Meteorologi för seglare | skiktning och luftmassor

Dags för del två i vår lilla väderskola med Måns Håkansson. Tveka inte att kommentera eller ställa frågor. Jag vet att Måns sitter beredd för att försöka reda ut begreppen…

-Vissa dagar skall man hålla sig nära land på kryssarna och segla på skiften som uppstår på grund av landkonturerna. Andra gånger gäller det att slå på de skift som finns ute på fjärden. Hur kan en vinnande strategi skilja sig så markant mellan två tillfällen? Och hur kan det komma sig att vissa verkar veta i förväg vad som gäller?

-De har förstås bara tur!

-Eller?

Efter förra kapitlets genomgång av vinden, dess uppkomst och lite om dess variationer, fortsätter nu serien om meteorologi för seglare med att beskriva en annan grundläggande storhet i atmosfären, nämligen temperaturen och hur dennas vertikala fördelning kan ge helt olika förutsättningar för såväl molnbildning som vindmönster.

Vatten i luften

Luften består som säkert bekant av en blandning av gaser med olika egenskaper. Näst efter det livsnödvändiga syret och den klimatologiskt intressanta koldioxiden, är den för människan mest intressanta atmosfäriska beståndsdelen med all sannolikhet vatten. Vattnet kan förekomma i luften som ånga, droppar eller ispartiklar och dess procentuella andel av den totala luftvolymen brukar ligga mellan 0 och 4. Ju varmare luften är desto mer vattenånga kan den innehålla. Men det är först när vattnet befinner sig i något av de två senare tillstånden som det är synligt för blotta ögat i form av dis, dimma eller moln, eventuellt med tillhörande nederbörd.

Stabilt eller labilt?

-Vad beror det på att man vissa dagar kan se kraftfulla, vertikalt mäktiga moln som formligen kokar av intensitet och som kan orsaka våldsamma skurar på korta tidsskalor medan det andra dagar råder jämngrå förhållanden, kanske med ihållande regn, duggregn eller dimma? Även vindarna beter sig olika i de bägge fallen. I det första fallet är vinden ofta byig, och ibland ryckig, medan den i det andra inte bjuder på några större överraskningar.

Förklaringen till skillnaderna ligger framför allt i luftens vertikala temperaturstruktur. Då en kall luftmassa befinner sig över ett förhållandevis varmt underlag, värms luften i de undre lagren och blir därmed lättare än den kallare luften ovanför. Den uppvärmda luften börjar därför stiga och ersätts av luft ovanifrån. När den uppvärmda luften stiger kyls den på grund av att lufttrycket sjunker allteftersom den kommer högre upp i atmosfären. Ofta är avkylningen tillräcklig för att en del av den vattenånga som vanligtvis finns i luften skall börja kondenseras till droppar, med uppkomst av moln och så småningom eventuellt nederbörd som följd. Nederbörden faller under dessa omständigheter som intensiva, men kanske inte så långvariga skurar. En luftmassa av denna typ kallas kalluftsmassa eller kallmassa och den stigande rörelse som uppstår då luften värmts underifrån benämns konvektion. Den ger upphov till omblandning mellan luftlagren och vindbyar som indikerar att luftmassan är labilt skiktad (Figur 1).

Figur 1. Kalluftsmassa. Bulliga molntussar med klara luckor emellan. Foto: Måns Håkansson

Konvektionen sker i olika formationer beroende på hur kraftig uppvärmningen är. Vid måttlig uppvärmning sker den i form av celler, med stigande luft i mitten och en sjunkande rörelse runt om. Eventuella moln visar var luften stiger. Vid kraftigare konvektion kan inte cellerna behålla sin form utan ett mönster av längsgående spiraler eller rullar uppstår. Dessa är ofta parallella med vindriktningen. Under gynnsamma förhållanden i kalluftsmassan är rullarna synliga som långa ”tussiga” molnband över den del av rullen där luften stiger, se Figur 2. I de klara stråken mellan molnbanden sjunker alltså luften från högre höjd och där blåser det vanligen lite mer samt från ett högre gradtal på kompassen. Rullarna rör sig med gradientvinden högre upp och vandrar därför långsamt från höger mot vänster över himlen när man så att säga står med näsan i vindögat. Dessa skift och byar kan vara tämligen oregelbundna och ryckiga och det är riskfyllt att investera för hårt i att det skall vrida åt ett visst håll vid en viss plats och en viss tidpunkt. Molnen ger dock ofta en god vägledning om när skiften och byarna skall komma.

Figur 2. Kalluftsmassa. Vid kraftig konvektion blåser vinden ofta i ”rullar” och ibland uppstår långa molnband parallella med vindriktningen. Figurens övre del visar vindmönstret sett från ovan, undre delen visar ett vertikalt tvärsnitt. Under molnen stiger luften och vinden blir där svag och vänstervriden (små blå pilar). I de klara områdena sjunker luften och kraftigare och mer högervriden vind från högre höjd förs ned mot underlaget (vita pilar). Rullarna följer gradientvinden (stor ljusblå pil). Med avsikten att förtydliga har skillnaden i pilarnas riktning överdrivits något.

En varm luftmassa över ett förhållandevis kallt underlag ger andra sorters förutsättningar för molnbildning, vindar och skift. Den varma luften kyls underifrån och de understa lagren blir därför tunga, medan luften ovanför förblir varm och förhållandevis lätt. Det här är en stabil konfiguration där vertikala rörelser motverkas av att de kalla respektive varma luftlagren så att säga är ”bekväma” i sina inbördes vertikala positioner. Denna så kallade varmluftsmassa eller varmmassa är stabilt skiktad. Ibland kyls luften tillräckligt för att inte längre kunna behålla sin vattenmängd i gasform. En del av ångan kondenseras och droppar bildas. Dessa formar i sin tur moln, dimma eller dis och eventuellt ihållande regn eller duggregn (Figur 3).

I varmluftsmassor är det vanligt att vinden varierar kraftigt med höjden, både till riktning och hastighet. Variationen kallas vindskjuvning. Friktionen mot underlaget känns endast av i de undre skikten där vinden blir svag och vänstervriden relativt gradientvinden som kan glida fram med god fart, nästan friktionsfritt i den varmare luften högre upp. Kanske har du någon gång upplevt att det krävts asymmetriskt trim mellan bogarna när du kryssar. Det händer främst på våren och försommaren när luften kan vara avsevärt varmare än det kalla vattnet. Man skall då vanligen, på grund av vindens högervridning med höjden, ”twista” seglen lite mer när man seglar för styrbords halsar. Kolla tell-talesen!

Figur 3. Varmluftsmassa i fonden, med skiktade moln och mer jämngrå förhållanden. Foto: Martin Hedberg, Swedish Weather Center.

Vinden i en varmluftsmassa är oftast jämnare, men många gånger finns variationer där i form av harmoniskt pendlande skift. Rullar parallella med vindriktningen förekommer och liknar de som beskrivits ovan, men de uppstår av andra orsaker. I varmluftsmassan är pendlingarna mer förutsägbara och eventuella moln är plattare. Hela mekanismen beskrivs i ett senare kapitel.

Lugna nätter

Du har säkert märkt att vinden ofta dör ut över land under kvällen, särskilt när det är molnfritt. Anledningen är vanligtvis att marken kyls av och i sin tur kyler luften närmast ovanför. Skiktningen blir därmed stabil och vindarna i låga nivåer avtar på grund av friktionen mot underlaget. Högre upp rusar gradientvinden fram på liknande sätt som den gjort under dagen, vilket ibland kan ses på de eventuella moln som fortsätter dra fram över natthimlen. På morgonen är det ofta vindstilla i de lägre skikten, men allt eftersom marken värms upp under förmiddagen värms även luften underifrån och vinden på högre höjd blandas ned genom de lägre skikten. Ute till havs är vindens dygnsvariation betydligt mindre på grund av att vattnets yttemperatur inte förändras lika snabbt som marktemperaturen.

Vilken typ av luftmassa seglar vi i idag?

Det finns flera sätt att avgöra vilken typ av luftmassa man befinner sig i. Ett sätt är att helt enkelt jämföra vattnets temperatur med luftens. I en sådan jämförelse inser man snart att varmluftsmasseväder till havs är vanligare på våren då vattnet är förhållandevis kallt, medan det motsatta borde gälla för hösten. Men de flesta regler har ju som bekant undantag och det finns andra metoder att tillgå för att bestämma vilken luftmassetyp man befinner sig i. Om man höjer blicken och studerar de eventuella moln som finns kan man ofta enkelt avgöra vilken typ av luftmassa det handlar om. Tussiga, bulliga, eventuellt höga moln som kan vara städformade i toppen och avge intensiva regnskurar, hagel eller snöbyar, talar entydigt om för oss att det rör sig om en kalluftsmassa. Är vinden dessutom byig och skiften svårförutsägbara styrks tesen ytterligare. Om molnen är platta, diffusa, kanske jämngrå, eventuellt i kombination med dis, dimma, duggregn eller ihärdigt regnande medan vinden är jämn eller harmoniskt pendlande, rör det sig sannolikt om en varmluftsmassa. Ett tredje sätt är att ta del av den information som sprids via till exempel TV, radio, tidningar och inte minst Internet. En väderkarta med fronter inritade visar ofta tydligt vilken typ av luftmassa vi befinner oss i. Bakom en kallfront eller framför en varmfront: Kalluftsmassa. Bakom en varmfront och/eller framför en kallfront: Varmluftsmassa (Figur 4).

Figur 4. Varmluftsmassa över östra Svealand och Götalands östra och sydliga delar samt hela Östersjön. Kalluftsmassa över resten av landet, i synnerhet över Västkusten, bakom kallfronten.

Hur tar man då hänsyn till detta i sin strategiska plan?

Om man önskar utnyttja rådande förhållanden för att på snabbaste sätt ta sig fram till målet bör man strategiskt sett bete sig ganska olika beroende på om man seglar i en kall-, eller varmluftsmassa. I kalluftsmassans ofta lite byiga, slumpmässiga vindmönster bör man vara beredd på att parera lite mer i byarna genom att snabbt lova, trimma om eller kanske hänga lite extra då det kan röra sig om ganska stora variationer i vindstyrka. Försök också, med förra kapitlet i färskt minne, avgöra hur du kommer träffas av den eventuella byn. Det kan ge information om huruvida den kommer ge dig ett tillfälligt lyft, motvrid eller kanske ingetdera.

Om himlen är täckt av molnband parallella med vindriktningen kan man ofta hitta ett återkommande vindmönster som alltså rör sig från höger mot vänster när man blickar upp längs banan. Regelbundenheten är betydligt mer framträdande i varmluftsmassan. Allmänt gäller att om man seglar för styrbords halsar i byarna håller man sig kvar i den friskare och ofta lite högervridna vinden under längre tid samtidigt som man seglar den ”höga” bogen. Man tar sig snabbt och för hög bog igenom de svagare, något vänstervridna vindstråken under de eventuella molnbanden om man slår över till babords halsar när vinden avtar och inte slår tillbaka förrän vinden börjar ökar igen. I kalluftsmassans oregelbundna skift får man segla ”opportunistiskt” och vara beredd att reagera snabbt när någon oväntad by plötsligt kastar sig över en. Varmluftsmassans harmoniska pendlingar å andra sidan inbjuder till en mer ”planerande” strategisk approach.

Varmluftsmassan erbjuder även goda förutsättningar att nyttja vindskift orsakade av kustlinjernas form då vinden gärna följer dessa i sin strävan att undvika vertikala rörelser. Mer om detta följer i ett senare kapitel. Om en vindby väl når ner till underlaget kan den vara desto kraftfullare och mer högervriden, särskilt under vår och försommar på grund av den stabila skiktning som vanligen råder då. Var observant på att båten kan ”kännas olika” på styrbords respektive babords halsar under sådana förhållanden och justera vid behov twisten i seglen därefter.

Sammanfattning

Det finns systematiska skillnader i hur vädret beter sig i olika luftmassor och en snabb blick mot skyn räcker ofta för att avgöra vilken typ av luftmassa man befinner sig i. Man använder alltså olika strategiska knep för segling i olika luftmassor. Det gäller bara att komma underfund med vad som råkar gälla just för tillfället och med ledning av detta lägga upp sin strategi. Förhoppningsvis har vi nu tagit oss ett steg närmare sådan insikt. –Så att vi också kan få mer ”tur”.

Nästa gång

Nästa gång skall det bland annat handla om fronter och hur man strategiskt kan dra nytta av en annalkande frontzon.