Ilmamassa

Ilmamassa on meteorologiassa suurehko alue, jolla ilman ominaisuudet, esimerkiksi lämpötila, kosteus ja tropopaussin korkeus ovat pääosin samat. Ilmamassan kattama alue voi olla läpimitaltaan satoja tai tuhansia kilometrejä. Maapallo jakautuu muutamaan ilmamassavyöhykkeeseen. Ilmamassojen välillä on rintamavyöhykkeitä, joissa ilman ominaisuudet vaihtuvat toisiksi suhteellisen kapealla, 50–100 km:n levyisellä alueella. Vaikka tietyille leveysasteille ovat tyypillisiä tietyt ilmamassat, näiden rajat mutkittelevat. Ylhäällä ilmakehässä sijaitsee ilmamassojen rajalla yleensä suihkuvirtaus, putkimainen nopea tuuli, jonka aaltoilu suunnilleen seuraa ilmamassojen rajan mutkittelua.
Pääilmamassat.
Mitä lähempää päiväntasaajaa ilmamassa on lähtöisin, sitä lämpimämpi se on, ja sitä korkeammalla sen tropopaussi on.
Pääilmamassat Pohjoisnavalta päiväntasaajalle ovat
Päiväntasaajan tienoilla on pasaatituulten kohtaamisvyöhyke ja sen toisella puolella toinen trooppinen ilmamassa, ja siitä navalle samat ilmamassat päinvastaisessa järjestyksessä.
Arktinen ilma A syntyy kylmässä pohjoisnavan seudulla ja voi kylmetä äärimmäisen kylmäksi kaamoksessa, niin kuin antarktinenkin ilma AA. Arktinen ilma ulottuu joskus hyvinkin etelään talvella.
Amerikkalaisessa kirjallisuudessa eteläisen pallonpuoliskon trooppista ilmamassaa, jota on muun muassa Amazonin altaassa Etelä-Amerikassa, sanotaan joskus ekvatoriaaliseksi (E) ja keskileveysasteiden ilmamassaa trooppiseksi (T). Amerikassa tunnetaan myös superior-ilma S.
Ilmamassojen välissä olevaa vyöhykettä, jossa eri tekijät kuten lämpötila ja tropopaussin korkeus muuttuvat nopeasti, kutsutaan rintamaksi.
Rintamien paikat vaihtelevat vuodenaikojen mukaan. Säähäiriöt synnyttävät rintamiin mutkia. Näin ollen Suomeen pystyy virtaamaan sekä keskileveysasteiden että arktista ilmaa. Rintamaan liittyvä suihkuvirtaus on sen eteläpuolella ja nopeimmillaan lähellä tropopaussia. Ilma laksee rintaman pohjoispuolella ja nousee rintaman eteläpuolella. Subtrooppinen rintama ei ulotu maahan asti, jolloin ilmakehän yläosien subtrooppinen ilma muuttuu sen läpi kulkiessaan trooppiseksi.
Keskileveysasteiden ja polaarisen ilman välinen polaaririntama, jossa on matalapaineita, kulkee useimmiten Suomen lähellä. Suomen sääkartoilla havaittavat lämpimät ja kylmät rintamat ovat yleensä aaltoja polaaririntamassa tai harvemmin arktisessa rintamassa. Etelä-Suomessa lämpimän rintaman ylityksen jälkeen vallitsee keskileveysasteiden ilmamassa, ja kylmän rintaman jälkeen polaarinen ilmamassa. Pohjoiseen voi kylmän rintaman takapuolella virrata myös arktista ilmamassaa.
Alustan vaikutuksen mukaan polaarinen ilmamassa voidaan lisäksi jakaa meripolaari-ilmaan mP ja mannerpolaari-ilmaan cP. Mannerpolaari-ilmaa syntyy esimerkiksi Venäjän sisäosissa, ja meripolaari-ilmaa Atlantilla. Mannerpolaari-ilma cP on vakaata ja luo yleensä hyvän sään, meripolaari-ilma aiheuttaa pilvisen ja kostean sään ja on talvella mannerpolaari-ilmaa lämpimämpää.
Mereinen keskileveysasteiden ilma on painostavaa, kuumaa ja kosteaa. Mantereinen keskileveysasteiden ilma on kuumaa ja hyvin kuivaa, ja tuo hellettä, ja on talvella harvinaista, ja voi kostua liikkuessaan. Varsinkin keskileveysasteiden ilmamassoissa syntyy mereisen ja mantereisen ilmamassan välille raja. Ilmamassa voi olla alla olevaa maata lämpimämpi esimerkiksi cPw tai maanpintaa kylmempi cPk. Polaarinen ilmamassa on eri lämpöistä kesällä ja talvella.
Ilmamassojen rajoja muuttavat muun muassa mantereiden ja merien paikat sekä vuoristot. Subtrooppisen mantereen itäosassa eteläisellä pallonpuoliskolla on usein korkeapaine.
Laajat mantereet luovat oman lisänsä ilmamassoihin, sillä ne aiheuttavat vuodenaikojen mukaan muuttuvia matala- ja korkeapaineita, jotka luovat monsuuneja ja sekoittavat normaaleja ilmamassavyöhykkeiden mukaisia tuulia.
Tropopaussin korkeus vaihtelee eri ilmamassoilla. Arktinen tropopaussi on vain noin 4 km:n korkeudessa, polaarinen 8–9 km:n korkeudessa, keskileveysasteiden subtrooppinen tropopaussi 10–11 km ja trooppinen tropopaussi 13,5–16 km:n korkeudessa. Päiväntasaajan konvergenssin tropopaussi on keskimäärin korkein eli noin 16 km.
Ilmamassojen vaikutus säähän.
Grönlannista ja Jäämereltä leviävä arktinen ilmamassa on kylmää ja hyvin kuivaa. Se on yleensä pölytöntä, jos tulee suoraan jäätikköjen päältä tai kosteilta subarktisilta alueilta.
Mereinen polaari-ilma on talvella varsinkin alaosastaan lauhaa ja epävakaista ja kesällä viileää sekä kosteaa. Polaarinen ilma on monesti kuulasta ja siinä on pehmeämuotoisia pilviä. Näkyvyys on yleensä hyvä. Mantereinen polaari-ilma tulee Aasiasta ja on talvella hyvin kylmää, kesällä viileää. Mereinen keskileveysasteiden ilma on aina lämmintä. Siinä on usein merellä sumuja, lähes aina talvella ja keväällä. Kovalla tuulella sumu muuttuu sumupilveksi tai kumpukerrospilveksi, joista voi sataa tihkua tai hieman lunta. Muuten näkyvyys meripolaari-ilmassa on yleensä hyvä. Se on kaikkina vuodenaikoina kosteaa ja lämmintä. Mantereinen keskileveysasteiden ilma saapuu talvella joskus Pohjois-Afrikasta, tavallisemmin kesällä Etelä-Venäjältä Keski-Aasiasta. Mantereinen keskileveysasteiden ilma on lämmintä talvellakin joskin lämpötila on useimmiten heikosti pakkasella muodostaen sakeita ja pitkäkestoisia lumikuuroja sulien vesien läheisyydessä, kesällä helteistä, ja Suomeen saapuessaan jo melko kostunutta. Tähän ilmamassaan liittyvä kesällä samea taivas enteilee monesti ukkosta. Sameus on pölyn ja Venäjän metsäpalojen savun muodostamaan auerta, ja kostuneessa ilmamassassa utua. Alla olevaa maata tai merta lämpimämpi ilmamassa on yleensä vakaata, kylmempi aiheuttaa epävakautta. Lämpimän ilman virratessa kylmän maaston yli tuuli ei ole niin puuskaista. Kun kylmä ilma virtaa alustan yli, aiheutuu voimakasta lämpötilaeroista johtuvaa turbulenssia, pyörteisyyttä. Syntyy kumpupilviä ja ehkä ukkospilviä.
Ilmakehän kiertokulku.
Ilmakehässä tapahtuu ilman kiertokulkua matala- ja korkeapaineiden välillä. Lämmin ilma nousee ylöspäin, syntyy matalapaine. Ilma viilenee ylhäällä, ja laskeutuu alaspäin. Kohdassa, missä lämmin ilma ei nouse ylös, syntyy korkeapaine. Matalapaineen alueella on pilvistä ja sataa, korkeapaineen alueella on kuivaa ja aurinko paistaa. Maan pinnan tasolla tapahtuu ilman virtausta korkeapaineesta matalapaineeseen ja ylhäällä toisin päin. Varsinkin korkeapaine luo uuden ilmamassan. Ilmamassa voi syntyä myös maanpinnan tasolla ilman virratessa matalasta korkeaan tai matalapaineen kohdalla.
Aurinko lämmittää ilmaa päiväntasaajalla, jossa on monesti melko tyyntä. Saattaisi pinnallisesti kuvitella, että maapallolla olisi kaksi vyöhykettä: päiväntasaajan matalapaine, missä auringon lämmittämä ilma nousisi ylöspäin ja napojen korkeapaine, missä kylmä arktinen ilma laskeutuisi alas. Maapallon pyörimisliike kuitenkin muuttaa pohjoisnapaa kohti päiväntasaajalta tulevan päiväntasaajan matalapaineessa nousseen ilman virtaamaan coriolisvoiman määräämään suuntaan, länteen. Ilma pysähtyy tietylle leveysasteelle myös sen takia, että myös toisesta suunnasta, pohjoisesta/idästä virtaa ilmaa. Näin syntyy ylös ilmakehään vyöhyke, jonne pakkautuu jatkuvasti päiväntasaajalta saapuvaa ilmaa. Kylmin tästä ilmasta laskeutuu alas. 20–30 leveysasteelle Kravun kääntöpiirin seudulle ns. hepoasteille Saharan seuduille syntyy subtrooppinen korkeapaine. Korkeapainevyöhyke koostuu erillisistä soluista, esimerkiksi Azorien ja Havaijin korkeapaineet. Korkeapaineissa laskeutuva ilma luo maan pinnan tasolle pasaatituulia, jotka puhaltavat pohjoisella pallonpuoliskolla koillisesta ja eteläisellä kaakosta. Subtrooppisista korkeapaineista pohjoiseen puhaltavat lounaasta koilliseen länsituulet. Eteläisellä pallonpuoliskolla näkyy varsinkin selvä länsituulten vyöhyke, koska siellä ei ole mantereita esteinä. Noin 60 leveysasteilla subtrooppisista matalapaineista tuleva keskileveysasteiden ilma törmää arktiseen ilmaan, ja syntyy polaaririntama. Navoilta puhaltavat itätuulet.
Ilmamassojen välillä vallitsee loputon kiertokulku. Lämmintä ilmaa nousee päiväntasaajan seuduilla ylös ja laskeutuu hiukan viilentyneenä kääntöpiirien seuduilla. Suomen leveysasteiden matalapainevyöhykkeellä nousee ilmaa ylös ja napojen seutuvilla laskeutuu alas. Arktista ilmamassaa tuottavat napojen lähettyvillä olevat korkeapaineet. Polaarinen ilma on lämmennyttä arktista ilmaa ja keskileveysasteiden ilma syntyy kääntöpiirien korkeapaineista. Päiväntasaajan ilma on auringon lämmittämää ilmaa. Arktinen ilma voi talvella vaeltaa hyvinkin kauas etelään ja polaarimassasta kuroutua irti kylmä pisara, joka saattaa vaellella subtrooppisella vyöhykkeellä, kunnes lämpenee.