvertering fra KM til KE foregår i eddier, som transporterer absolut angulær impuls (Boks 1) horisontalt eller vertikalt mod breddecirkler med mindre angulær hastighed. Figur 2 viser, at konverteringen både vinter og sommer faktisk forløber den modsatte vej. side 28 Vejret, 123, maj 2010

31 Boks 2 indeholder et forsøg på at forklare dette resultat, der er modsat af, hvad der foregår i mekanisk turbulens. Sidstnævnte konverterer kinetisk energi i middelstrømningen til eddy kinetisk energi. Konvertering opstår som følge af udløsning af dynamisk instabilitet, når de rumlige hastighedsgradienter i strømningen bliver tilstrækkeligt store. Transport af eddy angulær impuls mod nord på den Nordlige Halvkugle finder f.eks. sted i en vestenstrømning med bølger, hvor den zonale vind u' er større nedstrøms end opstrøms for bølge- trugene, samtidig med at v ' (vinden i nord-syd retningen) har samme numeriske værdi opstrøms og nedstrøms for trugene. Trug- og rygakser i sådanne bølger har en hældning i strømretningen, dvs. mod øst. Endelig finder konvertering fra PM til KM sted, når der er nedsynkning på breddegrader, hvor der er relativ koldt og opstigning på breddegrader, hvor der er relativ varmt. Hadley-cellerne i Figur 1 konverterer tydeligvis PM til KM, men i Ferrel-cellerne er der lige så tydeligt en konvertering fra KM til PM. I Pol-cellerne foregår der ligesom i Hadley-cellerne en konvertering fra PM til KM, Vejret, 123, maj 2010 side 29

32 men da temperaturkontrasten i nord-syd retningen langs Polcellerne er lille (den horisontale nord-syd temperaturkontrast er koncentreret i polarfront-zonen) samtidig med at cirkulationen i Pol-cellerne er svage, er bidraget til det globale regnskab fra disse celler antagelig ubetydeligt. Figur 2 indikerer, at der på den Nordlige Halvkugle om vinteren gælder at Hadley-cirkulationen giver et større bidrag til konverteringen mellem PM og KM end Ferrel-cellen, hvorimod bidragene er næsten lige store om sommeren. Værdierne for komponenterne i energikredsløbende i Figur 2 er totaler for hele den nordlige halvkugles atmosfære og skjuler, at energiformerne, genereringerne og konverteringerne har betydelige rumlige variationer. Et eksempel af særlig interesse i forbindelse med extratropisk cyklogenese er vist i Figur 3. Denne figur viser den geografiske fordeling af vertikalt integrerede værdier for eddy tilgængelig potentiel energi (PE) og eddy kinetisk energi (KE). Det er tydeligt, at begge energiformer har små værdier i et bælte omkring Ækvator, og en sammenligning med Figur 1 viser, at der er et sammenfald med bæltet for Hadley-cirkulationen. På den Nordlige Halvkugle er det tydeligt, at der nord for de subtropiske højtryk, der befinder sig i bæltet med nedsynkning i Hadley- og Ferrel-cellen, er maksimummer i PE over den østlige del af det asiatiske og nordamerikanske kontinent. Umiddelbart nedstrøms for disse områder og forskudt lidt mod Ækvator er der maksimummer i KE. Ifølge Figur 2 er PE i den Nordlige halvkugles energiregnskab kilden til KE. Det er derfor i god overensstemmelse med energikredsløbet i Figur 2, at maksimum i KE på Figur 3 befinder sig nedstrøms for maksimum i PE. Sidstnævnte konverteres som nævnt fra zonal-middel tilgængelig potentiel energi (PM) i en proces, hvor der på samme breddegrad er horisontal (og vertikal) eddy transport af sensibel varme mod koldere breddegrader. Områderne med høje værdier af KE omtales ofte som storm tracks (extratropiske cyklonbaner). Extratropisk cyklogenese Udviklingen af ekstratropiske cykloner finder sted ved positiv tilbagekobling mellem processer Figur 3. Global fordeling af eddy tilgængelig potentiel energi PE (øverste række) og eddy kinetisk energi KE (nederste række). Datagrundlag: månedsvise beregninger ud fra re-analyse datasættene NCEP2 (tv.) og ERA-40 (th.). Eddy energierne er integreret vertikalt for hvert gitterpunkt i det globale net (73 144). Fra [3]. side 30 Vejret, 123, maj 2010

33 i den øvre og nedre troposfære og er beskrevet i f.eks. [6], hvor en simplificeret version af de quasigeostrofiske ligninger også er præsenteret. Den dominerende proces i den øvre troposfære er sædvanligvis horisontal advektion af absolut vorticity, mens horisontal temperaturadvektion og frigørelse af latent varme ved kondensation oftest er de dominerende processer i den nedre troposfære. Positiv tilbagekobling finder sted i den periode, hvor et overfladelavtryks uddybningshastighed vokser med tiden. Positiv og negativ (differentiel) absolut vorticityadvektion i den øvre troposfære bidrager til hhv. opstigning og nedsynkning i luftsøjlen nedenunder (se f.eks. [6]). Positiv tilbagekobling Positiv tilbagekobling finder sted, når der er positiv absolut vorticityadvektion i den øvre troposfære over lavtrykket ved overfladen, samtidig med at sidstnævnte befinder sig i et område med horisontale temperaturforskelle i den nedre troposfære. På den Nordlige Halvkugle skal temperaturfordelingen være således, at varmen befinder sig til højre set i forhold til strømretningen i den øvre troposfære ovenover lavtrykket (L). Opstigning over L er forbundet med horisontal konvergens ved overfladen. Dette intensiverer den relative vorticity (RV) i L og intensiverer dermed også vindene, som blæser omkring L. Dette fører til større temperaturadvektion i den nedre troposfære og medfører i den øvre troposfære vækst i negativ og positiv RV over områderne med nedre varme- og N Nordlige Halvkugle Figur 4. Sinus-formet eddy i 300 hpa overlejret cirkulære eddier ved Jordens overflade. Fuldt optrukne sorte kurver viser geopotentielle højder(ф - Δ ф og ф) af 300 hpa trykfladen. De blå og røde stiplede cirkler med pile viser isobarer og geostrofiske vinde ved Jordens overflade. Røde og blå fuldt optrukne pile viser ageostrofiske vinde i 300 hpa. Plus og minus viser hhv. maksimum og minimum relativ vorticity (RV) i bølgen. Kvadrater med plus og minus symboliserer generering af positiv og negativ RV i den øvre eddy som følg af temperaturadvektion i de nedre eddier plus evt. adiabatisk opvarmning/afkøling i luftlaget mellem den øvre og nedre eddy. kuldeadvektion, hhv. nedstrøms og opstrøms for L. Konsekvensen heraf er større forskel mellem den absolutte vorticity i højden opstrøms og nedstrøms for L, hvilket bidrager til vækst i vorticity-advektion over L, som igen via kraftigere opstigning og dermed forbundet kraftigere konvergens og følgelig yderligere intensivering af vindene omkring L, fører til større temperaturadvektion og så fremdeles. Eksempler på strømningsmønstre med positiv tilbagekobling er vist i Figur 4 og Figur 5. Negativ tilbagekobling Der er grænser for, hvor længe den positive tilbagekobling kan virke. Den skaber en ændring i temperatur- og vindfordeling i udviklingsområdet, som med tiden ændrer den positive tilbagekobling til en negativ tilbagekobling, som medfører at uddybningen af overfladelavtrykket aftager og bliver nul i den fase; H Koldt + Varmt L hvor cirkulationen omkring L er kraftigst. Derefter begynder opfyldningsfasen, hvorunder strømningen omkring L aftager i intensitet og lufttrykket i lavtrykscenteret stiger. Friktion ved Jordens overflade bidrager til opfyldning (cyklolyse) af L, idet den skaber en vindkomponent vinkelret på isobarerne. Denne tværisobar strømning blæser fra højt mod lavt tryk og fører derfor i en lavtryks- og højtrykscirkulation ved Jordens overflade masse hhv. ind og ud af luftsøjlerne over tryksystemerne. Dette bidrager til at lufttrykket ved overfladen stiger i lavtrykket (L) og falder i højtrykket (H). Andre processer kan forstærke eller modvirke cyklolyse. F.eks. vil frigørelse af latent varme ved kondensation i luftsøjlen over L bidrage til trykfald ved overfladen, hvorimod strålingsafkøling ved bunden af luftsøjlen over L vil bidrage til trykstigning ved overfladen og derfor forstærke cyklolysen. E Vejret, 123, maj 2010 side 31

34 Forskellige typer af extratropiske cykloner Ekstratropiske cyklonudviklinger er af nogle forskere blevet inddelt i tre klasser, hhv. A, B og C, alt efter hvor dominerende den øvre forcering er. Sædvanligvis er det horisontal absolut vorticityadvektion, som er den største bidragyder til den øvre forcering. Klasserne A og B blev indført at Pettersson og Smebye [7], mens klasse C senere er blevet føjet til af Deveson m.fl. [8]. For cykloner i klasse A er forceringen side 32 Vejret, 123, maj 2010

35 i den nedre troposfære dominerende. Bidrag til denne forcering kommer altovervejende fra horisontal temperaturadvektion og frigørelse af latent varme ved kondensation. I type C cykloner er forcering i den øvre troposfære stærkt dominerende. I type B cykloner er forceringen betydelig både i den øvre og nedre troposfære. Disse cykloner optræder ifølge undersøgelser af Dacre og Grey [9] over Nordatlanten med betydelig større frekvens end A og C cyklonerne. Typiske strømningsmønstre i extratropisk cyklogenese Tilstedeværelse af PE og KE i energikredsløbet viser, at der findes eddier i atmosfæren, som konverterer energi mellem PM og PE, mellem PE og KE og mellem KE og KM. I relation til extratropisk cyklogenese optræder eddierne i den øvre troposfære som mere eller mindre uregelmæssige bølger, ofte med overlejrede jet streaks, mens eddierne i den nedre troposfære typisk er lukkede cirkulationer omkring højeller lavtrykscentre. Øvre og nedre eddier Karakteristiske strømningsmønstre er vist skematisk i Figur 4 og Figur 5. Førstnævnte viser en klassisk cyklogenese situation. Den ageostrofiske vind (Boks 3) i den øvre eddy er divergent mellem trug og nedstrøms ryg med maksimum divergens midtvej mellem trug og ryg, og tilsvarende er der maksimum konvergens midtvejs mellem trug og opstrøms ryg. Massebevarelse betyder, at der i luftsøjlen under bølgen er opstigning og nedsynkning under hhv. divergens- og konvergens-området, og hvis den statiske stabilitet i luftsøjlen ikke er for høj, og bølgelængden på den øvre eddy ikke er for kort, er der ved overfladen et divergens-mønster med modsat fortegn. Det betyder, at der i de nedre eddier er konvergens i lavtrykscirkulationen (L) og divergens i højtrykscirkulationen (H). Luftsøjlen over L er varmere end luftsøjlen over H, da den geopotentielle højde af 300 hpa fladen er den samme i L og H, og trykforskellen mellem havniveau og 300 hpa er størst i luftsøjlen over H. I Figur 4 er der således på samme breddegrad opstigning i relativ varm luft og nedsynkning i relativ kold luft, hvilket, som tidligere omtalt, konverterer PE til KE. De nedre eddier advekterer på samme breddegrad varm luft Nordlige Halvkugle venstre højre indgangsområde + mod nord og kold luft mod syd, hvilket betyder, at der i den nedre troposfære er en eddy transport af sensibel varme mod nord (og, som det fremgår af figuren, mod breddecirkler med lavere temperatur). Temperaturadvektionen konverterer således PM til PE. I Figur 4 er de øvre og nedre eddiers transport af angulær impuls i meridional retning nul, da de nedre eddier er cirkulære og de øvre eddier har et horisontalt vindfelt, som er symmetrisk omkring nord-syd orienterede trug- og rygakser. Konvertering af kinetisk energi mellem KE og KM er derfor identisk nul. Hvis de øvre eddier derimod ændrede form, så trug- og rygakserne havde en hældning nedstrøms (mod øst), og vindfeltet mellem trug og opstrøms ryg var svagere end vindfeltet mellem trug og Kold Varm Kold Figur 5. Skematisk fremstilling af øvre eddy, som er et vindmaksimum (jet streak) i jetstrømmen i 300 hpa overlejret en nedre eddy, som er en lukket lavtrykscirkulation ved overfladen. Sorte konturer (ф - Δ ф og ф) er geopotentielle højder af 300 hpa trykfladen. Sorte pile viser strømretning og fart af den geostrofiske vind i 300 hpa. Blå stiplede cirkler med pile viser isobarer og geostrofisk vind ved overfladen i jet streakens venstre udgangsområde. Stiplede pile(blå og rød for strømning mod hhv. syd og nord) viser retning og fart på den ageostrofiske vind i den nedre troposfære. I 300 hpa er den ageostrofiske strømning modsat (ikke vist). Maksimum og minimum af relativ vorticity (RV) i 300 er vist med hhv. plus (rød) og minus (blå). Kvadrater med plus og minus symboliserer generering af positiv og negativ RV i den øvre eddy som følg af temperaturadvektion i den nedre eddy plus evt. diabatisk opvarmning/afkøling i luftlaget mellem de to eddier. L udgangsområde Varm Vejret, 123, maj 2010 side 33

36 nedstrøms ryg, ville de øvre eddier transportere angulær impuls mod nord og således konvertere KE til KM. side 34 Vejret, 123, maj 2010 Energiomsætning i extratropisk cyklogenese positiv tilbagekobling Den ovenfor omtalte positive tilbagekoblingsproces, som er motoren i extratropisk cyklogenese, kan også betragtes fra en energiomsætnings synsvinkel. Figur 4 og Figur 5 på de foregående sider illustrerer bl.a. at den ageostrofiske strømning i øvre eddier har et horisontalt divergensmønster uanset om eddierne er bølger eller jet streaks. Under de rette betingelser (ikke for høj statisk stabilitet i luftsøjlen under eddierne og ikke en for lille horisontal bølgelængde på eddierne) vil der ved Jordens overflade være et divergensmønster med modsat fortegn, hvilket (som følge af massebevarelse) medfører, at der er opstigning i luftsøjlen under øvre divergens og nedsynkning i luftsøjlen under øvre konvergens. Motoren kører i betydningen, at PE konverteres til KE, hvis eddierne på samme breddegrad har deres opstigningsområder i relativ varm luft og deres nedsynkningsområder i relativ kold luft. Dette er imidlertid ikke tilstrækkeligt til, at farten kan sættes op. Det forudsætter, at vækst i KE skaber betingelserne for konvertering af PM til PE. Disse betingelser er til stede, hvis den nedre divergens og konvergens skaber nedre eddier (høj- og lavtryk), som transporterer varme mod koldere breddegrader. De nedre eddier skal derfor dannes i områder med horisontale temperaturgradienter, dvs. i en frontzone. Når denne betingelse er opfyldt vokser farten i konverteringen fra PE til KE som følge af konvertering fra PM til PE. Denne sammenhæng er vist på Figur 4. Temperaturadvektion (eddy transport af varme mod nord) i de nedre eddier konverterer PM til PE. Det påvirker den øvre bølge på en sådan måde, at RV i trug og ryg bliver hhv. mere positiv og mere negativ (vist symbolsk som kvadrater med plus og minus), hvilket intensiverer den ageostrofiske cirkulation, som konverterer PE til KE. Den resulterende vækst i KE fører til vækst i konvertering fra PM til PE og så fremdeles. I denne positive tilbagekoblingsproces ses de nedre eddier at spille hovedrollen i konvertering af energi fra PM til PE, mens denne rolle er overladt til de øvre eddier i konvertering fra PE til KE.

37 Figur 6. METEOSAT vanddampbilleder (kanal 5) fra a) 17. nov. 2009, 21 UTC, øverst venstre b) 18. nov. 2009, 06 UTC, nederst venstre c) 18. nov. 2009, 15 UTC, øverst højre og d) 19. nov. 2009, 00 UTC, nederst højre. Energiomsætning i extratropisk cyklogenese negativ tilbagekobling På Figur 4 foregår eddy transporten af varme mod nord, men det udelukker ikke, at man kan have en vejrsituation, hvor de nedre eddier transporterer varme mod syd. Dette er tilfældet, hvis den varme luft befinder sig mod nord. Hvis strømningen i den øvre bølge i øvrigt er, som vist på Figur 4, illustrer dette en situation med negativ tilbagekobling, idet temperaturadvektion i de nedre eddier fører til generering af negativ og positiv relativ vorticity i hhv. trug og ryg på de øvre eddier, hvilket svækker den ageostrofiske cirkulation, som igen medfører svækkelse af den horisontale strømning i de nedre eddier. Positiv tilbagekobling etableres, hvis strømning fra vest i den øvre bølge ændres til strømning fra øst. Jet streak Jet streaken, vist i Figur 5, har i sit indgangsområde (til venstre) opstigning i højre indgangsområde på relativt varme breddegrader og nedsynkning i venstre indgangsområde på relativt kolde breddegrader, hvilket betyder at der i indgangsområdet foregår en konvertering fra PM til KM. I udgangsområdet sker der derimod en konvertering fra KM til PM, da der er opstigning på relativt kolde breddegrader (i venstre udgangsområde) og nedsynkning på relativt varme breddegrader (i højre udgangsområde). I venstre udgangsområde dannes - som følge af opstigning i forbindelse med konvertering af KM til PM - en nedre eddy i form af en lavtrykscirkulation L. L ses at transportere sensibel varme mod koldere breddegrader, og i denne proces konverteres PM til PE. Sidstnævnte konvertering genererer i jet streak niveauet positiv og negativ RV, hhv. til venstre og højre for L. På Figur 5 er disse områder vist som kvadratiske kasser forsynet med plus og minus. Dette fører til dannelse af en øvre bølge med opstigningsområde over L. I denne bølge konverteres PE til KE og en tilbagekobling mellem den øvre bølge og den nedre lavtrykscirkulation er sat i gang. Tilbagekoblingen forløber på samme måde som beskrevet i forbindelse med Figur 4. Vejret, 123, maj 2010 side 35

38 Eksempler på extratropisk cyklogenese Figur 6 viser udviklingsforløbene i tre extratropiske cykloner, som de tager sig ud set fra METEOSAT satellittens vanddamp kanal 5. På Figur 6c befinder cyklonerne sig hhv. syd for Island (L1), over Danmark (L2) og over det vestlige Rusland (L3). På Figur 6a har L1 passeret sin maksimale udvikling, mens udviklingen af L2 og L3 først lige er begyndt. På Figur 6c har L2 og L3 nået deres maksimale udvikling mens de på Figur 6d er under opfyldning. I kernen af cyklonernes kommaformede skyformationer er gråtonerne en indikator for lavtrykkets intensitet, således at næsten sort (meget tør luft i den øvre troposfære) indikerer høj intensitet. Bedømt ud fra Figur 6 er L2 derfor mere intens end L3, hvilket bekræftes af vindobservationer (ikke vist). I et lavtryk under opfyldning ser man på vanddampbilledet et bånd med relativt lyse gråtoner (relativ højt indhold af vanddamp i den øvre troposfære), som i en spiralbevægelse snor sig om centrum i den mørke kerne i den kommaformede skyformation for til sidst at udfylde hele kernen. Opfyldningen af L1 og L2 er gode eksempler på denne proces. Figuren viser også, at den horisontale udstrækning af L1 er betydeligt større end i L2 og L3. L1 er også med til at skabe betingelserne for udvikling af L2, ved at bidrage til dannelse af en øvre jet streak nedstrøms for ryggen i den øvre L1 bølge. L2 udvikler sig formentlig i venstre udgangsområde på denne jet streak. Verifikation af denne påstand kræver dog en nærmere analyse, som ikke er foretaget. L2 udviklingen er usædvanlig ved at blive meget intens (med vindhastigheder ved overfladen på mere end 25 m s -1 ) på trods af systemets lille horisontale udstrækning (ca. 500 km) og korte tidsskala. L2 udviklede sig fra ingenting til maksimal intensitet på ca. 18 timer. Til sammenligning var Gudrun stormen [10] den 8. januar 2005 mere end 48 timer om at nå samme stadie i sin udvikling. Alle cyklonerne i Figur 6 giver deres større eller mindre bidrag til i det lange løb at holde den generelle cirkulation i atmosfæren uændret (i fravær af naturlige eller menneskeskabte klimaændringer). Afsluttende bemærkning Denne artikel er inspireret af kommentarer fra Juan Carlos Bergmann til artikelserien om extratropisk cyklogenese (Vejret nr. 113, 115, 116, 117 og 118). Han efterlyste mere vægt på en fysisk forklaring. I nærværende artikel er dette forsøgt gjort ved bl.a. at se på den rolle extratropisk cyklogenese spiller i den generelle cirkulation. Litteratur [1] en.wikipedia.org/wiki/atmospheric_circulation [2] Lorenz, E. N., The Nature and Theory of the General Circulation of the Atmosphere. World Meteorological Organization, [3] Li, L., A. P. Ingersoll, X. Jiang, D. Feldman, and Y. L. Yung (2007). Lorenz energy cycle of the global atmosphere based on reanalysis datasets, Geophys. Res. Lett., 34. [4] e4 [5] Palmén, E., and C. W. Newton, Atmospheric Circulation Systems: Their Structure and Physical Interpretation. Academic Press, International Geophysics Series, Volume 13. [6] Nielsen, N. W., Udviklingsmønsteret i kraftige extratropiske lavtryk. Vejret, 116, [7] Petterssen, S., and S. J. Smebye, 1971: On the development of extratropical cyclones. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 97, [8] Deveson, A. C. L., K. A. Browning, and T. D. Hewson, 2002: A classification of FASTEX cyclones using a high-attributable quasi-geostrophic verticalmotion diagnostic. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 28, [9] Dacre, H. F., and S. L. Gray, 2009: The Spatial Distribution and Evolution Characteristics of North Atlantic Cyclones. Mon. Wea. Rev., 137, [10] Nielsen, N. W. og B. Amstrup, En sammenligning af to kraftige storme over Danmark. Vejret, 104, side 36 Vejret, 123, maj 2010

39 Vintervejret Af Stig Rosenørn Vinteren 2009/2010 var som helhed meget kold og meget snerig. Der var underskud af nedbør, og soltimetallet var omkring det normale. Hyppigheden af blæst var ikke stor. Decembervejret var temmelig koldt, og der var landsdækkende hvid jul den 24. december sent på eftermiddagen. Vind omkring SE var fremherskende. Januarvejret var meget koldt med underskud af nedbør og overskud af sol, ligesom vind fra NE var mest fremherskende. Februarvejret var fortsat koldt med underskud af Figur 1. Forrige vinter var modsat denne vinter meget varmere og med et helt andet cirkulationsmønster og trykfordeling. Her gengives figuren for januar Sammenlign med januar 2010 i figur 3. KLIMATAL FOR VINTEREN December Januar Februar Vinteren Døgnmiddeltem pera tur 0.8(1.6) -3.2(0.0) -2.2(0.0) -1.5(0.5) Døgnmiddelmax. temp. 2.6(3.7) -1.3(2.0) -0.4(2.2) 0.3(2.6) Døgnmiddelmin. temp. -1.4(-0.7) -5.6(-2.9) -4.7(-2.8) -3.9(-2.1) Abs. højeste temp. 9.7 (10.4) 4.9(8.3) 7.2(9.1) 9.7(11.0) Abs. laveste temp (-14.7) -18.0(-16.3) -16.5(-15.8) -19.0(-19.0) Frostdage (min. >0 C) 19(15) 31(19) 24(19) 74(53) Isdøgn (max. <0 C) 6(4) 22(9) 16(8) 44(20) Soltimer 46(43) 62(43) 52(69) 160(155) Nedbørmængde (mm) 71(66) 29(57) 40(38) 140(161) Antal nedbørdøgn 18(17) 12(17) 15(13) 45(47) Hyppighed i % af blæst 3(15) 5(15) 2(11) 3(14) Fremherskende vin dret ning i % SE:24(V:23) NE:27(W:19) E: 28(18) Fremhævede tal : helt usædvanlige klimatal Understregede tal : sjældne klimatal Vejret, 123, maj 2010 side 37

40 Figur 1. Vinterens termogrammer fra region Nordjylland, der var vinterens koldeste. 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. sol og vind omkring E var fremherskende. Pr. definition indgår vejret i månederne december, januar og februar i vinterens vejr og for de enkelte måneder blev de vigtigste klimabeskrivende gennemsnitstal for landet som helhed som vist i tabellen, idet normalerne for perioden er angivet i parentes. Vejrforløbet i december I de første 10 dage af december er vejret mest mildt med nogen regn i en overvejende sydøstlig luftstrøm ved højt lufttryk over Vestrusland og lavtryksaktivitet over de Britiske øer. Højtryksforstærkning over Skandinavien betyder mere tørt og mere solrigt vejr med nattefrost i nogle dage frem til den I de næste 4-5 dage er det koldt med nu og da sne. Der falder sne den 22., og sneen bliver stort set liggende til juleaften. Det blev landsdækkende hvid jul. En efterfølgende mildning fra W med nogen regn består derefter julen over til den 30., hvor vinden går i NE med frost. Nytårsvejret er roligt og koldt og tørt med til dels streng frost. Decembervejret var således både mildt med regn og koldt med sne. side 38 Vejret, 123, maj 2010 Vejrforløbet i januar Ved gennemgående højt lufttryk over Island og Skandinavien er vejret koldt med frost og sne og nu og da også snefygning i stor set hele januar. I Nord- og Vestjylland falder der lokalt op til cm sne med store trafikproblemer til følge. Solen skinner nok så meget ind imellem, og først de sidste dage af måneden bliver vejret mere omskifteligt med lidt tøvejr, men fortsat mest frost. Januar måneds vejr var så-

41 ledes totalt domineret af koldt og snerigt vejr, nu og da med snefygning. Vejrforløbet i februar Ustadigt koldt vintervejr med sne dominerer de første 2-3 dage af februar. Derefter stiger lufttrykket over Skandinavien, Vestrusland og siden Island, og i en overvejende østlig og siden nordøstlig luftstrøm er vejret fortsat temmelig koldt, men også mest tørt frem til omkring den 17. Derefter bliver vejret mere ustadigt med nedbør, igen mest som sne ved lavtryksaktivitet over Sydskandinavien, og det kolde vejr består frem til den I de sidste 4 dage er det tøvejr og regnfuldt fra W. Februar måneds vejr var således domineret af koldt vintervejr med nogen sne. Kun i de sidste 4-5 dage var vejret mildt og gråt med regn. Figur 2. Middellufttryk ved havniveau og højden af 500hPa flade for december 2009, januar og februar 2010 beregnet på basis af fire daglige DMI-HIRLAM analyser. Figurerne er produceret af Niels Woetmann Nielsen, DMI. Vejret, 123, maj 2010 side 39

42 Når en hurricane skifter ham: Ekstratropisk overgang af tropiske cykloner Af Annika Hald Collins Annika Hald Collins har tidligere skrevet i Vejret (nr. 111 og 112 fra 2007, dengang med efternavnet Jensen) om sit studieophold i Florida. Nærværende artikel er et kort sammendrag af hendes speciale. Annika er nu ansat som meteorolog ved Vestas. Tropiske cykloner er et velkendt fænomen, selv i Danmark, der ligger fjernt fra de udsatte områder. Dette skyldes mediernes meget store opmærksomhed på disse cykloner med deres ofte store ødelæggelser og tab af menneskeliv. Mindre kendt er den proces, hvor en tropisk cyklon transformeres til en ekstratropisk cyklon det vi opfatter som et vanligt lavtryk. Overgangen sker både over Stillehavet og Atlanterhavet. Det er først indenfor de seneste år, at forskningen på området er intensiveret. Den forestås primært af to grupper, hvoraf den ene fokuserer på overgange i Stillehavet og den anden i Atlanterhavet. Ekstratropisk overgang af tropiske cykloner sker, når en tropisk cyklon bevæger sig nordpå (på den nordlige halvkugle) uden at gå i land. Dette sker ofte, fordi en tropisk cyklon er styret af den overordnede strømning i området. I Atlanterhavet er der f.eks. ofte placeret et lavtrykstrug ned over den amerikanske østkyst, som vil styre de tropiske cykloner op langs kysten. På sin vej nordpå vil en tropisk cyklon begynde at svækkes, idet den bevæger sig over koldere vand og ind i et område med større vertikalt shear (vindændring med højden). Begge er forhold, som en tropisk cyklon ikke kan overleve. En tropisk cyklon lever af varm fugtig luft, som kommer fra den varme havoverflade i troperne, og den overlever kun så længe den er symmetrisk i sin struktur. Denne ville ødelægges, hvis der er for meget vertikalt shear i området, den bevæger sig i. Længere nordpå støder den ind i det ekstratropiske områdes barokline zone. Den barokline zone er en zone med stor horisontal temperatur gradient, også populært kaldet polarfronten. Cyklonen gennemgår her den proces, som ændrer dens struktur fra tropisk til ekstratropisk. Ved ekstratropisk struktur forstås blandt andet eksistens af et frontsystem og dertil hørende temperatur advektion. En ekstratropisk overgang sker, når cyklonen begynder at udvise asymmetrisk struktur, ofte observeret på satellit billeder. På figur 1A ses Hurricane Irene fra 1999, som har påbegyndt en ekstratropisk overgang. I stedet for en cirkulær struktur strækker den sig op langs den amerikanske østkyst. Skydækket koncentreres nord-nordøst for centrum på grund af, at den varme fugtige luft fra syd bliver presset op over fronten i den barokline zone. Fronten er forbun- Figur 1. Satellitbilleder af den ekstratropiske overgang af hurricane Irene A) 18/ UTC, B) 19/ UTC, C) 19/ UTC, D) 20/ UTC. side 40 Vejret, 123, maj 2010

43 det med hældende isentropiske temperaturflader, hvilket også betyder, at tør luft fra nord siver ned af fronten vest for cyklonen. Dette nedbryder det dybe skydække vest og syd for cyklonens centrum. Forskydningen af varm og kold luft styres af cyklonens roterende strømningsfelt, som rækker ud over det kerneområde, som giver sig til kende i skydækket på satellitbilleder. På grund af denne advektion af varme og kulde bliver der dannet en varmfront nord for cyklonens centrum og en koldfront syd for cyklonens centrum. Varmfronten har det største skydække og er dermed mest synlig, hvorimod der ikke er så stort et skydække i tilknytning til koldfronten, som derfor ikke er så synlig på et satellitbillede, se figur 1B. Livet som ekstratropisk lavtryk Når en cyklon har gennemgået overgangen til et ekstratropisk lavtryk, kan den enten reintensivere (uddybes) eller svækkes. Nogle lavtryk reintensiverer så hurtigt, at de kan blive lige så stor en fare for skibsfart og kystområder, som da de var tropiske cykloner. Vindfeltet med kraftig vind og nedbør udvides under en ekstratropisk overgang. Grunden til, at nogle reintensiverer hurtigt, og andre svækkes, er stadig et vigtigt spørgsmål i forskningen, som der endnu ikke er fundet et entydigt svar på. Og det var det spørgsmål, der fangede min interesse og derfor blev emnet for mit speciale. For at komme tættere på svaret valgte jeg at undersøge ekstratropiske overgange i perioden over Nordatlanten. Jeg brugte ECMWF reanalyse Figur 2. Banen og stedet for gennemført transformation til ekstratropisk lavtryk for de hurtigt reintensiverende cykloner. Farverne definerer hvilken måned den ekstratropiske overgang fandt sted. Rød er september og blå er oktober. Data for banerne er fra the National Hurricane Center best track data, hvor man ikke altid følger cyklonen efter transformationen. Derfor er nogle af banerne ikke helt gennemførte på denne figur. ETA40, som på daværende tidspunkt var den bedste tilgængelige reanalyse til at studere overgangene. Dog er opløsningen på 2.5 x2.5 ikke fantastisk, men det var dog muligt at se overgangene. Jeg var tvunget til selv at sætte kriterier for, hvornår en ekstratropisk overgang kunne finde sted, da der ikke tidligere er beskrevet en konkret definition af processen. De tre hovedkriterier jeg valgte var, at den tropiske cyklon skulle bevæge sig nord for 30 N, have tropisk storm -styrke ved overgangen (min. 17 m/s ved overfladen) og ikke have gået permanent på land. Disse kriterier blev også sat for at gøre det nemmere at frasortere processer, som blandt andet skyldtes friktion eller andre svækkende effekter i troperne borte fra den ekstratropiske barokline zone. Jeg startede ud med at lave simpel statistik på den valgte periode og fandt gennem denne, at 50 % af alle tropiske cykloner i Atlanterhavet gennem den 11- årige periode opfyldte de kriterier, jeg havde sat. I alt gennemløb 37 % af alle de tropiske cykloner en ekstratropisk overgang, og 13 % døde ud over havet nord fra 30 N, før de nåede den barokline zone. For at studere de hurtig reintensiverende cykloner definerede jeg udviklingen i tre scenarier. Enten kan cyklonen dø ud, hvilket reelt betyder at den aldrig reintensiverer med mere end 4 hpa. Eller også kan cyklonen reintensivere, altså mere end 4 hpa. Hvis den reintensiverer med 1 hpa pr. time, er det en hurtig reintensiverende cyklon. Det er disse hurtig reintensiverende lavtryk, som var hovedfokus i mit speciale. Det viste sig at være 15 % af de cykloner, der gennemførte en ekstratropisk overgang, som hurtigt reintensiverede som ekstratropiske lavtryk. Det viste sig også, at de 15 %, som hurtigt reintensiverede, alle gennemgik overgangen i september og oktober langs eller tæt på den amerikanske Vejret, 123, maj 2010 side 41

44 østkyst og bøjede af mod øst omkring Newfoundland, for her hurtigt at reintensivere på vej mod Nordeuropa. Figur 2 på foregående side viser banen samt stedet, hvor transformationen til ekstratropisk lavtryk var gennemført. Figur 3. Den vertikale PV [Km 2 /kg s] udvikling i enhed 1 PVU, hvilket er 10-6 Km 2 /kg s. Den venstre kolonne er et vest-øst tværsnit og højre kolonne et syd-nord tværsnit. Pilen indikerer stedet for minimum tryk i cyklonen. Hurricane Irene 1999, et pragteksemplar Den cyklon, som gennemløb den største reintensivering, var hurricane Irene fra 1999, se hele overgangen på figur 1A-D. Det var netop dette tilfælde af ekstratropisk overgang, som inspirerede mig til at lave specialet. At det så viste sig at være den voldsomste af dem alle sammen kom lidt bag på mig. Hurricane Irene var et pragteksemplar af en ekstratropisk overgang. Jeg brugte blandt andre Hurricane Irene til at undersøge, om der var en forskel i processerne for de hurtigt reintensiverende cykloner og dem, som ikke reintensiverede. Der gjorde jeg ved at lave nogle case studies. Hertil brugte jeg ECMWF Interim reanalyse, som blev offentliggjort midt under mit speciale arbejde. Den pågældende reanalyse har en opløsning på 1.5 x1.5 og højere vertikal opløsning end ERA40. Det fremgik, at processerne i et hurtigt reintensiverende tilfælde adskilte sig fra de andre ekstratropiske overgange. I Irenes tilfælde og de andre hurtigt reintensiverende tilfælde bevæger cyklonen sig ind i en kraftig zone af baroklin instabilitet nedstrøms for et trug straks efter at have forladt troperne med det varme havvand. Denne kraftige instabilitet bevirkede dyb konvektion nord for cyklonen, da den varme fugtige luft advekteredes ind i det instabile område og forårsagede kraftig opdrift. En tilsvarende dyb konvektion var ikke til stede i de andre scenarier. Den dybe konvektion resulterede i en negative PV anomali (Potentiel Vorticitet) i den øvre troposfære, se figur 3. Anomalien forsinkede vekselvirkningen mellem de øvre og nedre troposfæriske proces- side 42 Vejret, 123, maj 2010

45 ser, som normalt finder sted ved dannelse af ekstratropiske lavtryk, og forsinkelsen virkede forstærkende på processen. Den blev nærmest eksplosiv i Irenes tilfælde, da den endelig fandt sted, og dette resulterede i den hurtige reintensivering, som cyklonen gennemgik. Den uddybedes med næsten 2 hpa pr. time over 24 timer, ned til ca. 945 hpa. Intensiveringen bevirkede også en okklusion af fronterne kort tid efter transformationen, hvilket betød, at lavtrykket begynder at svækkes. Dette skyldes, at der ikke længere er varm- og kuldeadvektion i lavtrykket, som er energikilden i et ekstratropisk lavtryk. Den anden hurtigt reintensiverende cyklon, som jeg analyserede, gennemgik i hovedtræk de samme processer som Hurricane Irene, hvilket de to andre cykloner, jeg undersøgte, ikke gjorde. Det drejede sig om en ikke reintensiverende cyklon samt en cyklon, der døde ud, inden overgangen var gennemført. I deres tilfælde var der ikke så stor/ingen baroklin instabilitet tilstede i det område, cyklonerne bevægede sig ind i efter at have forladt troperne. Derfor konkluderede jeg i mit speciale, at styrken og placeringen af den barokline instabilitet i ekstratroperne spiller en stor rolle i udviklingen af lavtrykket efter transformationen. Hvis emnet har fanget din interesse, er du meget velkommen til at kontakte mig for at få en kopi af mit speciale, hvor der også er meget baggrundsviden om ekstratropisk overgang og om, hvor langt forskerne er nået i deres arbejde med emnet. Derudover er der selvfølgelig alle mine analyser og konklusioner. anhco@ vestas.com. Prøv også i den kommende sæson, hovedsagelig august-oktober, at holde øje med de tropiske cykloner i Atlanterhavet. Der er temmelig sikkert en eller flere tropiske cykloner, som gennemgår en ekstratropisk overgang langs den amerikanske østkyst. Boganmeldelse: Xplore Geografi 7 At udforske naturen generelt og geografien specifikt er, som bogens titel lægger op til, altid spændende. I geografien er der kort, byer, jordbund og det, der rører os allermest; Vejret og alt det, som det bringer med sig. Xplore Geografi 7 er første del af den nye serie til undervisning i geografi på 7. til 9. klassetrin. Serien kommer fra Geografforlaget og herværende bog er skrevet af Poul Kristensen. Sideløbende udgiver Geografforlaget også Xplore Biologi og Xplore Fysik/ kemi. Bogen er bygget op af forholdsvis korte kapitler i seks større temaer om henholdsvis kortlæsning, vejr og klima, geologi, bygeografi, vands kredsløb og den livgivende jord. Emnerne er fint beskrevet, men nogle gange har redaktørerne været lidt for ivrige i den sproglige redaktion. I jagten på korte, klare sætninger er der røget en del kommaer ud i de sætninger, der trods alt består af mere end et led. Det er sikkert ligegyldigt for læserne i 7. klasse - og så alligevel ikke...og den norske by Trondheim staves med d! Emnerne er tiltrækkende opbygget med lækre figurer og opgaver undervejs. Emnerne afsluttes med en opslagsside, hvor emnets vigtigste begreber ridses op. I bogens vejrdel kommer forfatteren vidt omkring, og både begreber som vores velkendte femdøgnsprognose og dens tilblivelse samt lidt sværere begreber som Albedo og Corioliskraft er i spil. Trods skønhedsfejlene er jeg sikker på, at Xplore Geografi nok skal blive vel modtaget. De meget jordnære emner er lette at forholde sig til, og bogens flotte grafikker hæver niveauet betragteligt. Bjarne Siewertsen, videnskabsjournalist Xplore Geografi 7 Forfatter Poul Kristensen 128 sider Geografforlaget 2010 Vejledende pris: 190 kroner. Vejret, 123, maj 2010 side 43

46 Spørg VEJRET Når det regner uden skyer.. Viggo Petersen, Kalundborg, har sendt os det billede, der pryder bladets forside. Han knytter følgende kommentar til billedet: Som tidligere pilot og mangeårig medlem af Dansk Meteorologisk Selskab har jeg næret stor interesse for vejrfænomener og disses forklaring. Det var derfor med stor undren jeg oplevede regn fra en helt skyfri himmel! Efter nogle dejlige forårsdage i Sydfrankrig, i en lille bjergby, Callian, der er naboby til Fayence, startede dagen den 27. marts med herligt solskinsvejr fra morgenstunden, efter et par overskyede dage med lidt regn. Allerede ved middagstid var temperaturen oppe omkring 20 grader. Lidt hen på eftermiddagen kom en iskold vind fra vest, så vi trak indenfor. Så kom der den flotteste regnbue på himlen, og det regnede på bordet ude på terrassen. Vi måtte ud og se hvad det var for et fænomen. Vi kiggede horisonten rundt, ikke en sky på himlen, men det regnede! Kan der mon være tale om, at den kolde vind kunne få vanddampen til at kondensere lige over vore hoveder og falde ned som regn, uden skydannelse? Jeg havde desværre ingen instrumenter der kunne fortælle mig dugpunktstemperaturen. Din undren vil sikkert være delt af mange. Måske vil det også undre, side 44 Vejret, 123, maj 2010 at fænomenet faktisk har lidt at gøre med en føhn-effekt og som sådan er knyttet til bjergområder. Henrik Voldborg havde oplevelsen på Azorerne i 2004 (Vejret nr. 102, februar 2005, side 18): Torsdag den 9. december oplevede vi noget nyt nemlig frisk nordvestenvind med kraftige vindstød og kun 15 grader om morgenen (uh, hvor var det koldt..). Byger dannedes over bjergene, mens skyerne gik i opløsning på vej ned mod sydkysten. Da oplevede vi at få let regn fra en nærmest skyfri himmel regndråberne overlevede nemlig turen over bjerget med den kraftige vind, mens skydråberne gik i opløsning noget vi også har set en anden gang på La Gomera (en af Canarieøerne), hvor der oven i købet optrådte en regnbue mod den klare himmel. Kan Voldborgs udlægning finde anvendelse på Callian-forløbet? Lad os se på omstændighederne. Den lille by ligger i ca. 300 meters højde16 kilometer nordvest for Cannes på Middelhavskysten i et kuperet terræn af mindre bjerge, der generelt sænker sig mod sydøst, men mod nordvest rejser sig til højder mellem 1200 og 1600 meter ikke så langt fra Callian. Den 27. marts passerede et mindre lavtryk vestfra henover området. Det blev efterfulgt af en kølig og især nær overfladen visse steder kraftig nordvestenvind (en mistral). I Cannes måltes vindstød på 39 knob (hård kuling). I koldluften dannede solopvarmningen iflg. satellitbilleder mange byger over det provencalske højland lige nordvest for Callian, mens skydækket pga. terrænhældningen tyndede ud mod sydøst (føhn-effekten). Det harmonerer fint med Voldborgs fremstilling: skydråberne er små og fordamper på vejen ned mod Callian, men regndråberne overlever i kraft af deres størrelse og den stærke vind. De er dog også under fordampning, - en proces, der bruger varme og dermed bidrager til at gøre vinden koldere end en normal føhnvind. Det regnede fra en skyfri himmel, ja. Men der har været en leverandør, som blot fjælede sig et sted ude mod nordvest bag højdedragene. Leif Rasmussen En ret speciel sky Det må være en af H.M. Dronningens hatte, var den umiddelbare reaktion fra et fremtrædende medlem af redaktionen. Og det er da også en sky ud over det sædvanlige, vi gengiver på næste side. Den blev set og fotograferet den 14. april 2010 ved Horsens af Verner Topsøe-Jensen, som skriver følgende: Efter en skyfri formiddag uden én sky på himlen og en temperaturstigning fra is på bilen til 14 gra-

47 Umiddelbart er det svært at afgøre, om hattepulden ligger højere end hatteskyggen eller blot nærmere fotografen. Formentlig er det det sidste, der er tilfældet. Omridset af en usynlig cumulus nederst i skyen ses på begge billeder, som er optaget med mindre end to minutters mellemrum, men ikke med samme zoom-indstilling. der, opstod en usædvanlig sky i løbet af få minutter ved 13-tiden. Skyen startede uden huller, men ret hurtigt kom der huller, som ses på billede 1 (øverst). Skyen var usædvanlig turbulent, og de tynde striber foroven til venstre på billede 2 (nederst) tumlede rundt som om det var en vandret liggende skypumpe. Ved at køre lidt rundt og vurdere vinkler mener jeg at være kommet frem til at skyen opstod i ca m højde. Jeg kan yderligere oplyse, at skyen hang nøjagtigt over en terrænstigning på ca. 70 m fra Hansted Ådal vest for Horsens og til det omliggende landskab nordfor, hvorfra billederne er taget mod syd ud over den lavere liggende ådal. Det kan være vanskeligt at forklare en skydannelse ud fra et fotografi, men spørgeren har med sine kommentarer lagt bolden til rette, og her er et skudforsøg: Når en cumulussky en konvektiv celle skyder i vejret, kan man med lidt tålmodighed følge både væksten og den turbulente omrøring, der optræder i skyen. Sker det, at skyen møder et tyndt, fugtigt luftlag, kan dettes fugtighed fortættes som følge af den afkøling, løftet medfører, og en kort tid danne en skykappe over og omkring toppen, indtil den bliver opslugt af skyen. Denne flygtige skytype kalder man en pileus-kappe. Det mønster, vi ser på billederne, er utvivlsomt en sådan kappe med én væsentlig undtagelse: cumulusskyen mangler. Luften er for tør, men solopvarmningen vil stadig frembringe konvektive celler eller bobler, blot uden kondensation. En flok kredsende måger kan røbe tilstedeværelsen. Men i det aktuelle tilfælde eksisterer der faktisk et fugtigt luftlag, og det løftes af den usynlige cumulus, som det indhyller. Dets fugtighed kondenseres og kommer derved til at tegne omridset af den opstigende boble. Hullerne i kappen opstår gradvis ved opblanding med den tørre luft. Dette var en beskrivelse af dannelsen, som den kan aflæses af strukturen. Når det gælder årsagen, må vi begive os lidt ud i gætteriet. Det er rimeligt at tro, at solopvarmningen har spillet en væsentlig rolle. Den var stærkest netop kl. 13 (sommertid), da solen stod højest på himlen. Bymæssige bebyggelser opvarmes mest og er ofte kilden til de første cumulus-dannelser. I det aktuelle tilfælde kan det være terrænhældningen mod syd, der har betinget en forøget opvarmning. Blot kan Vejret, 123, maj 2010 side 45

48 det undre, at mønstret optræder så isoleret, for hele området er jo ganske kuperet - kan der være en anden årsag med i spillet? Måske skal vi se på den store temperaturforskel mellem landets varme indre og det endnu kolde hav, der begunstiger søbrisedannelse. En lokal søbrisefront kan have leveret det puf, der satte gang i konvektionen, men nu er vi absolut på gyngende grund... Uden det fugtige luftlag i en ellers tør atmosfære var bevægelsesmønstret forblevet ubemærket, når vi ser bort fra eventuelle måger. Laget kan vha. satellitbilleder identificeres som resterne af en kraftig cumulusstribe (en konvergenslinie ) dagen før mellem Vänern og Vättern. Endnu i de tidlige morgentimer sås den som en lille ansamling af stratocumulus ved det nordlige Djursland, men opløstes herefter, indtil den (mere gætteri!) blev bragt for dagen af et hot spot ved Horsens. Mønstret vil være sjældent i Danmark, men kan opleves i bjerge som resultatet af mekanisk turbulens. Leif Rasmussen Figur 1. Isnåle fotograferet af Jens Kirkegaard i Hørsholm i morgentimerne den 10. marts. Nålene ligner små stave eller korte hvide hår. Formen på iskrystaller Fra Jens Kirkegaard i Hørsholm har redaktionen modtaget et billede af iskrystaller samt dette spørgsmål: Snefnug har mange former, ved vi. Men hvorfor samler de sig i små stave ( mini-riskorn ) som jeg oplevede det i forrige uge? Det ville jeg egentlig gerne have en forklaring på, da jeg ikke mindes at have set lignende nogensinde. Kan bladet hjælpe? Optagelse kl , Hørsholm. Figur 2. Et eksempel på Bentley s fotooptagelser fra omkring side 46 Vejret, 123, maj 2010

49 Falder der snefnug på ens bil eller trøjeærme, henfalder man let til undren. De mange og ofte yderst regelmæssige former og den flygtige eksistens fascinerer os. For nogle blev fascinationen et livsindhold. En amerikansk farmer, Wilson A. Bentley ( The Snowman ), havde, da han fyldte 15 år, fået et gammelt mikroskop, og det blev hans skæbne. Fem år senere, i 1885, fotograferede han sit først snefnug. Gennem årene blev det til adskillige tusinde fotos, møjsommeligt tilvejebragt med den største omhu. Alle var på en eller anden måde sekskantede, men ikke to var ens. En bog, han i samarbejde med en meteorolog udgav kort før sin død i 1931 (af lungebetændelse, erhvervet i en snestorm!), indeholdt afbildninger, som har inspireret forskere verden over. En af dem kan sagtens have været japaneren Ukichiro Nakaya. Som uddannet fysiker kom han i 1930 til universitetet i Hokkaida stedet, der er kendt for enorme snemængder om vinteren. Han opstillede en klassifikation af naturlige snekrystaller, men derefter var det især i laboratoriet, han slog sine folder, og i 1936 frembragte han verdens første kunstige snekrystal. Laboratoriefaciliteterne tillod studiet af krystallernes udvikling under kontrollerede forhold, og med forfinet teknik har man i vore dage ganske godt styr på de faktorer, der bestemmer udformningen af en snekrystal dens morfologi. Den ideelle sammenhæng illustreres i diagrammet figur 3. Afgørende er temperaturen og fugtighedsgraden. Den sidste er på den lodrette akse udtrykt ved graden af overmætning, dvs. Figur 3. Morfologien af iskrystaller, dyrket i laboratoriet, som funktion af temperatur og overmætning i forhold til is hhv. vand. Kilde: SnowCrystals.com. mængden af H 2 O-molekyler, der er til rådighed for opbygningen. Molekylerne er fastere bundet i en ispartikel end i en vanddråbe. Vi siger, at mætningstrykket er lavere over is end over vand, hvilket får molekylerne til at vandre fra (underafkølede) vanddråber til ispartikler i en atmosfære, der kun er mættet i forhold til is. Forskellen i mætningstrykket er temperaturafhængig som vist ved kurven i diagrammet. Den basale form er det sekskantede prisme, der opbygges omkring iskim eller frysekerner, som vil være til stede i atmosfæren i varierende mængde. Under visse forudsætninger sker den videre tilvækst fra prismets to grundflader. Resultatet bliver søjle- eller nåleformede former, som kan være hule eller solide. Under andre forhold er det prismets sideflader eller hjørner, der vokser. Et naturligt snefnug vil under faldet blive udsat for varierende temperatur- og fugtighedsforhold og kan dermed være resultatet af begge tilvækstformer. Hvert fnug fortæller sin egen historie om atmosfæren over os. Diagrammet viser, at de største og smukkeste snestjerner kan forventes dannet ved ca. -15 ºC og en høj fugtighedsgrad (overmætning i forhold til vand). Isnåle finder vi ved en tilsvarende høj fugtighedsgrad, men en temperatur på kun -5 ºC. Ved meget lave temperaturer optræder der ganske små søjle- eller pladeformede prismer. Dem oplever vi som højtliggende cirrusskyer, ofte forbundet med halo-fænomener. Optræder de ved jordoverfladen, sker det ved streng frost og skyfrit vejr. Er de belyst af solen eller kunstigt lys, fortæller den engelske betegnelse diamond dust alt om udseendet. Isnåle falder, som det var tilfældet i Hørsholm, typisk fra lave tågeskyer. De kan falde enkeltvis eller sammenvokset til små snefnug, hvor nålestrukturen stadig er let genkendelig. Samme skytype afgiver undertiden underafkølet finregn eller kornsne. På Jens Kirkegaards billede røber det nubrede udseende af vinduesviskeren, at let isslag faktisk er forekommet på et tidspunkt. Leif Rasmussen Vejret, 123, maj 2010 side 47

50 Historien om: Et rekordagtigt vinterhøjtryk Af Leif Rasmussen Jord- og havoverfladens egenskaber smitter af på lufthavet. Er overfladen kold, forøges den overliggende lufts tæthed/massefylde og med den overfladetrykket omvendt over en varm overflade. Om vinteren (perioden fra oktober til og med april) finder vi derfor en udtalt tilbøjelighed til højt lufttryk over kontinenterne, hvor der ikke som i oceanerne er en varmereserve at tære på. Detaljerne i dette mønster varierer fra dag til dag og fra år til år. I den nys overståede vinter var tendensen forstærket i et mønster, der fortrinsvis sendte de milde atlantiske luftmasser mod nord til Grønland, men til gengæld blokerede for disses indtrængen over Nordeuropa, der følgelig fik en kontinental vinter med temperaturer under det normale for årstiden. Ganske uvant i forhold til den cirkulationstype, vi gennem en årrække har vænnet os til, og kun en hårsbredde fra en gammeldags isvinter.. Særlig standhaftigt viste det sibiriske højtryk sig at være. Det var forbundet med vedvarende streng frost, og trykfordelingen begunstigede vintermonsunen: eksport af kulden både mod øst til Kina (hvilket er normalt) og mod vest til Nordeuropa. Mønstret var særlig udtalt i vinterens hjerte, hvilket vejrkortet i figur 1 viser et eksempel på. Da vinden jo blæser med uret rundt om et højtryk, var der faktisk omkring tidspunktet østenvind på hele strækningen fra Kina til Danmark. I centret af højtrykket udviser den maskinelle analyse et tryk på 1070 hpa i Mongoliet, hvilket er usædvanligt. Endnu mere usædvanligt var de rapporterede lufttryk fra områdets vejrstationer (figur 2). To af dem overskred nemlig den gamle verdensrekord for overfladetryk, 1083,8 hpa (der blev sat den 31. december 1968 i Agata, Sibirien, ca km nordligere). Højest nåede Gandan Huryee (WMO 44221, position 49.7 N, 95.8 E, markeret med rødt i figuren), med 1086,2 hpa. Rekorden kan imidlertid ikke anerkendes. Det skyldes landets natur. Lufttrykket ved en lokalitet er vægten af den overliggende luft. Barometret er den vægt, der benyttes ved målingen. Trykket må nødvendigvis aftage med højden, og vejrkortets isobarer skal for sammenligningens skyld beskrive trykket i et bestemt niveau, nemlig havoverfladens (QFE, med luftfartens kodesprog). I praksis er man henvist til at foretage sin måling i en vis højde over havet ( stationstrykket, QFF), og derefter addere bidraget fra den fiktive luftsøjle mellem stationen og havoverfladen. Man reducerer målingen til havoverfladen. Mongoliet, der er næsten tre gange større end Frankrig (men med en befolkning på under 3 mio.), er en bjergrig højslette, der ligger klemt inde mellem Kina Dzud er den lokale betegnelse for en tørkesommer efterfulgt af et langvarigt vinterligt snedække. Resultatet ses på billedet. side 48 Vejret, 123, maj 2010

51 Figur 2. Vejrobservationer den 19. januar 2010, 21 UTC. Gandan Huryee (markeret med rødt) melder temp./dugpunkt på -44,5/-48,2 og tryk på (1)0862. Kilde: VWK, Holland. Figur 1. Vejrkortet den 20. januar 2010, 00 UTC. Kilde: GFS/ Wetter Online. mod syd og Rusland mod nord. Gandan Huryee ligger meter over havet i landets nordvestlige hjørne, og af de 10 vejrstationer, der ligger indenfor ca. 300 km s afstand, ligger kun to under meters højde. QFE vil altså være væsentligt højere end QFF. Hvor meget højere afhænger af de egenskaber, der tillægges den fiktive luftsøjle. Ved bestemmelsen af disse tager man udgangspunkt i temperaturen ved stationen på observationstidspunktet. Jo lavere den er, jo højere QFE. Gandan Huryee er ikke en af de stationer, DMI modtager data fra, men internettet kommer os til hjælp. Den 19. januar kl. 21 UTC var temperaturen ved stationen i bund med minus 44,5 ºC og den fiktive luftsøjles bidrag til QFE dermed maksimalt. Rekorden var i hus. Problemet var, at den meget lave temperatur kun optrådte i et meget tyndt bundlag og således ikke var repræsentativ for luftmassen. Såvel dagens maksimumtemperatur som data fra den russiske radiosondestation Kyzyl (247 km nord for Gandan Huryee) peger på minus 30 ºC som et mere relevant temperaturniveau. I så fald havner QFE på kun 1075 hpa. Rekorden er væk, men overensstemmelsen med analysen i figur 1 til gengæld fin. Forholdene var ekstreme, men generelt anbefales det, at man afstår fra at reducere trykket til havoverfladen for stationer, der ligger højere end 600 meter. Dermed bortfalder en anden rekord, der undertiden anføres, nemlig fra Tosontsengel, også i Mongoliet, som 19. december 2001 meldte et tryk på 1085,6 hpa, idet den station ligger i meters højde. Tilbage på sejrsskammelen - i 280 meters højde - står Agata med sine 1083,8 hpa. Også i numeriske analyser og prognoser for trykket i havniveau (de sædvanlige vejrkort) eksis- terer reduktionsproblemet i højlandsområder. Forskellige beregningsmetoder finder anvendelse. Det kan man se på fx prognoser for Grønland, hvor trykket over den centrale del afhænger af den anvendte model. En korrekt beskrivelse findes ikke, blot forskellige grader af hensigtsmæssighed. Årets strenge vinter i Sibirien fik konsekvenser. En tredjedel af befolkningen i Mongoliet lever som nomader af landbrug og kvægavl primært geder, får, heste, kameler og okser. Følges en tørkesommer af rigeligt snefald tidligt på vinteren, oplever man Dzud, den mongolske betegnelse for det forhold, at dyrene ikke kan skaffe sig føde og dør i stort antal. Det var tilfældet i år, hvor det anslås (Mette Holm, Danmarks Radio), at 5 mio. stk. kvæg er omkommet. Uden dyr søger nomadebefolkningen mod byerne, hvor der iværksættes nødhjælpsprogrammer.

52 Dansk Dansk Meteorologisk Meteorologisk Selskab Selskab KOMMENDE MØDER Vejrkonference i sensommeren/efteråret 2010 Dansk Meteorologisk Selskab (DaMS) arbejder til stadighed på at fremme kendskabet til meteorologi og henvender sig til alle med interesse for vejret, klima eller meteorologi i bredere forstand. I den forbindelse påtænker vi her til sensommeren/efteråret at lave en vejrkonference i samarbejde med Vildtvejrsklubben (hvis mere specifikke formål er at samle alle, der er fascineret af vejret når det er vildt) og evt. også en række andre aktører. Vi ønsker gennem vejrkonferencen at fremme kendskabet til vores foreningers virke og belyse nogle af de aktiviteter og tilbud der er inden for dansk meteorologi. De endelige planer angående tid, sted og indhold for vejrkonferencen er endnu ikke fastlagt. Det kan dog nævnes, at det bliver enten her i sensommeren eller efteråret og der vil komme nærmere info angående arrangementet i August nummeret af VEJRET og på DaMS s og VVK s hjemmesider. Har du en god idé med hensyn til hvad en vejrkonference kunne indeholde, så tøv ikke med at skrive til enten jespereriksen2@hotmail.com eller thdolmer@ hotmail.com (Thomas Dolmer Nielsen formand for Vildvejrsklubben). Efterårsmøde: Mvh Jesper Eriksen CO_2 udveksling Jorden rundt med Galathea Medlem af VEJRET s redaktion og bestyrelsesmedlem i DaMS. Lise Lotte Sørensen, DMU, Roskilde Tirsdag den 20. oktober 2009 kl. 19:00 Auditoriet, Rockefeller Bygningen Juliane Maries Vej 30, 2100 København Ø