Kuinka pilvet muodostuvat?
Kreikkalaisen taruston mukaan pilvet ovat taivaan jumalan Zeuksen luomia nymfejä, joiden tehtävänä on antaa sadevettä Maalle. Nykyään asia tunnetaan paremmin.
Pilvet ovat näkyviä vesihöyry- tai jääkidemuodostumia, ja niitä syntyy, kun Aurinko lämmittää paitsi meriä, järviä, jokia ja jääpeitteisiä alueita myös ilmaa ja saa aikaan vesihöyryä.
Kun vesihöyryä sisältävä lämmin ilma kohoaa, sen lämpötila laskee. Koska kylmä ilma on tiheämpää kuin lämmin ilma, vesihöyry tiivistyy mikroskooppisiksi vesipisaroiksi, jotka tarttuvat niin sanottuihin tiivistymisytimiin – ilmassa esiintyviin hiukkasiin, jotka voivat olla esimerkiksi pölyä, suolaa tai tuhkaa – ja muuttuvat tipoiksi.
Kun vesihöyrystä vesipisaroiksi -prosessin tuottamissa pilvissä esiintyvistä tipoista tulee riittävän raskaita, ne vajoavat pilven alaosaan ja putoavat sieltä sateena.
Pilvet näyttävät taivaalla kevyiltä ja pöyheiltä, mutta ne ovat tosiasiassa massiivisia: niissä voi olla miljooneja tonneja vettä.
Erityyppisiä pilviä
Maailman ilmatieteen järjestö erottaa yli 100 pilvityyppiä. Jokainen niistä kuuluu johonkin kymmenestä pilvisuvusta, joiden luokitteluperusteita ovat ulkonäkö ja sijainti taivaalla.
Kymmenen pilvisukua:
- Kumpupilvet
- Sumupilvet
- Kumpukerrospilvet
- Hahtuvapilvet
- Laajat sadepilvet
- Verhopilvet
- Untuvapilvet
- Palleropilvet
- Harsopilvet
- Kuuropilvet.
Tutustu erilaisiin pilviin.
Kumpupilvet
- Sijainti taivaalla: Noin 2 000 metriä maanpinnan yläpuolella.
Kumpupilvet ovat yleensä verrattain korkeita ja muodoltaan usein möykkyjä, joiden yläpinta on poimittunut kuin kukkakaali. Kumpupilvet onkin nimetty pyöreähkön lakensa mukaan.
Kumpupilvet voivat kuitenkin kasvaa myös tornimaisiksi. Silloin puhutaan korkeaksi pullistuneista kumpupilvistä.
Kumpupilviä muodostuu kauniilla säällä.
Cumulus-suvun lajeja ovat:
- Matala kauniin sään Cumulus humilis
- Keskikorkea Cumulus mediocris
- Korkeaksi pullistunut Cumulus congestus
- Repaleinen Cumulus fractus.
Sumupilvet
- Sijainti taivaalla: Noin 2 000 metriä maanpinnan yläpuolella.
Sumupilvet ovat harmaita epämääräisiä pilviä, jotka muistuttavat sumua. Tämä selittää pilvisuvun nimen.
Sumupilvien paksuus vaihtelee huomattavasti – parista metristä 500 metriin. Sumupilviä syntyy Suomessa eniten syksyllä ja talvella.
Stratus-suvun lajeja ovat:
- Piirteetön Stratus nebulosus
- Repaleinen Stratus fractus.
Kumpukerrospilvet
- Sijainti taivaalla: Noin 2 000 metriä maanpinnan yläpuolella.
Kumpukerrospilvistä muodostuu usein harmaa poimuileva matto, joka peittää taivaan melkein kokonaan.
Joissakin säätilanteissa kumpukerrospilvet voivat kehittyä kumpupilviksi tai paksuuntua ja aiheuttaa heikkoa sadetta.
Stratocumulus-suvun lajeja ovat:
- Kerrosmainen Stratocumulus stratiformis
- Mantelimainen Stratocumulus lenticularis
- Vallinharjamainen Stratocumulus castellanus.
Hahtuvapilvet
- Sijainti taivaalla: Noin 2 000–6 000 metriä maanpinnan yläpuolella.
Hahtuvapilviä kutsutaan joskus myös lammaspilviksi, koska ne voivat näyttää villamaisilta hattaroilta. Valkoiset tai vaaleanharmaat hahtuvapilvet muistuttavat kumpukerrospilviä, mutta yksittäiset pilvimuodostelmat ovat kuitenkin hahtuvapilvien tapauksessa yleensä pienempiä.
Hahtuvapilviä esiintyy usein lämpiminä, kosteina kesäaamuina – monesti enteilemässä ukkosta tai sään viilenemistä.
Altocumulus-suvun lajeja ovat:
- Vallinharjamainen Altocumulus castellanus
- Kokkareinen Altocumulus floccus
- Kennomainen Altocumulus lacunosus
- Mantelimainen Altocumulus lenticularis
- Kerrosmainen Altocumulus stratiformis
- Aaltomainen Altocumulus undulatus.
Laajat sadepilvet
- Sijainti taivaalla: Noin 2 000–6 000 metriä maanpinnan yläpuolella.
Laajat sadepilvet muodostavat taivaalle paksun harmaan maton, jonka läpi auringonsäteet eivät pääse. Niille on ominaista pitkään jatkuva sade, joten niitä voidaan pitää varsinaisina sadepilvinä.
Nimbostratus-suvussa ei ole eri lajeja.
Verhopilvet
- Sijainti taivaalla: Noin 2 000–6 000 metriä maanpinnan yläpuolella.
Verhopilvet ovat ohuita, harmahtavia lauttoja, jotka peittävät taivaan joko kokonaan tai vain osittain. Ohuuden vuoksi pilvipeite päästää auringonsäteitä läpi. Siksi aurinko näyttää paistavan kuin kankaan takana.
Verhopilvien muodostuminen liittyy usein lämpimän rintaman saapumiseen.
Altostratus-suvussa ei ole eri lajeja.
Untuvapilvet
- Sijainti taivaalla: Yli kuusi kilometriä maanpinnan yläpuolella.
Untuvapilvet ovat usein höyhenmäisiä, mutta ne voivat muistuttaa myös kuituja ja ruotoja ja koostua rinnakkaisista juovista, jotka kaareutuvat päistään ylöspäin. Untuvapilvet ovat vaaleita ja läpikuultavia.
Untuvapilviä syntyy yleensä hyvällä säällä, mutta ne voivat myös enteillä myrskyä. Siksi entisaikojen merenkulkijat pitivät silmällä näitä viattoman näköisiä pilviä.
Cirrus-suvun lajeja ovat:
- Vallinharjamainen Cirrus castellanus
- Kuituinen Cirrus fibratus
- Tiheä Cirrus spissatus
- Jalasmainen Cirrus uncinus.
Palleropilvet
- Sijainti taivaalla: Yli kuusi kilometriä maanpinnan yläpuolella.
Palleropilvet ovat pieniä, valkoisia pallukoita, joita esiintyy usein riveittäin. Palleropilvet voivat muistuttaa hahtuva- ja kumpukerrospilviä, mutta ne ovat näitä pienempiä.
Palleropilviä syntyy usein talvella kylmällä ja kirkkaalla säällä.
Cirrocumulus-suvun lajeja ovat:
- Kerrosmainen Cirrocumulus stratiformis
- Mantelimainen Cirrocumulus lenticularis
- Vallinharjamainen Cirrocumulus castellanus
- Kokkareinen Cirrocumulus floccus.
Harsopilvet
- Sijainti taivaalla: Yli kuusi kilometriä maanpinnan yläpuolella.
Harsopilvet ovat läpikuultavia vaaleita pilviä, jotka verhoavat taivaan. Harsopilvet voivatkin muistuttaa verhopilviä, mutta ne ovat näitä ohuempia. Harsopilvihuntu onkin yleisimpiä syitä haloilmiöiden syntymiseen ilmakehässä.
Harsopilviä muodostuu, kun yläilmakehässä on runsaasti vettä.
Cirrostratus-suvun lajeja ovat:
- Kuituinen Cirrostratus fibratus
- Utu- tai sumumainen Cirrostratus nebulosus.
Kuuropilvet
- Sijainti taivaalla: Noin 2 000–6 000 metriä maanpinnan yläpuolella.
Myös ukkospilviksi kutsutuista kuuropilvistä tekee erikoisia se, että niitä esiintyy niin ilmakehän ala-, keski- kuin yläosassakin. Kuuropilvet kehittyvät kumpupilvistä. Alta mustiksi muuttuvat kuuropilvet kasvavat kuitenkin kumpupilviä selvästi suuremmiksi ja muotoutuvat usein alasimen mallisiksi.
Kuuropilvien syntymisestä voi seurata raju sääilmiö, kuten ukkonen, rankkasade, lumimyrsky tai raekuuro.
Cumulonimbus-suvun lajeja ovat:
- Vuorimainen Cumulonimbus calvus
- Kuituinen Cumulonimbus capillatus
- Alasinmainen Cumulonimbus incus.
Väriloistoa taivaalla
Aurinko valkaisee pilvet
Pilvet saavat värinsä auringonvalosta.
Pilvien rakenneosaset – vesipisarat ja jääkiteet – taittavat auringonvaloa, joten se hajoaa eri väreiksi.
Koska vesipisarat ja jääkiteet ovat usein erikokoisia, värit heijastuvat niistä sillä tavalla, että ne sekoittuvat. Ihminen aistii kokonaisuuden valkoisena.
Auringonvalon värit sekoittuvat pilvien vesipisaroissa ja jääkiteissä, ja siksi pilvet nähdään valkoisina.
Ennen kuin alkaa sataa, pilvet muuttuvat yleensä tummiksi, koska niihin kertyy vesipisaroita, jotka kasvavat kooltaan ja imevät aina vain suuremman osan valosta itseensä.
Isot tipat ovat raskaita. Siksi ne vajoavat sadepilven alaosaan. Tämä selittää sen, miksi ylhäältä vaalean pilven alapuoli voi olla melkein musta.
Pilvet hehkuvat joskus myös punertavina, sinertävinä tai kaikissa sateenkaaren väreissä.
Punaisia pilviä esiintyy etenkin auringon laskiessa ja noustessa eli silloin, kun se paistaa matalalla.
Pilvet voivat punertaa, kun aurinko laskee tai nousee.
Sironta on sitä voimakkaampaa, mitä lyhyempää säteilyn aallonpituus on. Kun auringonvalo kulkee pitempään ilmakehässä, lyhyet aallonpituudet sirottuvat pois ja jäljelle jäävät pitkä aallonpituudet.
Koska punaisen ja oranssin aallonpituus on pitempi kuin sinisen ja vihreän, ne hallitsevat taivaan ja pilvien väriä auringon ollessa matalalla.
Myös irisoiviksi pilviksi kutsuttujen väripilvien sateenkaaren värit syntyvät, kun samanlaiset mikroskooppiset jääkiteet taittavat auringonvaloa.
Värit taittuvat kuin suuressa linssissä, jossa voi tietyissä olosuhteissa nähdä kaikki sateenkaaren värit.
Ukkospilvien huipulle muodostuu usein jääkiteitä, ja kun niiden koko on sopiva, pilvet voivat hehkua kaikissa sateenkaaren väreissä.
Sinertäviä pilviä esiintyy joskus aamu- tai ilmahämärissä, kun aurinko on jo kadonnut taivaanrannan taa ja viimeiset valonsäteet tulevat sieltä.
Sinertävät pilvet sijaitsevat ilmakehän yläosissa. Siksi niihin osuvan ja niistä maanpinnalle heijastuvan valon täytyy kulkea otsonikerroksen läpi.
Punainen valo imeytyy otsonikerrokseen, mutta sininen valo läpäisee sen. Näin pilvet saavat sinisen sävynsä.
Valaisevia yöpilviä esiintyy 80–100 kilometrin korkeudessa maanpinnasta.
Kuinka pilvet vaikuttavat ilmastoon?
Pilvet viilentävät maapalloa
Matalalla sijaitsevilla tiheillä pilvillä on suuri merkitys ilmakehän lämpötilalle.
Sijainti taivaalla tarkoittaa käytännössä sitä, että pilvet varjostavat maanpintaa. Lisäksi yhdessä sellaisten vaaleiden alueiden kuten lumi- ja jääkenttien kanssa pilvet heijastavat noin 30 prosenttia auringonsäteistä takaisin ilmakehään.
Heijastuminen perustuu valkoiseen väriin. Mitä vaaleampi kappale on, sitä paremmin se heijastaa auringonvaloa avaruuteen.
Heijastuvuudesta käytetään myös nimitystä albedo latinan kielen valkoisuutta merkitsevän sanan mukaan.
Osa pilvistä vaikuttaa kuitenkin päinvastaisesti.
Korkealla sijaitsevat ja ohuet pilvet päästävät auringonsäteet läpi ja pidättävät maanpinnalta avaruuteen lähtevää lämpösäteilyä. Siksi näillä pilvillä on lämmittävä vaikutus.
Muokatut pilvet ehkäisevät ilmaston lämpenemistä
Vuonna 2021 julkaisemassaan raportissa Reflecting Sunlight: Recommendations for Solar Geoengineering Research and Research Governance tutkijat esittivät 329 konkreettista keinoa hillitä maapallon keskilämpötilan nousua albedovaikutusta voimistamalla.
Toimenpidevalikoimaan kuuluu esimerkiksi pilvien valkaisu valtamerien yllä (MCB, marine cloud brightening). Kyse on hankkeesta, jossa tietyillä merialueilla parannetaan matalalla sijaitsevien pilvien heijastuskykyä.
Ehdotettu menetelmä perustuu tuulivoimalla toimivaan tietokoneohjauksiseen alukseen, joka ruiskuttaa pilvikerrokseen merisuolahiukkasista koostuvaa sumua eli niin sanottuja aerosoleja.
Aerosolit lisäävät vesihöyryn määrää pilvissä ja saavat ne siten heijastamaan enemmän auringonvaloa takaisin avaruuteen.
Idean isä, eläkkeellä oleva Edinburghin yliopiston professori Stephen Salter, on arvioinut, että 300 aluksen laivasto voi laskea maapallon keskilämpötilaa 1,5 astetta.
”Ruiskuttamalla pilviin kymmenen kuutiometriä merisuola-aerosoleja sekunnissa voidaan korjata ne vahingot, jotka ihmisestä johtuva ilmaston lämpeneminen on aiheuttanut maapallolle tähän mennessä”, totesi Salter BBC:lle.
Hankkeen käynnistäminen vie kuitenkin aikaa ainakin kymmenen vuotta. Sitä kun ei ole vielä edes aloitettu.