Sade

Pilven alinen sade näkyy tummina juovina.

Sade on pilvistä putoavaa vettä eri olomuodoissaan. Siihen liittyvä hydrologinen suure on sadanta.

Sateen syntyyn liittyy aina liikkuvan ilman viilenemistä, sillä ilman vedenpidätyskyky riippuu lämpötilasta. Jos lämmin, kostea ilma alkaa nousta ja siten jäähtyä, se saavuttaa kastepisteen ja osa vesihöyrystä alkaa tiivistyä vedeksi. Tietyissä oloissa vesihöyry voi myös suoraan härmistyä jääkiteiksi. Pisaroiden tai kiteiden synty edellyttää lisäksi sopivia tiivistymisytimiä, kuten pieniä pölyhiukkasia tai muita epäpuhtauksia. Pisarat kasvavat suuremmiksi. Lopulta ne ovat niin suuria verrattuna ilmanvastukseen, että painovoima kumoaa ilman nousevasta liikkeestä aiheutuvan nostovoiman ja vesipisarat tai lumihiutaleet putoavat. Joskus sade haihtuu ennen maahan putoamistaan.

Sateen lajit

Useimmiten ilman jäähtyminen aiheutuu sen kohoamisesta. Ilman kohoamisen syyt voivat kuitenkin olla erilaisia, ja näin voidaan erottaa eri sadelajeja:

• Konvektiivinen sade syntyy, kun ilma lämmetessään kohoaa ylöspäin (konvektio) esimerkiksi auringonpaisteen seurauksena. Ylempänä ilma on viileämpää ja näin ollen kosteus, minkä ilma lämpimämpänä on pystynyt sitomaan, alkaa muodostua pisaroiksi ja sataa alas. Konvektiiviset sateita esiintyy erityisesti päiväntasaajan ympäristössä, missä aurinko lämmittää kuumasti ja missä ilman nousemista vauhdittaa myös planetaarisen tuulijärjestelmän aiheuttama päiväntasaajan matala. Päiväntasaajalla ilma on lämmintä ja se voi siksi sitoa runsaasti kosteutta ilman että kosteus tiivistyy sateeksi. Näin ollen sade on alettuaan usein rankkaa. Konvektiosateelle on kovan hetkellisen intensiteetin lisäksi tyypillistä kuuroluontoisuus. Konvektiosateisiin liittyy joskus ukkosta.

• Orografisessa sateessa ilmavirtaus kohtaa esteen, esimerkiksi vuoren, joka pakottaa sen nousemaan ylöspäin. Kuten konvektiosateen kohdalla, myös tässä tapauksessa ilma on kylmempää ylempänä ja näin ollen ilmavirtaus kylmenee noustessaan. Ilman kyky sitoa kosteutta laskee ja kosteus tiivistyy pisaroiksi. Yleensä näin syntyvät pilvet satavat alas jo ilmavirtauksen tulosuunnan puoleisella rinteellä. Orografisia sateita esiintyy muun muassa Chilessä, missä Andit lypsävät Tyyneltä valtamereltä saapuvan ilmavirran kosteuden.

• Rintamasade syntyy, kun kahden erilämpöisen ilmamassan kohdatessa raskaampi kylmä ilma painuu kevyemmän lämpimän ilman alle ja pakottaa näin lämpimämmän ilman kohoamaan. Talvisin käytännössä kaikki Suomen ja Euroopan pohjoisosien sateet ovat rintamasateita. Konvektiosateiden osuus lisääntyy mitä etelämmäksi mennään. Kesäisin myös Suomessa konvektiosateiden osuus on suuri.

Sateen olomuodot

Suomessa kaikki merkittävä sade, tihkua lukuun ottamatta, syntyy jäätyneessä olomuodossa. Sadepilven yläosassa, jossa lämpötila on −12...−40 °C, on pieniä jääkiteitä ja alijäähtyneitä vesipisaroita. Clausiuksen–Clapeironin yhtälön mukaisesti kyllästystila jääpinnan suhteen saavutetaan lämpimämmässä kuin nestepinnan suhteen. Niinpä näissä lämpötiloissa sadepilven sisällä yleensä vallitsee olosuhteet, joissa vesipisaroista haihtuu vesihöyryä joka härmistyy jääkiteiden pintaan. Niistä kasvaa lumihiutaleita. Pisarat voivat myös tarrautua kiinteän kiteen pintaan kuten kieli pakkasella rautakaiteeseen. Kun hiutaleet kasvavat niin isoiksi, ettei pilven muodostanut nousuliike enää kannattele niitä, ne putoavat alempiin ilmakerroksiin, missä on tyypillisesti lämpimämpää ja kosteampaa. Matkan varrella hiutaleet kasvavat edelleen. Jos ne putoavat tarpeeksi kauan ilmassa, jonka lämpötila on nollan yläpuolella, ne sulavat osittain rännäksi tai kokonaan vesisateeksi. Jos ne eivät sula ennen maahan saapumistaan, sataa lunta.

Jos sulaneet pisarat joutuvat uudestaan ilmakerrokseen, jonka lämpötila on pakkasen puolella, ne saattavat pysyä edelleen nestemäisinä ja muuttua alijäähtyneeksi vedeksi. Näin voi käydä inversiotilanteissa. Jos kylmä ilmakerros on tarpeeksi paksu, pisarat jäätyvät lopulta kokkareisiksi jäärakeiksi. Joskus taas sade haihtuu pudotessaan kohti maata.

Tihkua sataa paksusta sumupilvestä, ja sen syntyprosessi voi tapahtua kokonaan nestemäisessä muodossa. Tihkupisarat ovat oleellisesti pienempiä kuin "oikeat" sadepisarat: tihkupisaroiden halkaisija on 0,1 mm ja sadepisaroiden 0,5–2 mm. Ne eivät tee renkaita lätäkön pintaan, mutta huonontavat näkyvyyttä, tuntuvat kasvoilla kosteutena ja sumentavat silmälasit nopeasti. Tihkua vastaava prosessi kylmemmässä säässä tuottaa mannaryyniä muistuttavia lumijyväsiä.

Rakeita syntyy kuuropilven voimakkaissa pystyliikkeissä. Ne kiertävät usein monta kierrosta pilven lämpimän alaosan ja kylmän yläosan välillä keräten pintaansa huurretta, joka sulaa ja jäätyy taas uudelleen. Sahaamalla suuren rakeen halki voi nähdä kerroksia jotka kertovat rakeen kasvutavasta.

Sadekuuro on usein rankka, ohimenevä sade, joka sataa suurin pisaroin. Se tulee yleensä kuuro- tai ukkospilvestä (Cumulonimbus).

Suomessa sataa keskimäärin joka kolmas päivä, vähiten keväisin ja eniten syksyisin.

Sateen enteitä

Huonoa säätä enteilevä taivas on sävyltään kesällä monesti likaisenharmaa. Sateen edellä ilmestyy taivaalle tummia pilviä tai tumma/tummeneva pilvipeite paksunee. Aina tummat pilvetkään eivät enteile sadetta. Toinen merkki alkavasta sateesta on korkeista pilvistä koostuvan pilvirintaman lähestyminen. Sadetta voivat ennustaa myös yhä korkeammaksi nousevat kumpupilvet. Kaukainen sade voi himmentää sumumaisena tai juovaisena takana olevaa taivasta. Sade näkyy monesti satavan pilven alla tummina pystysuorina juovina, tai vaaleina juovina tummaa taustaa vasten. Juovat voivat olla hitsautuneet tummaksi alueeksi, joka ulottuu pilven alta maahan asti. Sade tulee, jos satavan näköinen pilvi näyttää lähestyvän pilvien liikkeiden mukana. Juuri ennen sadetta linnut lentävät matalalla, taivas on suureksi osaksi tummanharmaitten pilvien peitossa ja pilvenriekaleita nähdään. Sade itsessään voi ennustaa kesällä ukkosta, varsinkin jos on lämmintä.

Sadepisaroiden koko

• Tihku pisaran läpimitta 0,05-0,5 mm putoaa vauhdilla 0,02-0,1 m/s
• Vesisade 1-3 mm 0,15-0,4 m/s
• Kuurosade 4-6 mm 0,5-0,8 m/s

Sadetta kuvaavia lukuja

PW kuvaa ilmakehäluotaimissa mitattua satamiskelpoisen veden määrää. PW yli 4,4 lupaa suurta sadetta, alle 2,5 heikohkoa sadetta.

Historiallisesti suuria sademääriä

Enintään tunnin kestäneitä rankkasateita

• 16,5 mm / 1 minuutti, 5.4.1926, Obid's Camp, Kalifornia, Yhdysvallat
• 63,0 mm / 5 minuuttia, 29.11.1911, Porto Bello, Panama
• 126,0 mm / 8 minuuttia, 25.5.1920, Füssen, Saksa
• 198,1 mm / 15 minuuttia, 12.5.1916, Plumb Point, Jamaika
• 205,7 mm / 20 minuuttia, 7.7.1889, Curtea-de-Argés, Romania
• 304,8 mm / 42 minuuttia, 22.6.1947, Holt, Missouri, Yhdysvallat

Tuntia pidempiä rankkasateita

• 482,6 mm / 2 tuntia 10 minuuttia, 18.7.1889, Rockpoint, Virginia, Yhdysvallat
• 558,8 mm / 2 tuntia 45 minuuttia, 31.5.1935, D'Hanis, Teksas, Yhdysvallat
• 782,3 mm / 4 tuntia 30 minuuttia, 18.7.1942, Smethport, Pennsylvania, Yhdysvallat
• 965,2 mm / 18 tuntia, 8.9.1956, Kadena, Okinawa, Japani, pyörremyrsky Emma
• 1 059,2 mm / 21 tuntia, 8.9.1956, Kadena, Okinawa, Japani, pyörremyrsky Emma
• 1 168,1 mm / 24 tuntia, 14.-15.7.1911, Baquio, Filippiinit

Vähintään vuorokauden kestäneitä rankkasateita

• 1 034,1 mm / 24 tuntia, 14.6.1876, Cherrapunji, Intia
• 1 584,7 mm / 39 tuntia, 14.-16.7.1911, Baquio, Filippiinit

Vähintään kaksi vuorokautta kestäneitä rankkasateita

• 1 671,0 mm / kaksi vuorokautta, 19.7.-20.7.1913, Formosa, Japani (Taiwan)
• 2 010 mm / kaksi vuorokautta 15 tuntia, 14.-17.7.1911, Baquio, Filippiinit

Vähintään kolme vuorokautta kestäneitä rankkasateita

• 2 071 mm / kolme vuorokautta, 18.7.-20.7.1913, Formosa, Japani (Taiwan)
• 2 210 mm / kolme vuorokautta 15 tuntia, 14.-18.7.1911, Baquio, Filippiinit

Vähintään neljä vuorokautta kestäneitä rankkasateita

• 2 587 mm / neljä vuorokautta, 12.6.-15.6.1876, Cherrapunji, Intia

Katso myös

• Pilvilajit
• Sademäärä
• Sadekuuro
• Kuuropilvi
• Sadepilvi
• Lämmin rintama
• Kylmä rintama
• Matalapaine
• Eläinten sataminen

Aiheesta muualla

• Säätutka.fi