Ilm

Maa erinevate piirkondade ilma aad õhumasside liikumisel kaasnevad õhutemperatuuri, -rõhu ja -niiskuse erinevused, mis on põhjustatud maapinnale langeva päikesekiirguse hulgast. Ilm muutub perioodiliselt, see on seotud meteoelementide ööpäeva ja aastaaegade muutuste käiguga. Päikesekiirguse hulk sõltub aastaajast, täpsemalt sellest, kui kõrgel horisondist ja kui kaua (päeva pikkus) päike päeval paistab. See oleneb laiuskraadist, mida kaugemale ekvaatorist, seda väiksem on päikesekiirguse kaldenurk ja seda vähem soojust saavad need maa-alad. Samas on ilmekad mitteperioodilised ööpäevasest kõikumisest sõltumatud ilmamuutused, mis haaravad suuri alasid, näiteks kogu Läänemere piirkonna. Mitteperioodilised ilmamuutused sõltuvad atmosfääri baariliste süsteemide arengust ja liikumisest.

Maa telg on oma orbiidi tasapinna suhtes kaldu ja seetõttu langeb päikesekiirgus talvel Maa poolustele lähemalolevatele aladele väiksema nurga all. Samal põhjusel vahelduvad ka Maa tiirlemisel aastaajad.^[4] Õhutemperatuuri suured erinevused polaaralade ja troopiliste alade õhumasside vahel põhjustavad jugavoole.^[5] Keskmiste laiuskraadide ilmasüsteemid (näiteks troopilised tsüklonid) on põhjustatud jugavoolude ebastabiilsusest.^[6]

Pilvisusest sõltuv päikesekiirguse jaotumine põhjustab piirkondade ebaühtlase soojenemise. Selgel päeval on päikesekiirgust rohkem ning siis on ka õhutemperatuur kõrgem.^[7] Mägisel maastikul kõrgemale liikudes või lennukiga kõrgemale tõustes muutub õhk jahedamaks, sest kõrgemad õhukihid on madalamate kihtidega võrreldes soojusallikast (soojenenud maapinnast) kaugemal. Kõrgematesse õhukihtidesse kandub soojus peamiselt õhu konvektiivliikumise vahendusel, mis sõltub meie kohal oleva õhumassi vertikaalsest tasakaalust. Siin on oluline teada, et tõusma või laskuma sunnitud õhu kuivadiabaatiline vertikaalne temperatuurigradient on 1 ja märgadiabaatiline gradient 0,6. Need adiabaatilised füüsikalised suurused näitavad õhutemperatuuri püstsuunalist muutust iga 100 m kohta.^[8][9][10] Lokaalselt sõltub aluspinna (veekogud, metsad, jääkate või inimtekkelised objektid) temperatuur pinnase füüsilistest omadustest (peegelduvus, tihedus, niiskus ja soojusmahtuvus). Näiteks maapind soojeneb päikesepaistelisel suvepäeval kiiremini kui veepind.^[11]

Soojenenud maapinna temperatuurierinevused põhjustavad omakorda maapinnalähedases õhukihis selle tiheduse erinevusi. Maapinna kohal ümbritsevast õhust rohkem soojenenud õhukogum on suurema paisumise tõttu väiksema õhutihedusega.^[12][13] Selle tulemusena hakkab ebapüsivas õhumassis (sõltub siis päevasest õhukihtide tegelikust temperatuurijaotusest) kergem õhk ülespoole tõusma, kõrgemal olev jahedam õhk aga vajub alla. Veekogude rannikualadel tekib väiksema ulatusega rannikubriise.

Püsiva tasakaaluga õhumassis ei teki ka kõige palavama ja päiksepaistelisema ilmaga õhu konvektiivliikumist.

Tuuled tekkivad baariliste süsteemide õhurõhkude erinevuse tõttu ja puhuvad Coriolisi jõu mõjul süsteemi keskpunkti suhtes spiraalselt .^[14]

 

Sünoptika ehk ilmaennustusteadus on meteoroloogia osa. Inimesed on püüdnud ilma ennustada juba aegade algusest, kuid formaalselt võib selle alguseks pidada 19. sajandit.^[15] Ilmaennustuseks on vajalik koguda hulk andmeid atmosfääri olukorra kohta ning tunda atmosfääriprotsesside seaduspärasusi.

Atmosfäär on kaootilises liikumises süsteem, mispärast võivad väikesed muutused süsteemi ühes osas mõjutada kogu süsteemi.^[16] Seetõttu on keeruline ennustada ilma piisava täpsusega rohkem kui paar päeva ette. Samas töötavad ilmateadlased pidevalt selle nimel, et seda piiri nihutada. Ilmaennustajad peavad võimatuks saada praegu vähegi kasutatavaid igapäevaseid ennustusi rohkem kui 10 päeva ette.^[17][18]

Kui varem said ilmaennustajad toetuda vaid õhurõhumuutusele, valitseva pilvkatte ja tuule suuna jälgimisele, siis nüüd kasutatakse ilma prognoosides arvutiteid ilma numbriliseks mudeldamiseks Maa ilmasatelliitidetelt kogutud sondeerimisandmete põhjal^[19][20] Parima prognoosmudeli valimiseks on siiski vajalik inimene, kes tunneb ilmamustreid ning seoseid eri nähtuste vahel, kellel on teadmised mudeli toimimisest ja selle kõrvalekalletest. Atmosfääri kaootiline iseloom, atmosfääri kirjeldavate võrrandite lahendamiseks kuluv mahukas arvutusjõudlus, võimalikud vead algolukorra mõõtmises ja puudulikud teadmised atmosfääriprotsessidest tähendavad seda, et prognoosid muutuvad seda ebatäpsemaks, mida pikemaks venib aeg käesoleva ja prognoositava ilma vahel. Eri mudelite ja teadmiste kasutamine aitab eksimisvõimalusi vähendada ning valida välja kõige tõenäolisem prognoos.^[21][22][23]

Inimesed vajavad ilmaennustusi iga päev oma toimingute korraldamiseks või otsustamiseks, kuidas riietuda või millal, kas ja kuhu minna. Ilmaennustused on eriti olulised äärmuslike ilmaolude puhul. Õigeaegsed hoiatused aitavad kaitsta elusid ja vara. Ilma ennustamine on oluline näiteks põllumajanduse, transpordi jaoks merel ja õhuruumis.^{[24][25][26][27]}

Inimesed on alati üritanud ilma mõjutada ja on tõendusmaterjali selle kohta, et inimtegevus (põllumajandus, tööstus) on ilmamustreid tahtmatult muutnud. Uurides teiste planeetide atmosfääri, on saadud rohkem teavet ilma muutuste põhjustest Maal. Kuulus Päikesesüsteemi maamärk, Jupiteri Suur Punane Laik on antitsükloni torm, mis on kestnud vähemalt 300 aastat.

 

Planeedil Maa on aasta keskmised õhutemperatuurid vahemikus ±40 °C. Eri kliimatingimustega piirkondades võivad esineda ka kõrgemad või madalamad õhutemperatuurid. Ametlikult on maailma madalaim mõõdetud õhutemperatuur –89,2 °C (Antarktikas Vostoki polaarjaamas 21. juulil 1983). Kõrgeim mõõdetud õhutemperatuur on 57,7 °C (Liibüas Al 'Aziziyahis 13. septembril 1922).^[28] Kõrgeim aasta keskmine õhutemperatuur oli 34,4 °C Etioopias Dallolis.^[29] Madalaim aasta keskmine õhutemperatuur oli –55,1 °C (Antarktikas Vostoki polaarjaamas).^[30] Madalaim aasta keskmine õhutemperatuur inimasustusega piirkonnas oli Kanadas Eurekas (–19,7 °C).^[31]

 

Ilm on otseselt mõjutanud inimkonna ajalugu. Ilm on mõjutanud ajaloolisi sündmusi ning kliimamuutused on põhjustanud rahvastikurändeid; äärmuslikud ilmanähtused on põhjustanud tagasihoidlikumaid rahvaste liikumisi ühest piirkonnast teise (põhjuseks näiteks kõrbestumine Lähis-Idas, aga ka jääajal liustikest tekkinud ühendusteed). 1281. aastal päästis Kamikaze taifuun Jaapani mongolite invasiooni eest.^[32] Prantsusmaa loobus nõuetest Florida vastu, kui 1565. aastal hävis orkaanis Prantsuse laevastik, võimaldades Hispaanial vallutada Fort Caroline'i.^[33] Orkaan Katrina laastamistöö tõttu oli miljon inimest sunnitud lahkuma oma kodust ning asuma elama mujale; see oli suurim rahvastiku ümberpaigutumine Ameerika Ühendriikide ajaloos.^[34][35]

Ilm avaldab mõju inimese füüsilisele ja vaimsele tervisele. Külma ja kuiva õhku on seostatud migreenidega ning astma ja artriidivalude ägenemisega. Suremus tõuseb kuumalainete ajal rohkem kui väga külmadel perioodidel, eriti ägenevad südameveresoonkonna haigused. Külm ilm on lisaks otsesele mõjule (alajahtumine, gripp, kopsupõletik) seotud inimese terviseprobleemidega ka kaudselt (libedaga kukkumised, avariid, õnnetused, tulekahjud). Pikad pimedad talved mõjutavad inimeste meeleolu ning võivad kaasa aidata depressiooni tekkimisele. Tuul kannab edasi saastet ja allergeene, mõjutades hingamisteede haiguste põdejaid, näiteks astmaatikuid.^[36][37]

Inimene on kogu aeg üritatud ilma mõjutada ja muuta: alates iidsetest vihmarituaalidest kuni vihmapilvede laialiajamiseni Punase väljaku kohalt ja USA sõjaväe operatsioonini Popeye, mille eesmärk oli segada varustuse transportimist, üritades pikendada Põhja-Vietnami mussooni.^[38]

Kõige edukamalt on õnnestunud mõjutada sademete teket. Nii hajutatakse pilvi suuremate lennuväljade kohalt, üritatakse suurendada lumesadu mägedes ning takistada rahe teket.^[39] Üks hiljutisemaid näiteid ilma tahtlikust mõjutamisest oli Hiina ettevalmistused 2008. aasta suveolümpiamängudeks. Pekingi 21 piirkonnast tulistati taevasse 1104 vihmasadu kaugemal varem esilekutsuvat raketti hoidmaks ära vihmasadu mängude paigal avatseremoonia ajal. Pekingi kohaliku meteoteenistuse juht Guo Hu kinnitas, et plaan õnnestus (Pekingi lähedases Hebei provintsi linnas Baodingis registreeriti 100 mm sademeid ja Fangshani piirkonnas 25 millimeetrit).^[40]

Inimtegevuse mõju ilmale.^[39]

• Vääveldioksiidi ja lämmastikoksiidide emissioon atmosfääri põhjustab happevihmasid, millel on kahjustav mõju järvedele, taimekasvule ja hoonetele.
• Inimeste tekitatud tööstuslik saaste halvendab õhu puhtust ja nähtavust.^[41]

• Päikesekiirgus
• Õhutemperatuur
• Õhuniiskus (ka kastepunkt)
• Pilvisus
• Õhurõhk
• Tuul
• Sademed
• Nähtavus
• Õhuelekter, äike
• Atmosfääri valgusnähtused
• Õhu vertikaalne tasakaal (adiabaatilised nähtused)
• Nähtused, tormid

Neid põhilisi ilmaelemente mõõdetakse vastavate mõõteriistadega ilmajaamades, mõõtmisi tehakse ka uurimislaevadel, lennukitel, raadiosondide ja poide abiga. Ilmasatelliidid jälgivad troposfääri kosmosest ning annavad palju informatsiooni pilvkatte, mere ja ookeani lainete kõrguse ja baariliste süsteemide kohta.

• Mereilma prognoosimisest, Helen Raiendi küsimustele vastab Merike Merilain
• Sõnastik | Keskkonnaagentuur | ILM

Tsitaadid Vikitsitaatides: Ilm