Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Valvoja: Hallitus

unbiased
Viestit: 1247
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 02.06.2017, 20:34:15

Ilmatieteenlaitoksen säätiedoissa perustelu usein on, pohjoisnavalta siirtyy kylmää ilmaa etelään ja lämpötilat laskevat. Tähän luotetaan, mutta onko aihetta luottaa vai onko kysymyksessä otaksuma?

Kun pohjoisesta tuulee, sieltä lähtenyt ilmassa on tietenkin jäähtynyttä. Samoin on keväällä kylmältä mereltä tullut merituuli kylmää. Rannan lämpötila voi pudota kymmenenkin astetta kylmän tuulen johdosta. 20 km rannikosta, merituuli ei enää olekaan kylmää. Ilman lämpökapsiteetti on 1 kj/kgK ja ilma lämpenee nopeasti kulkiessaan lämpimän maan yli. Pohjoisesta tullut ilma kulkee tuhansia kilometrejä ja lämpötila ehtii hyvin kohota useita asteita. Jokainen on kokenut, että aamuilma lämpenee nopeasti auringon säteilyllä lämmittämästä maan pinnasta. Illalla ilma jäähtyy nopeasti, kun ilman menettää lämpöä johtumalla säteilyn jäähdyttämään maan pintaan.

Miksi sitten pohjoistuulella on kylmää? Suurimmaksi osaksi kylmyys johtuu siitä, että pohjoisessa ilmassa on vähän kosteutta. Matkalla etelään ilman lämpötila kohoaa ja se pystyy haihduttamaan vettä. Veden haihtuminen kuluttaa energiaa. -10 asteen ilman kosteus on noin 1 g/kg ja +10 asteen ilman kosteus 5 g/kg. 4 g kosteutta sitoo latenttia energiaa niin paljon, että ilman lämpötilan tulee aleta 10 astetta. Tämä on suurin syy, että pohjoistuuli alentaa lämpötilaa vaikka ilma saa johtumalla lämpöenergiaa kulkiessan lämpimän maan pinnan yli. Latentti energia lisääntyy ja lämpötila alenee.

Sama toimii toisin päin. Etelässä on enemmän kosteutta, joka pohjoisen alemmassa lämpötilassa tiivistyy. Tällöin latentti energia vähenee ja lämpötila nousee.

unbiased
Viestit: 1247
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 03.06.2017, 11:03:27

AGW on pelkkää politiikkaa. Tutkivan journalismin tulisi selvittää syy sen olemassaoloon.

Tuntuu, ettei monissakaan tutkimuslaitosten papereissa ymmärretä ilmakehän kokonaisenergiaa, joka on
-molekyylien kineettisen energian (lämpömittari näyttää tätä)
-kosteuden sisältämän latentin energian (sitä on varmaankin satelliiteista mitattu, koska sillä on suuri merkitys säihin, mutta missä tiedot)
-potentiaalienergian (ilman etäisyydestä maan pinnasta riippuva energia)
summa.
Kun voi olettaa auringon säteilyenergian ja maasta poistuvan säteilyenergian pysyvän keskimäärin vakioina, ilmakehän energian tulisi myös pysyä keskimäärin vakiona. Tämän energian muutoksia tulisi tarkastella, jos halutaan puhua lämpenemisestä tai AGW:stä. Liki kaikki julkaisut puhuvat vain lämpötilasta, joka ei yksin ilmaise onko ilmasto saanut lisää lämpöenergiaa, lämmennyt.

Ilmatieteen laitoskin määrittelee ilman lämpenemisen ja latentin energian sopivasti vältellen, ettei vain kukaan alkaisi ajatella latentin energian vähentyneen saman verran kuin kinettinen energia on lisääntynyt (=lämpötila kohonnut). Ellei ilmakehän energia ole lisääntynyt, ei ole myöskään hiilidioksidiongelmaa. Latentti energia on merkittävän suuri. Kääntöpiirien välissä kosteutta on keskimäärin 5 g/kg ilmaa. Latentti energia vastaa 12 asteen eroa kineettisessä energiassa. Ilman sisältämän kosteuden määrä on merkittävä, koska siihen on sitoununut merkittävän paljon lämpöenergiaa.

Joskus laskin, että lämpötilan nousun syynä voi hyvinkin olla sademetsien tuhoutuminen. Arvioin puiden häviämisen aiheuttaman haihtumisen loppumisen ja kumma kyllä, kosteuden väheneminen ilmakehässä nostaisi lämpötilaa juuri vajaan asteen. Laskelmat katosivat tietokoneen vaihdon aikana yli 10 vuotta sitten.

unbiased
Viestit: 1247
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 14.01.2018, 20:41:56

---
Viimeksi muokannut unbiased, 14.01.2018, 21:06:14. Yhteensä muokattu 1 kertaa.

unbiased
Viestit: 1247
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 14.01.2018, 20:51:03

Miksi föhn tuuli on lämmin?
ITL kirjoitti:Suomessa föhn vaikuttaa voimakkaan länsivirtauksen yhteydessä. Klassisen föhn-teorian mukaan ilma on Skandien itäpuolella kuivempaa, kun se on sateen myötä menettänyt suuren osan kosteudestaan noustessaan pakotettuna ylös Norjan rannikolla. Kun ilmavirtaus on ylittänyt Skandit, se pyrkii palaamaan maanpinnalle kohti tasapainoasemaansa. Tällöin ilmamassa lämpenee tehokkaasti, kun sen kosteussisältö on vuoriston tuulenpuolen sateissa vähentynyt. Suomessa talvisen länsituulen lämmitysvaikutusta tehostaa lisäksi sula Atlantti.

Kansan kielessä lämpeneminen voi tarkoittaa materian energian lisääntymistä tai lämpötilan kohoamista, tässä "ilmamassa lämpenee tehokkaasti" ei voi tarkoittaa muuta kuin ilmamassan lämpöenergian lisääntymistä. Fysiikan mukaan näin ei voi olla, mistään ei ole tullut lisäenergiaa ilmaan. Ilma joutuu nousemaan noin 2 km korkeitten vuorten yli, jolloin potentiaalienergian lisääntyminen alentaa ilman lämpöenergiaa. Kineettinen ja latentti energia vähenevät yhteensä 2000m*9,8 m/s2 = 20 kJ/kg, ja latenttia energiaa muuttuu kineettiseksi energiaksi vesihöyryn tiivistyessä. Kun vuoret on ylitetty potentiaalienergia palaa takaisin ilmassaan, jolloin ilmamassan lämpötila kohoaa. Ilman lämpöenergian määrä on kuitenkin vähentynyt, kun se on ylittänyt kylmät vuoret. Ihmisen iho toimii jonkinlaisena lämpömittariana ja föhn tuuli tuntuu mukavalta, vaikka todellisuudessa ilman lämpöenergian määrä on vähentynyt. Paitsi jos iho on märkä, kuiva lämminkin tuuli tuntuu kylmältä johtuen nopeasta haihtumisesta.


Koska ilmatieteen laitoksessa ei huomata, että lämpeneminen (lämpöenergian lisääntyminen) ja lämpötilan kohoaminen eivät ole sama tapahtuma ja että maan pinnalla ilman energia on lämpömittarin osoittaman kineettisen lämpöenergian ja latentin energian (ei näy lämpömittarissa) summa. En yhtään ihmettele, ettei ilmastonlämpenemistouhussa olevia virheitä havaita laitoksella.

Avatar
BorisW
Viestit: 1766
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja BorisW » 20.01.2018, 20:48:20

Minä kuvaan tapahtumaa hieman eri tavalla. Meillä vallitseva tuuli on usein lounaasta, mutta silloin kun se tuulee Atlantilta lännestä eli ylittäen Kölivuoriston (Norjan ja Ruotsin välissä) kostea Atlantin ilmamassa törmää vuoristoon ja lähtee nousemaan, ilmanpaine laskee. Tällöin ilmamassa jäähtyy adiabaattisesti; ilmassa oleva vesihöyry tiivistyy ja luovuttaa ilmaan lämpöä (kevenee) nousten vuorten yli. Toisella puolella vuoren harjannetta ilmamassa lähtee edelleen länsituulen vaikutuksesta laskeutumaan. Laskeutuessaan Ruotsin poikki kohti Pohjanlahtea paineen kasvu nostaa lämpötilaa ja niin Suomen rannikolle saapuessaan ilma on selkästi normaalia lämpimämpi. Eiköhän tämä ole se IL:n fööntuuli.

unbiased
Viestit: 1247
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 21.01.2018, 10:43:27

Kuvailit kyllä hyvin ITL:n föhn tuulen, mutta esitän kysymyksiä.
- mitä tarkoitat ilmamassan lämpenemisellä ja jäähtymisellä?
- miksi ilmamassan lämpötila alenee adiabaattisesti noustessaan ylös?
- mikä kohottaa ilmamassan lämpötilaa ilmamassan laskeutuessa ja lisääntyykö ilmamassan energia?
- saako ilmamassa lisää energiaa ylittäessään kölivuoriston?

Ehkä klimatologienkin olisi syytä tutustua siihen, mitä lukiolaislle nykyään opetetaan http://www02.oph.fi/etalukio/opiskelumo ... minen.html ja http://opinnot.internetix.fi/fi/materia ... es=1653265

Avatar
BorisW
Viestit: 1766
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja BorisW » 23.01.2018, 17:29:38

unbiased kirjoitti:Kuvailit kyllä hyvin ITL:n föhn tuulen, mutta esitän kysymyksiä.
- mitä tarkoitat ilmamassan lämpenemisellä ja jäähtymisellä?
- miksi ilmamassan lämpötila alenee adiabaattisesti noustessaan ylös?
- mikä kohottaa ilmamassan lämpötilaa ilmamassan laskeutuessa ja lisääntyykö ilmamassan energia?
- saako ilmamassa lisää energiaa ylittäessään kölivuoriston?

Ehkä klimatologienkin olisi syytä tutustua siihen, mitä lukiolaislle nykyään opetetaan http://www02.oph.fi/etalukio/opiskelumo ... minen.html ja http://opinnot.internetix.fi/fi/materia ... es=1653265

Ideaalikaasulla tila P*V/T on vakio, eli tietyn ideaalikaasun tietyssä astiassa vallitseva paine on riippuvainen lämpötilasta (K-asteissa). Jotta tälle saadaan konkreettinen esimerkki, kerron mitä tapahtuu noin 60 vuotta sitten kun nuorena innokkaana urheilusukeltajana porukalle järjestettiin Upinniemessä koekäynti painekammiossa (vakio tilavuus). Siihen aikaan urheilusukeltajien ja laivaston "sammakkomiesten" välillä vallitsi kilpailuhenki, koska me hieman naureskeltiin näille "ammattilaisille", jotka joutuivat käyttämään laivaston sääntöjen mukaisia vehkeitä (epämukavia).

Meitä urheilusukeltajai tais olla vajaa kymmenen, jotka tunkeutuivat verrattain ahtaaseen painekammioon. Kammion sisäänmenoluukku suljettiin ja meihin hieman närkästynyt upseeri meinasi (katsotaan mitä nämä "harrastelijat kestävät". Niinpä tämä kapiainen avasi hanaa, jolla kammioon päästetään paineilmaa. Kun tilavuus kerran oli valio ja painetta lisättiin, niin kammiossa nousi lämpötila (pV/T). Paine nousi 50 metrin syvyyttä vastaavaksi eli jokaista 10 metriä tuli 1 baari (siihen aikaan ilmakehää). Koska meitä oli monta pienehkössö kammiossa ja lämpötila nousi niin paljon, että piti hieman riisua paitoja; hikoillutti (näin ollen kammion sisällä kosteus lisääntyi). Kun olimme saavuttaneet tavoite syvyyden (50 m), herra upseeri päätti laskea painetta tavanomaista nopeammin (halusi nähdä miten me selviämme). Kun painetta vähennettiin, päästämällä ilmaa pois kammiosta, samalla laski lämpötila niin paljon, että vesihöyry tiivistyi pieninä lumihiutaleina; puimme nopeast riisutut paidat ym pois kylmyyden takia. Tässä siis paineen laskiessa vakiotilavuudessa myös lämpötila laski (pV/T). Huom! Kyseinen upseeri pelästyi itsekin temppuaan koska yksi meistä sai sukeltajataudin oireita, jolloin hänet jouduttiin panemaan uudelleen painekammioon ja tällä kertaa joutui olemaan pidemmän aikaa nostetussa paineessa lääkärin valvonnassa. Kivuliaat oireet johtuvat nopean paineen laskusta pienten kaasukuplien muodostuminen nivelissä ja joissakin kudoksissa( vrt vichy pullon korkin avaamista (paine laskee ja kuplat kasvavat).

Noihin kysymyksiisi vastaukseksi riittänee kaava paine (p) kertaa tilavuus (V) jaettuna lämpötilalla (T Kelvinasteina) on vakio. Jos jokinn noista 3.sta muuttuu niin kaksi muutakin muuttuu vastaavasti, jotta kaava täyttyy.

Tuohon loppukommenttiisi lisäisin, että näinhän teoriassa opetetetaan, mutta ehkä valitettavasti leväperäisesti. Toki yliopistotasolla asiat ovat paremmalla tolalla jolloin myös siirytään pois ihannekaasusta reaalikaasuihin lisämuuttujien kanssa. Tosin tavallinen hengittämämme ilma ei eroa kovinkaan paljon mainitusta ideaalikaasusta. Lopuksi viel yksi pointti fillaruisteille. Kai olette huomanneet, että rengasta täytettäessa tavallisella käsipumpulla. Pumppu ja myös rengas lämpiää käytössä, jälleen sama pV/T.

unbiased
Viestit: 1247
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 23.01.2018, 19:57:11

Hieno esimerkki tähän asiaan. Mutta miksi ilma jäähtyi jopa alle 0 asteen, syntyihän lumihiutaleita? Miten energiaa katosi sukelluskellosta ja kuinka paljon? Jos tapahtuma oli todella nopea, lämpöä ei paljoa johtunut ilmasta kammion seiniin ja ihmisiin, joten jätetään tämä laskuarviosta pois.

Oletetaan kammion tilavuudeksi 10 m3. Ilma laajeni tyhjennyksessä 40 m3. Ulkopuolella vallitsi 1 barin paine (100 kPa), jota vastaan laajenevan ilman tuli tehdä työtä. 40 m3*100 kN/m2 = 4 MJ. Ilmaa kammioon jäi 13 kg ja keskimäärin oli ilmaa 32,5 kg. (Ei 3,25) Laajenemiseen tarvittava työ otettiin ilman kineettisestä energiasta, jota on 1 kJ/kgK. Näin karkeasti arvioiden ilman lämpötila olisi laskenut 4000 kJ/(32,5 kg*1 kJ/kgK) = 121 K. Happi olisi alkanut nesteytyä -183 C asteessa lämpötilan alennuttua vähän yli 200 astetta. Lämpöä onneksi siirtyi kammion kuoresta ilmaan, koska tyhjentyminen oli hidasta eikä ollut adiapaattinen prosessi. Varmasti puhut totta, vaikka moni ei sitä uskokaan. (Korjasin tökerön pilkkuvirheen kaasun massassa. Aina ei karkeakaan virhe tule mieleen välittömästi.)

Samaan prosessiin perustuen muodostetaan ilmasta kiinteää hiilidioksidia sekä nestemäistä happea ja typpeä. Ilma kompressoidaan ja jäähdytetään. Sitten vain alennetaan painetta ja annetaan paineilman tehdä laajenemistyötä riittävän nopeasti, että ilmiö on likimain adiabaattinen.

Ilmamassan noustessa ylös, sen potentiaalienergia kasvaa. Prosessissa paine tekee tekee työtä maan vetovoimaa vastaan. Työenergia otetaan ilman kineettisestä energiasta, joten lämpötila alenee. Tapahtuu päin vastoin kun ilmamassa laskeutuu. Molekyylit keskimäärin putoavat alas, joten niiden vauhti kiihtyy keskimäärin eli lämpötila kohoaa.
Ilmamassan kokonaisenergia väheneen sen ylittäessä kölivuoriston, koska lämpöä siirtyy johtumalla kylmempiin vuoriin. Alastulleen ilman lämpötila on kuitenkin useimmiten kohonnut, koska vesihöyryä on tiivistynyt ja latenttia energiaa siirtynyt kineettiseksi energiaksi. Ilman kineettinen energia on kasvanut huolimatta, että sitä on osin johtumalla siirtynyt ilmaa kylmemmille vuorille.

Avatar
BorisW
Viestit: 1766
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja BorisW » 15.03.2018, 13:46:50

SORRY, MINUN MOKA - huomasin vasta nyt tuon sinun kysymyksesi. Eihän se kammiossa ollut ilmapaineen laskiessa pudonnut nolla Kelviniin vaan kuitenkin pakkasen puolelle siis ale nollacelsiusasteeseen, jossa tiivistyvä kosteus jäätyi leijaileviksi "lumihiutaleiksi".

unbiased
Viestit: 1247
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Miksi pohjoistuulella on kylmää?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 16.03.2018, 10:14:50

BorisW kirjoitti:SORRY, MINUN MOKA - huomasin vasta nyt tuon sinun kysymyksesi. Eihän se kammiossa ollut ilmapaineen laskiessa pudonnut nolla Kelviniin vaan kuitenkin pakkasen puolelle siis ale nollacelsiusasteeseen, jossa tiivistyvä kosteus jäätyi leijaileviksi "lumihiutaleiksi".

Et sinä mitään virhettä tehnyt vaan minä, kun minä jätin C-asteyksikön tästä "Mutta miksi ilma jäähtyi jopa alle 0 asteen, syntyihän lumihiutaleita?". Olisi ehdottomasti pitänyt selvyyden vuoksi merkitä, koska kaavoissa näkyy absoluuttinen lämpötila. Eli SORRY minun puoleltani.

Vastaa Viestiin