Skyer

Dannelse og kilder

Skyer opstår, når luft, der indeholder vanddamp, afkøles til sit dugpunkt og der opstår kondens på aerosolpartikler som f.eks. støv, havsalt eller pollen.

Fugt, der giver næring til skyer, kommer fra fordampning på overfladen og fra planternes transpiration; tilsammen kaldes disse processer ofte for evapotranspiration.

Luft løftes og afkøles af en række forskellige mekanismer - konvektion fra overfladeopvarmning, frontløft, når luftmasser støder sammen, orografisk løft over terræn og konvergens i stor skala i vejrsystemer - og hver mekanisme har en tendens til at producere forskellige skyformer og vertikale strukturer.

Stråleafkøling af overfladen om natten kan også føre til dannelse af lave skyer, mens lokale fugtkilder som søer eller kunstvandede marker kan skabe skyudvikling i nærheden.

Klassificering og hvordan skyer ser ud

Meteorologer klassificerer primært skyer efter deres højde og deres grundlæggende form. De store højdegrupper er høje, mellemhøje og lave skyer, plus en separat kategori for skyer med stærk vertikal udvikling:

• Høje skyer: cirrus, cirrostratus og cirrocumulus; de består hovedsageligt af iskrystaller og ser tynde eller spinkle ud.
• Mellemskyer: altostratus og altocumulus; de sidder mellem de høje og lave lag og signalerer ofte skiftende vejr.
• Lave skyer: stratus, stratocumulus og nimbostratus; de domineres af vanddråber og giver ofte overskyet himmel og let til moderat nedbør.
• Skyer med lodret udvikling: cumulus og cumulonimbus; de spænder fra vejrligsskyer til tårnhøje tordenvejrsskyer, der producerer kraftig regn, lyn og stærk vind.

Skynavne kan kombineres for at beskrive blandede egenskaber (f.eks. nimbostratus for tykke, regnbærende stratiforme skyer), og udseendet varierer med belysning, baggrundshimmel og fugtindhold.

Skyernes mikrofysik og nedbørsprocesser

I en sky interagerer bittesmå dråber og iskrystaller konstant. Dråberne vokser ved at kondensere og ved at kollidere og smelte sammen med andre dråber; i varme skyer kan denne kollisions- og sammensmeltningsproces producere regndråber.

I blandede skyer, hvor is og underafkølet vand eksisterer side om side, får Bergeron-processen iskrystaller til at vokse på bekostning af vanddråber, hvilket ofte fører til sne eller is, som derefter smelter til regn under varmere lag.

Aerosolkoncentration, dråbestørrelsesfordeling og tilstedeværelsen af iskerner har alle indflydelse på, om en sky producerer støvregn, vedvarende regn, sne eller slet ingen nedbør. Temperaturprofil, vertikale bevægelser og skytykkelse bestemmer den dominerende mikrofysiske vej.

Livscyklus og dynamik

Skyer har en livscyklus: initiering, vækst, modenhed og opløsning. Konvektive skyer er afhængige af opdrift; hvis opdriften er stærk og vedvarende, opbygges skyerne vertikalt og kan udvikle nedbør og turbulens.

Indblanding, dvs. blanding af omgivende tørrere luft i en sky, kan begrænse væksten og fremme fordampning og forfald.

Frontale og stratiforme skydække er mere afhængige af storstilet opdrift og fugtkonvergens og varer ofte længere over en region. Lokale faktorer som overfladeopvarmning, topografi og fugtighed former, hvor længe skyerne lever, og hvordan de udvikler sig.

Rolle i vejr og klima

Skyer er centrale for både vejret på kort sigt og klimaet på lang sigt.

Ved at reflektere sollyset øger skyerne planetens albedo og har en afkølende effekt; ved at absorbere og genudstråle infrarød energi fra overfladen har de en opvarmende effekt.

Om et bestemt skylag har en nettoopvarmende eller afkølende effekt, afhænger af dets højde, tykkelse, partikelfase og tidspunkt på dagen. Lave, tykke skyer har en tendens til at afkøle overfladen ved at reflektere sollys, mens høje, tynde skyer har en tendens til at varme ved at indfange udgående stråling.

Fordi skyfeedbacks forstærker eller dæmper temperaturændringer, er de en stor kilde til usikkerhed i klimaprognoser.

Observation og måling

Skyer observeres på mange skalaer og med mange instrumenter.

Trænede observatører beskriver skytype og -dækning fra jorden; ceilometre estimerer skyernes basehøjde; radiosonder måler vertikale profiler af temperatur og fugtighed, der indikerer, hvor skyer kan dannes; vejrradar registrerer hydrometeorer og nedbørsstruktur; og satellitter giver bred dækning med synlige, infrarøde og mikrobølgekanaler, der afslører skytoppens højde, fase og bevægelse.

Lidar og avancerede fjernsensorer kan tegne profiler af tynde skyer og aerosollag, som er svære at se med konventionelle instrumenter.

Numeriske vejrmodeller bruger disse observationer til at starte prognoser og til at repræsentere skyprocesser, selvom det stadig er en udfordring at parametrisere skyer på modelgitterskalaer.

Praktiske konsekvenser og anvendelser

Skyer påvirker mange menneskelige aktiviteter og industrier.

I luftfarten påvirker de sigtbarhed, turbulens og risiko for isdannelse; for solenergi modulerer de fotovoltaisk output og prognoseusikkerhed; i landbruget ændrer skyer fordampning, skygge og timing og mængde af nedbør; for vandressourceforvaltning bestemmer skydrevne nedbørsmønstre tilstrømning til reservoirer og oversvømmelsesrisiko.

Observationer af skyer er også afgørende for vurderinger af luftkvalitet, planlægning af udendørs arrangementer og beredskab i forbindelse med kraftige storme.