Miten monta erilaista lumihiutaletta on?
Minttu murjottaa. Vielä eilen hän oli Anni-koiransa kanssa kieriskellyt lumessa Vieno tädin pihalla. Nyt vesipisarat pomppivat jäätiköksi muuttuneella pihamaalla. Minttu tuijottaa synkkänä ikkunasta pimenevään iltaan.
-Talvi on ihan pilalla, Minttu äyskii, heittää villasukat jalastaan ja työntää kielensä ikkunalasiin kiinni. Anni ryntää villasukkia ravistelemaan.
Tunnelma Vieno tädin keittiössä on synkkä. Vieno tätikään ei oikein keksi mitään lohduttavia sanoja, vaan tulee Mintun viereen tuijottamaan jäistä ja märkää pihaa.
-Hauska jälki tuli tuosta sinun kielestäsi ikkunalasiin, Vieno täti vihdoin keksii keventää tunnelmaa, muinoin me lapset aina lumisateella työnsimme kielen ulos suusta ja yritimme kerätä sillä lumihiutaleita.
-Kyllä mekin Kaisan kanssa sitä on kokeiltu, Minttu herää murjotuksestaan. –Ne vaan sulaa heti pois. Mutta meidän auton ikkunaan satoi kerran mökillä ihan ihania hiutaleita. Isänkin mielestä niitä oli sääli hinkata pois.
-Niin, niitä on niin monenlaisia… lumihiutaleita hiljalleen, sataa maahan lumivalkoiseen… Vieno täti alkaa hyräillä.
-Älä nyt rupea romantilliseksi, Minttu tökkää Vieno tätiä poskeen. -Mitenhän monta erilaista lumihiutaletta on?
-Yritetäänkö laskea, kun seuraavan kerran sataa lunta… tai ehkä kysytään tuosta naapurin Annakaisalta, Vieno täti innostuu.
-Joo ja kerrotaan heti Kaisallekin, Minttu on jo eteisessä ja vetää kumisaappaita jalkaan.
Annakaisa von Lerber toimii tutkijana Ilmatieteen laitoksella ja hän vastaa mielellään Vieno-tädin ja Mintun kysymyksiin. ”Ihmiset kyselevät usein, kuinka monta erilaista lumihiutaletta on ja onko todella jokainen omanlaisensa. Lumihiutaleita on todellakin lukematon määrä, ja luonnossa on erittäin epätodennäköistä, että kohtaisi kaksi samanlaista yksilöä. ”
Lumikide on aina 6-kulmainen
Ensin Annakaisa kertoo hieman lumihiutaleiden perusteista. Tutkijalle lumikide on yksittäinen kappale, kun taas lumihiutaleessa on niitä mukana monen monta. Lumikiteiden perusmuotoja lasketaan olevan noin 35. Kiderakenne on aina 6-kulmainen tai sen kerrannainen; vesimolekyylin muoto ja fysiikan lait määräävät, ettei muita voi olla. Lumikide muodostuu jäätymisytimen ympärille syntymäympäristönsä olosuhteissa ja sen rakennusaineista eli vesihöyrystä. Syntyvä lumikide on syöppö ja kun se lähtee muodostumaan taivaalla se nappaa lähistön vesimolekyylejä, jotka jäätyvät kiteen teräviin reunoihin. Kasvavat kiteet kulkevat tuulten mukana jonnekin muualle, jossa ne jatkavat kasvuaan nyt uuden ympäristön olosuhteitten mukaan. Näin niistä tulee yksilöllisiä eikä mikään lumikide lopulta kulje täsmälleen samaa polkua. ”Tutkijalle lumikiteet tai -hiutaleet ovatkin kuin kirjeitä taivaalta, joiden avulla voidaan päätellä millaisen matkan ne ovat kulkeneet” lainaa Annakaisa kuuluisaa japanilaista lumihiutaletutkijaa Ukichiro Nakayaa 1940-luvulta.
Lumikiteen rakenteen määrittelee ilmankosteus ja lämpötila. Lämpötila määrää lumikiteen muodon, ja kosteus taas vaikuttaa kiteen monimuotoisuuteen. Kauniit tähtirakenteet – tutkijoiden kielellä dendriitit – syntyvät -15 °C lämpötilassa ja ympäristössä, jossa on paljon kosteutta. Ne kasvavat hyvin voimakkaasti sekä kiteinä, mutta myös kiinnittyen toisiinsa lumihiutaleiksi ja näin näkyvät hyvin myös säätutkan kuvassa. Suomessa lumisadepilvet ovat usein matalia, noin 3-4 kilometriä korkeita. Lumihiutaleen putoamisnopeus on n. 1 m/s eli keskimäärin matka kestää, toki tuuliolosuhteitten mukaan, runsaan tunnin. Huurtunut kide tai hiutale, jossa alijäähtyneitä pilvipisaroita on jäätynyt kiteen pintaan, voi kuitenkin tulla alas jopa 2-3 m/s. ”Muodostuvan kiderakenteen ja putousnopeuden erojen perusteella voimme tunnistaa lumen ominaisuuksia tutkakuvassa” kertoo tutkija.
Isot hiutaleet syntyvät merellä
Lumihiutaleet ovat ilmakehän olosuhteitten takia erilaisia ympäri maailmaa. Helsingissä lumikiteet näyttävät joskus mannaryyneiltä. Kyseessä on silloin lumirae, joka on peittynyt alijäähtyneiden pilvipisaroiden alle niin, ettei alkuperäistä lumikiteen muotoa enää erota. Kun Helsingissä tulee isoja ilmavia lumihiutaleita niin usein syynä on Itämerellä syntyvä lumi. Merkittävä tuuli jäättömän, avoimen vesialueen yllä nostaa kosteutta ylöspäin, jolloin lumikiteet muodostuvat alhaalla ja kasvavat nopeasti. Lopulta lumi sataa aivan rannikolle. ”Nämä nauhamaiset lumisaderintamat näkyvät hyvin tutkakuvassa Suomen ja Viron rannikon välillä” sanoo Annakaisa.
Tänäkin talvena monelle Pääkaupunkiseudun hiihtäjälle tuttu keinotekoinen tykkilumi tuottaa jäätynyttä vettä ilman kiderakennetta. Puuterilumi, josta erityisesti laskettelijat pitävät on juuri sitä kaunista tähtirakenteista muodostuvaa dendriittilunta. Säämallit ennustavat lumisateet hyvin ja dendriittien kasvuvyöhykkeet näkyvät tutkassa, joten kuvasta voidaan periaatteessa nähdä, onko tulossa hyvää laskettelulunta. ”Tämä vaatii vielä lisää tutkimusta, mutta ollaan jo melko lähellä päättelemään joitakin lumisadeluokkia. Laskettelijoiden hiihtokelejä tärkeämpää on arvioida lumen määrä ja rakenne, jolloin voidaan paremmin valmistautua jo etukäteen tarvittaviin toimenpiteisiin lentokentillä ja teiden kunnossapidossa” kertoo Annakaisa.
Ei kahta samanlaista
Palaamme vielä lyhyesti lumikiteitten eroihin. Laboratorio-olosuhteissa voidaan periaatteessa luoda kaksi samanlaista lumikidettä pitämällä olosuhteet täsmälleen samanlaisina. Laboratorioiden ulkopuolella tämä ei kuitenkaan ole mahdollista vaan jokainen lumihiutale on sen oman polkunsa tulos. ”Lumihiutaletta voisi siis verrata ihmisen eloon. Jokainen meistä muotoutuu omanlaisekseen sen mukaan, miten elämä meitä kuljettaa” pohtii tutkijamme.
Mintulle lumitutkijalla on vielä vinkki. ”Lumihiutaleiden bongailu on tosi hauskaa puuhaa. Muuta ei lumisateella tarvita kuin mustat lapaset ja suurennuslasi mukaan niin aivan uusi maailma aukeaa.”
Vieno-tädiltä voivat kysyä niin isot kuin pienetkin! Lähetä kysymyksesi toimitukselle osoitteeseen: swilander@hotmail.com ja toimitamme sen edelleen Vieno-tädille.
Tällä kerralla asiantuntijanamme toimi Ilmatieteenlaitoksen tutkija Annakaisa Von Lerber
