Ukkoskuuro

Syntyyn liittyvästä säätyypistä

Ukkospilvi on hyvin paksu pilvi, jonka kosteus on lähtöisin yleensä alempaa ilmakehässä. Näin ukkosen synty edellyttää korkealle nousevaa kosteaa ilmavirtausta, jota edistää korkea lämpötila maan pinnalla ja kylmyys ylemmässä ilmakehässä. Tällöin ilmakehä on epävakaa. Yleensä ilmakehän yleistä epävakautta edistävät auringon lämmitys ja erilaiset säähäiriöt.
Suomessa ukkoskausi on toukokuusta syyskuuhun, ja kovimmat ukkoset ovat yleensä kesäkuun puolivälistä heinäkuun loppuun. Ukkospilvi syntyy kasvamalla kumpupilvestä. Nuori ukkospilvi on kuin valtava kumpupilvi, vanhassa näkyy kuituinen alasin.
Ukkosen sanotaan monesti syntyvän kylmän ja lämpimän ilmamassan törmätessä. Usein sanonta pitääkin paikkansa, kylmässä rintamassa kylmä, kuivahko ilma tunkeutuu lämpimään, kosteaan ilmamassaaan kiilan tavoin. Tämä ajaa edellään olevan lämpimän kostean ilman nousuliikkeeseen.
Niin sanotut iltapäiväkuurot, joihin joskus liittyy ukkosia, syntyvät lämpimän ja kostean ilman kohotessa nopeasti ylöspäin, vaikkei kylmää rintamaa esiinnykään.
Suomessa kaakkoinen lämmin ilmavirtaus voimistaa näitä lämpöukkosia eli ilmamassaukkosia.
Yksisoluista ukkosta sanotaan säätieteilijöiden kielessä "poppareiksi" eli "popcorn-ukkosiksi",  koska ne ovat popcorn-jyvien tapaisesti erillään.
Ukkosta ei synny, jos ilmakehän yläosissa on lämmintä ilmaa inversiokerroksena, joka estää nousuvirtauksen. Tällöin syntyy tasaisia kumpukerrospilvilauttoja ja pannukakkumaisia kuuropilviä. Voimistuva nousuvirtaus voi silti rikkoa inversion ajan kuluessa ja aloittaa ukkosen.

Ukkoskuuron synty

Jotta ukkonen alkaisi, pilvessä tapahtuvan nousuvirtauksen on noustava niin korkealle, että syntyy lunta, rakeita, lumirakeita ja jääneulasia, joiden hankaus synnyttää suuren hankaussähkövarauksen. Lumirakeet ja jääneulaset vaihtavat varauksia törmätessään, koska niissä on eri tavoin sähköistyvä kiderakenne. Ukkospilven voimakas nousuvirtaus nostaa kevyemmät, positiivisesti varautuneet jäähiutaleet ylöspäin, ja painavammat negatiivisesti varautuneet jäähiukkaset putoavat painovoiman vaikutuksesta pilven alaosaan, sillä niiden ilmanvastuksen ja painon suhde on pienempi.
Ukkoskuuron synty vaatii pilven nousun −15 °C korkeudelle lumirakeiden muodostumista varten, ja −20 °C korkeudelle jääkiteiden muodostumista varten. Lumirakeet synnyttävät negatiivisen varauksen, jääkiteet positiivisen.
Pilvipisarat jäätyvät pilvessä 0 °C:tä huomattavasti alempana. Pilven yläosien lämpötilan on oltava alle −25 °C, jotta tulisi ukkosta. Se edellyttää 7 kilometrin korkuista pilveä. Pilven nousu ylös vaatii epävakaata ilmakehää.

Ukkoskuuron kehitys

Sade ja muut tekijät synnyttävät ukkoskuuroon voimakkaan laskuvirtauksen rankan sateen kohdalle. Tämä syöksyvirtaus aiheuttaa suuren lämpötilan laskun ukkoskuuron mennessä pään yli. Ukkoskuuro elää noin 30 minuuttia – 2 tuntia. Siinä oleva laskuvirtaus voimistuu ajan mukana, ja muuttaa lopulta koko pilven kuituiseksi. Kuituisuusvaikutelmaa pitää lisäksi yllä pilvestä vielä putoava heikkenevä sade, joka ei aina yllä maahan asti. Kun laskuvirtaus pääsee vallalle, pilven salamointi heikkenee ja lakkaa kokonaan. Pilven kumpupilvimäinen alaosa katoaa, ja pilvi alkaa muistuttaa verho- ja untuvapilven yhdistelmää. Viimeinen merkki vanhasta ukkospilvestä on pelkkä untuvapilviläiskä.

Ukkosen etäisyys

Ukkosen jyrinä kuuluu 10–20 km:n päähän, ja varsinkin yöllä salamat voivat näkyä huomattavasti kauemmaksi elosalamoina, jotka tunnetaan myös kalevantulina.
Ukkosen etäisyyttä kilometreinä voi arvioida seuraavasti: lasketaan salaman lyönnin ja jyrinän välinen aika sekunteina ja jaetaan se kolmella. Jos siis salaman ja jyrinän väliä on kolmekymmentä sekuntia, ukkonen on noin 10 kilometrin päässä. 
Internetissä on monia ns. salamatutkia (salamapaikantimia tai -suuntimoita), joista voi arvioida ukkosen etäisyyttä.
Jos ukkostaa muutaman kymmenen kilometrin etäisyydellä suunnasta, mistä pilvet näyttävät tulevan, on syytä varautua lähestyvään ukonilmaan. Ukkonen voi myös kehittyä ja nousta äkkiarvaamatta.
Ukkospilvien valkeat yläosat näkyvät jopa 30–300 km:n päähän jos näkyvyys on hyvä, mikä ei ole tavallista ennen ukkosta. Ukkospilvi voi olla alempien pilvien peitossa, ja sen erottumista voi haitatta autereinen taivas. Vasta 10–30 km:n etäisyydeltä näkyy ukkospilven mustanharmaa alapuoli, ja siltä etäisyydeltä ukkospilvi voi saavuttaa havaitsijan 10–60 minuutissa. Jos taivaalle ilmestyy kesällä jykeviä valkeitakin kumpupilviä siinä suunnassa, mistä kylmän rintaman on luvattu tulevan, ukkosta voi olla tunnin parin päästä.
Sisällä valojen vilkkuminen viittaa ukkosen olevan hyvin lähellä, karkeasti ottaen ehkä alle 20 km:n päässä.
Radion AM-alueella kuuluvasta rätinästä voi päätellä ukkosen olevan ehkä alle 150 kilometrin päässä.
Ukkossade on sadetutkakuvassa se rankimman sateen alue. Jos se näyttää tulevan peräkkäisistä kuvista päätellen kohti, on syytä varautua ukkoseen. Pieni sadeläikkä etelärannikolla kahdentoista aikaan voi ukkostaa rajusti kello 18 aikaan sisämaassa. Verkossa on myös muutaman tunnin jäljessä olevia sääsatelliittien kuvia. Yksittäiset ukkospilvet näkyvät kuvissa suurehkoina valkeina pyöreinä läikkinä, jotka leviävät vähitellen. Usein ukkospilvet ovat rykelmissä. Rykelmä on usein pitkulainen niin että pilvien kulkusuunnassa näkyy monta ukkosta peräkkäin tai melkein peräkkäin.

Läpimitta

Ukkospilven läpimitta on 0,5–20 km, keskimäärin 8 km. 
Erään tutkimuksen mukaan Yhdysvalloissa ukkoskuuron tyypillinen läpimitta on 3 km, ja elinikä 30 minuuttia. Yksi ukkossolu voi elää jopa 2 h.

Korkeus

Pilven alarajan korkeus on monesti noin 1,5 km, voi olla jopa 500 m tai alle, varsinkin jos otetaan huomioon alhaalla riippuvat vyörypilvet jne. Lämpöukkoset tuottavat korkeimmat kuuropilvet Suomessa, näiden pilvien korkeus on 12–13 km.
Pilven alasimen muotoinen yläosa nousee yli 11, usein 13,5 ja tropiikissa jopa 20 kilometrin korkeuteen tropopaussiin, missä lämpötila on jopa −50 °C.

Nousunopeus

Nousuvirtaus voi voimakkaassa kuuropilvessä olla 30–40 m/s, mikä vastaa hirmumyrskyä.
Tyypillisesti ukkospilven nousuvirtausalue on suurempi kuin pilven läpimitta. Jos pilven läpimitta on 500–1 500 m, niin nousuvirtaus tapahtuu 4 km:n läpimittaisella alalla. Nousuvirtauksen nopeus on korkeuksilla 1,5; 4,5 ja 7,6 km 5,0; 7,3 ja 8,4 m/s. Nopeus kasvaa korkeuden kasvaessa, ja voi ylittää 20 m/s, ja olla jopa yli 30 m/s.
Vakavassa ukkosmyrskyssä tuulen nopeus on yli 90 km/h tai siinä esiintyy tornado (trombi) tai rakeiden läpimitta on yli 2 cm.
Liikenopeus
Ukkospilvi liikkuu keskimäärin nopeudella 20 km/h, mutta voi siirtyä niinkin nopeasti kuin 65–80 km/h. Jos pilvi liikkuu matalapaineen keskimääräisellä liikenopeudella, vauhti on 20–40 km/h.

Laskuvirtaus

Laskuvirtauksen nopeus on jopa 100 km/h, ja ilman lämpötila tippuu 5 °C/h tai ylikin.

Lämpötilarakenne

Ukkospilven nousuvirtauksessa alkaa veden alijäähtyminen jo pilven alarajan tienoilla tai noin 3 km:n korkeudessa, missä lämpötila on 0 °C.
Lunta alkaa pilveen muodostua noin 4,5 kilometrin korkeudessa, jos maan pinnalla on lämpöä +28 °C.
0 astetta saavutetaan noin 5 km:n korkeudessa
Ukkospilvessä alkaa syntyä lumirakeita korkeudella noin −15 °C. Se tapahtuu, kun ukkospilven nousevissa ja laskevissa virtauksissa syntyneiden lumikiteiden ympärille tiivistyy alijäähtyneitä vesipisaroita. Talvella ei lumirakeita yleensä muodostu, kun vesi jäätyy kylmässä ilmassa suoraan lumikiteiksi.
Kuurosade vaatii pilven yläosassa −15 °C ja ehkä noin 4–6 km:n korkeutta. Noin 6–9 km:n korkeudessa nousuvirtaus on hyvin nopea. Alasin alkaa muodostua noin 6,5 kilometrin korkeudessa.
Jääneulasia alkaa muodostua noin −38 °C ja 10,5 km:n korkeudessa.
Täysin kehittynyt ukkospilvi nousee jääneulasrajan ylle ja siinä on voimakas nousuvirtaus ja laskuvirtauksia.
Vanhassa, heikkenevässä ukkospilvessä laskuvirtaus on siirtänyt lumirajan −8 °C:seen ja jääneulasrajan −26 °C:seen, ja laskuvirtausta tapahtuu vain pilven alaosassa.
Vertailun vuoksi, jääneulaiset syntyvät −5…−8 °C:ssa, kuusikulmaisia levyjä −16…−25 °C:ssa ja onttoja prismoja −25…−50 °C:ssa.

Varaukset

Merkittävä pilven sähköistyminen alkaa, kun lämpötila alittaa pilvessä −20 °C. Ukkonen vaatii minimissään −25 °C ja ehkä noin 7 km:n korkeutta.
Lumirakeet ja rakeet synnyttävät ukkospilveen positiivisen varauksen 8 km:n korkeuteen ja negatiivisen noin 4 km:n korkeuteen.
Ukkospilven positiivinen varausalue alkaa −20…−40 °C:n lämpötilassa 8–10 km:n korkeudessa. Positiivisen varauksen keskus on −45 °C:ssa 10 km:n korkeudessa, ja negatiivisen 5 km:n korkeudessa −15 °C:ssa. Pienempi positiivinen varaus on 2 km:n korkeudessa +5 °C:ssa.