Friktionen påverkar vädret

Det är genom vindens friktion mot marken som atmosfären "håller kontakt" med jordklotet. Detta har en del intressanta konsekvenser.

Friktionen i atmosfären ger sig till känna på tre sätt. En yttre friktion vid kontakt mellan luften och markytan (inklusive havsytan) och en inre friktion mellan enskilda gasmolekyler (viskositeten). Mer betydelsefull är dock den nedbromsning av luftrörelser som beror på konvektion och turbulens, ”turbulent viskositet”.

Eftersom friktionen dämpar vinden, minskar också corioliskraften, som ju är proportionell mot vindhastigheten. Men tryckfältet ändras inte. Den balans som råder mellan tryckgradientkraft och corioliskraft när vinden är geostrofisk (fig 1 a) rubbas nu. Vinden strömmar inte längre parallellt med isobarerna, utan en aning inåt, mot lägre lufttryck (fig 1b).

En detalj i figur 1b förtjänar en extra kommentar. Som synes pekar friktionskraften (F) inte rakt emot vinden, dvs den rörelse den söker bromsa. I stället pekar friktionen lite snett, vilket kanske kan förvåna. 1910 visade den svenske meteorologen Johan Sandström (1875-1947) att friktionen i luft och vatten inte nödvändigtvis är motriktad rörelsen, som fallet är för fasta ämnen.

Detta ledde till vidareutveckling av teorier som 1877 framlagts av de norska meteorologerna C M Guldberg (1836-1902) och H Mohn (1835-1916). Sandströms upptäckt har konsekvenser vi ska återkomma till.

Vind vid kusten

En illustrativ situation är när isobarerna löper ungefär parallellt med en kustlinje (se fig 2). Den förhärskande vinden ute till havs är då parallell med kusten, medan den över land drar sig lite mot lägre tryck. Ifall lufttrycket är lägre över havet än över land konvergerar de två luftströmmarna längs kustlinjen.

"Anhopningen" av luft tvingar den uppåt, och denna uppåtgående rörelse underlättar bildandet av moln. Detta är i synnerhet märkbart längs den svenska ostkusten vintertid, då nordanvinden för ner luft som oftast är kallare än ytvattnet. Då bildas konvektiva moln längs kusten.

På grund av corioliseffekten, driver vinden över havet samtidigt ytvattnet till höger, mot väster i detta fall, in mot land. Eftersom ytvattentemperaturen vintertid oftast är högre ute till havs än närmast land, kommer införseln av varmare vatten under kustmolnen att ytterligare gynna konvektionen.

Omvänt, då lufttrycket är högre över havet än över land, divergerar de två luftströmmarna längs kustlinjen. ”Underskottet” i luft ersätts uppifrån och den resulterande nedvinden är torr och försvårar bildandet av moln.

Samtidigt driver vinden bort ytvattnet från kusten. Under sommaren leder det till att kallare djupvatten kommer upp till ytan (uppvällning), vilket ytterligare försvårar bildningen av konvektiva stackmoln, men kan medföra dimma eller dimmoln.

Nordvinden över hav ger dessutom på grund av corioliskraften upphov till att ytvattnet drivs åt höger dvs. västerut (breda blå pilar). Detta ger på västkusten uppvällning av kallt djupvatten, vid ostkusten införsel av ytvatten utifrån havet. Förändringen av ytvattentemperaturen kan i sin tur påverka vädret. Varmt vatten förstärker stackmolnsbildningar medan kallt vatten försvårar stackmolnsbildning, men gynnar uppkomsten av dimma.