Sade

Sade on pilvistä putoavaa vettä eri olomuodoissaan. Sateen syntyyn liittyy aina liikkuvan ilman viilenemistä, sillä ilman vedenpidätyskyky riippuu lämpötilasta. Jos lämmin, kostea ilma alkaa nousta ja siten jäähtyä, se saavuttaa kastepisteen ja osa vesihöyrystä alkaa tiivistyä vedeksi. Tietyissä oloissa vesihöyry voi myös suoraan härmistyä jääkiteiksi. Pisaroiden tai kiteiden synty edellyttää lisäksi sopivia tiivistymisytimiä, kuten pieniä pölyhiukkasia tai muita epäpuhtauksia. Pisarat kasvavat suuremmiksi. Lopulta ne ovat niin suuria verrattuna ilmanvastukseen, että painovoima kumoaa ilman nousevasta liikkeestä aiheutuvan nostovoiman ja vesipisarat tai lumihiutaleet putoavat. Joskus sade haihtuu ennen maahan putoamistaan. Pilvestä roikkuvaa sadejuovaa, joka ei ulotu maahan asti, kutsutaan virgaksi.

Pilven alinen sade näkyy tummina juovina.

Sateeseen liittyvä vesitieteellinen suure on sadanta.

Sateen lajit

Useimmiten ilman jäähtyminen aiheutuu sen kohoamisesta. Ilman kohoamisen syyt voivat kuitenkin olla erilaisia, ja näin voidaan erottaa eri sadelajeja:

Konvektiivisen sateen synty

• Konvektiivinen sade syntyy, kun ilma lämmetessään kohoaa ylöspäin (konvektio) esimerkiksi auringonpaisteen seurauksena. Ylempänä ilma on viileämpää, jolloin lämpimämmän ilman sitoma kosteus tiivistyy pisaroiksi ja sataa alas. Konvektiivisia sateita esiintyy erityisesti päiväntasaajan ympäristössä, missä aurinko lämmittää kuumasti ja missä ilman nousemista vauhdittaa myös planetaarisen tuulijärjestelmän aiheuttama päiväntasaajan matalapaine. Päiväntasaajalla ilma on lämmintä ja se voi siksi sitoa runsaasti kosteutta ilman että kosteus tiivistyy sateeksi. Näin ollen sade on alettuaan usein rankkaa. Konvektiosateelle on kovan hetkellisen intensiteetin lisäksi tyypillistä kuuroluontoisuus. Konvektiosateisiin liittyy joskus ukkosta.

Orografisen sateen synty.

• Orografisessa sateessa ilmavirtaus kohtaa esteen, esimerkiksi vuoren, joka pakottaa sen nousemaan ylöspäin. Kuten konvektiosateen kohdalla, myös tässä tapauksessa ilma on kylmempää ylempänä ja näin ollen ilmavirtaus kylmenee noustessaan. Ilman kyky sitoa kosteutta laskee ja kosteus tiivistyy pisaroiksi. Yleensä näin syntyvät pilvet satavat alas jo ilmavirtauksen tulosuunnan puoleisella rinteellä. Orografisia sateita esiintyy sellaisilla alueilla, joissa on korkea ilmankosteus ja vuoristoja. Orografisia sateita esiintyy muiden muassa Norjassa, Etelä-Chilessä, Pohjois-Amerikassa Washingtonin osavaltiossa ja Brittiläisen Kolumbian provinssissa, Intiassa Itä-Ghatien ja Länsi-Ghatien vuoristoissa sekä Himalajan etelärinteillä. Orografiset sateet aiheuttavat tavallisesti kuivuutta vastakkaiselle rinteelle ja vuoriston takaiselle alueelle orografisten sateiden synnyttämän sateen katvealueen vuoksi.

Rintamasateen synty

• Rintamasade syntyy, kun kahden erilämpöisen ilmamassan kohdatessa raskaampi kylmä ilma painuu kevyemmän lämpimän ilman alle ja pakottaa näin lämpimämmän ilman kohoamaan. Talvisin käytännössä kaikki Suomen ja Euroopan pohjoisosien sateet ovat rintamasateita. Konvektiosateiden osuus lisääntyy mitä etelämmäksi mennään. Kesäisin myös Suomessa konvektiosateiden osuus on suuri.

Sateen olomuodot

Suomessa kaikki merkittävä sade, tihkua lukuun ottamatta, syntyy jäätyneessä olomuodossa. Sadepilven yläosassa, jossa lämpötila on −12...−40 °C, on pieniä jääkiteitä ja alijäähtyneitä vesipisaroita. Clausius–Clayperonin yhtälön mukaisesti kyllästystila jääpinnan suhteen saavutetaan lämpimämmässä kuin nestepinnan suhteen. Niinpä näissä lämpötiloissa sadepilven sisällä yleensä vallitsee olosuhteet, joissa vesipisaroista haihtuu vesihöyryä joka härmistyy jääkiteiden pintaan. Niistä kasvaa lumihiutaleita. Pisarat voivat myös tarrautua kiinteän kiteen pintaan kuten kieli pakkasella rautakaiteeseen. Kun hiutaleet kasvavat niin isoiksi, ettei pilven muodostanut nousuliike enää kannattele niitä, ne putoavat alempiin ilmakerroksiin, missä on tyypillisesti lämpimämpää ja kosteampaa. Matkan varrella hiutaleet kasvavat edelleen. Jos ne putoavat tarpeeksi kauan ilmassa, jonka lämpötila on nollan yläpuolella, ne sulavat osittain rännäksi tai kokonaan vesisateeksi. Jos ne eivät sula ennen maahan saapumistaan, sataa lunta.

Jos sulaneet pisarat joutuvat uudestaan ilmakerrokseen, jonka lämpötila on pakkasen puolella, ne saattavat pysyä edelleen nestemäisinä ja muuttua alijäähtyneeksi vedeksi. Näin voi käydä inversiotilanteissa. Jos kylmä ilmakerros on tarpeeksi paksu, pisarat jäätyvät lopulta kokkareisiksi jääjyväsiksi. Joskus taas sade haihtuu pudotessaan kohti maata.

Tihkua sataa paksusta sumupilvestä, ja sen syntyprosessi voi tapahtua kokonaan nestemäisessä muodossa. Tihkupisarat ovat oleellisesti pienempiä kuin "oikeat" sadepisarat: tihkupisaroiden halkaisija on 0,1 mm ja sadepisaroiden 0,5–2 mm. Ne eivät tee renkaita lätäkön pintaan, mutta huonontavat näkyvyyttä, tuntuvat kasvoilla kosteutena ja sumentavat silmälasit nopeasti. Tihkua vastaava prosessi kylmemmässä säässä tuottaa mannaryyniä muistuttavia lumijyväsiä.

Rakeita syntyy kuuropilven voimakkaissa pystyliikkeissä. Ne kiertävät usein monta kierrosta pilven lämpimän alaosan ja kylmän yläosan välillä keräten pintaansa huurretta, joka sulaa ja jäätyy taas uudelleen. Sahaamalla suuren rakeen kahtia voi nähdä kerroksia, jotka kertovat rakeen kasvutavasta.

Sadekuuro on usein rankka, ohimenevä sade, joka sataa suurin pisaroin. Se tulee yleensä kuuro- tai ukkospilvestä (Cumulonimbus). Pienen sadekuuron halkaisija voi olla alle kilometri, suuren yli 20 km.

Suomessa sataa keskimäärin joka kolmas päivä, vähiten keväisin ja eniten syksyisin.

Sateen enteitä

Huonoa säätä enteilevä taivas on sävyltään kesällä monesti likaisenharmaa. Sateen edellä ilmestyy taivaalle tummia pilviä tai tumma/tummeneva pilvipeite paksunee. Aina tummat pilvetkään eivät enteile sadetta. Toinen merkki alkavasta sateesta on korkeista pilvistä koostuvan pilvirintaman lähestyminen. Sadetta voivat ennustaa myös yhä korkeammaksi nousevat kumpupilvet. Kaukainen sade voi himmentää sumumaisena tai juovaisena takana olevaa taivasta. Sade näkyy monesti satavan pilven alla tummina pystysuorina juovina, tai vaaleina juovina tummaa taustaa vasten. Juovat voivat olla hitsautuneet tummaksi alueeksi, joka ulottuu pilven alta maahan asti. Sade tulee, jos satavan näköinen pilvi näyttää lähestyvän pilvien liikkeiden mukana. Juuri ennen sadetta linnut lentävät matalalla, taivas on suureksi osaksi tummanharmaitten pilvien peitossa ja pilvenriekaleita nähdään. Sade itsessään voi ennustaa kesällä ukkosta, varsinkin jos on lämmintä.

Sadepisaroiden koko ja putoamisvauhti

• Tihkusateen pisara: läpimitta n. 0,5 mm, putoaa vauhdilla 2 m/s
• Normaali vesisade: läpimitta n. 5 mm, putoaa vauhdilla 9 m/s

Sadetta kuvaavia lukuja

PW kuvaa ilmakehäluotaimissa mitattua satamiskelpoisen veden määrää. PW yli 4,4 lupaa suurta sadetta, alle 2,5 heikohkoa sadetta.^lähde?

Historiallisesti suuria sademääriä

Enintään tunnin kestäneitä rankkasateita

• 16,5 mm / 1 minuutti, 5.4.1926, Obid's Camp, Kalifornia, Yhdysvallat
• 63,0 mm / 5 minuuttia, 29.11.1911, Porto Bello, Panama
• 126,0 mm / 8 minuuttia, 25.5.1920, Füssen, Saksa
• 198,1 mm / 15 minuuttia, 12.5.1916, Plumb Point, Jamaika
• 205,7 mm / 20 minuuttia, 7.7.1889, Curtea-de-Argés, Romania
• 304,8 mm / 42 minuuttia, 22.6.1947, Holt, Missouri, Yhdysvallat

Tuntia pidempiä rankkasateita

• 482,6 mm / 2 tuntia 10 minuuttia, 18.7.1889, Rockpoint, Virginia, Yhdysvallat
• 558,8 mm / 2 tuntia 45 minuuttia, 31.5.1935, D'Hanis, Teksas, Yhdysvallat
• 782,3 mm / 4 tuntia 30 minuuttia, 18.7.1942, Smethport, Pennsylvania, Yhdysvallat
• 965,2 mm / 18 tuntia, 8.9.1956, Kadena, Okinawa, Japani, pyörremyrsky Emma
• 1 059,2 mm / 21 tuntia, 8.9.1956, Kadena, Okinawa, Japani, pyörremyrsky Emma
• 1 168,1 mm / 24 tuntia, 14.-15.7.1911, Baguio City, Filippiinit

Vähintään vuorokauden kestäneitä rankkasateita

• 1 034,1 mm / 24 tuntia, 14.6.1876, Cherrapunji, Intia
• 1 584,7 mm / 39 tuntia, 14.-16.7.1911, Baguio City, Filippiinit

Vähintään kaksi vuorokautta kestäneitä rankkasateita

• 1 671,0 mm / kaksi vuorokautta, 19.7.-20.7.1913, Formosa, Japani (Taiwan)
• 2 010 mm / kaksi vuorokautta 15 tuntia, 14.-17.7.1911, Baguio City, Filippiinit

Vähintään kolme vuorokautta kestäneitä rankkasateita

• 2 071 mm / kolme vuorokautta, 18.7.-20.7.1913, Formosa, Japani (Taiwan)
• 2 210 mm / kolme vuorokautta 15 tuntia, 14.-18.7.1911, Baguio City, Filippiinit

Vähintään neljä vuorokautta kestäneitä rankkasateita

• 2 587 mm / neljä vuorokautta, 12.6.-15.6.1876, Cherrapunji, Intia

Katso myös

• Pilvilajit
• Sademäärä
• Sadekuuro
• Kuuropilvi
• Sadepilvi
• Lämmin rintama
• Kylmä rintama
• Matalapaine
• Eläinten sataminen

Lähteet

• Karttunen, Hannu & Koistinen, Jarmo & Saltikoff, Elena & Manner, Olli: Ilmakehä, sää ja ilmasto. (Ursan julkaisuja 107) Helsingissä: Ursa, 2008. ISBN 978-952-5329-61-2
• Rinne, Juhani & Koistinen, Jarmo & Saltikoff, Elena (toim.): Suomalainen sääopas. Helsingissä: Otava, 2008. ISBN 978-951-1-22320-7

Aiheesta muualla

• Säätutka.fi

Meteorologinen data ja muuttujat

• Auringon säteily
• CAPE
• helteen tukaluus
• CIN
• epävakaisuus
• kastepiste
• konvektio
• kosteus
• lämpötila
• lifted-indeksi
• näkyvyys
• pakkasen purevuus
• pilvi
• salama
• sade
• tuuli
• vesihöyry