Vær (meteorologi)

Vær omfatter alle de forskjellige kortvarige fenomenene som opptrer i atmosfæren til et himmellegeme. De mest vanlige fenomenene på Jorden inkluderer vind, tordenvær, regn, sludd, hagl og snø, som opptrer i troposfæren eller de lavere delene av atmosfæren. Været drives av forskjeller i energien fra solen. Fordi sollys treffer jorden med varierende vinkel blir forskjellige steder oppvarmet i varierende grad. Dette forårsaker temperaturforskjeller som fører til global vind og indirekte også alle andre værfenomen. Direkte årsaker til vær er variasjoner i temperatur, fuktighet, atmosfærisk trykk, skydekke, vind og høyde. Alle bortsett fra høyde er påvirket, i varierende grad, av forskjeller i oppvarming.

Kilder til været

Været kan endre seg mye fra dag til dag, og blir registrert av meteorologer som målinger av lufttrykk, temperatur, fuktighet, skydekke, vind og nedbør. Kilden til at disse faktorene endrer seg er solen. Det at jorden er kuleformet og har forskjellig fordeling av landmasser og hav, fører til at jorden blir varmet opp svært ujevnt. Ekvatorområdene får mye mer solinnstråling enn polområdene, fordi solen står høyere på himmelen over ekvator. Atmosfæren er slik at den hele tiden prøver å komme i likevekt, og det vil si at atmosfæren prøver å jevne ut temperaturforskjellen som oppstår på grunn av den ujevne solinnstrålingen ved å føre varm luft mot polene og kald luft mot ekvator.
Den intense oppvarmingen nær ekvator får denne luften til å stige. Luften stiger helt til den når toppen av troposfæren. Luftlagene over troposfæren (i stratosfæren) er svært stabile og hindrer videre stigning. Den stigende luften begynner å bre seg ut horisontalt i retning polene, men temperaturen i denne høyden er derimot svært kald, og luften blir gradvis avkjølt. Den avkjølte luften begynner å synke igjen når den har nådd 25-35° nord eller sør. Dette storskala strømmønsteret på hver side av ekvator kalles hadleyceller. Flere slike atmosfæriske celler er med på å føre energi fra ekvator mot polene og på den måten utjevne temperaturforskjellene. På grunn av jordrotasjonen og corioliskraften den medfører blir disse storskala luftstrømmene bøyd av i tillegg til at de blir bremset ved friksjon mot overflaten. Dette fører til komplekse strømningsmønstre og virvler vi kjenner igjen som høytrykk og lavtrykk, som igjen fører til værforandringer på bakken. 
Fordi jordaksen heller, vil solinnstrålingen variere på forskjellige tider av året. I juni heller den nordlige halvkule mot solen, og får derfor mer solstråling enn i desember da den nordlige halvkule vender vekk fra solen. Denne effekten skaper årstider. Presesjon i en planetbane rundt solen vil påvirke hvor mye solenergi planeten vil motta på et gitt tidspunkt i løpet av året og påvirke klimaet på planeten.

Værets komponenter

Følgende avsnitt dekker de viktigste tilstandene i atmosfæren som utgjør vær.

Stråling

Den elektromagnetiske strålingen fra solen, solstrålingen, omtales innen meteorologien som kortbølget stråling og har på jordoverflaten en bølgelengde i intervallet 0,29-3 µm. Den sammenlagte solstrålingen, direkte eller diffus, som treffer en flate, kalles globalstråling og kan måles med en såkalt pyranometer. 
Variasjoner i solstrålingens intensitet avhenger blant annet på skydekke og solstrålenes vinkel mot jordoverflaten på det aktuelle stedet og på den aktuelle tiden. 
Også jorden stråler og gir opphav til såkalt terrest stråling, som i hovedsak er stråling med bølgelengder i intervallet 3-100 µm. Det finnes også en innkommende stråling i samme frekvensområde. Dette området benevnes i meteorologien som langbølget stråling og måles med et såkalt pyrgeometer. Den langbølgete strålingen varierer ikke mellom dag og natt eller mellom ulike årstider. Derimot forekommer det en variasjon avhengig av skydekke, der tett skydekke gir høyere langbølget stråling sammenlignet med klart vær. 
Stråling er ekstremt viktig for menneskeheten i mange aspekter. For eksempel er energien vi får gjennom solstrålingen en forutsetning for fotosyntesen samt for det lyset som den gir, som gjør at vi kan oppfatte omgivelsene våre.

Temperatur

Atmosfærens temperatur (på jorden: lufttemperaturen) er ett av de mest studerte og omtalte værfenomenene. Temperatur er et mål på bevegelsen i molekylene og den styres i stor grad av solstrålingen. Vår opplevelse av varme og kulde avhenger riktignok ikke bare på temperaturen, men også av vindens avkjølingseffekt samt stråling og luftfuktighet. 
Foruten solstråling varierer temperaturen med høyde over havet. På større høyder er lufttrykket lavere, noe som fører til fallende temperatur. På den andre siden kan det også være kaldere i dalsøkk, noe som skyldes at den tyngre kaldere luften "renner ned" og samles i søkket. En annen faktor som påvirker temperaturen er nærheten til hav, som har en utjevnende effekt på temperaturen. Også vinden kan påvirke temperaturen ved at den kan forflytte kald eller varm luft.

Trykk

Trykket i atmosfæren (på jorden: lufttrykket) er tyngden per overflateenhet av de gasser som finnes i den tenkte søylen ovenfor flaten. Trykket måles med et barometer og innen meteorologien anvendes vanligvis enheten hPa. Gjennomsnitts lufttrykk på jorden ved havnivå er 1013,2 hPa. Trykket minker med høyden over havet ettersom mengden av luft over minker. Lufttrykket er riktignok ikke konstant ved en viss høyde over havet, men avhenger i stor grad av forekomsten av høytrykksområder og lavtrykksområder som dannes ved oppvarming av atmosfæren fra solstrålingen.

Vind

Vind er storskala bevegelser i atmosfæren. Vinder skapes av horisontale forskjeller i atmosfærisk trykk og kan bevege seg i alle retninger - horisontalt, vertikalt og i virvler. På jorden har områdetypiske og årlig tilbakevendende vinder av spesiell karakter ofte blitt gitt spesielle navn, som for eksempel harmattan, monsun og scirocco. Vindhastigheten måles med et anemometer og angis vanligvis i meter per sekund (m/s). Vindstyrke måler vindens effekter snarere enn den aktuelle vindhastigheten og kan benevnes etter Beauforts skala. Vindretning måles med en vindfløy. Enkel vindmåling kan også foregå ved hjelp av en vindpølse som raskt gir en oppfatning av vindhastighet og vindretning. 
Vinden har en utjevnende innvirkning på både trykk og temperatur. Vinden er interessant for muligheten til å utvinne energi fra vindkraften gjennom for eksempel vindmøller og vindkraftverk. Kraftige vinder kan være ødeleggende gjennom stormer, orkaner og intensive virvelvinder, såkalte tornadoer.

Fuktighet

Fuktighet er et mål på mengden eller andelen vanndamp som finnes i atmosfæren. Fuktigheten kan angis enten som absolutt eller relativ fuktighet. Absolutt fuktighet angir den faktiske mengden vanndamp i for eksempel g/m³. Relativ fuktighet oppgir andelen vanndamp i forhold til den maksimalt mulige dampmengden ved aktuell temperatur, i prosent. Den maksimale mengden vanndamp som luften kan inneholde (100% relativ luftfuktighet) avhenger av temperaturen. For eksempel er det ved +14 grader celsius 12 g/m³ mens det ved +24 grader er 22 g/m³. For å måle fuktigheten benyttes et hygrometer eller et psykrometer. 
På jorden dannes luftfuktigheten gjennom direkte fordampning fra blant annet vannansamlinger, is og bakken. Dette kalles evaporasjon. Planter avgir også vanndamp gjennom transpirasjon.

Skyer

Skyer er observerbare ansamlinger av svært små vanndråper eller iskrystaller i jordens (eller et annet himmellegemes atmosfære. Tåke er skyer som når jordoverflaten og der sikten er mindre enn 1 kilometer. Er sikten mellom 1 kilometer og 1 mil omtales det i stedet som dis. 
Skyer kan forekomme i mange ulike former og til og med farger. Meteorologer klassifiserer skyer ut fra høyde og utseende. 
Skydekket er intressant for oss mennesker da det begrenser solstrålingen på bakken og iblant fører til nedbør. Tåke har alltid utgjort problemer for mennesker i trafikken både til sjøs og på land.

Nedbør

Nedbør er en meteorologisk samlebenevnelse for ulike former for materie som faller fra himmelen. På jorden er det først og fremst nedfall av vann som forekommer. Vannedbør forekommer blant annet i form av regn, snø og hagl. Ofte angis mengden nedbør i millimeter, noe som da viser til hvor høyt vannet (i flytende form) skulle nå over bakken dersom det ikke ble absorbert av overflaten. 1 millimeter nedbør er det samme som 1 liter/m². For at nedbør skal dannes kreves luftfuktighet, kondensasjonskjerner og avkøling. Tre viktige typer av nedbør er orografisk nedbør, frontal nedbør og konvektiv nedbør. 
På andre planeter forekommer nedbør av annen materie enn vann. For eksempel tror man at det regner metan på Titan. 
Nedbøren på jorden har avgjørende innflytelse på alt levande da den har stor betydning for tilgangen til vann. Samtidig som regn iblant kan redde en avling, kan den en annen gang være helt ødeleggende. Å forutsi nedbør og tekniske hjelpemiddel for å styre vanntilgang har blitt svært viktig.

Tordenvær

Torden er lyden fra lyn som er elektriske utladninger i atmosfæren. Disse elektriske utladningene avgir mye varme i brøkdeler av et sekund. Denne varmen gjør at luftens molekyler settes i bevegelse. Dette opplever vi som den karakteristiske lyden av torden. Tordenvær forekommer ofte i forbindelse med cumulonimbusskyer. 
Lyn kan føre til branner og kan ved direkte treff være dødelig for mennesker.

Optiske fenomener

Blant lysfenomenene i været finnes blant annet regnbue, isblink, Sankt Elms ild, halofenomen og fata morgana.

Klima

Klima er i praksis gjennomsnittsværet i et område på jorden. Meteorologiske variabler som gjennomsnittlig nedbør i løpet av en måned og daglige maksimums- og minimumstemperaturer over en tidsperiode er noen av variablene som forteller hva slags klima som kan forventes innenfor et område. I tillegg består klima også i hvor ofte det kan forventes visse værsituasjoner og ekstremverdier (for eksempel største målte nedbørsmengde). For å få et klimatisk bilde over et område trengs som oftest målinger i en periode på minst 30 år. Jo lengre måleperioder man har, jo bedre oversikt over klimaet vil man få. Parametere som måles er blant annet temperatur, nedbør, fuktighet, soltimer, skydekke, vindstyrke, maksimale vindkast og solstråling. 
På samme måte som været endrer seg fra dag til dag, endrer også klimaet seg, men over mye lengre tidsrom. Historiske nedtegnelser kan gi en pekepinn på hvordan klimaet har endret seg enkelte steder, men det er også andre metoder som gjør at vi kan si noe om det generelle klimaet på jorda langt tilbake i tid. Tolkninger av årringer, koraller og prøver fra permanente isbreer viser at klimaet har forandret seg og det fins mange teorier som prøver å forklare disse endringene. 
Forsking på klimaet de siste 20-30 åra har også vist at vi mennesker har en betydelig innvirkning på klimaet, særlig ved å slippe ut gasser som påvirker de atmosfæriske forholdene. Det blir i dag forsket mye på hvordan klimaet kommer til å endre seg de neste hundre årene, og forskerne er langt fra enige om hvilke endringer som kommer og hvor mye av endringene som eventuelt er menneskeskapte og hvor mye som er naturlige klimaendringer. Det er i dag likevel stort sett enighet om at den globale temperaturen (gjennomsnittstemperaturen for hele jorden) øker, og vil komme til å øke i lang tid framover, og at menneskene har en stor del av skylden for dette.

Værvarsling

Værstasjoner rundt om på jorden observerer været kontinuerlig og melder om forholdene ved hjelp av ulike kodesystemer. Værsystemer er av natur kaotiske systemer. I praksis betyr dette at meteorologi bare kan forutsi været noen få dager inn i fremtiden. Det var i forbindelse med studier av værsystemer at kaosteori først ble formulert av Edward Lorenz. Nylig har det vist seg at den teoretiske avstanden frem i tid som det er mulig å forutsi været ikke er så liten som man tidligere antok. Forskning indikerer at problemer med formlene som brukes i dagens modeller er den begrensende faktoren for nøyaktigheten av værvarsligen, og ikke værets kaotiske natur. Men selv bedre modeller vil øke varslingstiden med i høyden en uke. Imidlertid jobber forskere kontinuerlig med å øke perioden på værvarslene. I de siste ti årene er det utivklet modellverktøy som gjør det mulig å varsle mer generelle avvik fra klimatologiske midler over perioder fra uker til årstider, som for eksempel hvorvidt temperatur og nedbør vil bli over eller under normalen et godt stykke frem i tid. Disse værvarslene har blitt stadig mer nøyaktige.
Værvarsling er et område som er gjenstand for aktiv forskning, drevet fremover av fordelene en oppnår med nøyaktige værvarsler. Kaosteori sier at små forskjeller i de initielle forholdene vokser eksponentielt over tid, inntil været er veldig forskjellig fra hva det ville ha vært dersom de initielle forholdene var ørlite annerledes. Meteorologene har tatt konsekvensen av den atmosfærens fundamentalt kaotiske natur og bruker en teknikk som kalles ensemblevarsling. Dette går ut på at en beregner været fremover for en rekke utgangsscenarier som er noe forskjellige, men alle sannsynlige ut fra gjeldende observasjoner. Denne samlingen med forskjellige fremskrevne scenarier, ensemblet, kan brukes til å si noe om usikkerheten i værvarslet. Hvis alle de fremskrevne scenariene er nokså like, indikerer det at værvarslingen har høy grad av sikkerhet.

Været på planeten Jorden

På jorden forekommer værfenomen som vind, skyer, regn, snø, tåke og sandstormer. Været står også for naturkatastrofer som tornadoer eller tropiske sykloner. Nesten alle værfenomen foregår i troposfæren. Det forekommer også vær i stratosfæren som kan påvirke været i troposfæren, men man har ikke så mye kunnskap om disse mekanismene ennå.
Jordens atmosfære er et kaotisk system, der en liten endring i en del av systemet med tiden kan lede til store effekter på systemet som helhet. Dette kallas gjerne  sommerfugleffekten, som spiller på idéen om at en sommerfugl vingeslag på ett stad kan føre til en orkan et annet sted på jorden. At atmosfæren utgjør et kaotisk system gjør det vanskelig å gjøre nøyaktige forutsigelser av været mer enn noen dager i forveien.

Påvirkning på landskapet

Været er en av de grunnleggende prosessene som former jorda. Prosessen med forvitring bryter ned bergarter og jord i mindre fragmenter og deretter inn i stoffene de er oppbygd av. Når nedbør faller i form av regn absorberer og løser dråpene opp karbondioksid fra luften rundt. Dette fører til at regnvann er svakt surt, noe som øker de nedbrytende egenskapene til vann. De frigjorte sedimenter og kjemikalier er da frie til å ta del i kjemiske reaksjoner som kan påvirke overflaten ytterligere (for eksempel sur nedbør), og natrium- og kloridioner (salt) deponeres i havet. Sedimentene kan omdannes over tid og ved hjelp av geologiske krefter gå inn i andre bergarter og jord. På denne måten spiller været en stor rolle i erosjonen av overflaten.

Påvirkning på menneskets historie

Vær har spilt en stor og iblant avgjørende rolle i verdens historie. Foruten klimaendringer som har tvunget eller gitt muligheter for forflytning av menneskegrupper (for eksempel ørkenspredning i Midtøsten og dannelsen av landtunger under istidene) har ekstremvær direkte innvirket på historiens gang. Den lille istiden forårsaket avlingssvikt og hungersnød i Europa. 1690-tallet opplevde den verste hungersnøden i Frankrike siden middelalderen. Finland fikk en alvorlig hungersnød i 1696-1697, der om lag en tredjedel av den finske befolkningen døde. Et nyere eksempel er orkanen Katrina som i 2005 la hele byen New Orleans under vann og tvang samtlige innbyggere til å evakuere byen. Dette ble den største diasporaen i amerikansk historie. 
Flere krigsforløp har blitt påvirket av været. Et eksempel på dette er da Japan slapp unna to invasjonsforsøk av store flåter med mongoler ledet av Kublai-khan i årene 1274 og 1281, da tropiske sykloner, kalt Kamikaze, ødela store deler av flåtene. Frankrikes kolonisering av Florida tok slutt i 1565 da en orkan ødela den franske flåten, slik at Spania fikk muligheten til å erobre Fort Caroline. Også under 2. verdenskrig spilte været en rolle. Under invasjonen av Normandie hindret høye bølger mye av kavaleristøtten på Omaha Beach da 27 av 32 amfibiestridsvogner sank.

Effekter på individer

Menneskekroppen er negativt påvirket av ekstreme temperaturer, fuktighet og vind. Blant annet påvirkes menneskers immunforsvar av ekstrem varme eller kulde.

Ytterpunkter

På jorden varierer temperaturen vanligvis mellom ±40 °C, men spennvidden mellom ulike klima på jorden gjør at det har blitt målt ekstreme temperaturer langt utenfor dette intervallet. Den høyeste målte temperatur i skyggen er 56,7 °C i Death Valley, USA 10. juli 1913. Det har blitt målt 57,8 °C i El Azizia, Libya den 13. september 1922, men denne målingen anses ikke som pålitelig.
 
Laveste målte temperatur er -89,2 °C ved forskningsstasjonen Vostok, Antarktis den 21. juli 1983. 
Det høyeste målte lufttrykket på jorden er 1085,6 millibar i Tosontsengel–Khövsgöl-provinsen, Mongolia den 19. desember 2001. 
Det laveste målte luftrykk ved havnivå er 870 millibar i øyet på tyfonen Tip vest for Guam, Stillehavet den 12. oktober 1979. 
Høyeste målte vindhastighet er 480 km/t ± 32 km/t i en F5-tornado ved Oklahoma City, USA den 3. mai 1999. 
Den største registrerte nedbørmengden på 24 timer er 1 870 mm på øya Réunion i Indiahavet den 17.–18. mars 1952.

Havet og været

Havet kan lagre enorme mengder varme, og blir varmet opp og avkjølt mye langsommere enn landområder. Dette fører til at havstrømmer kan transportere varme over store avstander. Strømmene endrer temperaturen i havoverflaten og kan være svært viktige for klima i kystområder. Golfstrømmen transporterer varmt vann fra Mexicogolfen og nordover i Atlanterhavet til havområdene utenfor kysten vår. Dette fører til at Norge, og de andre landene i Nordvest-Europa, er mye mildere enn andre områder som ligger på samme breddegrad. 
Siden havet holder på varmen mye lenger enn kontinentene vil forskjellen mellom havtemperaturen og landtemperaturen være størst et stykke ut på høsten og et stykke ut på våren. Når varm og fuktig luft strømmer inn over land med lavere temperatur om høsten kan det oppstå kondensasjon og tåke. Tilsvarende vil kaldt hav om våren føre til at kystområdene ofte er mye kjøligere enn områdene i indre strøk, og i tillegg kan det lett oppstå tåke hvis det strømmer varm luft over havoverflaten. 
Havstrømmer kan og påvirke regnmønster, siden havstrømmene fører til varm og fuktig luft som kan gi mer nedbør. Temperaturvariasjoner som oppstår i havstrømmer nær Peru kan for eksempel påvirke nedbøren så langt unna som i Australia gjennom fenomenet kjent som El Niño. Når kald luft strømmer ut over varmt hav oppstår det ustabilitet som kan skape frontsystem og lavtrykk.

Vannets kretsløp

Fuktighet blir hele tiden utvekslet mellom hav, land, luft, planter og skyer, og disse prosessene er drivkraften bak mye av været. Disse prosessene kalles det hydrologiske kretsløpet eller vannets kretsløp. Om lag 90 prosent av fuktigheten i luften kommer fra havet. Vann fordamper fra havet, innsjøer og elver når vannflaten blir oppvarmet, og stigende luftbevegelser tar vanndampen opp i atmosfæren. I tillegg vil planter også føre fuktighet ut i atmosfæren gjennom en prosess kalt evapotranspirasjon. Vanndampen i luften kondenserer til skyer og skaper regn. Regnet kan falle tilbake til havet, eller over land der noe av det blir absorbert av planter og jord, mens resten renner ut i elver eller synker ned i grunnvannet og føres tilbake til havet. Så starter kretsløpet om igjen. Menneskelig aktivitet kan påvirke kretsløpet ved avskoging og bygging av demninger og vannmagasin, som påvirker nedbørsfordelingen, lagring av fuktighet og mengden av vann som fordamper.

Vær på andre planeter

Det kan være nyttig å studere været på andre planeter for å forstå bedre hvordan været på jorda fungerer. Værfenomen som oppstår på andre planeter er ikke så ulike de som oppstår på jorda, men oppstår ofte i mye større skala eller av andre stoff og substanser enn de vi har i jordatmosfæren. Cassini-Huygens-oppdraget til Saturnmånen Titan viste for eksempel at skyer og regn blir dannet av metan og andre organiske komponenter. Jordens værmønster baserer seg på om lag 6 soner fra pol til pol. Jupiter har om lag 12 slike soner, mens Venus ikke har noen. 
Værsystem på andre planeter kan være ekstremt stabile, og en av de mest kjente i solsystemet er den røde flekken på Jupiter. Dette er en svær antisyklonsk storm som har eksistert i minst 300 år. Andre gasskjemper, som mangler overflate, kan ha ekstreme vinder. På Neptun er det målt vindkast opp til 400 m/s (1440 km/t). Dette har fått forskere til å undre seg. Siden været i hovedsak oppstår som følge av ulik solinnstråling skulle energimengden som Neptun får være svært liten i forhold til den jorden mottar. Likevel er styrken og størrelsen på værfenomenene på Neptun mye større enn på jorden. Den høysete kjente vindhastigheten på en planet finnes på HD 189733 b, som ikke ligger i solsystemet. Her tror man det finnes en østlig vind på mer enn 2 500 m/s.

Vær i verdenrommet

Vær er ikke begrenset til planetariske legemer. Som hos alle stjerner kastes solens korona stadig ut i verdensrommet og skaper det som egentlig er en veldig tynn atmosfære gjennom solsystemet. Bevegelsen av masse kastet ut fra solen er kjent som solvind. Uoverensstemmelser i denne vinden og større hendelser på overflaten av den stjerne, for eksempel koronamasseutbrudd, danner et system som har egenskaper som er sammenlignbare med konvensjonelle værsystemer (for eksempel trykk og vind), og er generelt kjent som romvær. Rester av koronamasseutbrudd har blitt sporet så langt ut i solsystemet som Saturn. Aktiviteten i disse systemene kan påvirke planetenes atmosfærer og noen ganger også overflatene. Samspillet av solvind med planetenes atmosfære kan produsere spektakulære polarlys, og kan ødelegge sensitive elektriske systemer som elektrisitetsnett og radiosignaler.