Tordenvær

Tordenvær er et værfenomen assosiert med lyn og torden dannet av en cumulonimbus-sky. I tillegg fører det ofte med seg kraftig regn, hagl og av og til snø, hvis det er kaldt nok. Av og til forekommer «tørre tordenvær», dvs. at nedbøren fordamper før den når bakken. 

Tordenvær oppstår når store mengder vanndamp kondenserer til vanndråper og iskrystaller i en ustabil atmosfære med kraftige vertikale luftbevegelser. Dette skjer som regel når tre vilkår er oppfylt: Nok fuktighet i den lavere atmosfæren (høy duggpunkttemperatur), temperaturen faller raskt med høyden (stor adiabatisk temperaturendring) og en kraft som mekanisk konvergens langs en kaldfront eller kraftig konveksjon for å øke de vertikale luftstrømmene. Også vulkanutbrudd og store ildstormer kan gi tordenvær.

Tordenvær kan oppstå over hele verden, men mest tordenvær er det i områder med tropiske regnskoger der det kan oppstå daglig. Områder i Uganda og øya Java i Indonesia er blitt nevnt som de stedene på jorda med mest tordenvær. I tempererte områder er det mest vanlig om våren og sommeren, men kan oppstå når som helst på året i forbindelse med kaldfronter. Det største og mest farlige tordenværet oppstår oftest i Midtvesten og de sørlige delstatene i USA, der uværet kan produsere svært store hagl og kraftige tornadoer. I Norge oppstår det oftere tordenvær i indre strøk enn ute ved kysten om sommeren på grunn av kraftigere oppvarming av jordoverflaten. Om vinteren forekommer derimot tordenvær nesten bare langs kysten, særlig på Vestlandet.

Om man vet vanninnholdet som har kondensert i en sky, kan man regne ut den totale energien i en tordensky. I et gjennomsnittlig tordenvær blir det frigjort rundt 10 000 000 kilowatt-timer energi, som er omtrent like mye som en atombombe med en sprengkraft på 20 000 tonn TNT. Et kraftig tordenvær kan derimot være 10 til 100 ganger så energirikt. 

Tordenvær har alltid påvirket og gjort inntrykk på mennesker. Romerne trodde det var kamper der guden Jupiter kastet lynbolter smidd av guden Vulkan. I norrøn mytologi trodde de det var Tor som skapte både tordenrumlingen og lynglimtene med bukkekjerra si.

Klassifisering 

Det er fire typer tordenvær: enkeltcelle, multicelle, bygelinje og supercelle. Hvilken type som blir dannet er avhengig av stabilitetsforholdene i atmosfæren og de relative vindforholdene med høyden (vindskjær)

 Enkeltcelle er en enkel tordensky, som oppstår i ustabil atmosfære med lite eller ingen vindskjær. Dette betyr at nedbøren faller ned gjennom skyen, avkjøler den og til slutt løser den opp. Disse tordenværene varer ikke lenge, som regel mindre enn en time etter at de har produsert lyn. Av og til er værforholdene slik at nye tordenskyer kan oppstå etter at en er oppløst. Slike enklestående tordenskyer er den mest vanlige formen for tordenvær her til lands. 

 Multicelle-tordenvær er en gruppe av forskjellige tordenskyer (eller celler) som har gått i sammen til et større system. Skyene blir delt inn i områder med oppover- og nedoverrettede luftbevegelser og skilt fra hverandre av en såkalt gust front. En gust front kan strekke seg flere kilometer foran et tordenvær og fører til økt vind (engelsk gust betyr vindkast; ordet er av norrøn opprinnelse) og lufttrykk, lavere temperatur og endring av vindretning. Tordenværet har ofte forskjellige tordenskyer i forskjellig utviklingsstadium som er organisert i en linje, som man kaller bygelinje. 

 Bygelinje eller mulitcellelinje er tordenvær som er organisert langs linjer. De oppstår ofte i konvektiv luft over eller nær fjellkjeder eller i forbindelse med kraftige kaldfronter eller tråg. Av og til kan de også oppstå i de ytre regnbåndene til tropiske sykloner. Bygelinjen driver seg selv ved at luften som strømmer ut fra uværet danner nye tordenskyer. Bygelinjer kan bli opptil flere hundre kilometer lange. Områder av linjen kan flytte seg raskere enn andre, og av og til kan linjen få en buelignende form («bow echo») som kan føre til kraftig vind, farlige lynnedslag og tornadoer. Bygelinjene fører ofte til kraftige regnbyger og hagl, og i tillegg kan det oppstå en spesielt kraftig vind kalt «derecho» (som betyr «rett fram» på spansk). 

 Supercelle er et stort, nesten stasjonært uvær som blir dannet når vindstyrken og retningen varierer med høyden (vindskjær) og separerer de oppover- og nedoverrettede luftbevegelsene. Dermed vil ikke nedbøren falle tilbake i oppdriften og stoppe utviklingen av tordenværet. I en supercelle har de stigende luftbevegelsene dessuten en kraftig rotasjon (en «mesosyklon»). Disse tordenskyene kan ha så kraftig oppdrift at skyene går igjennom tropopausen og inn i den lavere stratosfæren. De fleste tornadoer oppstår i forbindelse med superceller, og i tillegg kan de danne svært store hagl, vind opp til 35 m/s og flom. 

Multiceller eller bygelinjer oppstår innenfor det man kallar et mesoskala konvektivt system (MCS) som strekker seg hundrevis av kilometer utover. Mesoskala konvektivt kompleks er et nært relatert fenomen. De er store nok til å påvirke været både i øvre nivå og ved overflaten, og over store områder. Før man oppdaget MCS-fenomenet trodde man at det var umulig å varsle individuelle tordenvær. Nå kan vi forutse med stor presisjon hvor stor del av MCS som blir rammet av tordenvær, men vi kan fremdeles ikke nøyaktig varsle hvor hver tordensky vil oppstå innenfor MCS-områder.

Kraftig tordenvær 
Et kraftig tordenvær etter USA-standard (i USA kalt severe thunderstorm) er tordenvær med vind over 25,5 m/s (tilsvarer full storm), hagl på over 1,9 cm, traktformede skyer og/eller tornadoer. Slikt tordenvær fører til mange lynnedslag og kraftige regnbyger som lokalt kan føre til flom. Definisjonen på kraftig tordenvær varierer derimot fra land til land. Et tordenvær kan også bli regnet for å være kraftig hvis det fører til kraftige vindkast eller kontinuerlig lyn og kraftig regn.  Som regel oppstår de i forbindelse med mulitceller og bygelinjer, men kan innimellom oppstå i forbindelse med superceller.

Livssyklus 

 

En enkel tordensky går gjennom tre stadier: Cumulusstadiet, Fullt utviklet stadiet og oppløsningsstadiet. 

På cumulusstadiet blir store mengder med fuktighet ført oppover i høyden. Årsaken til dette kan være solstråling som har varmet opp overflaten og dannet termaler, områder der to luftstrømmer konvergerer og presser luften oppover, eller i områder der luften blir løftet oppover av hindringer. Vanndampen blir avkjølt når den stiger og kondenserer til vanndråper, som vi ser igjen som en cumulussky. Når vanndampen kondenserer blir det frigjort latent varme som varmer opp luften. Dette fører til at luften blir lettere enn den omkringliggende tørre luften, og øker konveksjonen. Dette fører igjen til at det blir dannet områder med lavt trykk under skyen. En typisk tordensky kan inneholde 5×108 kg vanndamp som blir løftet og energimengden som blir frigjort når denne kondenserer er omtrent det samme som en vanleg by på 100 000 innbyggere bruker på en måned. 

Når en tordensky er fullt utviklet, vil den varme luften fortsette med å stige til den når det stabile luftlaget over tropopausen. Luften blir da spredt utover horisontalt i stedet for, og gir tordenskyen den karakteristiske amboltformede toppen. Denne skytypen kalles cumulonimbus incus. Vanndråpene koaleserer til større dråper og fryser til ispartikler. Når disse faller, kan de smelte og bli regn. Dersom den vertikale luftstrømmen er kraftig nok, kan den holde på ispartiklene lenger. De kan da vokse seg så store at de ikke smelter helt før de når ned til bakken, og resultatet er hagl. Det fallende regnet drar med seg luft nedover og skaper en nedoverrettet luftstrøm. Med både oppover- og nedoverrettede luftstrømmer kan dette føre til kraftig turbulens inne i skyen, som av og til kan gi kraftig vind, mye lyn og til og med tornadoer ved overflaten. Dersom det er lite vindskjær, vil nedbøren etter hvert føre til at oppdriften stopper helt, men har man en endring av vindretning og/eller styrke, kan de nedoverrettede luftstrømmene bli separert fra de oppoverrattede luftstrømmene. Da kan tordenskyen utvikle seg til en supercelle.

Når nedbøren etter hvert har stoppet de oppoverrettede luftstrømmene, vil skyen begynne å løses opp. I tillegg vil fuktigheten forsvinne ut av skyen sammen med nedbøren.

Lyn 

Lyn er en elektrisk utladning som oppstår i tordenvær, som en lysende sikksakkformet strek fra skyen. Lyn oppstår når elektrisk spenning bygger seg opp i en sky. Når spenningen er stor nok oppstår det en stor utladning i form av et lyn. Temperaturen i et lyn kan bli høyere enn overflaten på sola.  Selv om et lyn er ekstremt varmt, varer det så kort tid at det ikke nødvendigvis er dødelig. Et populært utsagn er at lynet aldri slår ned samme sted to ganger. Flere folk har derimot blitt truffet av lyn mer enn tre ganger, og skyskrapere kan ofte bli truffet av lyn flere ganger i løpet av det samme tordenværet. 

Det er flere typer lyn.

 Lyn internt i en sky er mest vanlig. 
 Lyn fra sky-til-bakke er når et lyn slår ned fra en sky til bakken. Dette er den farligste av lyntypene, og kan både ta liv, ødelegge bygninger og starte branner. 
 Lyn fra bakke-til-sky er når et lyn blir indusert på bakken og går opp til en sky. 
 Lyn fra sky-til-sky  er når et lyn går fra en tordensky til en annen. Dette er riktignok sjelden å se. 
 Kulelyn''' er ekstremt sjelden og har ingen vitenskapelig forklaring. De er kuleformet og kan være fra 20 til 200 cm i diameter. 
 Lyn fra sky-til-luft er når et lyn fra en sky treffer luft med en annen ladning.

 Tordenbrak 
Tordenbrak er lyden skapt av et lyn. Avhengig av hvordan lynet oppstår og avstanden til lynet, kan lyden variere fra et skarpt og høyt skrall til en lang og lav romling. Lyden oppstår av en sjokkbølge som følge av at luften raskt utvider seg rundt lynet.

 Ulike forklaringer 
Hva som skaper tordenbraket er noe mennesket har undret seg over i lang tid. Den første dokumenterte teorien kom fra den greske filosofen Aristoteles i 3. århundre f.Kr.. Han mente at det kunne være skyene som kolliderte. På midten av 1800-tallet var den aksepterte teorien at lynet skapte et vakuum rundt seg, og at braket kom av luften som raskt fylte vakuumet. Senere på 1800-tallet mente en at tordenbraket kom av eksplosjon av damp når vannet langs lynkanalen ble oppvarmet. En annen teori var at lynet skapte gasser som så eksploderte. På 1900-tallet begynte en å gå ut ifra at tordenbraket oppstod som en sjokkbølge i luften på grunn av brå termal ekspansjon av plasma i lynkanalen. I løpet av brøkdelen av et sekund blir luften varmet opp til en temperatur på om lag 28 000 ºC. Denne oppvarmingen skaper en ekspansjon utover i den kaldere luften med en fart raskere enn lydfarten. 

I nyere tid har en gått noe bort fra dette etter å ha observert at det målte overtrykket i et simulert lyn er større enn det oppvarmingen kunne skape på egen hånd. Alternative forslag baserer seg på elektrodynamiske effekter av den massive strømmen som virker på plasmaet i et lyn.

 Se også 
 Lyn
 Cumulonimbus
 Tornado
 Supercelle

 Referanser 

 Kilder 

 Burgess, D.W., R. J. Donaldson Jr., and P. R. Desrochers, 1993: Tornado detection and warning by radar. The Tornado: Its Structure, Dynamics, Prediction, and Hazards, Geophys. Monogr., No. 79, Amer. Geophys. Union, 203–221. 
 Corfidi, S. F., 1998: Forecasting MCS mode and motion. Preprints 19th Conf. on Severe Local Storms, American Meteorological Society, Minneapolis, Minnesota, pp. 626-629.
 Davies, J.M., 2004: Estimations of CIN and LFC associated with tornadic and nontornadic supercells. Wea. Forecasting, 19, 714-726. 
 _, and R.H. Johns, 1993: Some wind and instability parameters associated with strong and violent tornadoes. Part I: Helicity and mean shear magnitudes. The Tornado: Its Structure, Dynamics, Prediction, and Hazards (C. Church et al., Eds.), Geophysical Monograph 79, Amer. Geophys. Union, 573-582. 
 David, C.L. 1973: An objective of estimating the probability of severe thunderstorms. Preprint Eight conference of Severe Local Storms. Denver, Colorado, American Meteorological Society, 223-225.
 Doswell, C.A., III, D. V. Baker, and C. A. Liles, 2002: Recognition of negative factors for severe weather potential: A case study. Wea. Forecasting, 17, 937–954. 
 __, S.J. Weiss and R.H. Johns (1993): Tornado forecasting: A review. The Tornado: Its Structure, Dynamics, Prediction, and Hazards (C. Church et al., Eds), Geophys. Monogr. No. 79, Amer. Geophys. Union, 557-571. 
 Evans, Jeffry S.: Examination of Derecho Environments Using Proximity Soundings. 
 J.V. Iribarne and W.L. Godson, Atmospheric Thermodynamics, published by D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, Holland, 1973, 222 pages
 Johns, R. H., J. M. Davies, and P. W. Leftwich, 1993: Some wind and instability parameters associated with strong and violent tornadoes. Part II: Variations in the combinations of wind and instability parameters. The Tornado: Its Structure, Dynamics, Prediction and Hazards, Geophys. Mongr., No. 79, Amer. Geophys. Union, 583–590.
 M K Yau and R.R. Rogers, Short Course in Cloud Physics, Third Edition'', published by Butterworth-Heinemann, January 1, 1989, 304 pages. EAN 9780750632157 ISBN 0-7506-3215-1

Eksterne lenker 
 
 Elektronisk journal om uvêr
 Hva er lyn og torden? - artikkel fra forskning.no 14.8.02
 Blink og brak - multimedia fra forskning.no 27.10.04

Atmosfærisk elektrisitet
Meteorologi