5.
Kihtsajupilved – Nimbostratus
II klass: keskmised pilved
(mõnikord käsitletakse alumiste pilvede klassis)
5. Kihtsajupilvede (Nimbostratus) tähtsaimad tunnused: kogu
taevast kattev läbipaistmatu pilvekiht, millest tuleb laussademeid.
Kihtsajupilvedega kaasnevad nähtused: laussademed (lausvihm, lauslörts või
lauslumi, harva jäävihm või jäätuv vihm)
Kihtsajupilvede seos ilmamuutustega: need on sajuse ilma pilved, mis on
tavaliselt järgnevuse kulminatsiooniks ega näita seda, mis saab edasi.
Kihtsajupilved tüüpiliste halva ilma hatak- ehk
räbalpilvedega soojal frondil 7.7.2009 Laitses.
Kuigi välimuselt ühtlane ja
igav, on siiski tegu üpris põneva ja sademete seisukohalt äärmiselt olulise
pilveliigiga. Kihtsajupilvedega on seotud väärarvamusi, mida selgitan tagapool,
ka on nendest heade fotode leidmine on väga keerukas.
Kihtsajupilved on hall või tumehall, mõnikord sinaka või isegi kollaka
varjundiga pilvemass. Pilvekiht on väga ulatuslik ja mitme kilomeetri paksune.
Kihtsajupilvede alumine piir asub 1,5–3 km kõrgusel aluspinnast, kuid
tõenäoliselt on võimalik hatakpilvedega sulandumine.
Kihtsajupilved on tüüpilised sajupilved, mis olenevalt aastaajast ja
temperatuurist toovad endaga kaasa lausvihma, lauslund või lauslörtsi. Laussaju
intensiivsus võib sujuvalt varieeruda ja sadu võib ajutiselt isegi lakata.
Järsud muutused saju intensiivsuses, samuti äike viitavad konvektiivsele
komponendile ja seega maskeeritud rünksajupilvedele.
Kihtsajupilved on vähemalt parasvöötmes sageli frontaalsed pilved. Need võivad
tekkida nii soojal, oklusiooni- kui ka külmal frondil. Harvem juhtub meie
kliimavöötmes seda, et kihtsajupilved moodustuvad rünksajupilvede
laialivalgumise ja tranformeerumise tagajärjel. Troopikas on see tavalisem,
eriti troopilistes tsüklonites.
Mainida tuleb ka kihtsajupilvede kohta levinud väärarvamusi: tihti arvatakse,
nagu oleksid kihtsajupilved iseloomulikud just keskmistele laiuskraadidele.
Tegelikult on kihtsajupilved troopikaski üpris tavalised, eriti seoses
konvektiivsüsteemide ja orkaanidega. Samuti on kihtsajupilved väga tavalised
oklusioonifrontidel ja tekkida võivad ka külmadel frontidel, kuigi enamasti
mainitakse neid seoses sooja frondiga. Ja lõpuks, kihtsajupilved on mitme
kilomeetri paksune pilvekiht, mitte aga nii õhuke, nagu eeskätt skeemidel võib
näha, vt näiteks:
http://www.free-online-private-pilot-ground-school.com/images/cloud-types.gif.
Märkimisväärseid sademeid saavad anda ainult väga paksud ja massiivsed pilved.
Mõnikord toovad kihtsajupilved omapärase laussajuliigi – jäävihma. Seda sajab
siis, kui pilvede ja aluspinna vahel on soe, üle 0 ˚C temperatuuriga õhukiht,
kus lumi või lörts sulab, kuid aluspinna lähedal on külm, alla 0 ˚C
temperatuuriga õhukiht, kus tekkinud vihm hakkab uuesti külmuma. Seetõttu sajab
jäävihma puhul läbisegi tavalisi vihmapiisku koos jääterakestega, mille sees
võib olla külmumata vett. Jäävihm sajab iseloomuliku sahinaga,
kuula.
Tavaliselt moodustub maapinnale ja esemetele, mille temperatuur on alla null
kraadi, ülilibe jääkiht. Kui see tekib maapinnal, siis nimetatakse seda
kiilasjääks, kui esemetele, siis jäiteks. Jäävihma sajab tavaliselt kevadel ja
sügisel, harvemini talvel, ja tavaliselt enne sula, seega seoses saabuva sooja
frondiga, kuid seda on ette tulnud ka seoses külma frondiga.
Jäävihmale sarnane võib-olla allajahtunud ehk jäätuv vihm. Sel
juhul ei ole vihmatilkadel jääkesta ümber, vaid tegu on igati tavalise vihmaga,
ainult et seda sajab miinuskraadide juures. Allajahtunud vihm moodustab samuti jäidet
ja kiilasjääd. Oluline on ehk märkida seda, et sageli räägitakse, et sajab
jäidet, kuid see on vale. Tegelikult on jäävihm ja allajahtunud vihm SADEMED,
aga jäide ja kiilasjää selle tagajärjel tekkinud jääkiht vastavalt
esemetel/puudel jms ja maapinnal, nagu eespool öeldud.
Merike Merilaini täiendus: "Ilma samaaegne külmenemine meil tuleb lugeda
kagutuule süüks, see tõi inversioonikihi alla külma õhu Valgevene kohalt.
Huvitav nähtus see inversioon, sest alles mõni päev eelnevalt oli jäävihma
põhjuseks samuti ulatuslik inversioonikiht natuke väiksema õhutemperatuuri
vahega ja lausa klassikalise näitena, vt.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ice_Storm_Chart.svg." (7.2.2014,
http://ilm.ee/?512042)
Väga suurejooneline ja pea
kogu Eestit haaranud allajahtunud ja jäävihma juhtum oli 2.2.2014. Vasakul on
näha jäävihma langemas kihtsajupilvedest (kl 16.30 Meriväljal; hatakpilvi pole,
sest aluspinna lähedal oli väga kuiv õhumass), paremal sajualad
ja õhutemperatuur kl 17.30 (allikas:
http://testbed.fmi.fi/).
2.2.2014 ilmakaart
(allikas:
http://ilmatieteenlaitos.fi/saa-ulkomailla), kust näeb, et Lõuna-Venemaa
ja Kasahstani kohale on taandunud väga külm antitsüklon, mille kauges
lääneservas kandus tugeva lõunavooluga Vahemerelt soe õhumass Läänemere äärde.
Samal ajal püsis aluspinna lähedal kagutuule toimel külm ja kuiv kontinentaalse polaarne õhumass. Juba 1. veebruari õhtul saabus piirkihi kohal sula ja mitmel
pool läks lumi üle allajahtunud ja jäävihmaks, kuid tugevam vihmasadu oli just
2. veebruaril ja väga suurel maa-alal. Õhutemperatuur oli saju ajal
-3...-5˚C.
Paremal on näha prognoos temperatuuri kohta atmosfääri vertikaalses läbilõikes
(allikas:
https://twitter.com/VSIA_LVGMC/status/429953942122807296/photo/1), kus
rohelisega on kujutatud õhutemperatuur üle
0˚C ja
punasega üle +2˚C. Selline soe õhumass paiknes umbes 1-2 km kõrgusel aluspinnast
ja seal sulas pilvedes tekkinud lumi vihmaks, kuid seejärel sattus see langemisel
alla 0˚C õhukihti, kus vihm hakkas jäätuma.
Allajahtunud (jäätuva) ja jäävihma tõttu tekkinud jäide Vabaduse väljakul 2.2.2014
õhtul, kuid paremal on toodud atmosfääri läbilõige, kus on näha väga tugevat
inversiooni (allikas:
http://www.emhi.ee/index.php?ide=19,394,416,422&diagramm=1).
Kuna kihtsajupilvedest sajab pidevalt või väikeste vaheaegadega, siis õhk
tavaliselt küllastub veeaurust ja seetõttu tekivad väiksemagi õhu tõusu
tagajärjel kiiresti liikuvad ja madalad hatak- ehk rebenenud (räbal-) pilved (Stratus
fractus, Fractonimbus), kuid mitte alati, vt näiteks allolevaid
fotosid. Saju jätkudes, (sooja) frondi lähenedes ja niiskuse suurenedes need
pilvetükid ühinevad ning nende alumine piir võib laskuda kuni aluspinnani ja
tekkida udu. See toimub tavaliselt sooja frondi kohale jõudes. Siis lakkab
laussadu ja külmal ajal võib minna sulaks, sest kohale on jõudnud soe õhumass.
Suvel võivad mõne aja pärast madalad pilved hajuda ja ilm soojaks minna – eriti
siis, kui saabunud soe õhumass on kuivavõitu või jõuab kohale hommikul, sest
päevane päike soojendab siis õhku üsna palju ja suhteline õhuniiskus väheneb,
mis samuti aitab madalate pilvede hajumisele kaasa. Meeles peab pidama, et
kirjeldatud stsenaarium on ainult üks võimalikest. Sulale võib minna ja udu
tekkida ka pärast sooja tüüpi oklusioonifronti.
Hatakpilved ei pruugi aga tingimata olla kihtsajupilvede kaaslasteks. Nende
puudumine on tõenäolisem lõunatsüklonitega seotud kihtsajupilvedega, mille puhul
on hästi arenenud ülemine, jääkristallidest ja jääkristallide-veepiisakeste
segust koosnev osa. Samal ajal on pilve alumine piir üsna kõrgel, nii juhtus
näiteks 1. veebruaril 2010, kui lõunatsüklon liikus üle Eesti kagust loodesse,
pakkudes lumetuisku. Hatakpilvedeta kihtsajupilvi võis näha veel ka näiteks 30.
aprillil 2010 Tallinnas ja 11. juunil 2012 Tõraveres.
Vasakul: lausvihm ja kihtsajupilved
30.42010 Tallinnas. Siin ei ole muidu tüüpilisi hatakpilvi!
Paremal: 11.6.2012 liikus üle Eesti lõunatsüklon. Tõraveres oli lausvihm
pildistamise ajal tugev ja juba paar tundi kestnud, kuid ühtegi hatakpilve ei
tekkinud. Pilvede alumine piir püsis 2300 m kõrgusel. Alles hiljem, saju
nõrgenedes, tekkisid hatakpilved ja sellega seoses madaldus ka pilvede alumine
piir.
Tugev lauslumi (lumeraju) ülipaksudest
kihtsajupilvedest 25.2.2012 Laagris
Suurem osa
kihtsajupilvedest koosneb veepiisakestest ja laskuvatest jääkristallidest või
lumehelvestest, mis võivad suvelgi jõuda pilvekihi alumistesse osadesse, kui
õhumass on väga jahe. Pilvede ülemine osa võib koosneda allajahtunud
veepiisakestest ja ka ainult jääkristallidest, viimane juhul, kui kiud- ja
kiudkihtpilved sulanduvad kihtsajupilvedega. Pilve suur vertikaalne ulatus koos
selles asuvate allajahtunud veepiisakeste ja laskuvate jääkristallidega muudabki
pilve sajurohkeks, sest segapilvedes toimub jääkristalli- ehk
Bergeron-Findeiseni protsess.
Bergeron-Findeiseni[1]
protsess põhineb asjaolul, et jää kohal on tasakaaluline veeauru rõhk väiksem
kui samal temperatuuril vedela vee kohal. Seega, kui pilvedes on korraga nii
veepiisakesi kui ka jääkristalle, liiguvad veemolekulid veepiisakestest
jääkristallidele ehk viimased kasvavad esimeste arvelt. Moodustuvad lumehelbed,
mis hakkavad raskusjõu mõjul laskuma. Suvisel ajal sulavad need vihmapiiskadeks,
kuid külmal ajal, kui kogu õhumassis on temperatuur madalam kui 0 ˚C, jõuavad
lumena aluspinnani ehk sajab lund.
Seega saab keskmistel ja suurtel laiustel enamik sademetest alguse lumena.
Sobivaim veepiisakeste ja jääkristallide suhe pilvedes, et need korralikke
sademeid annaksid, on umbes 1:100000 (märgatavad sademed on võimalikud vahemikus
1:1000–1:1000000) veepiisakeste kasuks ja temperatuur –15...–20 ˚C.
Kihtsajupilvi paigutatakse nii madalate kui ka keskmiste pilvede hulka. Arvestades, et selle liigi raskuskese asub siiski keskmise kihi pilvede kõrgusel ja aluski võib olla kõrgemal kui 2 km, võiks kihtsajupilvi eelistatult liigitada keskmise kihi pilvede hulka. Mõnikord asub kihtsajupilve alus ka madalamal kui 2 km. NB! Hatakpilved asuvad mõnekümne kuni mõnesaja meetri kõrgusel, kuid kihtsajupilve alus asub nendest kõrgemal! Sooja frondi saabudes on siiski võimalik, et kihtsajupilvede alumine piir pole omavahel liitunud hatakpilvede ülemisest piirist hästi eristatav või toimub pilvekihtide sulandumine.
[1] Tuntud veel kui Bergeroni, jääkristalli- või külmade pilvede protsess. Üks tänapäevase sademeteteooria alusepanija on ka Wegener, keda vahel samuti mainitakse seoses jääkristalliprotsessiga. Soojades pilvedes, mille temperatuur on üle 0 ˚C, toimub soojade pilvede protsess, mis seisneb pilvepiisakeste liitumises kokkupõrgete tagajärjel ja koalestsentsi (nn kokkukleepumise) tõttu. Koalestsentsi tagajärjel tekib rünksajupilvedes ka ebakorrapärase kujuga hiidrahe. Soojade pilvede protsess toimub peamiselt kihtpilvedes, millest sajab uduvihma. Huvitav erand on järveefektiga seotud kihtpilved, millest võib sadada intensiivset lund, kusjuures lumi langeb sageli suurte räitsakatena.
Ehkki kihtsajupilvede puhul räägitakse rohkem küll nõrgast ja mõõdukas
sajust, võivad need pilved vahel ka lausa rajuvihma kaasa tuua. See suurepärane
eksemplar tõi 23.6.2012 koguni üle 40 mm sademeid. Kui foto asemel oleks video,
näeksime ka tüüpilisi hatakpilvi, mis saju lõppedes ilmusid. Tegu oli
transformeeruva lõunatsükloniga.