Skúraský og bólstrar (fróðleikspistill)

Bólstrar myndast einungis í óstöðugu lofti. Það gerist þegar loft kólnar á innrænan hátt í uppstreymi eftir að hafa hitnað að neðan af sólhituðu yfirborði lands eða streymt yfir hlýjan sjó. Yfirborðið getur bæði verið land sem hitað er af sól eða hlýr sjór sem kalt loft streymir yfir.

Til að ský myndist þarf óstöðuga lagið að vera nægilega þykkt (hátt) til þess að kæling að daggarmarki geti átt sér stað í stórum uppstreymisbólum. Geti loftbólurnar lyfst að daggarmarki vegna þeirrar orku sem þær fá frá heitu yfirborði (jörð eða hafi) eru talsverðar líkur á að þær geti lyfst enn meir því rakaþéttingin skilar dulvarma til skýsins sem er að myndast og auðveldar mjög uppstreymið, það er eins og hindrun hafi verið rutt úr vegi um leið og mettun er náð. Hæð skýsins ræðst síðan af almennum stöðugleika á svæðinu.

Rakt og mjög óstöðugt loft einkennist af háum og tiltölulega mjóum bólstraskýjum, en breið og fremur lág bólstraský myndast ef loft er tiltölulega þurrt og stöðugt. Erfitt getur verið að greina á milli flatra og lágra bólstra annars vegar og flákaskýja hins vegar. Lausnin verður gjarnan sú að séu skýin eitt og eitt á stangli kallast þau bólstrar, en séu þau þétt teljast þau flákaský.

Mjög algengt er að þróun til þess að gera efnilegra bólstra endi með því að þeir „rekast uppundir” mjög stöðugt lag (gjarnan hitahvörf). Þar dreifist þá úr skýinu og skýjabreiða myndast, ýmist flákaský eða netjuský (eftir hæð stöðuga lagsins). Slík ský eru kennd við uppruna sinn og er þá einkennisorðinu cumulogenitus (bólstraafkvæmi) bætt við nafn þeirra. (stratocumulus cumulogenitus, altocumulus cumulogenitus). Oft gerist það að efnilegir bólstrar myndast í sólskini strax að morgni, þeir rekast síðan uppundir stöðugt lag fyrir hádegi. Þetta lag breiðir síðan svo úr sér að það dregur alveg fyrir sól og þar með dregur úr uppstreyminu og allt endar í mjög flatneskjulegri skýjabreiðu sem síðan hverfur þegar kvöldar.

Þegar hallar degi mynda bólstrar oft svokölluð kvöldský sem flokkast sem sérstök gerð flákaskýja (stratocumulus vesperalis) eða netjuský (af bólstrauppruna) áður en þau eyðast. Ef vindur breytist með hæð hallast skýin úr lóðréttri stöðu og geta efstu hlutarnir jafnvel tæst í sundur.

Loft í skýinu blandast gjarnan lofti utan við það því uppstreymið er ætíð óreglulegt, þetta ferli nefnist innblöndun (entrainment). Loftið utan skýsins er ómettað og við það að eitthvað af því lendir inni í skýinu fara skýjadroparnir að gufa upp. Við það kólnar loftið (varminn í uppgufunina er tekinn úr loftinu (skynvarma þess)) og það fer að síga aftur og getur tafið eða hindrað uppstreymið svo að það hættir staðbundið. Innblöndunin er mjög tilviljanakennd en veldur því að bólstraský sem ekki hafa rekist upp undir stöðugt hærra lag verða mjög mishá og hvert ský með sínu lagi. Blöndun af þessu tagi á einnig sök á tætingslegu yfirborði margra bólstraskýja.

Úrkomumyndun hefur áhrif á útlit skýsins, en myndist úrkoma hefur skýið undantekningarlítið breyst úr bólstra í skúra- eða éljaský.

Skúraský eða skúraklakkar (cumulonimbus) byrja yfirleitt tilveru sína sem venjulegir bólstrar. Þeir skipta um nafn þegar úrkoma fer að falla, en þá hafa ískristallar myndast í þeim. Venjulegir bólstrar eru yfirleitt eingöngu úr vatnsdropum. Oft eru þeir undirkældir (fljótandi þó hiti sé neðan frostmarks) og svo smáir að þeir lifa ekki af fall til jarðar. Bæði er það vegna uppstreymisins í skýinu en líka vegna þess að falli þeir niður úr því gufa þeir upp áður en þeir ná til jarðar. Til þess að dropi geti náð til jarðar verður hann að ná ákveðinni lágmarksstærð.

Svo lengi sem skýið inniheldur aðeins vatnsdropa fellur úrkoma ekki úr því. Reiknað hefur verið út að þó dropar í bólstraskýi séu mjög þéttir eru líkur á því að þeir sameinist og verði svo stórir að þeir geti fallið úr skýinu ekki nægilega miklar til að skýra öra úrkomumyndun í því. Þetta breytist um leið og ískristallar fara að myndast því raki á mun auðveldar með að þéttast á þeim heldur en örsmáum skýjadropum. 

Þéttingin á kristöllunum gengur mjög hratt fyrir sig fari hiti í efri hluta skýsins niður í -8°C til –10°C. Ískristallarnir aféta dropana á örskammri sund í þeirri hæð í skýinu sem hiti er neðan frostmarks. Skúrin getur hafist aðeins 10-15 mínútum síðar. Oftast má greinilega sjá hvort ískristallamyndun er komin af stað eða ekki. Efsti hluti skýsins verður þá þráðakenndur og missir blómkálsútlitið. Mestu skúraský ná alveg upp í veðrahvörf og fletjast þá út og fá þá velþekkta steðjalögun. Vindur við veðrahvörfin ber steðjann oft til hliðar og geta þar myndast klósigar ef samfellu brestur í skýjalaginu.

Þá er komið að skýringarmynd, þar má sjá alþjóðanöfn stytt á hefðbundinn hátt. Myndirnar tvær í þessum pistli eru fengnar úr hinni ágætu bók: Elementary Meteorology sem Eyðublaðastofnun hennar hátignar bretadrottningar gaf út í fleiri en einni útgáfu. Hér var útgáfan frá 1962 notuð. Ritstjóri hungurdiska hefur breytt myndunum lítillega. Mælt er með þessari bók.

Á efri hluta myndarinnar sést ský stækka í þremur áföngum. (a) Fyrst birtist hóflegur bólstur, cumulus congestus (klakkur), nokkru síðar hefur skýið hækkað og fer að minna nokkuð á blómkál, cumulus congestus breytist í cumulonimbus calvus. Bókstafleg þýðing nafnsins er skallaregnbólstur. Skallinn vísar til þess að enn sjást engir þræðir í skýinu – því hefur ekki vaxið hár. En skömmu síðar byrja fyrstu droparnir að falla og þá má sjá greinilegar trefjar koma fram í efsta hluta skýsins (c) og ískristallar koma í stað dropa í skýinu. Tætt þokuský (hrafnar) myndast stundum í úrkomunni séu rakaskilyrði hentug.

Uppstreymi í skúraskýjum á sér stað í uppstreymiseiningum sem hver tekur við af annarri eða eru jafnvel í samkeppni á sama tíma. Á neðri hluta myndarinnar (d) eru merktar þrjár misgamlar uppstreymiseiningar í fullþroska skýi, sú elsta (A) hefur þegar rekist á veðrahvörfin og myndað steðjaklósiga (incus), næsta eining (B) er við það að ná fullum þroska, takið eftir því að uppstreymið er svo öflugt að veðrahvörfin lyftast um stund þar sem það er mest, ný eining er að byrja að myndast við (C). Undir skýinu má sjá hrafna (pannus = tætla, ræma) og hér hefur einnig komið fram svokallað júgur- eða sepaform á neðra borði steðjans (mamma). Sú sérkennilega skýjamyndun markar oftast neðra borð á óstöðugu lofti sem fjarlægst hefur meginuppstreymisrásina. Júgurský eru ekki algeng hérlendis – en þau myndast ekki eingöngu samfara skúraklökkum.

Til að skúra- eða éljaský geti myndast þarf óstöðuga loftið að vera þykkt (djúpt). Á vetrum er frost þó oft -10 stig eða meira í 1 til 2 km hæð. Hitaskilyrðum er þá fullnægt, en einnig þarf þá að vera nægilegt uppstreymi til að úrkomumyndun komist vel af stað. Megnið af rakanum sem myndar skúrir (él) hefur lyftst, upphaflegur hiti þess lofts verður að hafa verið það hár að það gæti innihaldið umtalsvert rakamagn. Það er því regla að því hlýrra sem neðsta loftlag er og því kaldara sem efstu lögin eru því öflugra verður skýið og því meiri úrkomu getur það myndað.

Í hitabeltinu er oft 28 til 30°C hiti við jörð þegar skúrir fara á kreik og loft það óstöðugt að skýið getur náð upp í allt að 18 km hæð eða upp að hitabeltisveðrahvörfum. Öll loftsúlan sem tekur þátt í uppstreyminu (fyrst neðan skýsins en síðan inni í því) er þrungin raka og getur skilað miklu úrfelli. Allra voldugustu skúraský geta náð 8 til 10 km hæð hérlendis að sumarlagi.

Ef hiti við jörð er þá t.d. 15°C og fellur fyrst þurrinnrænt (1°C/100 metra) upp í skýjabotn í 1 km hæð en eftir það votinnrænt (milli 5°C og 6°C á km) væri frost í 8 km hæð –35°C, en frost meira en –45° í 10 km.

Stórt skúraský er venjulega samsett úr nokkrum einingum skýja á mismunandi þroskaskeiði. Séu skýin það þétt að lítið sem ekkert bil er á milli er talað um skúraflóka. Stór svæði með skúraskýjum getum við hins vegar kallað skúrafláka.

Þegar uppstreyminu lýkur (t.d. að kvöldlagi eða þegar loftið kemur inn yfir land að vetrarlagi) leysist skýið upp. Þá verða stundum til mörg lög af fláka- netju- eða klósigaskýjum eða litlum bólstrum, allt eftir lagskiptum stöðugleika loftsins hverju sinni.

Síðari myndin sýnir leifar af miklu skúraskýi sem náð hefur upp að veðrahvörfum. Efst hanga þykkir klósigaflókar (cirrus spissatus), neðar lagskipt netjuský (altocumulus cumulogenitus) og undir þeim má oft sjá síðustu bólstarmyndanir dagsins, lágreistar, að gefa frá sér síðustu rigningardropa kerfisins. Einnig má sjá nokkuð bólgin flákaský (stratocumulus vesperalis = kvöldflákar).

Mjög fróðlegt er að fylgjast með dægursveiflu skýjahulu að sumarlagi - hvort sem loft er stöðugt eða óstöðugt.

Þar sem loft við Ísland er sjaldan óstöðugt frá jörð og upp í veðrahvörf er algengast að síðdegisskúrir rekist upp undir stöðugra loft strax í 3 til 5 km hæð – en sú hæð dugar sé raki nægilegur.

Að sumarlagi er algengast hér á landi að skýin séu óreglulega dreifð og leggist ekki í skúrabakka. Skúrabakkar eru þó til – en óstöðugleiki í þeim stafar stundum ekki eingöngu af upphitun að neðan heldur kemur fleira við sögu. Sögur af því verða að bíða betri tíma.

Textinn hér að ofan er fenginn úr hinni dularfullu Veðurbók ritstjóra hungurdiska - og er nokkuð styttur. Kann styttingana að gæta í flæði textans.

Athugasemdir

[Þorkell Guðbrandsson (IP-tala skráð) 23.6.2012 kl. 10:02]

Þessa grein VERÐUR maður að geyma til að geta haft hana við hendina við skýjaskoðun í framtíðinni.