Suomalaiselta Aboa-tutkimusasemalta uutta tietoa Etelämantereen alailmakehän lämpötiloista
Polaarialueiden alailmakehässä esiintyy yleisesti kerroksia, joissa ilman lämpötila kasvaa korkeuden mukana. Nämä lämpötilainversiokerrokset vaikuttavat merkittävästi pinnan energiataseeseen ja vaikuttavat muun muassa säteilyn kulkuun ilmakehässä. Inversiokerrokset ovat suuri haaste ilmakehän numeeriselle mallinnukselle. Tutkimuksessa selvitettiin lämpötilainversiokerroksien ominaispiirteitä ja ajallista vaihtelua Kuningatar Maudin maalla, Etelämantereella. Aineistona käytettiin liekapallolla mitattuja pystyluotauksia suomalaiselta Aboa-tutkimusasemalta kesäkaudelta 2010–2011. Luotaukset kattoivat ilmakehän alimman kilometrin. Aineisto on harvinaislaatuista, koska yleisesti Etelämantereelta on olemassa vain vähän mittausaineistoa ilmakehän pystyrakenteesta ja tämän tutkimuksen uudet mittaukset mahdollistivat vuorokausivaihtelun tutkimisen tavallista paremmalla pystytarkkuudella.
Tutkimuksessa osoitettiin, että pinnan läheisillä lämpötiloilla ja lämpötilainversioilla on kesällä huomattavaa vuorokausivaihtelua, vaikka aurinko ei laske horisontin alapuolelle. Auringon säteilyn lämmittävä vaikutus ei kuitenkaan ole keskipäivällä lumen pinnalla riittävän suuri, jotta se hävittäisi inversiokerroksen alailmakehästä kokonaisuudessaan. Tämän seurauksena alailmakehässä esiintyy usein pitkäaikainen, päiviä kestävä, lämpötilainversio, joka voimistuu yöaikaan. Matalammilla leveysasteilla lämpötilainversiot ovat sen sijaan lähinnä yöllisiä ilmiöitä. Tutkimuksessa havaittiin myös, että lämpötilan muutos korkeuden mukana inversiokerroksissa on usein hyvin epälineaarista. Voimakkain lämpötilanmuutos esiintyy alimpien 5–25 metrin kerroksessa pinnan yläpuolella ja ylempänä lämpötila muuttuu korkeuden mukana huomattavasti vähemmän. Lämpötila kasvoi koko inversiokerroksessa ylöspäin mentäessä tyypillisesti 1–8 astetta.
Lämpötilainversiot syntyvät usein pinnan säteilyjäähtymisen seurauksena, mutta niiden ominaisuuksiin, kuten voimakkuuteen ja paksuuteen, vaikuttavat suuresti säteily- ja lämmönvoiden pystyrakenne. Tutkimuksessa myös havaittiin, että tilastollisesti voimakkaimmat lämpötilainversiot esiintyivät heikkotuulisissa tilanteissa varhain aamulla, kun pilvipeite oli vähäistä. Tutkimuksen fysikaalisiin prosesseihin liittyvät löydökset ovat ainakin osin päteviä myös vastaavissa oloissa muualla Etelämantereella, mutta prosessien suhteellisessa merkittävyydessä on todennäköisesti alueellisia eroja.
Lisätietoja:
Tutkija, Tiina Nygård puh: 029 539 3103, tiina.nygard@fmi.fi
Nygård, T., Tisler, P., Vihma, T., Pirazzini, R., Palo, T. and Kouznetsov, R. (2016), Properties and temporal variability of summertime temperature inversions over Dronning Maud Land, Antarctica. Q. J. R. Meteorol. Soc., doi:10.1002/qj.2951