Meteorologi för seglare | kusteffekter

Fredag betyder så klart ett nytt avsnitt i Måns Håkanssons artikelserie, Meteorologi för seglare.

Jag fick en fråga om hur länge vi sparar artiklar. Alltid så klart. Frågan är väl hur man enklast hittar bland 4,411 artiklar från 2004 och framåt… Ett sätt är sså klart att använda sökfunktionen till höger. Ett annat är att använda de så kallade nyckelord (eller “tags”) som finns under varje artikel. Trycker man t.ex. på “väder” så får man upp de artiklar som handlar om just det. Smart va!

-Ja, ja, det blåser mer i lovart om öarna och mindre i lä. Hur komplicerat kan det vara?

De föregående avsnitten i denna artikelserie har huvudsakligen beskrivit atmosfärens egenskaper och beteende över ett enhetligt underlag, oftast en vattenyta. Underlaget påverkar atmosfären underifrån vilket gör att det kan uppstå betydande skillnader i vindarna över en landyta respektive en vattenyta. Det hela kompliceras en del när man studerar områden där bägge typerna av underlag finns representerade, såsom i en kustzon.

Skillnader i luften över land och över vatten

Förutom olika tillgång på vattenånga bjuder de två olika grundtyperna av underlag nästan alltid på skillnader i temperatur och friktion. Den solenergi som träffar exempelvis en markyta når inte särskilt långt ned i underlaget utan stannar i ett tunt ytskikt som därför värms upp snabbt och effektivt. I havet fördelas och lagras motsvarande solenergi över ett avsevärt större djup, vilket gör att vattenytan inte alls värms i samma omfattning som landytan. På liknande sätt kyls marken av snabbare än vattnet nattetid. Konsekvensen blir en betydande dygnsvariation i temperatur vid markytan, medan temperaturen vid havsytan inte varierar lika mycket över dygnet. Motsvarande resonemang kan även föras för variationerna över året. Vattenmassans inneboende tröghet mot temperaturförändringar gör att havet i allmänhet ger en kylande effekt under vår och sommar, medan det motsatta gäller för höst och vinter. Oavsett tidsskala kan temperaturkontrasterna som på detta vis uppstår mellan land och hav ge upphov till stora skillnader i hur vinden uppför sig över respektive underlag.

Graden av ojämnhet eller skrovlighet gör att det normalt råder mindre friktion över en vattenyta än över en landyta. Skrovligheten och friktionen ger upphov till vad man brukar kalla mekaniskt genererad turbulens, vilken har en dämpande effekt på medelvinden över underlaget. På grund av den lägre hastigheten blir vinden dessutom mer motursvriden. Detta förklarades i ”Meteorologi för Seglare” kapitel 1, men beskrivs även förenklat nedan. Temperaturkontrasten mellan en luftmassa och dess underlag har också en betydande, men mer indirekt inverkan på friktionseffekten och därmed vindhastigheten. Detta diskuterades i kapitel 2. Också dessa fenomen beskrivs i korthet i kommande stycken. En kustzons topografi är också av betydelse och kan ge upphov till tydliga mönster i vindfältet över vattnet. Sammantaget kan sägas att effekterna nämnda ovan, samt det faktum att en betydande del av all segling sker under inflytande av land, gör kustzoner intressanta för oss seglare och vi skall därför studera dem lite närmare i vad som följer.

Kustens inverkan

Vi kan alltså konstatera att vinden i en kustzon kan påverkas på flera sätt. Konsekvenserna ter sig olika beroende på underlagets egenskaper, den omgivande luftmassans egenskaper, klockslag, årstid, etc. I normalfallet råder större friktion över land än över hav. Friktionen dämpar vindhastigheten, vilket i sin tur ger minskad Corioliseffekt och därmed en moturs vridning av vinden gentemot gradientvinden på högre höjd. Corioliseffekten, eller –kraften, som är en direkt följd av jordens rotation kring sin axel, är riktad vinkelrätt till höger om rörelseriktningen (vänster på södra hemisfären) och proportionell mot vindhastigheten. Den drar allt som rör sig på norra halvklotet åt höger och rörelser i luften utgör inget undantag från regeln. Olika friktion och därigenom olika vindhastighet, gör att det normalt handlar om en skillnad i vindriktning på mellan 10 och 40 grader mellan land och hav, där det alltså är vinden över havet som kommer från ett högre gradtal på kompassen. När man närmar sig land kryssandes (frånlandsvind) känner man ofta av friktionseffekterna från land en bit utanför

kusten. Man upplever då ofta hur vinden successivt vrider moturs och avtar något allteftersom man närmar sig kusten. Effekten kan märkas inom någon eller några sjömil från kusten och den kan vara mer eller mindre uttalad.

Kom in för babord

Vi antar att det blåser frånlandsvind och att vi skall runda ett märke som ligger i lovart om oss, det vill säga närmare land. Det bör då löna sig att närma sig märket från banans vänstra sida och på så sätt dra nytta av den förväntade vänstervridningen orsakad av den tilltagande friktionseffekten allteftersom vi kommer närmare land så som visas i Figur 1. Slå en bit innan du kommer ut till märkets vänstra layline, så har du goda möjligheter att lyftas upp mot märket för babords bog. Emellanåt är dock effekten mindre uttalad, så har man möjlighet kan det, innan kappseglingens start, vara av värde att kolla upp hur det förhåller sig med den saken just denna gång.

Figur 1. Frånlandsvind. På grund av att vinden oftast är svagare och mer vänstervriden över land, upplevs många gånger ett gradvis vänstervrid när man närmar sig land kryssandes. Vänsterkanten är därför potentiellt gynnsam ur ett strategiskt perspektiv. Fördel röd båt. Pilarnas storlek indikerar vindstyrkan.

Konvergens och divergens

Kustens inverkan på vinden kan vara påtaglig även vid vindriktningar mer eller mindre parallella med kustlinjen. Då friktionen ger olika vindriktningar över land och vatten, uppstår områden med förstärkt eller försvagad vind beroende på vilken sida om huvudvindriktningen land respektive vatten befinner sig. Vi försöker förklara med ett par exempel. Om vinden exempelvis blåser parallellt med en kuststräcka och vi har land på vänster sida sett med blicken mot vinden, vilket motsvaras av sydlig vind vid en västkust och nordlig vind vid en ostkust, gör de olika vindriktningarna över land och vatten att det ”ansamlas” luft i kustzonen. Fenomenet kallas kustkonvergens och medför att mer luft måste pressas fram längs

kuststräckan under en viss tid jämfört med längre ute till havs eller inne över land. Följden blir ett band med förstärkt vind längs kusten, se Figur 2a. På motsvarande sätt gör nordlig vind vid en västkust och sydlig vind vid en ostkust att det ”avlägsnas” luft längs kuststräckan. Detta kallas kustdivergens. I det här fallet uppstår ett band med svagare vind längs kusten, se Figur 2b. Effekterna är ofta märkbara inom 1-2 sjömil från kusten. Den förhöjda vindhastigheten i konvergenszonen (första exemplet) räcker inte till för att göra av med hela ”överskottet” på luft. En del av den ansamlade luften i konvergenszonen tvingas därför uppåt, avkyls och kan ibland ge upphov till molnbildning. Konvergenszonen manifesteras då visuellt genom förhöjd molnighet längs kusten. Kustdivergensen (det andra exemplet) kan på motsvarande sätt visa sig genom molnupplösning just längs kustzonen. I det här fallet handlar det alltså om mer vind under moln orsakade av kustkonvergens och mindre vind i molnluckor orsakade av kustdivergens, vilket är lite speciellt då vi i många andra tillämpningar förväntar vi oss svagare vind i den stigande luften under molnen och starkare vind i den sjunkande luften i luckorna.

Figur 2. Kustkonvergens och –divergens. När det blåser parallellt med ett sund uppstår kustkonvergens (a) och –divergens (b). Detta resulterar i förutsägbara mönster i vindfältet i form av områden med starkare (a) respektive svagare vind (b).

Utnyttja konvergensen längs kuststräckor och i sund

Kustkonvergens och -divergens ger goda möjligheter till förtjänstfulla strategiska beslut. Man kan tjäna bra på att närma sig en ”konvergenskust” medan man mesta möjliga mån bör undvika en ”divergenskust”. I sund finns ofta en gynnad och en mindre gynnad sida. Om vinden blåser parallellt med sundet, finner vi konvergenssidan till ”vänster” och divergenssidan till ”höger”, om man tittar mot vinden. Det bör då finnas större möjligheter till förstärkt vind längs den vänstra stranden. Om det inte finns något annat som talar för att gå längs det högra landet, bör man alltså undersöka om det inte står lite starkare vind utanför landet till vänster, som illustration hänvisas till Figur 2 i sin helhet.

-Och runt öar

Man kan även finna områden med konvergens och divergens runt öar. Antag till exempel att vi kryssar över en fjärd och att vår väg blockeras av en ö som vi måste passera på endera sidan, se Figur 3. Vi antar vidare att det inte finns någon distansmässig fördel att välja den ena eller den andra sidan. Tipset blir dock här att hålla till höger innan vi kommer in i vindskuggan bakom ön för att sedan passera med ön om babord. Varför? Jo, därför att den något motursvridna vinden över ön ger upphov till konvergens och därmed ett område med förstärkt vind på dess ”högra” sida samt divergens och svagare vind på dess ”vänstra” sida, sett med vinden i näbben. Översatt till länsstrategi innebär detta att man, givet att allt annat är lika, bör passera med ön om styrbord för bäst ”drag”. Se upp för den störda vinden som sträcker sig ungefär tjugo-trettio gånger öns höjd åt lä.

Figur 3. Konvergens och divergens kring öar. De olika vindriktningarna över land och vatten skapar asymmetri i vindfältet, med förstärkning på öns högra sida och försvagning på vänstersidan, sett mot vindriktningen. Notera möjligheterna till fördelaktiga skift, vilka är speciellt uttalade i varmluftsmassor. Röd båt dominerar även här. De tunna svängda pilarna visar hur vinden strömmar runt ön.

Luftmassans inverkan

Kustlinjens inflytande på vindfältet varierar beroende på vilken typ av luftmassa vi befinner oss i vid tillfället i fråga. Kalluftsmassan, som ju karaktäriseras av att vara kallare än sitt underlag, värms underifrån och blir labilt skiktad då den uppvärmda luften närmast underlaget expanderar, på så sätt blir lättare och börjar stiga genom de kallare luftlagren högre upp. Den luft som stigit ersätts med kalluft uppifrån som i sin tur värms av underlaget och börjar stiga. Detta vertikala utbyte mellan luftlagren kallas konvektion, men kan även ses som termiskt genererad turbulens. Luften som blandas ned från högre höjd behåller en del av sin rörelseenergi och -riktning, vilket ger ett tillskott till vinden närmast underlaget. I
varmluftsmassan som alltså i stället är varmare än sitt underlag och därför kyls underifrån, råder stabil skiktning, med den tyngsta och kallaste luften längst ned. I varmluftsmassan finns ett motstånd mot vertikala rörelser och luften på högre höjd kan med låg friktion glida med gradientvindens hastighet och riktning ovanpå de kallare skikten längre ned. I de lägre skikten känns friktionen mot underlaget av desto mer, med svag motursvriden vind som följd.

Det är speciellt vanligt under vår och försommar att man har varm luft över kallt hav (varmluftsmassa). I sådana situationer råder alltså stabil skiktning, vilken ju motverkar vertikalrörelser. En konsekvens av detta är att vinden vid vattenytan inte gärna strömmar upp och över land som ligger i dess väg, utan i större utsträckning följer landkonturerna. Det är också under sådana förhållanden som kustens konvergens och divergenseffekter är som mest uttalade. Kusteffekterna är i allmänhet försvagade när kalluftsmasseförhållanden råder.

Utnyttja strandlinjen i varmluftsmassan

Om vi, under inflytande av en varmluftsmassa, kryssar längs en kuststräcka kan vi alltså dra fördel av strandlinjens form.. Studera figur 4. Den röda båten klarar udden precis och är troligen nöjd med det. Han sträcker, kanske aningen pinande, men i solitärt majestät en bit in i viken i lovart om udden. Det ser bra ut jämfört med den blå båten. -Om det inte vore för effekten från landkonturerna, som gör att han seglar in i viken i ett motvrid. När han sedan slår ut ur viken till babords halsar kommer han in i ett nytt motvrid orsakat av landkonturerna från nästa udde. Den blå båten däremot utnyttjar de förutsägbara vindvridningarna som strandlinjerna ger upphov till. Han siktar mot eller strax i lä om uddarna när han planerar sina slag in mot land och lyckas därigenom segla ikapp den röda båten. Man kan även tillämpa denna typ av krysstrategi på ön i Figur 3. Kolla in lyften för den röda båten! På öns högra sida kan man dessutom avnjuta konvergensens uppiggande inverkan.

Figur 4. Varmluftsmassan ger goda förutsättningar för utnyttjande av landkonturerna. Sikta mot eller strax i lä om uddarna när du planerar slagen in mot land. Blå båt tar revansch, här med hjälp av två sköna lyft samt ett fett styrbordsläge på sin konkurrent.

Topografiska effekter

Topografin spelar många gånger också en roll för vindens beteende i en kustzon. En hög, brant kust kan många gånger åstadkomma tydliga stationära mönster i vindfältet. Frånlandsvind vid en sådan kust kan ge upphov till ett vågmönster i form av ett antal band parallella med kusten där stråk med starkare vind separeras av stråk med svagare vind, se Figur 5a. Mönstret brukar vara som mest uttalat i varmluftsmassor och framförallt på våren. Den stabila skiktningen orsakar en pendlande vertikalrörelse som sätts igång då luften först sjunker från sin ursprungsnivå när den lämnar kusten och störtar ned mot vattenytan en bit utanför kusten. Här finner vi det första stråket med förstärkt vind. Detta följs att stråk med svagare vind längre ut då luftströmmen lämnar vattenytan i ett försök att återgå till sin ursprungsnivå, ånyo på grund av den stabila skiktningen. De vertikala svängningarna kan fortsätta med flera band av starkare respektive svagare vind, separerade med uppemot någon distansminut.

Figur 5a,b. Höga kuster kan ge stående vågmönster i vindfältet. Vid frånlandsvind kan en vertikal svängning uppstå, med omväxlande förstärkt och försvagad vind i kustparallella band separerade med uppemot någon distansminut (a). Vid pålandsvind ”lyfts” vinden från vattenytan en bit innan land, med störda, svaga vindar närmast land som följd. Där luften stiger kan eventuellt molnbildning ske.

Strategi vid höga och branta kuster

Om det råder frånlandsvind och man seglar något sånär parallellt med en hög, brant kust samt upplever att man kommer in i ett band med starkare vind bör man, om strategi och taktik i övrigt tillåter detta, försöka hålla sig kvar i det stråket. Det gör man genom att försöka fortsätta parallellt med kusten. Känner man dock att vinden lokalt sett är försvagad, kan man försöka förändra sitt avstånd till kusten och därigenom komma ur stråket med svagare vind. I de områden där luften stiger bildas ibland moln, vilket här är en indikation på lite svagare vind. I den sjunkande luftrörelsen kan luckor bildas i ett i övrigt mer homogent molntäcke, med antydan om mer vind. Om man i en varmluftsmassa seglar längs en brant kust och det blåser från land bör man alltså ur strategisk synvinkel hellre försöka segla under molnluckorna än under molnen.

I fallet pålandsvind mot en sådan kust, bör man försöka undvika att hamna för nära stranden i lä, då luften ”känner av” hindret i förväg och tvingas ”lyfta” från vattenytan långt innan den når kusten. Följden blir här alltså ett område med mycket störd, svag vind närmast land se Figur 5b.

Sammanfattning

Ja, som synes kan kusten ge upphov till en del intressanta, förutsägbara och därmed användbara förändringar i vindfältet, i synnerhet när vi befinner oss i en varmluftsmassa. Den grad till vilken vi lyckas utnyttja dessa på kappseglingsbanan är ofta direkt avgörande för resultatlistans utseende. Exemplen ovan må vara idealiserade, men de beskriver ändå några av de typiska effekter man kan förvänta sig att stöta på när man tar sig fram, seglandes i en kustzon.

Nästa gång

Nästa gång fortsätter vi inom det omfattande ämnet kustmeteorologi och gräver djupare i temperaturkontrasternas konsekvenser för vinden vid kusten. Det kommer då huvudsakligen handla om hur fenomenet sjöbris uppstår, vilka förändringar i vinden den kan ge upphov till samt hur man kan använda dessa i sin strategi.