Tuuli

Wikipedia

Tuuli on ilmakehässä liikkuva maanpinnan suuntainen ilmavirtaus. Tuulen energianlähde on Aurinko, joka lämmittää maapalloa epätasaisesti. Syntyvät lämpötilaerot saavat aikaan ilmanpaineen eroja, ilmanpaine-erot puolestaan paine-erovoiman, joka laittaa ilman liikkeelle. Tuulen nopeuteen vaikuttaa myös kitka. Maapallon pyörimisen aikaan saama Coriolis-ilmiö vaikuttaa tuulen suuntaan, ei nopeuteen.

Ihminen on osannut jo vuosisatoja käyttää tuulen voimaa hyväkseen purjehtimisessa ja tuulimyllyissä. Tuulivoimalla tuotetaan nykyisin myös sähköenergiaa.

Väärän suuntainen, liian voimakas tai nopeasti muuttuva tuuli voi aiheuttaa vaaratilanteita ilmailussa ja vesiliikenteessä. Suuri tuulennopeus – myrskyt, hirmumyrskyt, tornadot – aiheuttaa katastrofeja koko ihmiskunnalle.

Sisällysluettelo 1 Tuulten synty 2 Maapallon tuulet 2.1 Planetaarinen tuulijärjestelmä 2.2 Paikalliset tuulet 2.3 Matalapainetoiminta 3 Tuulen mittaaminen 4 Tuuli säätiedotuksissa 5 Tuulen vaikutus lämpötilaan 6 Aiempia käsityksiä tuulesta 7 Tuuli ja luonto 8 Tuuli ja ihminen 9 Katso myös 10 Lähteet

[muokkaa] Tuulten synty

Tuulet muodostuvat siitä, että eri seuduilla vallitseva erilainen lämpötila saa aikaan eroja myös ilmanpaineessa, jolloin ilma alkaa virrata korkeamman paineen alueelta matalamman alueelle päin. Jos paine on alueella vakio, siellä myös tyyntä. Tuuli myös ylläpitää olemassa olevia paine-eroja. Mitä suuremmat paine-erot, sitä suurempi paine-erovoima ja kovempi tuuli.^[1]

Kun ilma lämpiää jossakin kohden, niin se laajenee ja pullistuu ylöspäin. Tiheys pienenee ja syntyy paine-eroja, joita paine-erovoima pyrkii tasoittamaan. Näin epätasaisen lämpiämisen yhteydessä muodostuu ilmavirtauksia. Lämpeneminen on aina epätasaista. Suurimmassa mittakaavassa eroja aiheutuu jo siitä, että aurinko lämmittää päiväntasaajan seutua enemmän kuin napoja, ja itä-länsisuuntaiset erot seuraavat vuorokaudenaikojen vaihtelua. Pienempiin eroihin vaikuttavat maastonmuodot ja maanpinnan laatu: asfaltti lämpenee enemmän kuin ruohikko.

Täten syntynyt tuuli ei kuitenkaan puhalla suoraan ilmanpaineen korkeasta matalaan päin paineen laskun eli gradientin suuntaan, vaan poikkeaa siitä kitkan eli maanpinnan hankauksen ja maan pyörimisliikkeen vaikutuksesta (Coriolis-ilmiö). Tällainen virtausliike määritellään Buys-Ballot'n keksimällä baarisella tuulisäännöllä: jos seisomme selkä tuulta vasten, on matalan alue vasemmalla puolella hiukan eteenpäin ja korkean alue oikealla taaksepäin. Mitä suurempi on gradientti, sitä voimakkaampana tuuli puhaltaa. Kovimpia tuuli ei saa aikaan syvän matalapaineen keskuksen pieni painelukema, vaan sen ympärillä tapahtuva jyrkkä paineen muutos.

Ylempänä maan pinnasta, muutaman kilometrin korkeudesta alkaen, kitkan vaikutus ei tunnu, ja tuuli jo puhaltaa kohtisuoraan gradienttia vastaan eli isobaariviivojen suuntaan. Tuulta, johon kitka ei lainkaan vaikuta, kutsutaan geostrofiseksi tuuleksi.

[muokkaa] Maapallon tuulet

Tietyn paikan tuuliin vaikuttavat toisaalta planetaariset tuulet ja toisaalta alueelliset tuulet. Planetaariset tuulet ja niiden muodostama planetaarinen tuulijärjestelmä vaikuttaa koko maapallon laajuudella jokaisen maapallon paikan keskimääräisiin tuuliin. Esimerkiksi länsituulten vyöhykkeellä länsituulet ovat muita yleisempiä, mutta paikallisten ilmiöiden takia siellä havaitaan muitakin tuulensuuntia, ja välillä on aivan tyyntäkin. Alueelliset pinnanmuodot (vuoret ja laaksot), meren läheisyys ja muut tekijät aiheuttavat paikallisia tuulia, jotka vaikuttavat siten, että tietyn paikan tuuliolosuhteet eivät välttämättä ole edes keskimäärin juuri sellaiset, kun niiden planetaarisen tuulijärjestelmän mukaan "pitäisi" olla.

[muokkaa] Planetaarinen tuulijärjestelmä

Pääartikkeli: Planetaariset tuulet

Planetaarinen tuulijärjestelmä perustuu pohjimmiltaan siihen, että auringon energiaa tulee päiväntasaajalle huomattavasti napa-alueita enemmän, jolloin päiväntasaajalla ilma on napojen ilmaa lämpimämpää. Koska lämmin ilma nousee, tämä epätasainen lämmönjakaantuminen saa aikaan maapallolla matalapaineisia alueita ja tuulia syntyy, koska paine-erot pyrkivät tasaantumaan.

Navalta päiväntasaajalle voidaan erottaa kolme tuulivyöhykettä: lähinnä napaa itätuulet, keskileveysasteilla länsituulet ja tropiikissa pasaatituuli. Vyöhykkeiden rajat liikkuvat vuodenaikojen, mukaan; etenkin pasaatien kohtaamisvyöhyke vaeltaa auringon zeniittiaseman mukaan aina sille pallonpuoliskolle, jolla on kesä.^[2]

[muokkaa] Paikalliset tuulet

Paikalliset tuulet syntyvät paikallisen ympäristön vaikutuksesta. Esimerkiksi meren lähellä tuulee usein, sillä meressä olevan veden lämpötila vaihtelee maata hitaammin. Tämä aiheuttaa maan ja meren välille lämpötilaeroja, jolloin lämmintä ilmaa nousee toisen alueella enemmän, ja koska paine-erot jälleen pyrkivät tasoittumaan, tuulee kylmemmältä alueelta matalapaineiselle alueelle ja tämä tuuli on voimakkaampi rannikolla. Suurin maan ja meren eron aiheuttama tuulijärjestelmä on monsuuni.

Vuoristot ohjaavat tuulia sekä mekaanisina esteinä että lämmityserojen kautta. Oman nimensä paikallisista tuulista ovat saaneet ainakin Alppien föhn-tuuli, Siperian arojen myrskytuuli buraani, Etelä-Amerikan williwaw ja pampero.

[muokkaa] Matalapainetoiminta

Tietyllä hetkellä vallitseva tuuli ei määräydy pelkästään tuulivyöhykkeen ja paikallisen maaston mukaan. Suurimmat paine-erot liittyvät liikkuviin matalapaineisiin, jotka ovat osa planetaarista tuulijärjestelmää. Länsituulten vyöhykkeessä kulkee keskileveysasteiden liikkuvia matalapaineita, joiden rakenteeseen kuuluvat kylmä rintama ja lämmin rintama. Tropiikissa syntyy trooppisia hirmumyrskyjä, joilla on syntyalueensa mukaan erilaisia nimiä (hurrikaani, taifuuni). Pienikokoisia, lyhytikäisiä liikkuvia järjestelmiä ovat tornado, pilvenpyörre eli trombi ja tuulispää.

[muokkaa] Tuulen mittaaminen

Yksinkertaisin tuulen suunnan ja nopeuden karkea osoitin on tuulipussi. Tarkemmin tuulen suuntaa mitataan tuuliviirillä ja nopeutta anemometrillä.

[muokkaa] Tuuli säätiedotuksissa

SI-järjestelmän mukainen yksikkö nopeudelle, myös tuulen nopeudelle, on metriä sekunnissa )(m/s). Suomessa Ilmatieteen laitos käyttää tätä tai kuvaa tuulta sanallisesti (heikkoa-kohtalaista navakkaa-kovaa)^[3] Erityisesti trooppisten hirmumyrskyjen uutisoinnissa näkee myös yksikköä kilometriä tunnissa (km/h), ja joissakin kulttuuriympäristöissä käytetään edelleen muitakin yksiköitä, kuten maileja tunnissa (mph) tai solmuja (kt).

m/s	Kuvaus
0–3	Heikko tuuli
4–7	Kohtalainen tuuli
8–13	Navakka tuuli
14–20	Kova tuuli (kovan tuulen varoitus)
21–24	Myrsky (myrskyvaroitus)
25–28	Kova myrsky (myrskyvaroitus)
29–32	Ankara myrsky (myrskyvaroitus)
>32	Hirmumyrsky

Boforiasteikko kuvaa tuulen vaikutuksia, ja sitä voi käyttää tuulen nopeuden silmämääräiseen arviointiin. Erilaisten sääilmiöiden luokitteluun on luotu asteikoita, joissa tuulen nopeuden lisäksi arvioidaan muita tekijöitä. Tällaisia ovat

• Torron asteikko tornadoille
• Fujitan asteikko tornadoille
• Saffir-Simpsonin hurrikaaniasteikko
• Syöksyvirtausasteikko

Tuulen suunta nimetään sen mukaan, mistä tuulee. Esimerkiksi pohjoistuulella tuulee pohjoisesta. Erityissääpalveluissa, kuten lentoliikenteen säätiedotuksissa, käytetään kompassisuuntia. Esimerkiksi suunta 90 astetta tarkoittaa, että tuulee idästä.

[muokkaa] Tuulen vaikutus lämpötilaan

Jos lämpötila on laajoilla alueilla tasaista, tuuli ei vaikuta ilman lämpötilaan. Se vaikuttaa kuitenkin tietyn paikan lämpötilaan, jos alueellisia eroja on. Keväällä rannikolla voi olla lämmintä tyynellä säällä tai tuulen puhaltaessa mantereelta, mutta jos tuuli kääntyy, se tuo kylmää ilmaa mereltä, ja rannikon lämpötila laskee nopeasti. Tuuli myös tasoittaa paikallisia lämpötilaeroja sekoittamalla ilmaa. Aurinkoisella säällä tuulisen paikan lämpötila on alhaisempi kuin tyynessä paikassa, koska tuuli sekoittaa ilmaa ja maanpinnasta leviävä lämpöenergia jakautuu paksumpaan ilmakerrokseen kuin tyynellä säällä. Tyynessä paikassa auringon lämmittämä ilma ei sekoitu ja pääsee lämpiämään enemmän. Vastaavasti tuulinen sää estää paikallisia kovia pakkasia tai hallaa. Tyynellä säällä alavien alueiden paikallisesti mitattu pakkanen voi olla huomattavasti ankarampi kuin ympäröivällä korkeammalla alueella.

Tuuli vaikuttaa myös pakkasen purevuuteen eli koettuun lämpötilaan. Tuuli aiheuttaa ilman lämpötilaa voimakkaamman lämpimän aistimuksen, mikäli ilman lämpötila on ihon lämpöä korkeampi, ja vastaavasti ilman lämpötilaa kylmemmän aistimuksen, mikäli lämpötila on ihon lämpötilaa alhaisempi. Tuuli vaikuttaa ilman vaihtumiseen ihon ympärillä ja iholla olevan nesteen haihtuvuuteen.

[muokkaa] Aiempia käsityksiä tuulesta

Tuuli on purjeen keksimisestä lähtien ollut tärkeä ihmiskunnalle. Tuuli on kuljettanut kauppiaita, tutkijoita ja valloittajia kaukaisiin maihin, mutta myös yltyessään rajuilmaksi ollut kauhistus. Tuulta on ilmeisesti yritetty lepyttää ja ohjailla rukouksin ja uhrein kaikkialla, ja jotkut ovat pyrkineet nostamaan rajuilmoja vihollisen tuhoksi. Tästä innostuen Yhdysvallat käytti salaisessa projektissa suuria summia sään muuttamiseksi vihollisten sotatoimia haittamaan. Myöhemmin YK:n välityksellä saatiin aikaan sääilmiöiden muuttamisen kieltävä sopimus.^lähde?

Euroopassa on ainakin keskiajalla uskottu, että litteän maan reunoilla olevat henkiolennot, tuulettaret tai muut, saavat puhaltamalla tuulet aikaan. Tällaisia olentoja on piirretty karttoihin myös renessanssin aikaan, vaikka niihin ei luultavasti olla enää silloin uskottu.^lähde?

Suomessa tuulta on yritetty muuttaa rukoilemalla muun muassa Ukkoa ja viheltämällä tuulta on pyritty kasvattamaan. Ulkomailla kerrottiin suomalaisten noitien taidoista vaikuttaa tuuleen. Heidän kerrottiin halutessaan aikaansaavan hirmumyrskyn. Suomalaiset noidat myös myivät merenkulkijoille jonkinlaisia solmuja, joita avaamalla saattoi aikaansaada tuulen. Jos solmua avasi vähän, tuli kevyt tuulenvire, jos sitä avasi hieman enemmän, tuli vankka tuuli, mutta jos sen erehtyi avaamaan kokonaan, nousi hirmumyrsky. Tunnetaan myös lainaus nisqualli-kansan keskuudesta joka käsittelee ilmaa: "Ilma on kallisarvoista meille, sillä jokaisella eläimellä ja kasvilla on osansa jokaisessa hengen vedossa. Eläimet, puut ja ihmiset hengittävät kaikki samaa ilmaa... Jos me myymme teille maamme, täytyy teidän muistaa, että ilma on meille kallisarvoista, sillä se jakaa henkensä kaiken sen elämän kanssa mitä se ylläpitää. Tuuli, joka antoi esi-isällemme hänen ensimmäisen hengenvetonsa, ottaa vastaan myös hänen viimeisen huokauksensa. Jos me myymme maamme, täytyy sinun pitää se erillään ja pyhänä paikkana, jonne ihminen voi tulla haistelemaan tuulta, jolle niityn kukat ovat antaneet tuoksunsa..." (nisqualli-päällikkö Seattle)^lähde?

[muokkaa] Tuuli ja luonto

Kasvit käyttävät tuulta levittämään siitepölyään ja siemeniään. Kaikki paljassiemeniset kasvit lisääntyvät tuulipölytyksen avulla.

Tuuli muokkaa maaperää, kuluttaen sitä eroosiossa ja luoden uusia hedelmällisiä lössimaita.

[muokkaa] Tuuli ja ihminen

Ihminen on käyttänyt tuulen energiaa hyödykseen jo pitkään. Purjeet ja tuulimyllyt ovat olleet tuulta hyödyntävistä keksinnöistä ensimmäisiä. Tuulivoiman käyttö sähköntuotannossa on lisääntymässä.

[muokkaa] Katso myös

• Tuulishear
• Tuulipuisto

[muokkaa] Lähteet