Väderleken - En blogg om väderläget, tillståndet i hav, sjöar och vattendrag.

26 juni, 2014

Spektakulärt molnhål över Norrköping!

Att då och då vända blicken mot skyn för att studera den aktuella molnhimlen är nog en självklarhet för de flesta väderintresserade. Molnskådning kan vara ren avkoppling och den som lyfter blicken mot himlen kan ibland få se otroligt fascinerande och vackra vyer. Molnens utseende, struktur och utbredning kan ibland också ge ledtrådar kring atmosfärens tillstånd. I arbetet som prognosmeteorolog tittar man ofta upp på himlen för att se hur det aktuella väderläget upplevs, samt hur det stämmer överens med det som beskrivs i prognoserna.

För en dryg vecka sedan (i tisdags 17/6) hade jag och mina kollegor funderat mycket kring molnigheten i samband med en svag varmfront. Ett cirrostratustäcke (över norra Götaland och Svealand) syntes både i prognoserna och på satellitbilderna, men för att notera hur tjockt täcket var i verkligheten och hur mycket det skymde solen vände vi våra blickar mot himlen och var extra observanta på utvecklingen. Under förmiddagen lös solen igenom en mjölkig slöja av höga moln och vi kunde även notera en vacker haloring runt solen. Under eftermiddagen drog det in lite lägre molnslag och framåt kl 18-19 var himlen till stora delar täckt av altocumulus. Det var då vi fick se den spektakulära syn som visas i bilden nedan. Ett hål med fallstrimmor mitt i altocumulustäcket. Ett intressant och häftigt fenomen som uppstår bland annat som en följd av att mättnadsångtrycket är lägre över is än över vatten. Ett viktigt faktum som jag ska försöka förklara lite mer i följande stycke. 

 

Molnhål. Fotograf: Anna Waxegård
Molnhål. Fotograf: Anna Waxegård

Moln med underkylda droppar

Molnen på bilden befinner sig på en höjd i atmosfären där temperaturen ligger klart under 0 grader. Trots det består dessa moln till största delen av vattendroppar. I avsaknad av kärnor som iskristallerna kan växa runt så kan det i atmosfären existera underkylda droppar ner till omkring 40 minusgrader. I närvaro av lämpliga kärnor för vattnet att kristallisera kring kan det däremot bildas iskristaller i moln med endast några enstaka minusgrader.

I ett moln med underkylda molndroppar råder en jämvikt mellan avdunstning och kondensation (om molnet inte är under förändring), luften är mättad på vattenånga med avseende på molndropparna. Det innebär i princip att den relativa luftfuktigheten är minst 100 % (relativ luftfuktighet är definierad utifrån jämviktsförhållanden över en plan vattenyta, men för vattendroppar tillkommer bland annat en ytspänningskraft som gör att det för rent vatten krävs mer än 100 % relativ luftfuktighet innan vattendroppar kan existera stablit eller växa. I närvaro av kondensationskärnor brukar dock kondensation och molnbildning ske med luftfuktighet nära 100 %).

Iskristallerna växer på dropparnas bekostnad

Som jag nämnde tidigare är mättnadsångtrycket lägre över is än över vatten. Det innebär alltså att det krävs mindre vattenånga i luften för att nå mättnad över en iskristall jämfört med mättnad över en vattendroppe. Om iskristaller bildas i ett moln med underkylda vattendroppar kommer iskristallerna därför att befinna sig i en omgivning som är övermättad. I den övermättade omgivningen kan iskristallerna växa vilket leder till att mängden vattenånga i luften minskar och den relativa luftfuktigheten sjunker. När iskristallerna växt tillräckligt mycket är luften inte längre mättad med avseende på vatten och därmed börjar vattendropparna att avdunsta. I ett moln med både iskristaller och underkylda vattendroppar kan alltså iskristallerna växa på dropparnas bekostnad.

Den här processen när iskristaller växer på bekostnad av underkylda vattendroppar spelar en viktig roll för bildandet av nederbördsgivande moln. Processen som kallas Bergeron-Findeisen-processen är som mest effektiv runt -15 grader (då skillnaden i mättnadsångtryck över is och vatten är som störst). I prognossammanhang analyserar man därför ofta molntoppstemperaturer för att till exempel bedöma sannolikheten för om konvektiva moln blir nederbördsgivande eller ej.

I situationen med molnhålet i bilden ovan har det plötsligt dykt upp iskristaller i molnen som tidigare bestod av underkylda vattendroppar. När iskristallerna väl bildats har de växt på bekostnad av molndropparna och därmed utvecklat hålet som syns i bilden. Hur molnet plötsligt tillförts iskärnor som vattnet kunnat kristallisera kring är mer osäkert. Möjligen kan fallande iskristaller från högre höjder nått ner till altocumulustäcket. Forskning har också visat att flygplan kan initiera den process som ger molnhål som detta. I samband med ett snabbt tryckfall bakom vingarna eller turbinerna på flygplanet kan temperaturen nämligen sjunka dramatiskt och göra att en del vattendroppar fryser till iskristaller. När iskristallerna väl bildats kan de växa med Bergeron-Findeisen-processen och skapa hål som de i bilden ovan.