Pilvisus

Pilvisus on nähtaval taevaosal esinev pilvede hulk, mis määratletakse vaatluspunktis kindlatel kellaaegadel ning mis näitab, kui suurt osa taevast katavad pilved. Pilvisus väheneb troposfääri keskmises ja ülemises osas ning suureneb maapinna lähedal – sellest tulenevalt eristatakse üldpilvisust (kõik pilveliigid) ja madalat pilvisust (kiht-, kihtrünk- ja kihtsajupilved). Pilvede katvus on suurem pooluste ja ookeanide kohal. Pilvisus on oluline kliimat kujundav tegur.

Hindamine ja vaatlusviisid

Pilvisust hinnatakse tavaliselt kaheksandiksüsteemis oktades. 8/8 tähistab, et taevalaotus on täielikult pilvedega kaetud ja 1/8 tähendab, et ilm on päiksepaisteline. Pilvisust võib hinnata ka protsentides. Pilvisuse hindamisel jälgitakse eraldi madalate pilveliikide hulka. Madalate pilvede hulka kuuluvad kihtrünkpilved (Sc) ja kihtpilved (St). Pilvevaatlusi on võimalik läbi viia kahel viisil. Esimene võimalus on, et pilvevaatlust viivad läbi ilmavaatlusjaamades meteoroloogid. Teine võimalus on, et pilvevaatlus teeb spetsiaalne satelliit, mis edastab andmed maapealsesse keskusse.
Ilmajaamades kogutud vaatlusandmed on enamasti täpsemad ja andmestik on suurem. Vaatlusi on läbi viidud pikema perioodi jooksul, kuid ilmajaamad paiknevad ebakorrapäraselt ning nende põhjal on raske teha globaalseid järeldusi. Samuti võib ilmavaatlejal olla raskusi keskmiste (kõrgrünkpilvede ehk Ac ja kõrgkihtpilvede ehk As) või ülemiste pilveliikide (kiudpilvede ehk Ci, kiudkihtpilvede ehk Cs ja kiudrünkpilvede ehk Cc) määramisel. Satelliitidelt saadud andmed on regulaarsed, kajastavad globaalset pilvekatvust, mõõdavad troposfääri ülemise kihi õhurõhku ja optilist tihedust, kuid sealt saadud andmete põhjal on keeruline määratleda madalate pilvekihtide suurusjärku. Esineda võib katkestusi ja vastuolusid andmejadas, mis on seotud iga satelliidi erinevast kalibreerimisest. Üldiste järelduste tegemine kahe eri tüüpi vaatlusviisi andmestiku põhjal on keeruline, kuna mõlema puhul võib esineda eksimusi, näiteks on sünoptiliste vaatlusandmete põhjal suurenenud madalate pilvede hulk ookeanide kohal, samal ajal kui satelliitidelt saadud andmete järgi on vähenenud madalate pilvede hulk nii mandri kui ka ookeanide kohal.

Mõju kliimale

Lisaks sademete kogusele mõjutavad pilved ka Maale jõudvat päikesekiirguse hulka (hajutades või tagasi peegeldades). Madalad ja kõrged pilveliigid mõjutavad kliimat isemoodi. Ülemise kihi pilveliikidel (Ci, Cs, Cc) on maakerale nõrk soojendav mõju, sest sedasorti pilved on võrdlemisi õhukesed ja külmad. Nende albeedo on madal, lastes läbi Maale jõudvat lühilainelist päikesekiirgust ja peegeldades vähesel määral pikalainelist kiirgust. Madalad pilveliigid (Sc, St) on optiliselt tihedamad ning neil on suurem albeedo. Seda tüüpi pilved on suhteliselt soojad ja kiirgavad suuremates kogustes pikalainelist kiirgust kui ülemise kihi pilved, sellest tulenevalt on madalatel pilvedel maakerale jahutav mõju.

Muutused troposfääris ja seos pilvedega

Pilveliigid vajavad tekkimiseks erinevaid tingimusi, seega on need head indikaatorid troposfääris asetleidvatele muutustele. Madalad pilved on tugevas seoses troposfääri alumise osa tasakaaluga. Keskmised pilved ilmuvad, kui troposfääris on õhukihtide  üks-teise peale libisevad liikumised või kerged kihtidevahelised konvektiivsed liikumised. Kihtsajupilved (Ns) tekivad kõrgkihtpilvede tihenemisel soefrondi ees, see on seotud tsüklonaalse tegevusega. Rünkpilved moodustuvad õhu konvektiivsel liikumisel, kui õhu vertikaalne stratifikatsioon on selleks soodne, õhutemperatuuri vertikalne gradient kõrguse kasvades on suurem adiabaatilistest gradientidest troposfääris.
Perioodil 1988–2004 suurenes veeauru sisaldus troposfääri all- ja ülaosas, seda nii maismaa, kui ka ookeanide kohal. Lisaks sellele suurenes ajavahemikul 1979–2010 suhteline õhuniiskus troposfääri ülaosas. Need muutused on seotud atmosfääri üldise temperatuuri tõusuga, mis on põhjustatud ookeanide veetemperatuuri tõusust. Ookeanide veetemperatuuri tõus põhjustab suuremat aurustumist, mis mõjutab hüdroloogilist tsüklit, pilvede tekkimist, energiabilanssi ja ekstreemseid ilmastikunähtusi.

Aerosoolide mõju

Aerosoolide mõju pilvedele ja sademetele on uuritud ligi pool sajandit. Alates 1990. aastast on aerosoolide sisaldus atmosfääris tõusnud Aasias, Lõuna-Ameerikas, Austraalias ja Aafrikas. Vähenenud on Euroopa ja USA kohal.
Heitgaasidest ja tulekahjudest pärinevad aerosoolid mõjutavad pilve mikrofüüsikat. Antropogeensed aerosoolid mõjutavad tuumakeste rohkust pilves, mille ümber moodustuvad piisakesed. Kui veesisaldus pilves muutub, siis suureneb väiksemate piisakeste arvukus pilves. Väiksemate piisakeste põrkumise ja ühinemise tõenäosus on madalam. See võimaldab uutel veetilkadel juurde tekkida, sest pilves on jätkuvalt ruumi, nii suureneb veekogus pilves, mis mõjutab pilve võimet tagasi peegeldada päikesekiirgust ning sademete Maale langemise algust. Edasilükkunud sademete algus pikendab pilve eluiga ja sellest tulenevalt suureneb pilvekatvus, mis omakorda mõjutab maakera kliimat. Täheldatud on pilvisuse suurenemist 5% ulatuses, mis on tingitud aerosoolidest, mõjutades oluliselt hüdroloogilist tsüklit ja kliimat.
Eraldi tuleks vaadelda lennukikütuse põlemisel ning selle õhkupaiskumise tagajärjel moodustunud kondensatsioonijälgi ehk joonpilvi (Cirrus tractus), mis suurendavad kõrgete pilvede hulka. Kondensatsioonipilved on samasuguse optilise tiheduse ja mikrostruktuuriga nagu teised kiudpilvedki. Teadaolevalt mõjutavad joonpilved energiabilanssi nagu teised kõrgkihi pilveliigid, kuid vähe on uuritud joonpilvede eluiga. Kondensatsioonipilved võivad ühineda tavaliste kiudpilvedega ja nõnda suurendada kõrgete pilveliikide hulka taevas. Märgatud on ülemiste pilveliikide arvukuse suurenemist tiheda lennuliiklusega piirkondades, seda kinnitavad nii sünoptilised vaatlus- kui ka satelliitidelt pärinevad andmed.

Pilvisuse muutus Euroopas ja mujal maailmas

Aastail 1971–2009 tehtud vaatluste põhjal on täheldatud pilvisuse vähenemist ligikaudu 0,4% dekaadi kohta, peamiselt on vähenenud keskmiste ja kõrgemate pilveliikide arvukus. Pilvisus on vähenenud Euraasias (Hiinas, Tiibeti platool), Aafrikas ja Lõuna-Ameerikas.
Viimase poole sajandi jooksul on üldine pilvisus suurenenud Euroopas. Madal pilvisus vähenes tunduvalt perioodil 1936–2000, kuigi üldine pilvisus suurenes. Madalate pilvede hulk vähenes ennekõike kihtpilvede (St) ja kihtsajupilvede (Ns) arvelt. Suurenes vertikaalse arenguga peamiselt rünksaju- ja rünkpilvede hulk.

Pilvisuse ja päikesekiirguse muutus Eestis

Tartu Tõravere observatooriumi andmeil võib viimase poole sajandi jooksul eristada kahte perioodi. Esimesel poolel täheldati Eestis päikesekiirguse vähenemist, millele järgnes vastupidise nähtusega periood. Need muutused on kõige rohkem mõjutatud pilvisusest, atmosfääri tsirkulatsioonist ja aerosoolide osakaalust õhus. Need näitajad on mõjutatud Eesti geograafilisest asukohast. Eesti jääb Atlandi ookeanilt itta liikuvate tsüklonite teele, mis mõjutavad kohalikku ilma. Päikesekiirguse kõige suuremaks mõjutajaks tuleks siiski pidada pilvisust, eriti optiliselt tihedaid pilvi. Talvel on ilmsiks tulnud seos madalate pilvede ja NAO-indeksi vahel (North Atlantic Oscillation ehk Põhja-Atlandi ostsillatsioon). Lisaks pilvisusele mõjutavad päikesekiirguse jõudmist Maale ka atmosfääris leiduvad aerosoolid, kuid nende roll Eestis võrreldes pilvedega on siiski märkimisväärselt väike. Päikesekiirgus suudab Eestis muuta temperatuuri soojemaks ainult maist augustini.
Enne 1866. aastat hinnati Eestis pilvisust neljapalliskaalal (0–4), kuid alates 2. detsembrist 1866 kuni tänapäevani kasutatakse kümnendiksüsteemi. Aastatel 1955–1995 tehtud vaatluste põhjal suurenes Eestis madalate pilvede hulk, kuid mitte üldine pilvisus. Muutusi analüüsiti 16 ilmavaatlusjaama andmete põhjal ning esile kerkisid ka mõningad vastuolud, näiteks kümne jaama vaatlusandmete põhjal pilvisus suurenes, samal ajal kui kahe jaama andmeil pilvisus vähenes. Tõravere observatooriumi andmetele tuginedes suurenes perioodil 1936–1990 madalate pilvede hulk mais, juunis ja septembris. Madalatest pilvedest suurenes peamiselt kihtrünk- ja kihtpilvede hulk. Muutus tuli esile kõige enam märtsis, mis tähendab, et kliima muutus oli kõige enam nähtav märtsikuu põhjal. Tartu Tõravere observatooriumi andmeil on alates 1990. aastast on madalate pilvede hulk Eestis vähenenud.