SELVITYS LENTOLIIKENTEEN PÄÄSTÖJEN AIHEUTTAMISTA TIIVISTYMISJUOVISTA

Transkriptio

1 SELVITYS LENTOLIIKENTEEN PÄÄSTÖJEN AIHEUTTAMISTA TIIVISTYMISJUOVISTA Kuva: L. Laakso ILMANLAADUN ASIANTUNTIJAPALVELUT 2012

2

3 SELVITYS LENTOLIIKENTEEN PÄÄSTÖJEN AIHEUTTAMISTA TIIVISTYMISJUOVISTA Jarkko Hirvonen Herman Böök Jatta Salmi Katja Lovén Konsultointipalvelut ILMATIETEEN LAITOS Helsinki

4

5 SISÄLLYSLUETTELO 1. JOHDANTO PERUSTIETOA TIIVISTYMISJUOVISTA TIIVISTYSMISJUOVIEN SYNTYPERIAATTEET Tiivistymisjuovien syntymisen, säilyvyyden ja haihtumisen fysiikka Tiivistymisjuovien muodostumisen laskentamenetelmä Tiivistymisjuovia synnyttäneiden tilanteiden tarkempi tutkailu YHTEENVETO VIITELUETTELO... 16

6

7 5 1. JOHDANTO Tämän selvityksen tarkoituksena on kuvata lentoliikenteen pakokaasupäästöjen aiheuttamaa tiivistymisjuovailmiötä (engl. contrail), sen syntytapaa sekä ilmiön fysikaalisia perusteita. Finavia saa vuosittain lukuisia yhteydenottoja ja tiedusteluita lentoliikenteen päästöjen aiheuttamiin tiivistysjuoviin liittyen. Tarve selvityksen tekemiselle syntyi tästä syystä. Työn tilasi Finavia Oyj ja selvitys tehtiin Ilmatieteen laitoksen Konsultointipalvelut - yksikössä. Selvityksen pääkirjoittaja on lentosääpäivystystyötä tekevä meteorologi, joka on asiantuntija omalla alallaan. 2. PERUSTIETOA TIIVISTYMISJUOVISTA Korkealla ilmakehässä lentävien pääsääntöisesti suihkumoottoreita käyttävien lentokoneiden jälkeensä jättämiä tiivistymisjuovia on usein havaittavissa paljain silmin, kun sääolot lentokoneiden lentokorkeudella yläilmakehässä ovat suotuisat tiivistymisjuovien syntymiselle. Tiivistymisjuovia syntyy säännöllisesti, mutta niitä ei useissa tapauksissa havaita maanpinnalta, koska muut tekijät, kuten alemmat pilvikerrokset, sade, sumu tai huonot valaistusolosuhteet estävät tiivistymisjuovia näkymästä. Toisinaan tiivistymisjuovia ei muodostu lentoliikenteestä huolimatta ilmakehän tiivistymisjuovien synnylle edustamien epäedullisten olosuhteiden johdosta. Tärkeimmät tiivistymisjuovien muodostumiseen ja säilymiseen vaikuttavat tekijät ovat ilman lämpötila ja ilmankosteus. Ilman täytyy olla riittävän kylmää; lämpötilan tulee mieluiten olla alle -40 C, jotta tiivistymisjuovien synty on todennäköistä. Muodostuneet tiivistymisjuovat voivat säilyä pitkään, jos ilma on alhaisen lämpötilan lisäksi riittävän kosteaa. Tällöin tiivistymisjuovat muuttuvat lopulta Cirrus-yläpilviksi (Ci), joita ei enää riittävän ajan kuluttua kyetä ulkomuodon perusteella erottamaan tavallisista Ci-pilvistä. Jos ilmankosteus on pieni, lentokoneen jälkeensä jättämä tiivistysjuova haihtuu ja katoaa näkyvistä nopeasti. Tässä tapauksessa taivaalla näkyvä juova muistuttaa vain lyhyen aikaa sen aiheuttaneen lentokoneen lentoreitistä. Lentoliikenteen aiheuttamat tiivistymisjuovat on ilmiönä tunnettu siitä saakka, kun riittävän tehokkaita ja korkealla lentämään kykeneviä kiinteäsiipisiä ilma-aluksia on ollut olemassa. Ensimmäisiä julkaistuja tutkimuksia tiivistymisjuovista on tehty jo vuonna 1919 (Baschin, 1919). Suuremmassa määrin kiinnostus juovien syntymisen fysiikan ymmärtämiseen ja selittämiseen lisääntyi toisen maailmansodan aikoihin ja sen jälkeen (Appleman, 1953; Brewer, 1946). Kiinnostusta ilmiön fysikaalisten syiden tuntemiselle lisäsi se, että haluttiin kyetä ennustamaan ja analysoimaan millä korkeudella tiivistymisjuovien syntyminen olisi mahdollista. Tällä tiedolla oli ja on edelleen paljon taktista käyttöarvoa lentokoneilla suoritettavissa sotilasoperaatiossa; korkealla lentävän lentokoneen sijainti paljastuu helposti ihmissilmälle useiden kymmenien, jopa satojen kilometrien päähän, jos se jättää jälkeensä pitkän tiivistymisjuovan, vaikka itse konetta ei yksinään kyet-

8 6 täisikään havaitsemaan (kuva 1). Lentokoneet ovat kuvassa 1 nähtävien tiivistymisjuovien ohuemmassa päässä, sillä juovan sekoittuminen ympäröivän ilman kanssa levittää juovia ajan mittaan. Tiivistymisjuovia jälkeensä jättävä lentokone on huomattavasti alttiimpi esimerkiksi torjuntatoimille kuin lentokone, joka lentää näkymättömämmin tiivistymisjuovia synnyttämättä. Viime vuosikymmeninä tiivistymisjuovien ennustaminen ja analysoiminen on sotilasilmailussa tullut entistä tärkeämmäksi tekijäksi käyttöön tulleen häivetekniikan ansiosta; jos häiveilma-alusta ei havaita valvontatutkassa, ei sen synnyttämien tiivistymisjuoviensa takia sovi paljastua ihmissilmällekään (Schenk). Kuva 1. Lentokoneiden sijainnit on helppo päätellä kolmen suihkuhävittäjän jälkeensä jättämien tiivistymisjuovien perusteella, vaikka itse lentokoneet eivät kuvan tilanteessa ihmissilmin olekaan nähtävissä (kuva: Lapin Lennosto). Ilmiön taustalla olevat fysikaaliset perusteet on tunnettu jo pitkään ja juovien ilmaantuminen tai ilmaantumattomuus on kyetty laskemaan, ennustamaan ja analysoimaan esimerkiksi Applemanin menetelmällä jo 1950-luvulta lähtien (Appleman, 1953). Kyseisen menetelmän soveltaminen ei vaadi muuta tietoa kuin ilmakehän lämpötilan ja kosteuden eri korkeuksilla, sekä tietoa kyseessä olevan ilma-aluksen moottorin ominaisuuksista. Nämä seikat tuntien voidaan laskea ilmakehän kerrokset, joihin syntyy tai jää syntymättä tiivistymisjuovia lentokoneiden lentäessä kerrosten läpi. Applemanin menetelmää on vuosikymmenten saatossa muokattu ja paranneltu useaan otteeseen, jotta se ottaisi paremmin huomioon esimerkiksi suihkumoottoreiden tekniikan kehittymisen vaikutuksen tiivistymisjuovien muodostumiselle (IPCC, 2007). Tiivistymisjuovat ovat viime vuosikymmeninä saaneet uutta huomiota myös juovien aiheuttaman säteilypakotteensa vuoksi; tiivistymisjuovat muuttuvat otollisissa olosuhteissa yläilmakehän pilviksi, jolloin niillä on vaikutusta maanpinnalle saapu-

9 7 vaan auringonsäteilyn määrään, vaikuttaen näin maanpinnan säteilytasapainoon (Burkhardt et al., 2011). 3. TIIVISTYSMISJUOVIEN SYNTYPERIAATTEET Lentoliikenteen aiheuttamien tiivistymisjuovien syntyprosessi muistuttaa hyvin paljon pakkassään uloshengityksen höyryä 1 (kuva 2). Pakkassäällä hengitettäessä kuiva ja kylmä ulkoilma joutuu sisälle keuhkoihin, jossa keuhkokudoksista haihtuu vettä sisäänhengitettyyn ilmaan ilmamassan samanaikaisesti lämmetessä jonkin verran. Ilmankosteus ja lämpöenergia lisääntyvät lopputuloksena. Kun tämä kostunut ja lämmennyt ilma uloshengitetään takaisin pakkasilman joukkoon, alkaa uloshengityksen ilma ja ympäröivä pakkasilma saman tien sekoittua. Joissakin tilanteissa sekoittumisen seurauksena syntyneen ilman suhteellinen kosteus on niin korkea, että sen sisältämä vesihöyry alkaa tiivistyä. Näkymätön vesihöyry muuttuu näkyväksi eli hyvin suureksi joukoksi hyvin pieniä nestemäisiä pisaroita, toisin sanoen pilveksi. Kuva 2. Pakkassäällä uloshengitys näyttää "höyryävän". Todellisuudessa uloshengityksen kostea ja lämmin ilma muodostaa pilven pakkasilmaan sekoittuessaan (kuva: Heikki Pohjola). Samalla tavoin ilma-aluksen moottoriin joutuva ilma kostuu ja lämpenee voimakkaasti moottorissa tapahtuvan polttoprosessin seurauksena. Moottorista ulospurkautuva ilma voi riittävän kylmään ympäristöön sekoittuessaan muodostaa pilven eli tiivistymisjuovan. Samalla tavoin kuin hengityksen höyryäminen, on myös tiivistymisjuovien muodostuminen riippuvainen ulkoilman lämpötilan ja kosteuden määrästä. Tiivistymisjuovien muodostuminen on siis ilmakehän olosuhteista riippuvainen. 1 Arkikielinen ilmaisu hengityksen höyryäminen on fysikaalisesti väärin, koska vesi höyrynä eli kaasumaisessa olomuodossa on näkymätön ja hajuton kaasu. Uloshengityksessä näkyvä höyry onkin pienten nestemäisten pisaroiden muodostama joukko eli pilvi.

10 8 3.1 Tiivistymisjuovien syntymisen, säilyvyyden ja haihtumisen fysiikka Vaikka tiivistymisjuovien syntyminen muistuttaa uloshengityksen höyryämistä, poikkeaa hengityksen höyryäminen ja tiivistymisjuovat toisistaan. Tämä johtuu erisuuruisista muutoksista ilmanpaineen, lämpötilan, suhteellisen kosteuden sekä kosteuden ja lämpöenergian lisäyksien suhteen näiden tilanteiden välillä. Hengityshöyryn nestemäiset pisarat säilyvät nestemäisinä ja haihtuvat aina nopeasti ulkoilmaan sekoittuessaan. Tiivistymisjuovien pisarat jäätyvät sen sijaan nopeasti jääkiteiksi, jolloin haihtumisaika pitenee, sillä jääkiteiden haihtuminen on nestemäisiä pisaroita hitaampaa. Kuvassa 3 on esitetty hieman tarkemmin, kuinka lentokoneen moottorista purkautuva ilma (ajanhetkellä 1) on hyvin kosteaa ja kuumaa eikä se vielä erotu paljain silmin. Kun moottorista tuleva kostea ja kuuma ilma sekoittuu ympäröivän ilman kanssa riittävän kauan, saavuttaa pakokaasun ja ympäröivän ilman seos kyllästystilan vesipinnan suhteen (ajanhetki 2). Lentokoneen jälkeensä jättämä ilma ylikyllästyy sekoittumisen jatkuessa, jolloin tiivistymistä alkaa tapahtua ja havaitaan tiivistymisjuova (ajanhetkien 2-3 välillä). Tiivistymisessä syntyneet pisarat jäätyvät jääkiteiksi tämän aikana. Jos ympäröivä ilma on kuivaa (kuva 3a), niin sekoittumisen edelleen jatkuessa saavutetaan ensin alikyllästystila vesipinnan suhteen (ajanhetken 3 tienoilla), ja lopulta alikyllästystila jääpinnan suhteen (ajanhetken 3 jälkeen). Tässä vaiheessa sekoittuneen ilman sisältämät jääkiteet alkavat sublimoitua (olomuodon muutos, jossa kiinteä aine muuttuu suoraan kaasuksi), jonka seurauksena tiivistymisjuova alkaa hälventyä ja häviää lopulta kokonaan näkyvistä. Kuva 3a kuvaa siis lyhytikäisen tiivistymisjuovan syntymistä ja hälventymistä. Jos ympäröivä ilma on riittävän kosteaa (kuva 3b), voi lentokoneen moottoreiden vanaveteen syntyvä sekoittunut ilma pysyä ylikyllästystilassa jääpinnan suhteen (ajanhetki 3). Tällöin tiivistymisjuovan jääkiteiden haihtuminen on joko hidasta, olematonta, tai ne voivat kasvaa lisää. Tässä tapauksessa on syntynyt pitkäikäinen tiivistymisjuova, josta voi ajan kuluessa muodostua Cirrus-yläpilvi. Jotta tiivistymistä tapahtuu, vaaditaan yleisesti ottaen tiivistymisytimiä. Tiivistymisytiminä toimivat erinäiset luontaiset tai ihmisperäiset aerosolit (kaasun ja siinä leijuvien kiinteiden tai nestemäisten hiukkasten seokset). Esimerkkeinä kasvisplankton, pöly, savi, tulivuoren tuhka, merisuola ja erinäisten polttoprosessien lopputuotteet (EPA, 2012). Tiivistymisytimien määrä vaikuttaa muodostuvien pilvipisaroiden kokojakaumaan: pieni määrä tiivistymisytimiä johtaa suurempiin pilvipisaroihin kuin suuri määrä tiivistymisytimiä (Lyndon State College, 2012). Jotta täysin puhdas vesi jäätyy merenpinnan tasolla, vaaditaan noin -42 C lämpötila (Debenedetti et al., 2003).

11 9 Kuva 3. Tiivistymisjuovien syntyminen lämpötilan (vaaka-akseli) ja höyrynpaineen (pystyakseli) suhteen tarkasteltuna. Höyrynpaine kertoo, kuinka herkästi neste haihtuu tai höyrystyy pinnalta ympäristöön. Kuvassa a) syntyy lyhytikäisiä ja kuvassa b) pitkäikäisiä tiivistymisjuovia. Katkoviiva on kyllästystila jääpinnan suhteen ja pistekatkoviiva on kyllästystila vesipinnan suhteen. Veden ja jään saturaatiokäyrien vasen puoli kuvaa ylikyllästys- ja oikea puoli alikyllästystilaa. Yhtenäisellä viivalla merkityllä aikajanalla ajankohdat 1-4 kuvaavat tiivistymisjuovan syntymisen ja hälvenemisen eri vaiheita (Scharader, 1997). 3.2 Tiivistymisjuovien muodostumisen laskentamenetelmä Kun lasketaan syntyykö näkyviä tiivistymisjuovia vai ei, täytyy ensimmäiseksi määritellä raja-arvo tiivistymisjuovan tiheydelle, jota harvemmat lentokoneiden tyypillisellä lentokorkeudella olevat tiivistymisjuovat eivät ole maanpinnalta paljain silmin nähtävissä. Raja-arvoa tiheämmät tiivistymisjuovat näkyvät siis maahan asti. Appleman on olettanut pilven vesisisällön tiheyden raja-arvoksi 0,004-0,01 g/m 3. Lisäksi tarvitaan tietoa lentokoneen moottorista ja moottorin polttoprosessista vapautuvan vesihöyryn ja lämpöenergian sekä moottorin läpi virtaavan ilman

12 10 määrästä. Kaikki nämä tekijät voidaan laskelmissa ottaa huomioon yhden tekijän, ns. tiivistymisjuovakertoimen avulla (CF, engl. contrail factor). Myös ympäröivän ilman vesihöyryn määrä, eli suhteellinen kosteus (RH) tai suhteellinen kosteus vesipinnan suhteen (RHw), täytyy määrittää tiivistymisjuovien laskemiseksi. Laskelmia varten täytyy muodostaa seuraavat yhtälöt: Kuva 4. Yhtälöt kriittisen lämpötilan ratkaisemiseksi. e sat on vesihöyryn osapaine, T c on kriittinen lämpötila ja RH on suhteellinen kosteus vesipinnan suhteen. CF (contrail factor) on moottorista riippuva tiivistymisjuovakerroin (Scharader, 1997). Kun yhtälöt ratkaistaan iteratiivisesti tai geometrisesti (Scharader, 1997), saadaan kriittisen lämpötilan T c arvot laskettua mille tahansa suhteelliselle kosteudelle RH ja ilmanpaineelle p. Kun ilman lämpötila T tunnetaan, voidaan sitä verrata kriittiseen lämpötilaan T c, ja todeta tiivistymisjuovia syntyvän, jos T on pienempi kuin T c. Muussa tapauksessa tiivistymisjuovia ei synny. Kuvassa 5 on esitetty Scharaderin laskemat kriittisen lämpötilan arvot erilaisille moottorityypeille ilmanpaineen ja suhteellisen kosteuden funktiona. Taulukoituja arvoja käyttämällä on mahdollista arvioida tiivistymisjuovien syntymistä esimerkiksi säänennustusmallista saatavaa tai radioluotauksella mitattua lämpötilaa ja suhteellista kosteutta käyttämällä. Taulukon arvoja tutkimalla huomataan, että ohivirtaussuihkumoottori (high bypass) aikaansaa tiivistymisjuovia korkeammissa lämpötiloissa kuin tavallinen suihkumoottori (non-bypass). Esimerkiksi kun suhteellinen kosteus on 80 % 200 mb paineessa, joka vallitsee yli 10 km korkeudessa, täytyy ilman lämpötilan (kriittinen lämpötila, T c ) olla -52,1 C tai kylmempää, jotta tavallinen suihkumoottori aikaansaisi tiivistymisjuovia. Ohivirtaussuihkumoottorin tapauksessa kriittinen lämpötila on -49,6 C. Tiivistymisjuovien muodostuminen ja säilyminen on ilmakehän tilan osalta siis enimmäkseen riippuvainen ilman lämpötilasta sekä ilmankosteudesta. Ilmakehän lämpötila- ja kosteusrakenne on kuitenkin voimakkaasti vuodenajasta, leveyspiiristä, sekä säätilasta riippuvainen, joten tyypillisen tiivistymisjuovien muodostumiskorkeuden antaminen on hankalaa. Suomen ilmasto-olosuhteissa -50 C ilmamassa sijaitsee yleensä noin kymmenen kilometrin korkeudella.

13 11 Kuva 5. Kriittisen lämpötilan arvot neljälle eri suihkumoottorityypille ilmanpaineen (mb, rivi) ja suhteellisen kosteuden (%, sarake) funktiona (Scharader, 1997).

14 Tiivistymisjuovia synnyttäneiden tilanteiden tarkempi tutkailu Hollannissa Schipolin lentoaseman lähellä näkyi klo. 16 aikoihin paikallista aikaa kuvan 6 kaltaisia tiivistymisjuovia. Kuvassa näkyy useampia tiivistymisjuovia eri korkeuksilla. Kuvan keskellä näkyvästä pystysuuntaisesta tiivistymisjuovasta on selkeästi erotettavissa juovan katkonaisuus. Tiivistymisjuova on muodostunut vain osaan lentokoneen läpi lentämistä ilmakerroksista. Kuvassa näkyy myös muita eri-ikäisiä tiivistymisjuovia eri lentokorkeuksilla. Kuvan yläosassa on havaittavissa yläpilviä, jotka kertovat yläilmakehän runsaasta kosteudesta. Kuvassa 6 näkyvän katkonaisen tiivistymisjuovan muodostuminen on johtua esimerkiksi ilmankosteuden, lämpötilan tai ilman pystyvirtausten vaihtelusta lentokoneen lentoreitillä. Myös lentokoneen tehoasetusten muutokset, lentokorkeuden muutokset tai lentokoneen siipien aiheuttamien jättöpyörteiden sekoittuminen tiivistymisjuoviin saattaa aiheuttaa tiivistymisjuovien katkeilemista. Suurella teholla moottorista tulee ulos paljon vesihöyryä ja lämpöenergiaa, jolloin paksuja tiivistymisjuovia voi syntyä helpommin. Pienellä teholla vesihöyryä tulee selvästi vähemmän, vaikka lämpöenergiaa tuotetaankin vielä reilusti. Vesihöyryn vähyys voi kuitenkin saada tiivistymisjuovien synnyn loppumaan. Katkonaiset tiivistymisjuovat eivät edellä mainituista tekijöistä johtuen ole kovinkaan poikkeuksellisia. Kuva 6. Katkonainen tiivistymisjuova Hollannissa Schipolin lentoaseman läheisyydessä klo. 16 paikallista aikaa. Tiivistymisjuovien seassa näkyy hieman yläpilviä yläilmakehän runsaasta kosteudesta kertoen (kuva: Ilmatieteen laitos).

15 13 Seuraavassa tarkastellaan esimerkkinä erästä säätilannetta Keski-Suomesta Tarkastelussa hyödynnetään Jyväskylässä klo. 9 tehtyä radioluotausta (kuva 8). Säätilanne tuona päivänä oli otollinen tiivistymisjuovien syntymiselle ja tiivistymisjuovia havaittiinkin reilunpuoleisesti. Noin kilometrin korkeudella oli kylmää ( C) ja melko kosteaa. Ilmakehän lämpötilan ja kosteuden pystyjakaumaa voi tarkemmin tarkastella kuvan 8 luotauksen avulla. Kuvassa 8 on esitetty oransseilla samanarvonviivoilla kriittisen lämpötilan arvot neljälle suhteellisen kosteuden arvolle (RH = 0, 40, 70 ja 100 %). Ilman todellinen suhteellinen kosteus 8,5-12 kilometrin korkeudella on merkitty oransseilla luvuilla. Tiivistymisjuovien esiintymiskorkeudet voidaan päätellä vertaamalla mitattua lämpötilaa kriittisen lämpötilan viivoihin. Nähdään, että vaikka ilma olisi alussa täysin kuivaa (RH = 0 %), niin ilmakehä on silti riittävän kylmä, jotta tiivistymisjuovia voi syntyä 10,0-12,2 km korkeudelle. Tämän mahdollistaa ilmakerroksen lämpötila, joka on suhteellista kosteutta (RH = 0 %) vastaavaa kriittistä lämpötilaa alhaisempi. Kyseisellä korkeudella tiivistymisjuovien syntyminen on siis väistämätöntä. Ilmakehän todellinen ilmankosteus vesipinnan suhteen (RHw) on kuitenkin noin 40 %. Tästä seuraa, että käyttämällä RHw = 40 % vastaavaa kriittisen lämpötilan viivaa nähdään, että ilman lämpötila on tätä kylmempi ilmakerroksessa 9,5 km yläpuolella. Tässä tapauksessa tiivistymisjuovia on siis voinut syntyä noin 2,7 km paksuun kerrokseen 9,5-12,2 km korkeusvälille. Kun tarkastellaan lisäksi kyseisen tilanteen suhteellisia kosteuksia vesi- ja jääpinnan suhteen, voidaan todeta, että ilma on melko lähellä kyllästystilaa jääpinnan suhteen (RHi, kuva 7). Vaikka RHw on vain noin 40 % tiivistymisjuovien korkeudella, on suhteellinen kosteus jääpinnan suhteen (RHi) noin 80 %. Tiivistymisjuovissa pisaroista jäätymällä muodostuneet jääkiteet haihtuvat tästä johtuen varsin hitaasti. Kuva 7. Radioluotauksesta laskettu suhteellinen kosteus vesipinnan suhteen (RHw, sininen viiva) ja jääpinnan suhteen (RHi, punainen viiva) klo 9 korkeus välillä 7-13 km. Suhteellinen kosteus jääpinnan suhteen (RHi) on huomattavasti suhteellista kosteutta vesipinnan suhteen (RHw) suurempaa korkeusvälillä noin km.

16 14 Kuva 8. Radioluotaus Jyväskylästä klo 6 UTC (klo 9 Suomen aikaa). Yhtenänen musta viiva on mitattu lämpötila T. Musta pisteviiva on mitattu kastepiste T d vesipinnan suhteen. Lämpötila on vaaka-akselilla ja korkeus (km; oikealla) sekä paine (mb; vasemmalla) pystyakselilla. Kriittisen lämpötilan viivat arvoille RHw = 0 %, RHw = 40 %, RHw = 70 % ja RHw = 100 % on merkitty oransseilla viivoilla. Ilman todellinen suhteellinen kosteus 8,5-12 kilometrin korkeudella on merkitty oransseilla luvuilla. Kuvan oikeassa laidassa olevaan taulukkoon on merkitty lämpötila (T), kastepiste (T d ), korkeus maanpinnasta (Z), tuulen nopeus (WS) sekä suunta (WD) kullakin painepinnalla P (mbar).

17 15 4. YHTEENVETO Pitkään mielenkiinnon kohteena ollut tiivistymisjuovien muodostuminen on prosessi, johon vaikuttaa ilmakehän olosuhteet, lentokoneen ominaisuudet sekä moottorin käyttöteho. Ilmakehän olosuhteiden osalta oleellisimmat tekijät tiivistymisjuovien muodostumiselle on riittävä kylmyys. Korkea ilmankosteus on sen sijaan tiivistymisjuovien säilymistä pitkittävä tekijä. Tiivistymisjuovien havaitsemista maan pinnalta voi hankaloittaa esimerkiksi suuri pilvisyys sekä huonot valaistus- ja sääolosuhteet. Kuvassa 9 on valokuva Frankfurtista kesäajalta. Kuvasta havaitaan jälleen tiivistymisjuovan katkonaisuus. Ilmiön epäjatkuvuuden taustalla vaikuttaa vahvasti ilmakehän olosuhteet, jotka ovat lentokoneesta riippumaton tiivistymisjuovien syntyyn ja muotoon sekä näkymiseen vaikuttava tekijä. Ilmakehän rakenne ja sen muuttuvat olosuhteet ovat epähomogeenisia, joka aikaansaa sen, että myös tiivistymisjuovailmiö on epähomogeeninen ja ympäristön olosuhteita mukaileva ilmiö. Kuva 9. Kesällä Frankfurtissa Saksassa kuvattu tiivistymisjuova, joka päättyy äkkinäisesti (kuva: Ilmatieteen laitos).

18 16 VIITELUETTELO Appleman, H, 1953: The Formation of Exhaust Condensation Trails by Jet Aircrafts. Bull. Am. Meteorol. Soc., 34(1), s Baschin, O, 1919: Flugzeuge als Wolkenbildner und Wolkenfresser. Deutsche Luftfahrer-Z 6, H ,6. Brewer, A. W., 1946: Condensation trails. Weather, 1(2), s Burkhardt, U. ja Kärcher, B., 2011: Global radiative forcing from contrail cirrus. Nature Climate Change, 1, s Debenedetti, P. G. ja Stanley H. E., 2003: Supercooled and Glassy Water. Physics Today, 56(6), s EPA, 2012: Fine Particle Designations, Basic Information. [Viitattu ]. Saatavilla html-muodossa: < IPCC, 2007: Ilmastonmuutos v. 2007: Luonnontieteellinen perusta. Yhteenveto päätöksentekijöille. [Viitattu ]. Saatavilla html-muodossa: < Lyndon State College, Atmospheric Sciences, 2012: Formation of Haze, Fog and Clouds: Condensation Nuclei. [Viitattu ]. Saatavilla html-muodossa: < Scharader, M. L., 1997: Calculations of Aircraft Contrail Formation Critical Temperatures. J. Appl. Meteor. 36(12), s Schenk, F. M.: An Introduction to Forecasting Contrails (julkaisematon opinnäyte). Naval Postgraduate School, MR Cloud Physics, Tark. Prof. P. Durkee.

19

20 Ilmatieteen laitos Erik Palménin aukio 1 PL 503, Helsinki Puh ilmatieteenlaitos.fi