Suihkuvirta

Suihkuvirtaukset voivat saavuttaa yli 300 km/h nopeuden, ja ne toimivat kuin ilmavirrat, jotka ohjaavat sääjärjestelmiä eri puolilla maapalloa. Ne eivät ole jatkuvia kaistaleita vaan pikemminkin kiemurtelevia virtauksia, jotka voivat muuttaa muotoaan, jakautua tai sulautua yhteen. 

Niiden vaikutus säähän on valtava, sillä ne vaikuttavat myrskyjen kulkuun, lämpötilamalleihin ja sademääriin kaikkialla maailmassa.

Miksi suihkuvirrat muodostuvat: Lämpötilan ja paineen merkitys

Suihkuvirtausten perimmäinen syy on maapallon pinnan epätasainen lämpeneminen. Päiväntasaaja saa ympäri vuoden enemmän suoraa auringonvaloa kuin navat, minkä vuoksi lämmin ilma nousee päiväntasaajan tuntumassa ja kylmä ilma vajoaa napojen tuntumassa. Tämä ero aiheuttaa voimakkaita horisontaalisia lämpötilagradientteja erityisesti yläilmakehässä. 

Kun lämmin ilma nousee ja liikkuu kohti napoja, se kohtaa viileämpää ilmaa. Painegradienttivoima saa ilman siirtymään korkeasta matalapaineesta matalaan, kun taas Maan pyörimisestä johtuva Coriolis-ilmiöohjaa liikkuvaa ilmaa. Tuloksena on nopea länsituulivirtaus troposfäärin yläosassa: suihkuvirtaus.

Kolme ilmakehän kiertosolua

Jotta voisimme ymmärtää, missä ja miksi suihkuvirrat muodostuvat, on hyödyllistä tarkastella maapallon ilmakehän kiertokulun rakennetta, joka jakautuu kolmeen pääsoluun kummallakin pallonpuoliskolla:

1. Hadleyn solu (0° - ~30° leveysaste) Lämmin, kostea ilma nousee päiväntasaajalta, liikkuu napaa kohti korkeilla korkeuksilla ja laskeutuu noin 30° leveysasteen tienoilla. Tämä kierto vaikuttaa trooppiseen ilmastoon ja subtrooppisten korkeapainealueiden muodostumiseen.
   Subtrooppinen suihkuvirta muodostuu tyypillisesti Hadleyn solun ylärajan lähelle, noin 30° leveyspiirille, ja se voi vaikuttaa säähän subtropiikissa ja keskileveyspiirien eteläosissa.
2. Ferrelin solu (~30°-60° leveyspiiriä) Tämä on epäsuora kiertovyöhyke, jossa pintatuulet virtaavat napaa kohti ja korkealla olevat tuulet liikkuvat päiväntasaajan suuntaan. Se toimii sekoittumisvyöhykkeenä trooppisten ja polaaristen ilmamassojen välillä.
   Polaaririntaman suihkuvirta, jota usein kutsutaan vain polaarisuihkuksi, muodostuu Ferrel- ja polaarisolujen väliselle rajalle. Se on yleensä voimakkaampi ja vaihtelevampi kuin subtrooppinen suihku.
3. Polaarinen solu (60°-90° leveysasteella) Kylmä ilma painuu navoille ja siirtyy kohti matalampia leveysasteita lähelle pintaa. Noin 60°:n kohdalla nouseva ilma täydentää tämän silmukan. Vaikka polaarisella solulla on pienempi merkitys suihkuvirran muodostumisessa, sen kylmä ilma on välttämätöntä polaaririntaman ja suihkuvirran voimakkuuden ylläpitämisessä.

Coriolis-ilmiö: Miksi suihkuvirrat virtaavat lännestä itään

Coriolis-ilmiö johtuu Maan pyörimisestä. Kun ilma liikkuu pohjoiseen tai etelään, se poikkeaa eri leveysasteilla vallitsevien erilaisten pyörimisnopeuksien vuoksi. Pohjoisella pallonpuoliskolla tämä poikkeama on oikealle, eteläisellä pallonpuoliskolla vasemmalle. 

Tämä poikkeama muuttaa muuten suoran pohjois-eteläsuuntaisen virtauksen länsi-itäsuuntaiseksi, jolloin syntyy suihkuvirtauksille ominainen länsisuuntainen virtaus. Ilman Coriolis-ilmiötä suihkuvirtaukset eivät kaartuisi - ne vain liikkuisivat päiväntasaajalta navalle.

Rossby-aallot: Meneillään oleva suihkuvirta

Suihkuvirrat eivät liiku suoraviivaisesti. Sen sijaan ne kehittävät suuria mutkia, joita kutsutaan Rossby-aalloiksi ja jotka ovat suihkuvirtauksen planeettamittaisia aaltoiluja. Nämä aallot ovat välttämättömiä lämmön siirtämisessä tropiikista napoihin ja päinvastoin. 

Rossby-aallot aiheuttavat suuren osan päivittäisen sään vaihtelusta. Suuri harju (pohjoiseen suuntautuva pullistuma) voi tuoda lämpimät ja kuivat olosuhteet jollekin alueelle, kun taas syvä kaukalo (etelään suuntautuva notkahdus) voi tuoda kylmää ja märkää säätä toiselle alueelle. Kun nämä aallot pysähtyvät tai liikkuvat hitaasti, ne voivat johtaa äärimmäisiin sääilmiöihin.

Suihkuvirrat ja äärimmäiset sääolot

Suihkuvirtaukset vaikuttavat voimakkaasti paikallisiin ja alueellisiin säämalleihin ohjaamalla korkea- ja matalapainejärjestelmien, rintamalinjojen ja myrskyratojen liikkeitä. Kun suihkuvirrat muuttuvat, voimistuvat tai pysähtyvät, seuraukset voivat olla vakavia:

• Kuivuus voi kehittyä, kun suihkuvirtauksen pysyvä harjanne ohjaa myrskyt pois alueelta ja vähentää sademääriä viikkojen tai kuukausien ajan.
• Tulvia voi esiintyä, kun paikallaan pysyvä kaukalo ohjaa kosteaa ilmaa toistuvasti saman alueen ylle ja aiheuttaa pitkäaikaisia tai voimakkaita sateita.
• Helleaallot liittyvät usein suihkuvirtauksen estymiseen, joka vangitsee lämpimän ilman pysähtyneeseen korkeapainejärjestelmään.
• Kylmää voi esiintyä, kun polaarisuihkun notkahdus tuo arktista ilmaa kauas etelään lauhkeille alueille.

Keskileveysasteilla - kuten suuressa osassa Pohjois-Amerikkaa ja Eurooppaa - polaarinen suihkuvirta on merkittävä tekijä sekä päivittäisissä ennusteissa että pitkän aikavälin säätrendissä.

Suihkuvirrat ja ilmastonmuutos

On yhä enemmän todisteita siitä, että ilmastonmuutos vaikuttaa suihkuvirtojen käyttäytymiseen. Arktisen alueen lämmetessä muuta maapalloa nopeammin - ilmiö tunnetaan nimellä arktinen vahvistuminen - lämpötilagradientti päiväntasaajan ja napojen välillä heikkenee. 

Tämä voi vähentää polaarisen suihkuvirran voimakkuutta ja lisätä sen taipumusta mutkitteluun ja hidastumiseen. Tällaiset muutokset voivat liittyä useammin toistuviin ja jatkuviin äärimmäisiin sääilmiöihin. Heikentynyt suihkuvirta voi esimerkiksi antaa kylmän ilman vajota etelämpään tai antaa helleaaltojen viipyä kauemmin kuin aiemmin.

Keskeinen toimija muuttuvassa ilmastossa

Suihkuvirtaukset ovat paljon muutakin kuin vain nopeita ilmavirtauksia; ne ovat kriittisiä kapellimestareita Maan ilmakehän sinfoniassa. Nämä voimakkaat tuulet ovat syntyneet lämpimien trooppisten alueiden ja kylmien napojen välisestä perustavanlaatuisesta epätasapainosta, ja planeettamme pyörimisliike muokkaa niitä, ja ne toimivat elintärkeinä kanavina, jotka siirtävät energiaa ja ohjaavat maailmaa muokkaavia sääjärjestelmiä. 

Niiden mutkittelevilla reiteillä on syvällisiä vaikutuksia ihmisyhteisöihin ja ekosysteemeihin: ne ohjaavat jokapäiväisiä myrskyjä ja vaikuttavat vakaviin kuivuuskausiin, tulviin ja helleaaltoihin. Ilmaston lämmetessä edelleen, erityisesti arktisella alueella, näitä virtauksia ohjaava herkkä tasapaino on muuttumassa. 

Suihkuvirtausten kehittyvän käyttäytymisen seuraaminen ja ymmärtäminen ei siis ole pelkästään tieteellinen tehtävä, vaan se on olennainen osa tulevaisuuden ilmakehän haasteisiin valmistautumista ja niihin sopeutumista.