Nr. 3 - 27. årgang August 2005 (104)

dams.risoe.dk

Nr. 3 - 27. årgang August 2005 (104)

Nr. 3 - 27. årgang August 2005 (104)


Medlemsblad for Dansk Meteorologisk Selskab c/o Michael Jørgensen Morbærhaven 8-50, 2620 Albertslund Tlf. 43 46 39 22, trimi@aub.dk Giro 7 352263, SWIFT-BIC: DABADKKK IBAN: DK45 3000 0007 3522 63 Hjemmeside: www.dams.dk Formand: Jens Hesselbjerg Christensen Tlf. 48 17 04 21, jhc@dmi.dk Næstformand: Hans E. Jørgensen Tlf. 46 77 50 34, hans.e.joergensen@risoe.dk Sekretær/ekspedition: Michael Jørgensen Morbærhaven 8-50, 2620 Albertslund Arb.tlf. 39 15 72 71, trimi@aub.dk, mij@dmi.dk Kasserer: Brian Riget Bro Sjælør Boulevard 10, st. th., 2450 København SV. Tlf. 36 45 71 90 brianbro@worldonline.dk, brobr@gfy.ku.dk Redaktion: John Cappelen, (Ansvarh.) Lyngbyvej 100, 2100 København Ø Tlf. 39 15 75 85, jc@dmi.dk Leif Rasmussen - Bjarne Siewertsen - Lea Siewertsen - Anders Gammelgaard. Korrespondance til bladet stiles til redaktionen evt. på email: vejret.redaktionen@gmail.com. Foreningskontingent: A-medlemmer: 220 kr. B-medlemmer: 160 kr., C-medlemmer (studerende): 120 kr., D-medlemmer (institutioner): 225 kr. Optagelse i foreningen sker ved henvendelse til Selskabet, att. kassereren. Korrespondance til Selskabet stiles til sekretæren, mens korrespondance til bladet stiles til redaktionen. Adresseændring meddeles til enten sekretær eller kasserer. Redaktionsstop for næste nr. : 15. oktober 2005 ©Dansk Meteorologisk Selskab. Det er tilladt at kopiere og uddrage fra VEJRET med korrekt kildeangivelse. Artikler og indlæg i VEJRET er udtryk for forfatternes mening og kan ikke betragtes som Selskabets mening, med mindre det udtrykkeligt fremgår. Tryk: Glumsø Bogtrykkeri A/S, 57 64 60 85 ISSN 0106-5025 Fra redaktøren To nuværende og én forhenværende tv-vejr-vært, en filosof og torsk er lidt af indholdet i det nummer af Vejret, som du sidder med i hånden. Så kom ikke og sig, at Vejret ikke spænder vidt. Vejret griber ind i alle dele af hverdagen, fra vejrvarsler, som vi kan på rygraden - men som vi aldrig har tænkt over - til historiens største tænkere; fra gamle storme, der giver ny viden, til forårets vejr, som aldrig er det samme. ...og nu (tilsyneladende) også med poesi! God fornøjelse. Bjarne Siewertsen Indhold Koblingen mellem klima, hydrografi og rekruttering af fiskeressourcer ved Vestgrønland .................. 1 Anmeldelse: 50 vejrvarsler, der måske virker .... 13 Måling af fugtighed ved DMI... ....................... 14 DMI søger sine historiske rødder ..................... 18 Nyt fra formanden ......................................... 19 Interview: Ann Marker ................................... 20 Forårsvejret 2005 ........................................... 22 René Descartes: En stor filosof, en ukendt meteorolog ............................................................. 25 En sammenligning af to storme over Danmark 36 Set fra oven: Sirocco, jugo, lampaditsa, leveche, marin... ......................................................... 48 Fra læserne: Vil du virkelig være meteorolog; replik ............................................................... 49 Forsidebilledet Skt. Hans Aften 2005. Lunt, stille og klart vejr, perfekt til bålhygge, her stemningsbillede fra Rådvad ca. 22.30. Foto: Niels Woetmann Nielsen.


Koblingen mellem klima, hydrografi og rekruttering af fiskeressourcer ved Vestgrønland Af Mads Hvid Ribergaard, DMI, Center for Marin Forecasting Den grønlandske økonomi er i høj grad afhængig af fiskerierhvervet. Dramatiske ændringer har ikke alene resulteret i en ændret fiskeflåde, men også påvirket hele den grønlandske økonomi hvilket i høj grad har påvirket befolkningen socialt (Hamilton et al, 2000; Hamilton et al., 2003). Før i tiden var torskefiskeriet det altdominerende fiskeri ved Grønland, men et kollaps i slutningen af 1960erne bevirkede, at de grønlandske ’000 tonnes 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 fiskere måtte se sig om efter nye marine arter. I dag er den grønlandske økonomi næsten udelukkende afhængig af fiskeri på den grønlandske rejebestand, hvilket udgør 73 procent af Grønlands samlede eksport. Områderne omkring Sydøst- og specielt Vestgrønland er de kommercielt vigtigste områder for fiskeri. Disse farvande er stærkt påvirkede af udefra kommende vandmasser fra både polare og tempererede områder, hvilket har stor indflydelse på den marine produktivitet over den grønlandske shelf. Det er styrkeforholdet mellem disse forskellige havstrømme, der bestemmer hydrografien over de Total and inshore catches of cod off West Greenland sydøstlige og vestlige fiskebanker. Således vil ændringer i cirkulationen i Nordatlanten have stor indflydelse på fordelingen af arter og dermed fiskeriet (Pedersen og Smidt, 2000; Pedersen og Rice, 2002; Buch et al., 2004). Her gives en kort gennemgang af variationerne i både fiskeriet og de hydrografiske forhold ved Vestgrønland siden 1950erne og deres mulige relationer til klimavariationer primært udtrykt ved Den Nordatlantiske Oscillation (NAO). Det meste er hentet eller direkte oversat fra Buch et al. (2004) og Ribergaard (2004). For en mere detaljeret gennemgang henvises til Ribergaard (2004) samt referencer i denne. 0 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Figur 1. Totale årlige fangster i 1000 tons af torsk ved Vestgrønland (blå søjler og rød linie). De indenskærs fangster er vist med røde søjler og grøn linie. Fra Ribergaard (2004). Vejret, 104, august 2005 • side 1


Variationer i det kommercielle fiskeri ved Vestgrønland Ved Vestgrønland findes der flere forskellige slags torsk - både indenskærs i fjordsystemerne og udenskærs over fiskebankerne. Fjordtorskene vekselvirker dog kun i ringe grad med de udenskærs torsk og der ses derfor bort fra dem i det følgende (Wieland and Hovgård, 2002; Storr-Paulsen et al., 2004 og referencer heri). Den altdominerende udenskærs art er Atlantisk torsk (Gadus Morhua), der også er den torskeart hvorpå der fiskes kommercielt. Det store fiskeri på Atlantisk torsk ved Grønland startede i midten af 1920erne (Figur 1; Figur 2a) og erstattede sæljagt som den vigtigste ressource for det grønlandske folk. Fangsterne øges gradvist indtil den 2. Verdenskrig, under hvilken kun den portugisiske flåde fiskede efter torsk. Herefter steg fangsterne voldsomt i starten af 1950erne og toppede i 1960erne med fangster op mellem 400,000 og 500,000 tons. I slutningen af 1960erne faldt fangsterne imidlertid dramatisk, og fangsterne har siden ikke været i nærheden af samme niveau som førhen. Der har dog været to perioder med tendenser til forbedringer, hvilket skyldes stærke torskeårgange fra 1973 og 1984/1985, men siden starten af 1990erne er torsken praktisk taget forsvundet fra de vestgrønlandske farvande. Ved at sammenligne fangsterne af torsk med den estimerede biomasse af torsk ved Vestgrønland (Figur 2f) ses det, at biomassen falder lidt tidligere end fangsterne. Dette tyder på side 2 • Vejret, 104, august 2005 Catch ('000 tons) Catch ('000 tons) Catch ('000 tons) Cm Biomass ('000 tons) 400 300 200 100 0 60 40 20 0 30 20 10 0 80 60 40 20 0 76 72 68 64 60 56 52 a) b) c) d) e) No data 3000 f) 2000 1000 0 No data No data Figur 2. 1950 (a–e) Årlige 1960 fangster af 1970 fire kommercielt 1980 vigtige 1990fiskearter 2000 ved Vestgrønland, 1950-2000. (e) Middellængde af 6 år gamle torsk og 3 års løbende middel. (f) estimeret biomasse og årgangsstyrke af vestgrønlandske torsk. Fra Buch et al. (2004). overfiskning, men dette er ikke den eneste forklaring på det dramatiske fald i fangsterne. Ændringer i de hydrografiske forhold spillede også en væsentlig rolle, hvilket der gøres rede for i de følgende afsnit. Mens torsken forsvandt fra de grønlandske farvande, begyndte Atlantic cod Redfish Greenland halibut Northern shrimp Mean length (cm) of Atlantic cod at age 6 years Estimated Atlantic cod stock biomass ('000 tons) Atlantic cod year-class strength (columns) 800 600 400 200 Number (x 10 6 ) et stort fiskeri på hellefisk (Figur 2c) og specielt rejer (Pandalus borealis, Figur 2d), som er blevet den foretrukne marine ressource. Fangsterne på rejer steg gradvist til mere end 75,000 tons. I starten af 1990erne medførte en regulering i fiskeriet et svagt fald, men fra slutningen af 1990erne 0


Figur 3. (a) Biomassen af rejer ved Vestgrønland og rekrutteringsindekset beregnet vha. det årlige rejetogt. (b) Middel breddegrad af kommercielt rejefiskeri ved Vestgrønland. (c) Middel bundtemperatur under rejetogter. Modificeret fra Buch et al. (2004). er fangsterne igen steget moderat. Til trods herfor er den estimerede biomasse af rejer faktisk steget i slutningen af 1990erne (Figur 3a). Klimavariationer Igennem de sidste 50 år af det tyvende århundrede har det sydvestlige Grønland oplevet store variationer i klimaet, hvilket har haft indflydelse på forholdene for både landdyr og marine dyrearter. Derfor virker det naturligt, at disse klimatiske variationer kan forklare dele af den variation, der er sket i fiskeriet som beskrevet i forrige afsnit. De fleste stednavne der benyttes i det følgende kan genfindes i Figur 7. Den Nordatlantiske Oscillation (NAO) De største variationer i atmosfæren på tidsskalaer fra år til årtier er over Nordatlanten tæt forbundet med den Nordatlantiske Oscillation (NAO), som er et udtryk for en meriodional oscillation af luftmassen mellem det subtropiske højtryk nær Azorerne og de subpolare lavtryk nær Island (Hurrell, 1995). Dette kan direkte relateres til styrken af vestenvindsbæltet, således at når trykforskellen er stor, så er vestenvinden ligeledes stærkere end normalt (Figur 4). Da dette signal er stærkt regionalt og stærkest om vinteren, defineres ofte et simpelt indeks som trykfor- skellen i vintermånederne mellem Ponta Delgadas, Azorerne og Reykjavik, Island. Hermed har man en tidsserie, der i grove træk beskriver atmosfærens opførsel over det Nordatlantiske område gennem de sidste godt 150 år. Variationerne af NAO indekset siden 1865 er vist i Figur 5. I perioder med høje NAO værdier vil den stærkere vestenvind bevirke, at det nordeuropæiske kontinent vil opleve generelt varmere og fugtigere vejr, da luftmasserne har en mere maritim oprindelse. Det modsatte gør sig gældende ved Sydvestgrønland, hvor kolde luftmasser fra det nordlige Canada strømmer udover Labradorhavet og Davisstrædet (Figur 4a). I perioder med lave NAO værdier er der en tendens til, at stormlavtrykkene tager en mere sydlig rute og at disse er svagere. Dermed påvirkes det sydlige Grønland mere af relativt varmere og mere maritime luftmasser fra det nordlige Atlanterhav og området opvarmes relativt i forhold til en periode med høje NAO værdier. Denne sammenhæng ses tydeligt hvis man sammenligner NAO værdierne (Figur 5) med lufttemperaturen i Nuuk og Tasiilaq (Figur 6). I perioden fra midten af 1920erne til slutningen af 1960erne var der en lang periode med generelt lave NAO værdier, hvilket reflekteres i høj lufttemperatur i både Nuuk og Tasiilaq. Herefter skiftede NAO værdierne tilbage til en lang periode med fortrinsvis høje værdier. Perioderne i starten af 1970erne, 1982−1984 og 1989−1994 var alle år med markante høje NAO værdier, og her faldt lufttemperaturen mærkbart. Vejret, 104, august 2005 • side 3


Figur 4. Illustration af de atmosfæriske forhold ved høje NAO værdier (øverst) og lave NAO værdier (nederst). Figurerne er hentet fra CLIVAR transparency D1 (courtesy of CEFAS, UK). http://www.clivar.org/publications/other_pubs/clivar_transp/ d1_transp.htm. side 4 • Vejret, 104, august 2005


Siden slutningen af 1990erne har lufttemperaturene været relativt høje til trods for høje NAO værdier. Dette skyldes, at lavtrykscellen nær Island i disse år var forskudt mod nordøst (f.eks. ICES 2000). Disse sidste år viser, at man skal være varsom med brugen af NAO som indikator for klimavariationer ved Vestgrønland, da specielt positionen af lavtrykscellen ændrer sig med tiden. Bruges NAO indekset derimod med omtanke, er det et godt redskab der forklarer de store træk af klimaændringerne. Hydrografiske forhold ved Vestgrønland Vandet over de vest- og sydøstgrønlandske fiskebanker består primært af to meget forskellige vandmasser: • Varmt og saltholdigt Irmingervand. Transporteres til området med Irmingerstrømmen, der er en sidegren til Den Nordatlantiske Strøm. • Koldt Polarvand med lav saltholdighed stammende fra det Arktiske Ocean. Dette føres sydover sammen med store mængder havis i Den Østgrønlandske Strøm. Disse to vandmasser mødes første gang i det nordlige Irmingerhav og i Danmarksstrædet (Figur 7), hvorefter de bevæger sig sydover side om side langs Grønlands østkyst. Når de runder Kap Farvel, dykker Irmingervandet under Polarvandet. Undervejs blandes vandmasserne, og det er således den indbyrdes styrke mellem Irmingerstrømmen og Den Østgrønlandske Strøm, der NAO anomaly [hPa] Figur 5. Tidsserie af vinter (december−marts) NAO værdier for perioden 1865−2004. Med sort er vist 3 års løbende middel. Opdateret fra Buch et al. (2004). 1 0 −1 −2 −3 −4 −5 2 1 0 −1 −2 −3 −4 15 10 5 0 −5 −10 −15 3−year running mean −20 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Nuuk 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Tasiilaq Figur 6. Årlig middeltemperatur sydvest (Nuuk) og sydøst (Tasiilaq) for Grønland for perioden 1873–2004. bestemmer hydrografien over de vestgrønlandske fiskebanker. Variationerne i saltholdighed og havtemperatur over kontinentalsoklen vest for Fyllas Banke er vist i Figur 8. Her er forholdene vist i forskellige dybdeintervaller siden 1950. Kernen af Polarvand ligger normalt i dybdeintervallet 50−150 m (blå) mens kernen Air Temperature 3−year running mean Air Temperature 3−year running mean 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 af Irmingervandet ligger under 400 m (rød). Der er stor år til år variation hvilket i nogle tilfælde kan skyldes lokal hvirvelaktivitet. Derfor er der lavet et 3-års løbende middel for bedre at fange de storskalaede variationer. I slutningen af 1960erne til starten af 1970erne faldt temperaturen med flere grader Vejret, 104, august 2005 • side 5


Figur 7. Bundtopografien og overfladestrømningen omkring Grønland. Med mørkerød er vist Den Nordatlantiske Strøm fra syd mens den lysere røde er en sidegren heraf kaldet Irmingerstrømmen (IC). Den mørkeblå pil viser Den Østgrønlandske Strøm (EGC) og med violet vises Den Vestgrønlandske Strøm (WGC). Konturlinier for bundtopografien er vist for 500, 1000, 2000, 3000 og 4000 meters dybde. 5 4 3 2 1 0 34.95 34.85 34.75 34.5 33.5 0−50 m 50−150 m 150−400 m 400−600 m Temperature 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 34 33 0−50 m 50−150 m 150−400 m 400−600 m Salinity 32.5 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 side 6 • Vejret, 104, august 2005 Figur 8. Middel temperatur (øverst) og saltholdighed (nederst) i fire forskellige dybdeintervaller vest for Fyllas Banke (station 4) over kontinentalsoklen for perioden 1950–2004. Bemærk ændringen i skalaen for saltholdighed ved 34.75. De tykke linier angiver 3-års løbende middel. Polarvandet har sin kerne i intervallet 50−150 m (blå) mens kernen af Irmingervandet findes under 400 m (rød). Fra Ribergaard (2004).


i de øvre vandlag. Dette skyldes hovedsagelig ”the Great Salinity Anomaly” (GSA), hvor store mængder lav-salint Polarvand og havis forlod Arktis gennem Fram Strædet, hvilket de efterfølgende år kunne observeres over det meste af den subpolare cirkulation (Dickson et al., 1988; Belkin et al., 1998). Således var temperaturfaldet ledsaget af et fald i saltholdigheden i slutningen af 1960erne. Omtrent samtidigt i starten af 1970erne faldt middeltemperaturen i atmosfæren i samme område, reflekteret i skiftet fra lave til høje NAO værdier. Ligesom i atmosfæren var perioderne 1982−1984 og 1989−1994 karakteriseret ved meget kolde havtemperaturer i de øverste lag, hvilket hænger sammen med lokal afkøling i perioder med meget høje NAO værdier. Siden slutningen af 1960erne er saltholdigheden faldet samtidigt med et mindre fald i temperaturen i kernen af Irmingervandet (rød, 400−600 m) hvilket indikerer, at transporten af Irmingervand til området er mindsket siden 1960erne. I de seneste par år ser det imidlertid ud som om, at Irmingervandet er vendt tilbage igen med forøget styrke. Dette kan forklares ved variationer i NAO set over en lang tidsperiode. Perioden før 1960erne var udpræget år med lave NAO værdier, men fra slutningen af 1960erne skiftede NAO værdierne fra lave til høje værdier. Ændringer i NAO medfører ændringer i overfladevinden over Nordatlanten, hvilket igen påvirker havets overfladecirkulation (se f.eks. Dickson et al., 1996; Dickson et al., 2000; Blindheim et al., 2000; Blindheim et al., 2001; Buch et al., 2004). Ifølge Blindheim (2000; 2001) vil Den Nordatlantiske Strøm blive stærkere men smallere i perioder med høje NAO værdier NAO+ NAO− og dermed kraftige vestenvinde (Figur 9). Irmingerstrømmen, der er en vestlig sidegren af Den Nordatlantiske Strøm, vil derved svækkes. Det er netop denne svækkelse af Irmingerstrømmen man ser på stationen vest for Fyllas Banke. Relationer mellem klimavariationer, hydrografien og det marine økosystem ved Vestgrønland Ændringen i det biologiske samfund og fangstsammensætningen af fisk ved Vestgrønland i sidste halvdel af det tyvende århundrede foregik på samme tid som der blev observeret store klimatiske variationer i det grønlandske område. Det virker derfor oplagt, at ændringerne i den biologiske sammensætning i høj grad er styret af ændrede hydrografiske forhold. Pedersen og Rice (2001) foreslog, at rekrutteringen af fisk og skaldyr ved Vestgrønland er relateret Figur 9. Illustration af overfladecirkulationen i Nordatlanten ved a) høje NAO værdier og b) lave NAO værdier. Med rød er vist Den Nordatlantiske Strøm fra syd, der transporterer varme og salt nordpå, mens koldt og lav-salint vand eksporteres sydover fra det Arktiske Ocean gennem Framstrædet. Sidegrenen af Den Nordatlantiske Strøm, der syd for Island drejer mod vest kaldes Irmingerstrømmen. Figuren er hentet fra Blindheim et al. (2001). Vejret, 104, august 2005 • side 7


Year class size at age 3 [10 6 ] 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 56 693 84 52 51 85 77 55 59 65 68 54 66 64 74 75 67 79 72 69 76 71 78 92 94 81 80 8786 99 70 83 82 90 89 97 95 93 88 96 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Potential Temperature [ o C] til havtemperatur, stabiliteten af vandmassen samt driften af fiskelarver i overfladestrømmen. Alle disse mekanismer er relateret til input af udefrakommende vandmasser til området - hovedsageligt Irmingervand og Polarvand - som igen er relateret til NAO som beskrevet i forrige afsnit. Transporten af varmt og saltholdigt Irmingervand til Vestgrønland er faldet betydeligt siden slutningen af 1960erne (se forrige afsnit, Buch et al., 2004), hvilket ser ud til at have haft en negativ indflydelse på rekrutteringen af torsk og rødfisk ved Vestgrønland, men en positiv ef- 63 side 8 • Vejret, 104, august 2005 73 53 50 62 58 57 60 61 98 fekt for de grønlandske rejer og hellefisk (se også Figur 2). At temperaturen har en positiv indflydelse på opvæksten af torsk ved Grønland er ikke nyt. Allerede i starten af 1950erne fandt Hermann (1953) en positiv sammenhæng mellem havtemperatur og årgangsstyrken af vestgrønlandske torsk. Det generelle fald i havtemperaturerne efter slutningen af 1960erne resulterede i dårlige opvækstbetingelser, hvilket kom til udtryk ved f.eks. reduceret vækst i de meget kolde perioder (Figur 2e), og torsken migrerede sydover for til sidst at forlade det vestgrønlandske område (Schopka, 1991). Figur 10. Årgangsstørrelser af 3 års torsk ved Vestgrønland (målt i tons) som funktion af temperaturen på toppen af Fyllas Banke (station 2, 0−40 m) for perioden 1950–1999. Bemærk, at 1984 årgangsstørrelsen går udenfor y-aksen. Årene er tilbageregnet til fødselsåret, dvs. f.eks. 1956-årgangen er estimeret ud fra fangster af 3-årige torsk i 1959. Se teksten for forklaring af den blå og grønne ellipse samt den røde linie. Fra Ribergaard (2004). Hansen og Buch (1986) genanalyserede rekrutteringsdata af Vestgrønlandsk torsk og fandt en lineær sammenhæng mellem havtemperaturen målt på toppen af Fyllas Banke og årgangsstyrken af den lokale torskebestand målt som 3-årige (reproduceret og opdateret i Figur 10 og hentet fra Ribergaard, 2004). Denne sammenhæng gjaldt imidlertid ikke i bestemte år, hvor årgangsstyrken var exceptionel høj. Hansen og Buch (1986) argumenterede, at der i alle disse år havde været et stort input af torskelarver, der var gydt ved Island og blevet transporteret med havstrømmene til Grønland. Denne transport var direkte blevet observeret i 1963, 1973 og 1984. Mærkningsforsøg har tilmed indikeret, at en tilsvarende transport havde fundet sted i tidligere år i 1950erne og 1960erne. Dette under antagelse af, at kønsmodne torsk vender tilbage til det sted hvor de selv er blevet gydt. Således vil kønsmodne torsk fanget ved de islandske gydeområder, der som unge var blevet mærket ved Vestgrønland, sandsynligvis selv være af islandsk oprindelse.


Senere har man brugt mængden af kuller ved Grønland som en indikator for transporten af fiskelarver fra Island til Grønland. Dette kan lade sig gøre, fordi kuller ikke gyder i grønlandske farvande. Ved at bruge fangstdata for kuller argumenterede først Hovgård og Messtorff (1987) og senere Dickson og Brander (1993), at kollapset af det grønlandske torskefiskeri i høj grad hang sammen med et lille tilskud af torsk fra Island til Grønland siden midten af 1960erne, hvilket er samme konklusion som Hansen og Buch (1986) nåede frem til. Ved at følge tankegangen fra Hansen og Buch (1986) kan Figur 10 tolkes således: • Den røde linie viser en positiv sammenhæng mellem årgangsstyrke og havtemperatur. Årene, der ligger tæt på denne lige linie, er den lokale grønlandske torskebestands reaktion på ændringer i det marine miljø, som kommer til udtryk gennem den lokale havtemperatur. • Årene, der falder indenfor den blå ellipse, er alle år hvor årgangsstyrken har været meget høj. Disse stærke årgange tolkes som år, hvor der har været en betydelig drift af torskelarver fra de islandske gydeområder til Grønland. Alle disse år er fra 1950erne og starten af 1960erne, samt 1973 og 1984/1985. Fangsterne af torsk (Figur 1) i 1950erne og 1960erne er alle høje og de stærke årgangsstyrker fra 1973 og 1984/1985 ses begge som små forbedringer i fangsterne de følgende år. • De år, der falder indenfor den grønne ellipse, er alle fra midten af 1980erne og 1990erne, hvor torsken næsten var forsvundet fra Vestgrønland. Da der ikke er nogen lokal bestand, så kan den ikke opretholde sig selv og årgangsstyrken vil naturligvis være nær nul. Dette under forudsætning af, at der ikke i samme år har været et betydeligt input af torskelarver fra Island. Dette kan relateres til NAO. I 1950erne og 1960erne var styrken af Irmingerstrømmen stærkere end perioden efter 1970. I disse år var succesraten af transporten af torskelarver fra Island til Grønland tilsvarende højere, hvorved den lokale grønlandske torskebestand regelmæssigt rekrutterede fra de islandske farvande. Efter kollapset nær 1970 ændrede hydrografien sig og opvækstbetingelserne for torsken blev forværret. Samtidigt forsvandt rekrutteringen af torskelarver fra Island. Dette enten fordi transporten var lille eller måske nærmere, at torskelarverne simpelthen ikke overlevede turen langs Grønlands østkyst i det ændrede oceanklima. Ydermere havde fiskeriet ikke indstillet sig på et mindre fiskeri i slutningen af 1960erne, så i denne periode blev der overfisket, og kollapset blev derved mere voldsomt. Der findes andre faktorer der har indflydelse på opvæksten af torsk ved Vestgrønland, som f.eks. variationer i mængden af føde for torskelarver, men overfiskning, ændringer i rekrutteringen af torskelarver fra Island samt lokalt koldere omgivelser er de mest accepterede forklaringer på det pludselige kollaps af den vestgrønlandske torskebestand. En videre diskussion af andre faktorer kan findes i Ribergaard (2004) samt referencer i denne. Stigningen i rejefiskeriet kan til dels forklares ved, at rejelarver er mindre påvirkelige overfor temperatur end torskelarver, men hovedforklaringen skal nok nærmere findes i, at en stor fjende – torsken – er forsvundet fra området (Koeller, 2000; Lilly et al., 2000). Det intense rejefiskeri har desuden resulteret i en stor bifangst af torsk, og dermed medvirket til at holde torskebestanden nede og dermed holde en fjende i skak (Kingsley et al., 1999; Pauli et al., 2001). Siden midten af 1980erne har fiskeriet på rejer flyttet sydover (Figur 3b). Dette indikerer, at rejerne har migreret sydover til varmere omgivelser under den kolde periode fra slutningen af 1980erne til starten af 1990erne. Fra 1995 steg bundtemperaturen markant (Figur 3c), men rejerne migrerede ikke nordpå igen. Disse varme betingelser ser ud som om de er favorable for rejerne, da både den totale biomasse og rekrutteringen af rejer er steget i sidste halvdel af 1990erne (Figur 3a). Diskussion og fremtidige undersøgelser Hypotesen, oprindeligt stillet af Hansen og Buch (1986), at de stærke årgange af torsk ved Vestgrønland er et resultat af en stor rekruttering af torskelarver fra Island, er nærmere under- Vejret, 104, august 2005 • side 9


søgt af Ribergaard (2004). For at undersøge driften fra Island til Grønland nærmere, så er der lavet statistik på drivbøjer med et sejl i 15 meters dybde. Alle de drivbøjer fra 1990erne, der på et tidspunkt befandt sig over den sydvestlige islandske shelf, er grupperet efter deres videre færd (Figur 11). Godt halvdelen fortsætter nord om Island (grøn), mens 10−15 procent ender i Irmingervandet langs Grønlands østkyst (rød). Dette stemmer godt overens med statikken over driften af torskelarver beregnet ud fra 0-gruppe togterne for perioden 1970−1992 (Astthorsson et al., 1994). Tilbage er så at forklare de 20−25 procent af drivbøjerne, der også ender ved Grønland men i Polarvandet i den Østgrønlandske Strøm (blå). Hvis man antager, at disse torskelarver pga. den lave havtemperatur i Polarvandet og pga. anden fødesammensætning heri ikke overlever, så stemmer statistikken fra drivbøjerne forbavsende godt overens med driften af torskelarver. Dette indikerer, at torskelarverne i deres første levemåneder passivt driver rundt med havstrømmen. Hermed synes det muligt at modellere transporten af torskelarver fra Island til Grønland. Således er overfladestrømfelter fra en regional nested oceanmodel med horisontal opløsning på 20−25 km brugt som forcering til en partikelmodel, der skulle repræsentere torskelarvernes drift. Simuleringerne dækker perioden 1948−2001 og oceanmodellen er forceret med NCAR/NCEP re-analyser (Ribergaard, 2004). Overraskende nok kunne dette model-setup ikke reproducere side 10 • Vejret, 104, august 2005 68 o N 66 o N 64 o N 62 o N 60 o N 68 o N 66 o N 64 o N 62 o N 60 o N 68 o N 66 o N 64 o N 62 o N 60 o N 50 o W 50 o W 50 o W 19 drifters 45 o W 40 o W 35 o W 12 drifters 45 o W 40 o W 35 o W 81 drifters 45 o W 40 o W 35 o W 30 o W 30 o W 25 o W 25 o W Figur 11. Højfrekvent filtrerede trajektorier af drivbøjer med sejl i 15 meters dybde i 1990erne. Kun de drivbøjer, der på et tidspunkt befandt sig over den sydvestlige islandske shelf er inkluderet. Alle drivbøjerne har fået hver deres farve afhængig af deres slutposition. Blå: Krydser Danmarkstrædet og fortsætter i Polarvandet i Den Østgrønlandske Strøm tæt ved kysten. Rød: Krydser Danmarkstrædet og fortsætter i Irmingervandet nær 500–1000 m dybdekonturene i Den Østgrønlandske Strøm. Grøn: Transporteres nord om Island. Violet: Transporteres sydøst om Island. Dybdekontur er vist for følgende dybder: 500, 1000, 2000, 3000 m. Fra Ribergaard (2004). en stor transport af torskelarver fra Island til de grønlandske farvande i de år, hvor årgangsstyrken af torsk ved Vestgrønland var stor. Man kunne derfor umiddelbart fristes til at kassere hypotesen af Hansen og Buch (1986). Imidlertid viste en detaljeret validering af oceanmodellen, at den havde store problemer med at gengive de rigtige fordelinger af 68 o N 66 o N 64 o N 62 o N 60 o N 68 o N 66 o N 64 o N 62 o N 60 o N 50 o W 50 o W 45 drifters 30 o W 45 o W 40 o W 35 o W 7 drifters 45 o W 40 o W 35 o W 25 o W 30 o W 30 o W 25 o W 25 o W salt, temperatur og specielt havis i det nordvestlige Atlanterhav omkring Grønland, hvilket igen påvirker overfladecirkulationen (Ribergaard, 2004). Derfor kan man ikke konkludere noget endeligt ud fra dette modeleksperiment. Ved nærmere analyse af drivbøjerne ses det, at drivbøjernes slutposition er stærkt bestemt


af strømmene i Danmarksstrædet – specielt i et lille område omkring 66°N, hvor mange af drivbøjerne krydser strædet i den stærke front mellem Irmingervandet og Polarvandet. Således vil selv små forstyrrelser i overfladestrømmen bestemme torskelarvernes skæbne. Hermed synes de individuelle lavtrykspassager at være overordentligt vigtige for transporten fra den ene vandmasse til den anden, ligesom den kraftige hvirvelaktivitet på fronten synes vigtig. For at reproducere disse strømforhold korrekt konkluderede Ribergaard (2004), at både oceanmodellen og atmosfæremodellen skulle have en væsentlig højere opløsning – både rumligt og tidsligt – end i det pågældende eksperiment. For at imødegå disse krav, så arbejder DMI’s Center for Marin Forecasting (CMF) på at opsætte en oceanmodel med høj opløsning i Nordatlanten med speciel fokus på farvandene omkring Grønland. Under de tyske trawltogter ved Sydøst- og Vestgrønland i 2003 blev der fanget forholdsvis mange 1-års torsk og specielt 0gruppe torsk samt kuller (Stein, 2004). Et hurtigt estimat giver, at 2003-årgangen er i samme størrelsesorden som 1984-årgangen (Manfred Stein, personlig samtale). Dette kunne tyde på en tilbagevenden af udenskærs torsk ved Vestgrønland, men dette kræver en regulering af fiskeressourcerne for at minimere fremtidige bifangster og overfiskning. Man skal dog holde sig for øje, at de klimatiske forhold kan ændre sig drastisk på kort tid og med store konsekvenser for det marine miljø som f.eks. omkring 1970. Fysikken bag disse klimatiske ændringer er dårlig forstået og bør udforskes detaljeret i fremtiden. Resumé • Hvor den grønlandske økonomi førhen i høj grad var afhængig af torskefiskeri, så er den i dag næsten udelukkende afhængig af rejefiskeriet. • Siden omkring 1970 har det grønlandske klima været betydelig koldere end perioden 1925−1970, hvilket kan relateres til et skift i NAO indekset fra lave til høje værdier. • Ændringen i atmosfærens trykfordeling, reflekteret ved NAO, har resulteret i en mindskelse af transporten af varme, saltvand og torskelarver til det vestgrønlandske område. • Stigningen i biomassen af rejer ved Vestgrønland kan ikke alene forklares ved ændrede klimatiske betingelser. Med torskens forsvinden forsvandt også en af rejens store fjender. Desuden har bifangst af torsk ved rejefiskeriet medvirket til at holde torskebestanden nede på et minimum. • Klimavariationerne ved Grønland er hovedsagelig baseret på havtemperaturer. Der findes stort set ingen direkte strømmålinger i området, der kan bruges til en beregning af styrken og variabiliteten i transporten af Irmingervand og Polarvand til området. Der- for anbefales det at opsætte strømmålere med tilhørende temperatur og saltholdigheds-målere ved f.eks. Kap Farvel. • For at undersøge disse hydrografiske forhold nærmere, herunder driften af torskelarver fra Island til Grønland tilbage i tiden, så anbefales det at opsætte en oceanmodel med høj horisontal og tidslig opløsning og drive den med en atmosfæremodel, der også har en høj rumelig og tidslig opløsning. Referencer Astthorsson, O.S., Gislanson, A., and Gudmundsdottir, A., 1994. Distribution, abundance, and length of pelagic juvenile cod in Icelandic waters in relation to environmental conditions. ICES marine Scientific Symposium 198, 529–541. Belkin, I.M., Levitus, S., Antonov, J., and Malmberg, S.-Aa., 1998. “Great Salinity Anomalies” in the North Atlantic. Progress in Oceanography 41, 1–68. Blindheim, J., Borovkov, V., Hansen, B., Malmberg, S.-Aa, Turrell, B. and Østerhus, S., 2000. Upper layer cooling and freshening in the Norwegian Sea in relation to atmospheric forcing. Deep-Sea Research I 47, 655–680. Blindheim, J., Toresen, R., and Loeng, H., 2001. Fremtidege klimatiske endringer og betydningen for fiskeressursene, Havets miljø 73–78. Buch, E., Pedersen, S.A. and Ribergaard, M.H., 2004. Ecosystem variability in West Vejret, 104, august 2005 • side 11


Greenland waters. Journal of Northwest Atlantic Fishery Science 34, 13–28. Dickson, R.R., and Brander, K.M., 1993. Effects of a changing windfield on cod stocks of the North Atlantic. Fisheries Oceanography 2(3/4), 124–153. Dickson, R.R., Lazier, J.R.N., Meincke, J., Rhines, P. and Swift, J., 1996. Long-term coordinated changes in the convective activity of the North Atlantic. Progress in Oceanography 38, 241–295. Dickson, R.R., Meincke, J., Malmberg, S.-Aa., and Lee, A.J., 1988. The “Great Salinity Anomaly” in the northern North Atlantic 1968–1982. Progress in Oceanography 20, 103–151. Hamilton, L., Lyster, P., and Otterstad, O., 2000. Social change, ecology and climate in 20th-century Greenland. Climatic Change 47, 193–211. Hamilton, L.C., Brown, B.C., and Rasmussen, R.O., 2003. West Greenland’s cod-to-shrimp transition: Local dimensions of climate change. Arctic 56, 271–282. Hansen, H., and Buch, E., 1986. Prediction of Year-class Strength of Atlantic Cod (Gadus morhua) off West Greenland. NAFO Scientific Council Studies 10, 7–11. Hermann, F., 1953. Influence of temperature on strength of cod year-classes. Annales Biologiques 9, 31–32. Hovgård, H. and Messtorff, J., 1987. Is the West Greenland cod mainly recruited from Icelandic waters? An analysis based on the use of juvenile haddock as an indicator of larval drift. NAFO side 12 • Vejret, 104, august 2005 Scientific Council Research Documents 87/031. Hurrell, J.W. 1995. Decadal trends in the North Atlantic Oscillation: regional temperatures and precipitation. Science 269, 676–679. ICES. 2000. The 1999/2000 ICES annual ocean climate status summary. Prepared by the Working Group on Oceanic Hydrography. Editor: Bill Turrell. (www.ices.dk/status/clim9900/). Kingsley, M.C.S., Kanneworff, P., and Carlsson, D.M., 1999. By-catches of fish in the West Greenland shrimp survey: an initial analysis. NAFO Scientific Council Research Documents 99/111. Koeller, P.A., 2000. Relative importance of abiotic and biotic factors to the management of the northern shrimp (Pandalus borealis) fishery on the Scotian Shelf. Journal of Northwest Atlantic Fishery Science 27, 21–33. Lilly, G.R., Parsons, D.G., and Kulka, D.W., 2000. Was the increase in shrimp biomass on the northeast Newfoundland Shelf a consequence of a release in predation pressure from cod? Journal of Northwest Atlantic Fishery Science 27, 45–61. Pauly, D., Palomares, M.L., Froese, R., Sa-a, P., Vakily, M., Preikshot, D., and Wallace, S., 2001. Fishing down Canadian aquatic food webs. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 58, 51–62. Pedersen, S.A., and Rice, J., 2002. Dynamics of fish larvae, zooplankton, and hydrographical characteristics in the West Greenland Large Marine Ecosy- stem 1950-1984. In: Shermann, K.S., and Skjoldal, H.R. (eds). Large Marine Ecosystems of the North Atlantic: Changing States and Sustainability. Elsevier Science, Amsterdam, The Netherlands, 151–193. Pedersen, S.A., and Smidt, E.L.B. 2000. Zooplankton distribution and abundance in West Greenland waters, 1950-1984. Journal of Northwest Atlantic Fishery Science 26, 45–102. Ribergaard, M.H., 2004. On the coupling between hydrography and larval transport in the Southwest Greenland waters. Ph.D. thesis. University of Copenhagen. Schopka, S.A., 1991. The Greenland cod at Iceland, 1941–90, and its impact on assessment. NAFO Scientific Council Research Documents 91/102. Stein, M., 2004. Transport of Juvenile Cod (Gadus morhua) and Haddock (Melanogrammus aeglefinus) from Iceland to Greenland – Is there environmental forcing? NAFO Scientific Council Research Documents 04/004. Storr-Paulsen, M., Wieland, K., Hovgård, H., and Rãtz, H-.J., 2004. Stock structure of Atlantic cod (Gadus morhua) in West Greenland waters: implications of transport and migration. ICES Journal of Marine Science 61, 972–982. Wieland K., and Hovgård, H., 2002. Distribution and Drift of Atlantic Cod (Gadus morhua) Eggs and Larvae in Greenland Offshore Waters. Journal of Northwest Atlantic Fishery Science 30, 61–76.


Anmeldelse: 50 vejrvarsler, der [måske] virker Af John Cappelen Jesper Theilgaard 50 vejrvarsler, der (måske) virker Gyldendal 2005, 140 sider ISBN 87-02-03716 Indb. Kr. 129,- ”Når Solen går ned i en sæk, står den op i en bæk” er et ret kendt vejrvarsel og på en eller anden måde er der noget om snakken i dette korttidsvarsel. Modsat gør sig nok gældende, når talen falder på de 12 ”julemærker” bonden i gamle dage skar i sin loftbjælke – en for hver af de 12 julehelligdage – som, så skulle være en langtidsprognose for hver af de 12 måneder i det kommende år. Alle har nok en fornemmelse af, hvad der er lidt kød på, og hvad der måske mere er overtro og underholdning. Men hvordan er det nu lige det hænger sammen? Jesper Theilgaard har i en ny bog taget nogle gamle vejrvarsler og mundheld op og tilsat lidt højteknologisk krydderi. Korttidsvarsler, generelle varsler og langtidsvarsler bliver gennemgået og bedømt igennem Jesper’s faglige briller i hvert sit afsnit i bogen, og dette hele er illustreret med søde tegninger af grafikeren og tegneren Jytte de Mylius. Udover det indeholder bogen et historisk vejr afsnit fra Middelalderen til nu, og så er der et lille godt leksikon. Endelig er der en alfabetisk oversigt over alle bogens varsler og et register. Gamle danske vejrvarsler er stadig i disse højteknologiske dage et meget populært emne, selvom en del er det rene vås, og selvom vi nu har rig mulighed for alskens vejrudsigter – lokalt og globalt – i en mangfoldighed af medier. Jesper har begået en god bog om noget, der optager mange sind og vil blive ved med det. Det eneste, jeg synes, mangler er en henvisning til andre gode bøger om vejrvarsler fx Ib Askholm’s ”Gamle danske vejrvarsler”, der indeholder en beskrivelse af langt flere vejrvarsler, fordi der er jo mange flere end de 50, Jesper har behandlet. Og så kunne jeg også godt have tænkt mig nogle gode fotos af specielt himlen og skyer under behandlingen af varslerne, men Jesper har valgt en ren stil med tegninger igennem hele bogen og det virker bestemt også godt. Vejret, 104, august 2005 • side 13


Måling af luftfugtighed ved DMI Af Claus Nordstrøm, Observationsafdelingen, DMI Indledning Et hygrometer er den videnskabelige betegnelse for et instrument beregnet til måling af luftfugtighed. Den følgende tekst vil fokusere på hygrometre og luftfugtighedsmålinger. Problemer mht. strålingsafskærmning, ventilation, målingernes arealrepræsentativitet, metadata med mere, ligger uden for rammerne af denne artikel. Manuelt eller automatisk opererede instrumentopstillinger i Stevenson screens, de såkaldte Engelske hytter, har operationelt set været fortid længe, med enkelte kuriøse undtagelser. Bortset fra instrumenterne i det marine meteorologiske målenet, der hovedsagligt er af psykrometertypen, er alle de øvrige hygrometre fuldautomatiske. Instrumenter, der anvendes til luftfugtighedsmålinger i forbindelse med radiosonderinger og mere specielle målinger, vil ikke blive behandlet her. Kun hygrometerinstrumenteringen i det meteorologiske målenetværk fra stationer på landjorden og observationer fra skibe vil blive omtalt i det nedenstående. Assmann-psykrometre, der i visse tilfælde bliver medbragt som reserverejsenormaler, er i realiteten udgået af rutinemæssig brug. Nogle instrumenter f.eks. Vaisala-sensoren, der er et integreret side 14 • Vejret, 104, august 2005 instrument til måling af temperatur (PT100 modstandstermometer) og luftfugtighed (HUMICAP kapacitans-princip), bliver i det nedenstående kun omtalt som værende et hygrometer, og instrumentet som termometer er blevet behandlet særskilt i artiklen om måling af temperatur. Det skal her pointeres, at der kun er medtaget de instrumenter, som DMI har ansvar for. I målenettet indgår der yderligere et antal hygrometre, hvor serviceansvaret ikke ligger hos DMI (men især hos luftfartsvæsnet i Danmark, SLV, og hos lufthavnsvæsnet i Grønland, GLV). Der indgår p.t. ingen målinger fra bøjer i målenettet administreret og drevet af DMI. Hygrometre på meteorologiske stationer under DMI’s ansvarsområde I Danmark måles der luftfugtighed på ca. 55 fuldautomatiske meteorologiske målestationer og hygrometrene er hovedsagligt at typen Vaisala HUMI- CAP placeret i en Young-type strålingsafskærmning (se figur 1). Sensorhovederne på Vaisala-stationshygrometrenebliver rutinemæssigt udskiftet ca. hvert andet år med nykalibrerede sensorhoveder, hvorfor der ikke bliver foretaget kalibrering i felten på den enkelte lokalitet, da al kalibrering af denne type instrumenter foretages i elektroniklaboratoriet. På de grønlandske stationer, der er bestykket med Vaisala HMP45D, udskiftes sensorhovederne ligeledes mindst en gang hvert andet år i forbindelse med stationsbesøg. Hygrometre, der måler forkert af årsager, som ikke har noget at gøre med fysiske nedbrud af hygrometret eller systemet, søges detekteret ved en regelmæssig stikprøvekontrol (ca. to gange ugentligt). Luftfugtighedsmålingerne fra de enkelte stationer vurderes så i forhold hinanden, og som supplement kan der f.eks. genereres et isodrosotermkort (kort med linjer igennem områder med samme dugpunktstemperatur) eller et isohumekort (kort med linjer igennem områder med samme relative fugtighed; en isohume kan også være en linje igennem områder med samme absolutte fugtighed, samme specifikke fugtighed, eller hvilket som helst andet aktuelt fugtighedsmål), tegnet på basis af alle luftfugtighedsmålingerne i det danske målenet. En meget afvigende luftfugtighedsmåling vil således resultere i et bemærkelsesværdigt isolinjeforløb, hvorved det fejlbehæftede hygrometer kan lokaliseres og fejlmeldes. I Grønland opererer DMI med i alt ca. 26 hygrometre. Hygrometerbestykningen fordeler sig med 6 stk. Vaisala HUMICAP på de såkaldte V98-stationer; 20 stk. af typen Wilh. Lambrecht hårhygrometre på de 20 såkaldte øde


stationer. For typen Lambrecht Hårhygrometer sensorerne (alle i Grønland) gælder det, at alle bliver et-punkt-kontrolleret, for de flestes vedkommende ca. en gang om året ellers mindst en gang hvert andet år. Et-punktkontrollen foregår ved at omvikle instrumentet med et med vand gennemvædet klæde: efter ½time bliver hygrometret justeret til vise 95% RH, og kalibreringen er slut. Justeringen til de 95%RH er almindelig tradition ved vådtklæde-kalibrering af hårhygrometre (og nævnes også i instrumentmanualer), selv om en indstilling til 100% ved vådt-klæde-princippet umiddelbart burde være det mest nærliggende. Erfaringer fra felten peger dog på, at de bedste resultater fremkommer ved justering til 95%. På Færøerne opererer DMI med i alt 4 stk. hygrometre: ét instrument på hver af DMI’s 4 meteorologiske målestationer, hvor der sidder 3 stk. af typen Lambrecht Hårhygrometer og 1 stk. af typen Vaisala HUMICAP på V98-stationen på Fugloy. Kalibrering og kontrol af sta- tionshygrometrene på Færøernes foretages på samme måde som de øvrige automatiske meteorologiske stationer i rigsfællesskabet. I tilfælde af decideret akutte tekniske problemer omkring det enkelte hygrometer (både Figur 1. Vaisala HUMICAP-sensor med en YOUNG strålingsafskærmning. Bemærk den lille størrelse på selve fugt-føleelementet (den såkaldte HUMICAP), der er forstørret op. Dette instrument anvendes til måling af luftfugtighed på de såkaldte V98-stationer både i Danmark, Grønland og Færøerne. V98 hentyder til den seneste generation af meteorologiske målestationer, hvor moderniseringen startede i 1998. kapacitans- og hårhygrometertyperne), fejlmeldes dette, i forbindelse med den almindelige stationsovervågning, til observationsafdelingens tekniske sektion, som derefter tager aktion på problemet ved næste servicebesøg. Stikprøvekontrol, hvor den enkelte luftfugtighedsmåling ”visuelt” vurderes vha. et isodrosoterm- eller isohumekort, som det sker for de danske luftfugtighedsmålinger, bliver ikke foretaget for de grønlandske og færøske temperaturmålinger, da stationerne ligger for spredt, men der foretages almindelige stikprøvevurderinger af hvert enkelt termometer to gange ugentligt. Hygrometrene i det marine meteorologiske målenetværk Kun de skibe i det marine meteorologiske målenet, der melder fuld synop, er bestykket med hygrometre. Dvs., at ud af i alt ca. 50 skibsfartøjer (både flåde-, fiskeri- og civilfartøjer) er der ca. 20 skibe, hvorfra der meldes luftfugtighed. Hygrometrene her er af psykrometertypen (nærmere betegnet at typen slyngpsykrometre), hvis måleprincip består i en samtidig ”tør” og ”våd” temperaturmåling (se figur 3). Som led i PMO’s (Port Meteorological Officer) aktiviteter besøges hvert enkelt skib i det marine meteorologiske målenetværk ca. en gang hver 1-1½ år bl.a. med henblik på kalibrering af de meteorologiske instrumenter, hvor der foretages en kalibrering af det termometerpar, der indgår i psykrometerinstrumenterne. Kalibrering af skibstermometrene foregår ved, at temperaturrejsenormalen sammen med termometerparret fra slyngpsykrometret Vejret, 104, august 2005 • side 15


nedsænkes i et vandbad, hvor det enkelte termometers afvigelse fra referencen kontrolleres. Slyngpsykrometrene på skibene er p.t. ved at blive udskiftet med elektroniske hygrometre af HU- MICAP-typen. Referencenormal (og Arbejdsnormal) En reference til kalibrering af hygrometre af typen Vaisala eksisterer ved DMI i form af et luftfugtighedskalibreringskammersystem. Dette kalibreringssystem anvender det princip, at en meget ren mættet saltopløsning i et lukket kammer, resulterer i en ganske bestemt relativ luftfugtighed i kammeret over opløsningens overflade. Forskellige typer saltopløsninger resulterer i forskellige luftfugtigheder, og når temperaturens rolle indregnes, kan relative luftfugtigheder vha. kalibreringskammersystemet reproduceres i området fra ca. 10-100% RH til at ligge ind- enfor en usikkerhed på ±1.5- 2.0% RH ved 25°C. Følgende referencemålepunkter anvendes ved DMI (referencefugtigheden og usikkerheden varierer lidt med temperaturen): LiCl-saltopløsning ved 25°C: 11.3 %RH NaCl-saltopløsning ved 25°C: 75.3 %RH K 2 SO 4 -saltopløsning ved 25°C: 97.3 %RH Til fastsættelse af 0-punktet (RH = 0%) benyttes en tør luft. Dette luftfugtighedskalibreringskammersystem anvendes kun i laboratoriet/værkstedet og ikke i felten, da nogle saltopløsningers side 16 • Vejret, 104, august 2005 ligevægtsluftfugtighedsspecifikationer ændres irreversibelt, når temperaturen kommer under ca. 18°C. En mættet saltopløsnings egenskaber i et kalibreringskammer kan ikke betegnes som en kalibreringsmæssig sporbar normal i almindelig forstand, idet Figur 2. Lambrecht Hårhygrometer: Dette instrument anvendes til måling af lufttemperatur på de grønlandske ødestationer og på 3 ud af de 4 færøske stationer. På selve stationen er instrumentet arrangeret i en strålingsafskærmning.


den i modsætning til et instrument A kalibreret op mod et instrument B, ikke direkte er sammenkædet med referencen. De kemisk rene salte i portionsmål, der leveres med kalibreringscertifikater, certificerer saltopløsningernes præstation i forhold til fugtighedsangivelser i en særlig kalibreringstabel. Det målestandardlaboratorium, hvorfra DMI anskaffer saltopløsningerne, udfører stikprøvekontrol af saltopløsningernes præstation i et tilsvarende kalibreringskammersystem, og er akkrediteret af FINAS (FINlands Akkrediterings- Service). Måleprincippet i hygrometrene på DMI’s meteorologiske stationer Sensoren, der anvendes til måling af luftfugtighed på DMI’s nyeste meteorologiske målestationer, de såkaldte V98-stationer, er et kapacitanshygrometer fra det finske firma Vaisala (se figur 1). Instrumentet er i sin helhed et integreret termometer og hygrometer, men er her kun vist med hygrometerdelen og er på billedet præsenteret sammen med strålingsafskærmningen, som instrumentet er placeret inden i, når det er i drift på en meteorologisk målestation. Selve sensoren er af dimensionerne ca. 4 x 3 x 0,5 mm og består af en kapacitor, hvis dielektrikum udgøres af en polymérfilm. Som funktion af luftens relative fugtighed (0-100%) optager eller afgiver polymérfilm- en fugtighed, der bevirker, at kapacitansen ændrer sig, hvilket kan omsættes til et mål for relativ luftfugtighed. Sensortypen, der anvendes til måling af luftfugtighed på DMI’s såkaldte ødestationer, dvs. de vanskeligt tilgængelige meteorologiske målestationer i Grønland, er et hårhygrometer fra det tyske firma Wilh. Lambrecht (se figur 2). Hårhygrometrets måleprincip bygger på, at et hår, som funk- Figur 3. Slyngpsykrometer. Bemærk kanten af ”strømpen” på det ene termometer. I det marine meteorologiske målenet anvendes stadig mange hygrometre af psykrometertypen, selv om instrumentbestykningen på skibene p.t. er under modernisering. tion af luftens relative fugtighed (0-100%), optager eller afgiver fugtighed og dermed udvider sig (forlænges) eller trækker sig sammen (forkortes). Denne ændring i hårenes længde kan omsættes til et mål for relativ luftfugtighed. I gamle instrumenttyper anvendtes hestehår, men i moderne hårhygrometre anvendes hår af kunststof (fine pernix-tråde). I det viste instruments tilfælde benyttes tre bundter af pernixtråde for at gøre målingen mere stabil. Den samlede teoretiske måleusikkerhed for det enkelte hygrometer i drift ude på den enkelte meteorologiske målestation kan med god tilnærmelse bestemmes, hvis det forudsættes, at strålingsskærmen er helt ren, og der er gode naturlige ventila- tionsforhold (dvs. at placeringen er optimal, og at vindforholdene samtidigt er tilstrækkelige til at sikre en god luftudskiftning). Måleusikkerhed vurderes da til at ligge i området ±2-5% RH, afhængig af instrumenttypen, modellen, sensorelementets alder samt tiden, der er gået siden sidste kalibrering. En luftfugtighedsmåling fra f.eks. en sensor i en snavset strålingsafskærmning under vindstille forhold, vil giver større måleusikkerheder. Hygrometre har generelt en større måleusikkerhed og en langsommere responstid, end hvad der gælder for barometre og termometre i tilsvarende kalibreringsklasse. Normalt er instrumenterne til måling af luftfugtighed placeret i niveauet 2 m over jordoverflade, men på skibene i det marine meteorologiske målenet er de af logistiske årsager placeret tæt ved fartøjets Vejret, 104, august 2005 • side 17


styrehus og således i variabel højde (typisk mellem 10 og 20 m) over havoverfladen, afhængig af skibstypen. I det marine meteorologiske målenet anvendes stadig hygrometre af psykrometertypen, selv om instrumentbestykningen på skibene p.t. er under modernisering. Måleprincippet i et psykrometer bygger på termodynamik og anvender temperaturforskellen mellem et lufttermometer og et termometer, som er stofomviklet og fugtet med destilleret vand, hvor fordampningsraten er en funktion af atmosfærens luftfugtighed. Energien, som går til fordampning af vand fra det De danske vejrtjenester, der nu er samlet i DMI har en historie, der går helt tilbage til 1873. Der har i den periode været mange forskellige tjenestesteder, opgaver og personer. Det er en del af et historisk forløb, og det vil være trist, hvis de mange gamle informationer går tabt. Lige efter 2. verdenskrig gik det stærkt, specielt indenfor flyvemeteorologien, så der kom en stor tilgang af personale, et personale, der nu er gået på pension, men fortsat har en stor viden om tiden, og som kan have et stort materiale fx billeder, scrapbøger, anekdoter og minder om vejrsituationer. Det er dette materiale DMI nu gerne vil have indsamlet og overført til elektronisk form. Der er i nutidens statslige orga- fugtige stofomviklede ”våde” termometer, tages fra termometerkuglen, som dermed afkøles, hvis den relative luftfugtighed i atmosfæren er mindre end 100%. Sammenholdt med en måling af lufttemperaturen er en bestemmelse af dugpunktstemperaturen og dermed den relative luftfugtighed mulig. Slyngpsykrometret ventileres ved manuelt at svinge termometerparret rundt vha. et håndtag (figur 3). Udover hygrometre kan det nævnes, at DMI opererer med et antal bladfugtsensorer, der er en slags fugtighedssensor, men som kun finder anvendelse på DMI’s jordbrugsstationer. Denne nisationer ikke midler til en sådan historisk indsamling, men på DMI håber vi, at nogle aktive seniorer, der fortsat har interesse for meteorologi og de danske vejrtjenester – i dag DMI – har lyst til på frivillig basis at finde gammelt materiale sammen. Der søges tilmed nogle tovholdere, både i Jylland og på Sjælland, der vil sørge for at scanne materialet ind, sætte navne, tider og steder på billedmaterialet, og således få ordnet det materiale, der kommer ind. Indsamlingsprojektet kan fx arrangeres i forbindelse med etablering af seniorklubber fx på et eller to af DMIs tjenestesteder, hvor der er indscanningsudstyr, men det kan også være mobilt i målertype, der er af typen Ja/ Nej-sensorer, detekterer antallet af minutter den foregående time, hvor der har været registreret overfladefugt på en slags kunstigt blad i form af et 7x4cm areal på en plade, belagt med et fint arrangeret labyrintagtigt kredsløb. I tilfælde af en dråbe på pladen kortsluttes kredsløbet, hvilket er ensbetydende med tilstedeværelsen af fugtighed [på pladen]. Målingerne antager værdierne fra 0 til 60 minutter. Således registreres kun bladfugt i form af nedbør eller dugdannelse. Bladfugtsensorer i DMI’s målenet beløber sig antalsmæssigt til ca. 20 instrumenter. DMI søger sine historiske rødder side 18 • Vejret, 104, august 2005 forbindelse med en bærbar PC, så man kan komme rundt i landet. Som det måske kan fornemmes, er projektet stadig på skitseplanet, så de, der melder sig, vil selv kunne få nogen indflydelse på, hvor det hele skal føre hen og på, hvordan arbejdet skal i det hele taget udføres. Har du eller kender du nogen, der har materiale, har du bare gode ideer, eller har du lyst til at være tovholder eller blot at deltage i seniorklub arrangement, så mail, skriv eller ring til: Nina Wallin Danmarks Meteorologiske Institut Lyngbyvej 100 2100 København Ø email: niw@dmi.dk Tlf.: 39 15 72 51


Nyt fra formanden Når Vejret dukker op i brevkassen varsler det, at en ny årstid er godt på vej! I al fald synger denne sommer efterhånden på sidste vers, og efteråret nærmer sig så småt med sine mange tilbud om indendørsaktiviteter. Her melder Dansk Meteorologisk Selskab sig vanen tro også på banen med et par foredrag. Som annonceret andet sted i bladet vil en gammel, men så absolut også aktuel kending blandt selskabets medlemmer, Erik Rasmussen, tilbyde sig med et foredrag. Denne gang vil han underholde og udvide vores horisont i fortsættelse af sine artikler bragt her i Vejret gennem den senere tid, hvor han har beskæftiget sig en del med Aristoteles eller rettere sagt, med hans meteorologiske arbej- der. Der vil som sædvanligt blive rig mulighed for at diskutere med dagens foredragsholder, samt et gensyn med gamle kolleger og bekendte, som også har fundet vej forbi. Mens Vejret forsætter med at ligne sig selv – som altid med mange varierende og spændende artikler - så er det planen efterhånden at give selskabets hjemmeside en tiltrængt renovering. I den forbindelse er det planen at gøre alle tidligere numre af Vejret tilgængelige på hjemmesiden i pdf-format, dog med en vis forsinkelse, så de allernyeste årgange ikke ligger umiddelbart tilgængelige. Vores kasserer, Brian Broe har haft mulighed for at scanne og konvertere formatet af de ældre numre, mens de seneste par årgange allerede er lavet i dette format i forbindelse trykningen. Samtidig hermed er det håbet at gøre hjemmesiden lidt mere levende og derigennem udnytte de muligheder, der er for at kommunikere med selskabets medlemmer uden nødvendigvis altid at skulle sende breve eller lave små notitser i Vejret. Forhåbentlig når web-redaktionen at komme igennem dette arbejde inden udgangen af året. Det er i al fald ønsket og håbet at vi kan præsentere en ny og mere moderne hjemmeside senest på næste års generalforsamling. Hold derfor øje med www.dams. dk i den kommende tid, måske vil du selv kunne opdage forandringen? Jens Hesselbjerg Christensen Vejret, 104, august 2005 • side 19


Interview En skærmtrold med sten i næsen Af Bjarne Siewertsen ”Nu stopper duuu!!” Ordene kommer prompte fra DR’s tv-meteorolog Ann Marker, da jeg forsøger at komplimentere hendes tøjstil. For hvis der er noget, skærmtrolden ikke gider diskutere, så er det sin påklædning. Vejret har sat Ann Frisenborg Marker i stævne. Vi kender hende alle sammen fra TV-avisens vejrudsigt, men hvem er hun egentlig? ”Jeg er en kvinde på 33 år. Min kæreste Ole og jeg har sammen lille Mie, som er en gudeskøn bulderbasse på 15 måneder,” fortæller Ann Marker begejstret. ”Oprindeligt er jeg uddannet geolog fra Københavns Universitet, og jeg havde vel tænkt mig en fremtid som sej borebisse af den slags, der skiftevis er 14 dage på en boreplatform og 14 dage hjemme. Men efterhånden fandt jeg ud af, at det nok ikke helt var min boldgade alligevel. Så jeg nøjedes med en to måneders kortlægningstur i Grønland. Og i stedet for oliespecialet blev det til et spændende speciale om fluide inklusioner i norske pegmatitter.” Savner du så geologien? ”Ja, og jeg ville anytime vælge geologi igen! Det var et fantastisk spændende studie, men desværre er der bare ikke super- side 20 • Vejret, 104, august 2005 mange spændende jobs indenfor faget...så, da jeg i 2002 så jobannoncen til en ny meteorolog på tv, tænkte jeg...det lugter da lidt derhenad. Så den søgte jeg.” Hvorfor blev det netop dig, der fik jobbet? ”Ja, jeg tror egentlig, at jeg fik det, fordi de gerne ville have en ung kvinde, og så havde jeg jo den fordel, at jeg var naturvidenskabeligt uddannet. Med til historien hører måske også, at jeg overhovedet ikke var nervøs til de forskellige castings. Jeg så det bare som en oplevelse, for det har sådan set aldrig været nogen drøm for mig at komme på tv, og jeg regnede heller ikke med, at jeg ville få jobbet. Nå, men det blev alligevel mig, der kom igennem nåleøjet, og blandt de 300 ansøgere var det mig, som blev ansat.” Har du været glad for det? ”Absolut. Det er et dejligt arbejde, Ann Marker i afslappet stil off-screen. Bemærk den lille kæde om halsen. Foto: Bjarne Siewertsen


og jeg arbejder sammen med en masse dejlige mennesker. Men det er jo ikke det samme som, at det er en dans på roser. Det kan for eksempel være træls at føle sig overvåget. Jeg ved aldrig om folk glor på mig, fordi de synes, at jeg er irriterende, eller fordi de synes, at jeg er god, eller om jeg har spildt noget på trøjen.” Hvad har været den største udfordring? "Det har været meteorologien - ikke så meget det at læse prog- noserne osv - mere selve forståelsen, at finde overblikket og forstå dynamikken – og det er stadig svært, synes jeg. De gode folk på vejrtjenesten får sig nok også en griner engang imellem, når jeg hårdnakket påstår et eller andet, som de grundet deres langt større erfaring bare kan ryste på hovedet af.” Hvad har været det sjoveste ved at komme på tv? ”Hmmm, jeg kan ikke komme på noget, der skulle være det sjoveste. Det er jo bare blevet hverdag, og jeg tror, vi har det som på de fleste store arbejdspladser. Hvilken vejroplevelse har gjort størst indtryk på dig? (Ann kigger opgivende på Deres udsendte, og det er tydeligt, at jeg har misforstået noget…) ”…ja, egentlig kan jeg ikke nævne én enkelt vejroplevelse. Efter jeg har fået dette job, har En typisk vagt for Ann Marker 10.00: Møder og får overlevering af morgenvagt 10.20-10.50: Garderobe + sminke 10.50-12.00: Sætter jeg mig ind i vejrsituationen og laver de kort, der grafisk fremstiller vejret 12.08-12.10: Vejrudsigt på tv 12.10-13.00: Frokost 13.00-15.30: Sætte satellitfilm eller animationer i gang samt (hvilket er ekstremt tidskrævende) forsøge at finde et par gode historier til de lange vejrudsigter. Gerne hvis der er gode billeder fra udland - så redigerer vi dem selv, ellers kan det være en historie vi finder ved fx. DMI, så skal vi have lavet grafik til osv. Løbende opfølgning på vejrsituationen. 14.20: Interview til DAB radioen 15.30-17.00: Lave de sidste grafiske kort 17.00: Intro til DR2 deadline 17.20-17.24: Vejrudsendelse 17.24-18.00: Tjekke de sidste vejrupdates, lave andre kort til de næste udsendelser - evt. rette kort til 18.55-18.57: Vejrudsendelse 19.20-19.24: Vejrudsendelse 19.20-20.00: Aftensmad 20.15: Radiointerview til DAB 20.15-21.20: Lave ny grafik og ændre grafik hvis nødvendigt 21.20-21.22 Vejrudsendelse 22.00: Tid til at gå hjem jeg oplevelser med vejret næsten hver dag. Pludselig har jeg jo lært at vende blikket mod himlen. Det er ikke specielt de voldsomme eller smukke vejrsituationer, der betager mig, det er også at følge dagens gang. Og så er det jo klart, at en del af det hænger sammen med det konstante fokus, jeg har på, om det, jeg har sagt, nu også kommer til at passe.... ” Hvad har været din største bommert? ”Min største bommert - ja sådan én har jeg haft… Den lavede jeg for ca. fire måneder siden. Jeg havde i sidste øjeblik valgt at lave et oversigtskort - dvs. et Europakort med fokus på DK. Jeg brugte vores computer til at sætte mine tryksymboler - og registrerer ikke, at et højtryk bliver sat over de baltiske lande - hvor der skulle have været et lavtryk. Efterfølgende står jeg og taler om nordenvind over Danmark...meget usmart. Lige da jeg kom ud fra studiet, kunne jeg mærke, at der var noget galt, og da jeg så undersøgte sagen, fik jeg det så dårligt, at jeg slet ikke kunne spise – jeg satte mig bare til at vente ved telefonen. Heldigvis kom klagestormen ikke, så enten opdagede I det ikke, eller også gad I ikke at ringe ind…” Et sidste spørgsmål: Hvad er det med dig og din påklædning? "Jeg gider ikke tale om mit tøj, fordi det bare fylder for meget. Jeg er dødtræt af, at selv min mor kan se en hel vejrudsigt og bagefter sige »ejj..Ann nu hørte jeg slet ikke, hvordan vejret bliver i morgen, men i øvrigt så kunne du nu da godt have haft en lille kæde om halsen..« " Vejret, 104, august 2005 • side 21


Forårsvejret 2005 - solrigt Af Stig Rosenørn, DMI Som en helhed var foråret 2005 lidt varmere end normalt trods en vinterlig marts. I slutningen af maj var det meget varmt, over 30 o C. Forårsvejret var meget solrigt og nedbøren var omkring det normale. Martsvejret var noget koldere end normalt med et stort overskud af sol ved en overvægt af østlige vinde. Aprilvejret var var- mere end normalt, og der var fortsat overskud af sol. Østlige vinde var ligeledes fremherskende i april. Majvejret var mere nedbørrigt end normalt og med flere vestenvinde end normalt. Pr. definition indgår vejret i månederne marts, april og maj i forårsvejr, og for de enkelte måneder i 2005 blev de vigtigste klimabeskrivende gennemsnitstal for landet som helhed følgende, idet normalerne for perioden 1961-90 er angivet i parentes. KLIMATAL FOR FORÅRET 2005 Vejrforløbet i marts Ved indgangen til marts dækker kold vinterluft store dele af Europa ved højt lufttryk over Island til Østgrønland og et lavtryk over Vestrusland. Sne og snefygning forekommer over store dele af landet den 1-2., hvorefter vejret klarer op med streng frost om natten til den 4. -15 til -20 o C registreres mange steder. Det kolde vejr fortsætter endnu et par dage, hvorefter mildere luft fra NW trænger ind over landet Marts April Maj Foråret Døgnmiddeltemperatur 1.5(2.1) 7.6(5.7) 10.8(10.8) 6.6(6.2) Døgnmiddelmax.temp. 4.7(4.9) 11.7(9.6) 14.8(15.0) 10.4(9.8) Døgnmiddelmin.temp. -2.0(-0.8) 3.8(2.1) 7.0(6.5) 2.9(2.6) Abs. højeste temp. 15.6(14.0) 20.7(20.0) 30.7(25.7) 30.7(25.7) Abs. laveste temp. -20.2(-12.3) -4.9(-7.1) -1.6(-3.6) -20.2(-12.5) Frostdage (min. ≤ 0°C) 19(15) 3.2(6.6) 0.1 (0.7) 22(22) Soltimer 179(110) 217(162) 208(209) 604(481) Nedbørmængde (mm) 43(46) 30(41) 61(48) 134(135) Antal nedbørdøgn Sommerdage max. temp. >25°C 13(14) 0.0(0.0) 10(12) 0.0(0.0) 18(12) 0.9(0.2) 41(38) 0.9(0.2) Hyppighed i % af blæst 4(13) 3(8) 2(6) 3(8) Fremherskende vindretning i % E 26(19) E: 28(16) W: 33(20) Fremhævede tal : helt usædvanlige klimatal Understregede tal : sjældne klimatal side 22 • Vejret, 104, august 2005


Figur 1. Øverst: Forårets termogram fra Beldringe på Fyn. Nederst: Vindretningen målt på Hesselø i Kattegat. Grafik: Leif Rasmussen. uden nedbør af betydning. Frem til den 10. er vejret tørt med en del sol og temperatursvingninger omkring frysepunktet. Et kraftigt lavtryk bevæger sig mod SE den 11-12. ned over Sydsverige, og på lavtrykkets bagside trænger igen forbigående kold vinterluft med snebyger ned over landet fra NE i et par dage. Endnu en mildning fra NW den 14. følger efter, og den 16. rigtig mildluft fra W med regn. Et højtryk forstærkes derefter over Skandinavien, og vejret er tørt og solrigt med udbredt nattefrost frem til den 22. Højtrykket svækkes noget, og i en sydøstlig luftstrøm trænger efterhånden lunere men fortsat tør luft op over landet. Mange steder når temperaturen over 15 grader i dagene fra den 23-25. Fronter fra SW når ind over især Jylland og giver lidt regn omkring den 26., hvorefter vejret igen sta- 40N 30N 970-1002 1002-1006 1006-1010 1010-1016 1016-1020 1020-1024 1024-1050 m.s.l. pressure G45 2005030000+024 1004 1000 1016 1012 biliseres med sol og tørvejr i en østlig luftstrøm ved højt lufttryk over Skandinavien i resten af måneden. 1020 40W 30W 20W 10W 0 10E 20E Figur 2a. Middellufttryk ved havniveau for marts 2005 beregnet på basis af fire daglige DMI-HIRLAM analyser. Figuren er produceret af Niels Woetmann Nielsen. 1016 1008 Marts måneds vejr var således langt overvejende solrigt. Vinterligt i starten og forårsagtigt i sidste halvdel. 1012 1016 Vejret, 104, august 2005 • side 23


Vejrforløbet i april Højtryk over Østersøegnene giv- er tørt og solrigt vejr med stigende temperaturer i de første 3- 4 dage af april. Et frontsystem med lidt regn passerer omkring den 5. fra W, hvorefter mild luft fra W og SW er dominerende frem til den 8. Noget køligere luft trænger ind over landet fra W den 9., og en efterfølgende østgående højtryksryg omkring den 11. giver tørt vejr med sol. En frontbølge op over landet fra SW giver en del regn omkring den 13- 14., hvorefter vejret stabiliseres i en østlig luftstrøm. I resten af april råder en overvejende tør og for det meste solrig luftstrøm fra omkring E ved højt lufttryk over Skandinavien det meste af tiden. Nattefrost forekommer i ind- landet flere gange, ligesom svage frontpassager et par gange forbigående giver lidt regn og mere skyet vejr. April måneds vejr var således overvejende tørt og solrigt ved for det meste højt lufttryk nær landet. Vejrforløbet i maj Lune, men også ustabile luftmasser trænger op over landet fra S i de første dage af maj ledsaget stedvis af torden. Køligere luft trænger ned over landet fra NW i løbet af den 4-5., og det kølige og noget ustadige vejr består frem til den 10. i forbindelse med et omfattende lavtryksområde over Skandinavien og Norskehavet. Lavtryksområdet svækkes efterhånden, og et højtryk over Nordsøen giver tørt og solrigt vejr i dagene omkring den 12- 13. Svage fronter passerer landet omkring den 15-16., hvorefter en højtryksryg igen giver overve- side 24 • Vejret, 104, august 2005 jende tørt og solrigt vejr i et par dage. I løbet af den 20. trænger lunere og fugtigere luft op over landet fra S, og tilstrømningen fra S og SW består stor set måneden ud ved gennemgående højt lufttryk over Vestrusland og Sydøsteuropa. Meget varm luft fra Centraleuropa trænger op over landet den 28. Over de sydlige 40N 30N 40W 30W 20W 10W 0 10E 20E 970-1002 1002-1006 1006-1010 1010-1016 1016-1020 1020-1024 1024-1050 Figur 2b. Som figur 2a, men for april 2005. 40N 30N m.s.l. pressure G45 2005050000+024 1016 1020 1020 40W 30W 20W 10W 0 10E 20E 1016 Figur 2c. Som figur 2a, men for maj 2005. egne når temperaturen op over 30oC i tørt og solrigt vejr, inden køligere luft med regn fra SW og W fra Nordsøen sænker temperaturen betydeligt i de sidste par dage af måneden. Maj måneds vejr var således mere ustadigt end normalt og med kortvarig rigtig sommervarme den 28. 970-1002 1002-1006 1006-1010 1010-1016 1016-1020 1020-1024 1024-1050 1014 m.s.l. pressure G45 2005040000+024 1014 1010 1018 1022 1018 1012 1006 1010 1016


René Descartes En stor filosof, en ukendt meteorolog Af Erik Rasmussen Dette er første del af historien om René Decartes. Redaktionen har i samråd med Erik Rasmussen besluttet at dele denne spændende historie i to dele, således at anden halvdel kan læses i Vejret 105. Selveste Aristoteles var, som tidligere behandlet i en artikel i VEJR- ET (se VEJRET nr. 98, februar René Descartes 2004), det første og formodentlig bedst kendte eksempel på, at store filosoffer har tillagt meteorologien stor betydning og beskæftiget sig indgående hermed. Også andre fremstående filosoffer har beskæftiget sig med meteorologien op igennem tiderne og ydet værdifulde bidrag til udviklingen til dette fagområde. Et eksempel herpå er den franske filosof og videnskabsmand René Descartes (1596-1650), som i den første halvdel af 1600-tal- let blandt meget andet bidrog til at gøre en ende på Aristoteles’ dominans indenfor naturfilosofien, herunder meteorologien. Descartes var både filosof og naturforsker og tillige et af de største matematiske genier, som har levet. Medens hans bidrag til matematikken, herunder først og fremmest udviklingen af den analytiske geometri er velkendt, nævnes han kun sjældent i meteorologisk sammenhæng undtagen i forbindelse med hans teori om regnbuen. Om dette naturfænomen, som lige siden Aristoteles’ tid havde udfordret en lang række tænkere og naturfilosoffer, formulerede han nemlig som den første en i det væsentlige korrekt forklaring, selvom den endelige forklaring måtte vente til Newton havde afklaret, hvorledes hvidt lys er sammensat af en række forskellige farver, som genfindes i den mangefarvede regnbue. Selvom forskere som Copernikus, Kepler og ikke mindst Galilei op igennem 1500- og starten af 1600-tallet havde slået de første brecher i det alt-dominerende katolsk-aristoteliske system og det på denne begrundede naturforståelse, var denne middelalderlige opfattelse stadig fremherskende, ikke mindst på datidens universiteter. Som sin engelske samtidige, Francis Bacon, var Descartes bevidst om den aristoteliske filosofi’s utilstrækkelighed, set i lyset af de ny videnskabelige landvindinger, og søgte ligesom Vejret, 104, august 2005 • side 25


denne at formulere et alternativ hertil. Begge indså, at i denne situation, hvor middelalderens forestillingsramme var sprængt, og hvor forvirringen på det filosofiske plan var total, var det ikke tilstrækkeligt med lappeløsninger. I bestræbelsen på at finde en ny og tidssvarende, altomfattende naturforståelse måtte man derfor starte helt fra grunden. Måden, hvorpå de søgte at fremme dette mål, var imidlertid vidt forskellig. En af de afgørende forskelle var, at Descartes, i modsætning til Bacon, tillagde matematikken en afgørende betydning for opbyggelsen af en ny naturforståelse. Descartes var tillige den første i en række af store filosoffer, de såkaldte ”rationalister”, omfattende fremragende tænkere som Leibniz og Kant, som var af den opfattelse, at man alene eller primært ved fornuftens hjælp kunne finde frem til sand viden om verdenen. I modsætning hertil tilhørte Bacon en retning, som kaldes ”empirismen”, og hvis tilhængere hævdede, at al viden til syvende og sidst stammer fra sanseerfaring, og som sådan tillagde denne en afgørende betydning. René Descartes blev født den 31. marts 1596 i La Haye i Touraine i en velstående familie. Som otteårig blev han sendt til en nyoprettet jesuitisk skole i La Flèche i Anjou. Skolen var en af de bedste i Frankrig, og i otte år fulgte Descartes den tids tradi- tionelle undervisning omfattende fag som logik, etik, matematik og naturfilosofi, alle baseret på den aristoteliske tradition. Descartes har formodentlig også her stiftet sit første bekendtskab med meteorologien, idet værket side 26 • Vejret, 104, august 2005 Commentarii, der omfattede en udredning af og kommentarer til Aristoteles’ Meteorologica, anvendtes som lærebog på La Flèche. Uanset skolens og undervisningens høje standard nåede Descartes efter otte års skolegang frem til den konklusion, at de mange års studier ikke havde bibragt ham andet end at han havde indset sin egen uvidenhed samt det herskende aristoteliske systems uformåenhed. Han forlod i konsekvens heraf studierne i La Flèche og drog ud i verdenen for i stedet at søge viden i ”verdens store bog”. I 1612 ankom Descartes til Paris. Det kneb imidlertid for ham at få arbejdsro, hvorfor han i 1617 lod sig hverve til den hollandske hær. Der var på dette tidspunkt fred i Holland, og Descartes fik et par fredelige arbejdsår. Et par år senere fortsatte han sin militære karriere andetsteds, idet han i 1619 lod sig hverve til den bayerske hær. Samme år, den 10. november 1619, medens han lå i vinterkvarter ved byen Neuberg ved Donau og efter sigende var krøbet ind i en varm ovn for at kunne tænke og meditere i fred og ro, havde Descartes en sælsom oplevelse i form af tre drømme, der inspirerede ham til hans kommende virke. Descartes betragtede senere denne dag som den vigtigste i hans liv, idet han ved denne lejlighed fik ideen til ikke mindre end en fuldstændig reform af den filosofiske tænkning. Efter at være vendt tilbage til Holland arbejdede han gennem fire år, 1629-33, på et omfattende værk vedrørende fysikken, gennem hvilket han ville præsentere sit nu fuldendte nye filosofiske system for verden. Umiddelbart før offentliggørelsen af dette arbejde erfarede Descartes imidlertid, at den katolske kirke havde fordømt Galilei på grund af hans kætteriske bøger. Descartes var alle sine dage en troende katolik, og af frygt for, at en lignende skæbne skulle overgå ham selv, besluttede han at suspendere udgivelsen af sit værk. Dette blev aldrig senere udgivet i hele sit omfang, men væsentlige dele heraf findes i Descartes første betydningsfulde udgivelse fra 1637: ”Discours de la Méthode pour bien conduire sa Raison et chercher la Vérité dans la Sciences”, i reglen blot omtalt som ”Discours de la Méthode”, eller helt enkelt blot ”Discours”. Værket, som anses for et af Descartes hovedværker, består af et forord, hvori Descartes redegør for grundlaget for sit filosofiske system, samt tre appendices som illustration til den af ham foreslåede ny metode til sand videnskabelig erkendelse. Af de tre appendices omhandlende henholdsvis optik, geometri og meteorologi er afsnittet om geometri, hvori Descartes præsenterede grundlaget for den analystiske geometri, så udpræget det bedst kendte. I afsnittet om optik redegjorde han for det vigtige refraktionsfænomen og formulerede i denne forbindelse loven om lysets brydning ved en lysstråles overgang fra et stof til et andet som for eksempel fra luft til vand. Denne lov spiller en vigtig rolle for hans forklaring af regnbuen, som findes i det tredje appendiks til Discours, kaldet Les Météores, og som udover forklaringen på regnbuens dannelse indeholdt en diskussion af en lang række


meteorologiske fænomener. Med tiden har interessen for dette Descartes’ første store værk udviklet sig derhen, at de tre appendices ofte udelades, og interessen fokuseres på introduktionen, hvori der redegøres for de mere generelle filosofiske overvejelser (de i denne artikel anvendte citater fra Discours stammer alle fra Olscamp’s oversættelse; se referenceliste). Descartes redegør i dette forord for fire principper, der udgør grundlaget for hans videre arbejder, nemlig: (1) Kun at acceptere konklusioner såfremt disse klart og utvetydigt kan erkendes som sande (2) At opdele et problem i så mange delproblemer som mulig og derefter løse disse (3) At arbejde sig frem fra de simpleste problemer mod de mere komplekse, og (4) Altid at bevare overblikket samt sikre sig mod at have undladt noget. Figur 2. Skitse af et usædvanligt optisk fænomen, observeret i Rom den 20. marts 1629. Fænomenet ansporede Descartes til at kaste sig over meteorologien. I sin søgen efter et sikkert grundlag for en ny filosofi forkastede Descartes til en begyndelse al viden undtagen det ene, hvorom ingen, i hvert fald ikke Descartes, kan tvivle, og som han udtrykte i den berømte sætning: cogito ergo sum (på dansk: ”jeg tænker, derfor eksisterer jeg”). Al anden viden anså han som udgangspunkt for tvivlsom. For at komme videre fra dette klare, men unægtelig noget begrænsede grundlag måtte han en omvej over teologien, idet han af grunde, jeg ikke her skal komme ind på, antog, at der eksisterede en almægtig gud, der ikke ville narre eller snyde menneskene unødvendigt. Dette indebar ifølge Descartes, at det, som fremstod klart og indlysende, herunder først og fremmest matematikken, utvivlsomt måtte være sandt. Descartes anførte i denne forbindelse og i overensstemmelse med ovenfor anførte principper, at man i matematikken starter ud fra en række principielle antagelser, der er så simple, at ingen kan betvivle dem. Derefter når man, idet hvert skridt er logisk uangribeligt, gennem en række deduktioner frem til ny resultater for til slut at ende op med en i princippet ligeledes uangribelig konklusion. Descartes’ idé var nu, at den samme metode, som finder anvendelse ved løsning af matematiske problemer, må kunne bruges ved alle andre typer af problemer. Man skulle blot starte ud fra nogle uangribelige præmisser og herfra ad logisk vej arbejde sig frem til andre, uangribelige, konklusioner. En sådan metode ville kunne udgøre et sikkert fundament for opnåelse af ny viden indenfor alle videnskabelige områder, og til- Vejret, 104, august 2005 • side 27


med en form for viden, som man ifølge Descartes ubetinget kunne stole på. Den ny metode blev som ovenfor nævnt beskrevet i Discours og illustreret med de tre ovenfornævnte eksempler indenfor henholdsvis matematik, optik og meteorologi, og hvoraf vi i det følgende skal se nærmere på det tredie eksempel omhandlende meteorologien. Descartes og meteorologien I Les Météores søger Descartes at forklare en række meteorologiske fænomener ud fra ovenfor nævnte grundprincipper samt nogle andre grundlæggende antagelser, som han som udgangspunkt anser for absolut sande, herunder en række forestillinger om materiens eller stoffets struktur. Man kan undre sig over, at Descartes gav et så upåagtet område som meteorologien en så fremtrædende plads i sit første store værk. Forklaringen herpå skal delvis søges i en begivenhed i Rom den 20. marts 1629. På denne dato blev en jesuitisk astronom og en række af hans venner opskræmt af et usædvanligt himmelfænomen i form af ikke mindre end fire bisole og en række buer omkring solen. Forklaringen på fænomenet, vist i Figur 2 (side 27), var ikke kendt i datiden, men er, at solens stråler brydes i et tyndt, højtliggende skylag bestående af iskrystaller i form af ganske små aflange prismer. Beretninger om fænomenet i Rom blev sendt til lærde omkring i Europa og gav anledning til, at den franske lærde Marin Mersenne, der førte en udstrakt korrespondance med mange af tidens fremmeste videnskabs- side 28 • Vejret, 104, august 2005 mænd og filosoffer, udbad sig Descartes’ mening om fænomen- et. Descartes, der så begivenheden som en god anledning til at vise, hvad hans ny system kunne præstere, greb straks anledningen og skriver i oktober 1629 til en af sine venner, at han har lagt sine andre metafysiske studier til side for uforstyrret at kunne koncentrere sig om studiet af meteorerne. Det er for forståelsen heraf vigtigt at erindre, at ordet ”meteor” havde en videre betydning på Descartes’ tid end i dag, idet det dengang som på Aristoteles’ tid betegnede alle de fænomener, som forekom i himmelrummet, herunder også de forskellige vejrfænomener. Allerede på dette tidspunkt synes Descartes at have været ret langt fremme med sine meteorologiske studier, idet han i samme brev skrev, at ”Jeg tror, at jeg nu kan give en forklaring på disse (meteorerne), og har besluttet at skrive en lille afhandling, der vil omfatte en forklaring på regnbuen, som er det problem, der har voldt mig de største vanskeligheder.” Les Météores, som formodentlig blev skrevet allerede i 1629, men som af grunde omtalt ovenfor først publiceret som en del af Discours de la Methode i 1637, består af ti kapitler: 1. Om de jordiske legemers natur 2. Om dampe og uddunstninger 3. Om salt 4. Om vinde 5. Om skyer 6. Om sne, regn og hagl 7. Om storme, lyn og alle andre former for ild der flammer på himlen 8. Om regnbuen 9. Om skyernes farver og de ringe eller koronaer som vi undertiden ser omkring de himmelske legemer 10. Om forekomsten af flere sole De ti kapitler ses at omfatte de fleste vigtige vejrfænomener, og i det følgende omtales nogle af hovedpunkterne, som tilsammen giver et indtryk af Descartes’ måde at tænke og argumentere på. Som allerede nævnt, og som det tillige vil fremgå af det følgende, nåede Descartes i vid udstrækning frem til sine resultater ved at starte ud fra nogle grundlæggende antagelser om stoffets natur, for derefter at ræsonere sig frem til forklaringerne på diverse meteorologiske fænomener. Ræsonnementerne var ofte baserede på dagligdags erfaringer og i nogen udstrækning fortsat præget af aristotelisk tankegods uanset Descartes’ principielle afstandtagen fra den gamle filosof. Skønt logisk opbygget er meget af værket i sagens natur af udpræget spekulativ natur. Hvad angår eksperimenter forkastede Descartes ikke disse, men på den anden side tillagde han dem heller ikke den store rolle, som de senere kom til at spille for udviklingen af det fysiske verdensbillede. (1) Om de jordiske legemers natur Descartes starter sine meteorologiske overvejelser med at udtrykke det håb, at såfremt han kan forklare ”skyernes natur” vil han også kunne forklare alle andre meteorologiske fænomener. Han medgiver, at han i sine over


vejelser må støtte sig til en række generelle principper, som endnu ikke er fuldt belyst, og som sådan må fremsættes som hypoteser. Disse, fremfører Descartes, er imidlertid så enkle og letfattelige, at læseren formodentlig ikke vil have problemer med at acceptere dem. Descartes’ første grundlæggende antagelse i denne forbindelse er, at vand, jord og luft, såvel som alle andre legemer omkring os, er sammensat af ganske små partikler af forskellig form og størrelse. Mellemrummene mellem disse smådele er fyldt ud med nogle endnu mindre partikler, det såkaldt “fine stof”. Der eksisterer således ikke, ifølge Descartes, noget tomt rum eller vakuum. Udover at disse mindste partikler, som udgør det fine stof, udfylder mellemrummene mellem de lidt større partikler, spiller de også en vigtig rolle for udbredelsen af lyset. Descartes’ ”partikler” må ikke forveksles med atomer, et forhold, han kraftigt understreger i slutningen af dette første afsnit, idet han skriver: ”...viid at jeg ikke opfatter de små partikler, hvoraf jordiske legemer består, som atomer eller udelelige partikler; snarere, idet jeg antager, at de alle (partiklerne) består af det samme materiale, at de kan findeles på uendelig mange måder, og at de blot adskiller sig fra hinanden på samme måde som småsten dannet ved sønderdeling af eet og samme klippestykke.” Vi ser allerede her fra starten, hvorledes Descartes bryder med Figur 3. Figuren viser de forskellige former, hvorunder de partikler, som udgør vand eller damp, kan optræde. Omkring A er partiklerne i den ”åleagtige” tilstand, som er karakteristisk for vand, og hvorfra de stiger til vejrs som damp, når de påvirkes af solens stråler. Omkring B findes partiklerne i dampform. De er her i stærk bevægelse, strakt ud i deres fulde længde og roterende om sig selv, hvorved hver partikel optager plads svarende til en lille kugle som skitseret på figuren. Afhængig af, om de befinder sig i varme eller kolde områder samt af andre forhold tillige, kan partiklerne antage andre former som vist på figuren. en af de aristoteliske grundpiller, nemlig antagelsen om, at alt jordisk er opbygget af fire forskellige elementer, jord, vand, luft og ild, samt forestillingen om disses ”naturlige bevægelser”. I stedet forklarer Descartes de forskellige stoffers eller legemers beskaffenhed med, at partiklerne, hvoraf disse består, har forskellig størrelse og form, en antagelse, der spiller en afgørende rolle for forklaringen på de mangeartede meteorologiske fænomener, som han beskæftiger sin med i Les Météores. Han antager således, at de partikler, der findes i og udgør vand, er lange og glatte som små ål, således at de aldrig hænger mere sammen, end at de let kan adskilles. På den anden side antager han, at de partikler, der udgør jord og de fleste andre legemer eller stoffer, herunder også luft, har meget ujævne og krogede former, således at de let hænger sammen og fast i hinanden på samme måde som de enkelte grene i et buskads, en antagelse, der forekommer lidt overraskende hvad luften angår. Descartes forklarer videre om disse partikler, at: ”...Når de er bundet sammen på denne måde, danner de hårde legemer som jord, træ og andre ting; hvorimod de, såfremt de blot ligger langs hinanden og uden at filtres sammen, og ydermere er så små, at de kan bevæges og adskilles gennem virkningen af det fine stof, der omgiver dem, så vil de fylde meget og danne flygtige eller lette stoffer som f.eks. olie eller luft.” Hvad angår lyset forestiller De- Vejret, 104, august 2005 • side 29


scartes sig, at dette udbredes ved, at et lysende legeme som f.eks. solen påvirker de meget små partikler (det fine stof), der opfylder rummet mellem de lidt større partikler, hvoraf de jordiske stoffer og legemer er sammensatte. Descartes kan også, med henvisning til det fine stof, forklare fænomener som varme og kulde. Et legeme bliver således varmere ved, at det fine stof, efter at dette er sat i bevægelse af f.eks. solstrålingen, på sin side påvirker legemet derigennem, at de større partikler, som udgør dette, sættes i stærkere bevægelse af det fine stof. En sådan opfattelse af varmens natur stemmer i det store og hele overens med den, vi har i dag, men måtte ikke desto mindre i en længere periode vige pladsen for den meget udbredte, men fejlagtige flogiston-teori. På på den anden side, hvis ”det fine stof” kun bevæger sig ganske lidt, kan de små partikler, som udgør dette, ikke påvirke og agitere de større partikler, hvorfor disse mere eller mindre ”går i stå ” hvorved legemet afkøles. Specielt hvad angår vand, der som ovenfor nævnt tænkes sammensat af små ålelignende vandpartikler, vil disse ved en afkøling ikke mere glide rundt blandt hinanden, men stoppe op og danne et fast stof, nemlig is. (2) Om dampe og uddunstninger Aristoteles forkastede, som redegjort for andetsteds, den teori fremsat af tidligere naturfilosoffer, at vinden blot var luft i bevægelse, og hævdede i stedet at de såkaldte ”tørre uddunstninger”, som han forestillede sig steg op fra jordoverfladen, var kilde til og side 30 • Vejret, 104, august 2005 substansen af alle vinde. Descartes opererede i lighed med Aristoteles med forestillingen om henholdsvis våde dampe og tørre uddunstninger, om end han tillagde disse nogle andre egenskaber. Medens Aristoteles fremførte, at vinden især måtte forklares ud fra de tørre uddunstninger, mente Descartes, at vinden måtte tilskrives fugtige dampe stammende fra sø- eller havoverflader såvel som fra fugtige jordoverflader. Den nærmere mekanisme for dampenes dannelse hang ifølge Descartes sammen med det forhold, at det ”fine stof” ved opvarmning af solen eller på anden måde sattes i voldsom bevægelse, en bevægelse, der overførtes til de grovere partikler i omgivelserne. Da de ”åleagtige” partikler hvoraf stoffet vand er sammensat, ikke har nogen stærk sammenhængskraft, men let kan frigøres fra hinanden, vil netop disse partikler have en tendens til at blive frigjort fra overfladen og stige til vejrs, på samme måde som en gående hvirvler vejstøv op på sin vej over en tør mark. Det er disse frigjorte vandpartikler som Descartes kalder ”damp” i modsætning til andre luftagtige legemer, som han kalder ”uddunstninger”. Hvad angår ”luft” i al almindelighed mener Descartes, at denne består af en særlig klasse af meget små partikler med en særlig grenagtig struktur. Descartes gør opmærksom på, at dampe altid fylder langt mere end det vand, hvoraf de er dannet, et forhold, der spiller en væsentlig rolle for hans forklaring af vindenes natur og dannelse. I vandfasen glider partiklerne nemlig tæt op ad hinanden og fylder derfor relativt lidt. I dampfasen derimod bevæger partiklerne sig langt hurtigere end i vandfasen, og specielt roterer de hurtigt rundt om sig selv som en slags små snurretoppe. På grund af denne rotation presser hver partikel på alle sine nabopartikler, hvorved deres samlede rumfang øges. (3) Om salt Aristoteles’ Meteorologica består som nævnt andetsteds af tre bøger vedrørende egentlig meteorologi eller noget der ligner, samt en fjerde bog, der har meget lidt at gøre med hvad vi i dag forstår ved betegnelsen meteorologi. På samme måde indeholder Les Météores et kapitel om salt, der som navnet siger, drejer sig om stoffet salt og specielt dettes egenskaber i en vandig opløsning. Jeg skal ikke komme nærmere ind herpå, blot anføre, at ifølge Scott (1952) illustrerer netop dette afsnit af Les Météores mere end noget andet, som Descartes har skrevet, dennes stærke tro på a priori konklusioner uden nogen form for opbakning af eksperimenter. (4) Om vinde Det fjerde afsnit indeholder en forklaring på dannelsen af et meget centralt meteorologisk element, nemlig vindene, samt en redegørelse for disses egenskaber. Det er vanskeligt for os i dag, der opfatter det som noget helt selvfølgeligt, at vind er luft i bevægelse, at forstå, hvorfor denne enkle forklaring, der blev fremsat allerede af førsokratikere som Anaximander, blev forkastet af Aristoteles for derefter, gennem omkring totusinde år, at blive erstattet med den opfat


telse, at vinden skyldes en form for uddunstninger fra jordens overflade. Hvor sejlivet denne antagelse var, fremgår med al tydelighed af de synspunkter, zoologen og naturfilsoffen Martin Lister kunne præsentere i forbindelse med et foredrag for The Royal Society så sent som i 1684, kun tre år før Newtons banebrydende værk Principia, og bare to år før Edmund Halley’s i mange henseender korrekte forklaring på passatvindsystemerne. Lister, der holdt fast ved den aristoteliske betragtningsmåde, at vindene var forårsaget af uddunstninger, forklarede passatvindene som det ”tangfyldte Saragassohavs konstante åndedrag”; konstant, fordi, som han argumenterede: ”denne vind må, i betragtning af dens konstante retning og styrke, antages at komme fra kun een plante, hvorimod de mange forskellige planter og træer på land må give anledning til langt mere omskiftelige vinde”! Descartes startede sine betragtninger om dette vanskelige emne på følgende måde: ”Enhver bevægelse af luften som kan opfattes (føles) kaldes en vind, og ethvert usynligt og uhåndgribeligt legeme kaldes luft. Derfor, hvis vand transformeres til en meget fin damp, siger vi, at den er forvandlet til luft, endskønt størstedelen af den luft, som vi indånder, i det væsentlige består af partikler, hvis form er helt forskellige fra vandpartikler, og som desuden er meget mindre. Derfor kaldes luften, som tvinges ud af en blæsebælg eller bevæges af en vifte, for en vind, endskønt de mere omfattende vindsyste- mer, som observeres over hav og udstrakte landområder, i reglen blot er (vand)dampe i bevægelse, idet disse ved at udvides bevæger sig fra et område til et andet ...” Efter denne definition af vind fortsætter Descartes gennem et simpelt tankeeksperiment med at forklare, hvorledes selv en lille mængde vand under de rette betingelser kan give anledning til dannelse af vind. Descartes gør dette gennem en forklaring af, hvad der sker, hvis man opvarmer en lille hul metalkugle med en tud på siden, en såkaldt ”Aioloskugle” (efter den græske vindvogter Aiolos, se VEJRET nr. 97, november 2003), delvis fyldt med vand; se Figur 4. Vandet vil, når det kommer i kog, i form af damp strømme ud gennem tuden på samme måde, som vi kender det fra en almindelig fløjtekedel. Descartes drager på grundlag af dette simple eksperiment den noget vidtrækkende konklusion: Figur 4. Aioloskugle, en hul metalkugle, fuldstændig tæt bortset fra en lille tud (ved D), hvorfra dampen kan slippe ud, hvis kuglen med sit indhold af vand opvarmes til kogepunktet. ”...at de almindelige vinde, som forekommer i luften, dannes på næsten samme måde som denne, og der er kun to væsentlige punkter, gennem hvilken de adskiller sig fra hinanden. Det første er, at de dampe, der udgør den almindelige vind, ikke alene stammer fra en vandoverflade, som de gør i kuglen, men også fra fugtige jordoverflader samt fra sne og skyer; normalt kommer der tillige flere vanddampe herfra end fra rent vand, fordi næsten alle partiklerne heri allerede er skilt fra hinanden og derfor langt lettere kan spredes yderligere. Den anden forskel er, at da disse dampe ikke kan indesluttes som i en Aioloskugle, er der intet, der forhindrer dem i at udvide sig til alle sider bortset fra modstanden fra andre dampe, eller fra skyer eller bjerge, eller eventuelt af en anden vind, der blæser i retning af dem...” Skønt vind således ifølge Descartes i det væsentlige er vanddamp i bevægelse, indgår der dog tillige andre komponenter heri som ”almindelig” luft, som det fremgår af følgende: ”...Og bemærk at når dampene på denne måde bevæger sig fra et sted til et andet, så medbringer de, eller jager foran sig, al den luft der ligger på deres vej, samt alle de dunster som findes heri; så skønt disse dampe danner vinden næsten alene, findes der tillige andre komponenter heri. Bemærk endvidere, at endskønt udvidelsen og kondensationen af disse dunster og denne luft kan medvirke til at danne vinden, så er deres indflydelse så Vejret, 104, august 2005 • side 31


lille, at den, sammenlignet med (vand)dampens udvidelse og kondensation, næsten ikke bør tages i betragtning.” Efter således at have forklaret vindens grundlæggende natur og dannelse, vender Descartes sig mod mere specifikke meteorologiske forhold som de primære vindsystemer. Forklaringen herpå er dog ikke ganske enkel, idet en sådan ifølge Descartes involverer en betragtning af ikke mindre end hele universets struktur, som det fremgår af nedenstående uddrag: ”...Men lad os nu betragte de primære vindsystemers særlige egenskaber og dannelse. For det første bemærker vi, at al luft bevæger sig omkring jorden fra øst mod vest: vi må nødvendigvis her antage at det forholder sig sådant, fordi forklaringen herpå ikke kan præsenteres på tilfredsstillende måde uden samtidig at skulle forklare hele universets struktur, hvilket jeg ikke har til hensigt at gøre her. Derudover observerer vi, at østenvinde normalt er mere tørre (end vestenvinde), hvilket forårsager, at luften er mere ren og klar end ved vestenvinde. Forklaringen herpå er, at vestenvindene med deres bevægelse modsat dampenes normale bevægelse standser disse og forårsager, at de fortættes til skyer; hvorimod de andre, østenvindene, jager dampene foran sig og opløser dem...” Descartes kommer i sin videre diskussion af de primære vindsystemer ind på, hvorledes disse nærmere kan forklares ud fra so- side 32 • Vejret, 104, august 2005 lens påvirkning under dens daglige gang henover himmelkuglen. Han er klar over, at hans grundlæggende betragtninger om de primære vindsystemer ikke kan være fyldestgørende på grund af, at jordens overflade ikke udgør en homogen overflade (dækket jævnt med vand eller helt fri for vand). Han forklarer tillige, ud fra sine egne forudsætninger, hvorledes mere lokale vindsystemer som søbriser opstår. Skønt solen så afgjort er den stærkeste faktor ved dannelsen af vinden derved, at den fremmer fordampning af vand mere effektivt end andre mulige faktorer, tilskriver han tillige såvel månen som de andre himmellegemer (stjerner og planeter) en vis, om end svag, indflydelse på dannelsen af dampe og dermed af vind. Descartes nævner afslutningsvis i dette afsnit, at det, på grund af den uensartede opvarmning af jordoverfladen og den heraf følgende uensartede fordampning og vind, ”er næsten umuligt at forudsige, hvilke vinde der vil forekomme en bestemt dag, et bestemt sted på jorden”. Medens præcise vindforudsigelser således ifølge Descartes er problematiske, stiller han sig mere positiv, når det gælder om at forudsige vindforholdene generelt, som det klart fremgår af nedenstående: ”...Men vi vil bedre blive i stand til i store træk at afgøre hvilke vinde der vil være de mest hyp- Figur 5. Figuren illustrerer forskellige vindsystemer (forskellige skraveringer), der påvirker hinanden eller påvirkes af bjerget A-B. Descartes beskriver i sin forklaring til denne figur hvorledes man må forestille sig, at en stor mængde damp ved F udvider sig samtidig med, at andre dampe ved G forvandles til vand og sne, hvilket medfører en vind fra F mod G etc. etc.


pige og stærkeste, og i hvilke områder og på hvilke årstider de vil dominere, hvis vi omhyggeligt følger de anvisninger som jeg her har angivet. Og vi vil især kunne bestemme vindforholdene over oceanerne, og specielt over områder langt fra land; for, idet der over vandoverfladen ikke findes de samme uregelmæssigheder som over land, vil der her dannes langt færre irregulære vinde.” (5) Om Skyer Efter at have forklaret, hvorledes dampes udvidelse kan forklare Figur 6. Figuren, hvor E forestiller jorden og S illustrerer hvorledes dampene ved B, under indflydelse af solen, udvides, medens dampene ved D, på jordens natside, trækker sig sammen. Dampene ved B vil derpå, ifølge Descartes, i form af vinde søge mod D via A og C, hvorved de primære vindsystemer opstår. vindsystemernes dannelse, fortsætter Descartes i femte afsnit med at diskutere, hvordan de samme dampe kan give anledning til dannelse af skyer og tågedis. Descartes lagde som ovenfor nævnt speciel vægt på at kunne forklare dannelsen af skyer, et forhold, som kommer til udtryk allerede i indledningen til Les Météores, hvori han skriver: ”Det ligger i vor natur, at vi føler større beundring for ting, der befinder sig ovenover os end for ting i højde med os selv eller under os. Og skønt skyerne næppe er højere end nogle af vore bjergtoppe, og skønt vi endog ofte kan se skyer, der befinder sig under spirene på vore kirketårne, så ikke desto mindre, fordi vi må rette vort blik mod himlen for at se dem, så indbilder vi os, at de befinder sig så højt oppe, at digtere og poeter endog forestiller sig dem som Guds trone og afbild- er ham herpå i færd med at åbne og lukke dørene op for vindene, med at lade duggen falde på blomsterne, og med at slynge lynet mod klipperne. Dette leder mig til den forhåbning, at hvis jeg hér kan forklare skyernes natur på en sådan made, at vi ikke længere vil have anledning til at undre os over noget som helst hvad de viser os, eller undre os over hvad der end måtte falde ned fra dem, så kan vi trygt gå ud fra, at det på samme måde vil være muligt at finde forklaringer på alt, der er mest beundringsværdigt ovenover jordens overflade.” Descartes’ forklaring på dannelsen af skyer og nedbør er stedvis helt moderne, uanset han manglede instrumenter til nærmere at studere hvilke processer, der gav anledning til de respektive fænomener. Den proces, der leder til dannelse af skyer, foregår ifølge Descartes’ ræsonnementer derved, at de partikler, der udgør dampen, på et tidspunkt, hvor de er så nær hverandre, at de rører hinanden, smelter sammen og herved danner partikler i form af enten ganske små vanddråber eller iskrystaller. I starten består en sådan dråbe eller iskrystal af nogle ganske få damppartikler og er derfor ganske lille. Efterhånden smelter flere af disse dråber/iskrystaller sammen og kan på et tidspunkt blive så store, at de falder ned som regn eller sne. Descartes konkluderer, at to betingelser må være opfyldt, for at damp kan omdannes til vanddråber eller ispartikler. For det første må dampen være så koncentreret, at damppartiklerne støder sammen, og for det andet må det være tilstrækkeligt koldt, således at de hænger eller smelter sammen efter et sådant sammenstød, og ikke fortsætter som to elfenbenskugler, der rammer hinanden på et billardbord. De mikrofysiske processer, der fører til dannelsen af skyer og til de forskellige nedbørsformer, blev først efter utallige eksperimenter tilfredstillende afklaret i løbet af det tyvende århundrede. Når luft, og den vanddamp, som findes heri, stiger/tvinges tilvejrs som f.eks. langs en frontflade eller pga. lokal opvarmning, vil luften og vanddampen afkøles, hvorved dampen bliver svagt overmættet, op til et par procent. Ifølge en moderne opfattelse dannes de første kim til skydråber Vejret, 104, august 2005 • side 33


i denne svagt overmættede damp ved, at noget af dampen udkondenseres på de ganske små partikler, den atmosfæriske aerosol, som findes overalt i luften i stort antal. De nydannede smådråber befinder sig imidlertid, set relativt til deres størrelse, uhyre langt fra hinanden. Den proces, som Descartes forestillede sig som forklaring på deres videre vækst, altså hyppige sammenstød og en påfølgende sammensmeltning, kan alene af denne grund ikke finde sted. I stedet foregår den videre vækst ved, at vanddamp fortsat kondenseres på dråbernes overflade, indtil disse har nået en vis kritisk størrelse. Herefter er den videre vækst styret af andre typer processer, hvoraf én involverer sammenstød og påfølgende vækst mellem dråber af forskellig størrelse. Den moderne indsigt stemmer således ikke overens med Descartes’ forklaringer, men i betragtning af, at Descartes stort set kom frem til sine resultater alene ud fra spekulationer samt nogle få grundlæggende antagelser om naturens væsen, fremstår hans resultater som forbavsende fornuftige og logisk sammenhængende, og tilmed i visse henseender korrekte. (6) Om Sne, Regn og Hagl Descartes indleder dette sjette afsnit af Les Météores med nogle overvejelser vedrørende et problem, der har voldt mange kvaler gennem tiderne, og som formodentlig fortsat kan give en og anden noget at tænke over, nemlig: hvordan holder skyerne sig svævende? Problemet var akut, idet man fra tidernes morgen, eller næsten da, har været klar over, at skyerne bestod af vand i en eller side 34 • Vejret, 104, august 2005 anden form. Vand er flere hundrede gange så tung som luft, så hvordan kan skyerne holde sig svævende? Svaret er, at det gør de heller ikke. De enkelte skydråber synker hele tiden ganske langsomt nedad relativt til den omgivende luft, og hvis eller når de passerer skybasen, altså skyens underside, fordamper de. Selvom skydråberne falder ned under skybasen og fordamper, betyder det imidlertid ikke nødvendigvis at skyen som helhed går i opløsning, idet den, forudsat at den befinder sig i en opstigende luftstrøm, konstant regenereres, hvilket, set fra vores synspunkt nede på jordoverfladen, fremtræder som om, at skyen svæver. Aristoteles havde naturligvis også en forklaring på dette problem: ”vanddråber”, skrev han, ”svæver på grund af deres lidenhed, og hviler i luften på samme måde som de småpartikler af jord eller guld, som ofte ses flydende på en vandoverflade.” Som så mange andre af Aristoteles’ forklaringer på meteorologiske forhold lyder den plausibel nok, men er ikke desto mindre aldeles forkert. Descartes havde følgende alternative forklaring på dette subtile problem: “Der findes mange faktorer, som tilsammen forhindrer skyer i at synke ned øjeblikkeligt, efter at de er dannet. For det første: da de stykker is eller de vanddråber, som skyerne består af, er meget små og derfor har en meget stor overflade i forhold til deres tyngde, kan modstanden fra de luftdele, som de må skille ad for at kunne synke ned, let være stærkere end den vægt, der tvinger dem nedad. Desuden er vindene ofte stærkere nær jordoverfladen, hvor deres stof er mere koncentreret end højere oppe i luften, hvor det er tyndere; og på grund heraf er de mere aktive fra neden og op, end oppefra og ned. Derfor, ikke alene kan de understøtte skyerne, men ofte tillige forårsage, at disse partikler stiger yderligere til vejrs...” Medens den første del af ovenstående betragtninger, at modstanden mod de faldende dråber bliver stærkere end disses vægt, ikke virker overbevisende, er Descartes med sine betragtninger om opvinde, der tvinger partiklerne til vejrs, inde på noget af det rigtige. For skyer, som består af ispartikler, har Descartes en speciel teori som forklaring på, hvorfor netop disse kan svæve: ”... når ispartiklerne støder sammen på grund af vinden, bringes de i berøring med hinanden, uden at de dog herved knyttes fuldstændigt sammen, og de udgør et så flygtigt legeme, let og udstrakt, at hvis det ikke var for varmen, som smelter nogle af disse partikler og på denne måde forøger dets vægt, så ville det næsten aldrig kunne synke ned til jorden.” I betragtning af, at Descartes byggede sine meteorologiske forklaringer på stort set spekulative argumenter og uden nogen form for eksperimenter, kommer han i nogle tilfælde frem til ganske fornuftige forklaringer på de mikroprocesser, som giver anledning til dannelse af de forskellige nedbørformer. Dannelse af snefnug


forklarer han således ved, at de meget små ispartikler som findes i skyerne, kan vokse sammen, hvorved der dannes snefnug, der vokser yderligere under deres fald mod jorden gennem sammenstød med andre snefnug. Han forklarer i denne forbindelse tillige dannelsen af regndråber og visse typer hagl på følgende ganske overbevisende måde: ”... Og når de (de sammenhængende iskrystaller) således synker ned, uden at smelte helt, så udgør de det, vi betegner som sne; men er den luft, gennem hvilke de synker ned, så varm, at den smelter dem, som altid er tilfældet om sommeren og ofte tillige på andre årstider i vores klima, så omdannes de til regn. Og det sker også undertid- en, at de, efter at være smeltet eller næsten smeltet, rammes af en kold vind, som fryser dem igen og derved omdanner dem til hagl.” Enhver, der har beskæftiget sig en smule seriøst med meteorologi vil vide, at snefnug og iskrystaller fremtræder i mange former med en højst forskellig struktur. De er herudover små og skrøbelige og kan bedst studeres under laboratorieforhold ved hjælp af mikroskoper, et instrument, Descartes ikke havde til sin rådighed. I sin diskussion om sne, regn og hagl beskæftiger Descartes sig ikke desto mindre ret detaljeret med de forskellige fremtrædelsesformer for nedbør på fast form. Han understreger indledningsvis, at han i denne forbindelse ikke forlader sig på andres iagttagelser, men i stedet støtter sig til sine egne, foretaget i Amsterdam i februar 1635 i nogle dage, hvor det var usædvanligt koldt. Descartes iagttog i denne periode en hel række forskelligt formede iskrystaller, og gengav disse i form af skitsen gengivet på Figur 7. Skitsen med dens mange detaljer viser, at Descartes havde såvel gode øjne som en skarp iagttagelsesevne. Nogle af de mest fascinerende snekrystaller er de komplicerede sekstakkede stjerner, som ofte ses gengivet på julekort. Descartes havde ikke overraskende problemer med at forklare dannelsen af disse smukke, komplicerede krystaller, som det tydeligt fremgår af følgende uddrag af Les Météores. Idet han går ud fra, at krystallerne fra begyndelsen af dannes omkring en lille iskerne, starter Descartes sin lange og indviklede forklaring på snestjernernes dannelse på følgende måde: Figur 7. Iskrystaller som observeret og skitseret af Descartes i Amsterdam under en usædvanlig kold vinterperiode i februar 1635 (fra Les Météores). ”...Jeg havde store problemer med at forestille mig hvilke processer, som kunne have dannet og fordelt disse seks takker så nøjagtigt omkring hver kærne, midt i lufthavet og påvirket af en voldsom vind, indtil det endelig gik op for mig, at netop denne vind nemt havde været i stand til at løfte nogle af disse kærner op fra neden af eller transportere dem frem fra en eller anden sky, og holde dem svævende, fordi de var så små; og at de må være blevet arrangeret på en sådan måde, at hver af dem var omgivet af seks andre i det samme plan som følge af naturens almindelige orden...” etc. etc. Denne ”teori” til forklaring af dannelsen af snekrystaller illustrerer så godt som nogen anden af Descartes’ meteorologiske teorier, hvorledes hans metode, baseret alene på fornuftsmæssige argumenter samt på nogle få grundlæggende og per definition ”sande” præmisser, kommer til kort overfor virkeligheden. Her slutter første del af Erik Rasmussen historie om ené Descartes. Læs slutningen af historien i Vejret 105. Vejret, 104, august 2005 • side 35


En sammenligning af to kraftige storme over Danmark Af Niels Woetmann Nielsen og Bjarne Amstrup, DMI I denne artikel ser vi på udviklingen af to kraftige storme, som passerede Danmark med lidt over 23 års mellemrum. Stormene passerede hhv. den 24. november 1981 og den 8. januar 2005. Begge storme begyndte deres udvikling under nedstrømssiden på et trug med relativ stor meridional amplitude i den øvre troposfære. På trods af dette lighedspunkt udviklede stormene sig noget forskelligt. Novemberstormen bevægede sig ad en vestlig bane fra havet syd for Island nord om Skotland til Sydnorge mens januarstormen (Gudrun) fulgte en sydvestlig bane fra havet vest-sydvest for Irland over Skotland til Sydnorge. Novemberstormen udviklede sig langsommere end januarstormen. Fra sit fuldt udviklede stadie ca. 12 UTC den 24. november kunne udviklingen af stormen følges omkring 72 timer bagud i tid. Derimod kunne januarstormens udvikling ikke følges mere end ca. 36 timer bagud fra kulminationen mellem 12 og 18 UTC den 8. januar. Begge storme nåede det fuldt udviklede stadie under passage af Sydnorge. I Danmark var det under begge storme det nord-og midtjyske side 36 • Vejret, 104, august 2005 område samt den nordlige del af Sjælland, der blev hårdest ramt af stormskader. Novemberstormen skabte på toppen af tidehøjvandet en stormflod med rekordhøj vandstand på 5.02 m over normalen i vadehavet ud for Ribe [1]. Efterfølgende blev der ved Ribe af stormfloden på toppen af tidelavvandet (!) under 3. december stormen i 1999 sat en uofficiel rekord på 5.12 m (der er usikkerhed om denne målings pålidelighed, fordi måleren kort tid efter holdt op med at fungere). I forbindelse med novemberstormen i 1981 blev vandstanden i den danske del af vadehavet under middagshøjvandet tilfredsstillende forudsagt af DMI's daværende operationelle stormflodsmodeller([1]; [3]). Januarstormen medførte ikke nye vandstandsrekorder i vadehavet, men skabte derimod rekordhøje vandstande i dele af Limfjorden. Disse rekordhøje vandstande blev fint forudsagt af DMI’s numeriskestormflodsvarslingssystem ([7]). Novemberstormen, og mange af de ekstraordinære aktiviteter den afstedkom, er tidligere beskrevet i Vejret ([1], [2], [3], [4] og [5]). På daværende tidspunkt var de numeriske analyser og prognoser ikke af samme kvalitet som i dag. Denne artikels beskrivelse af novemberstormen benytter derfor reanalyser (ERA40) fra European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) og DMI-HIRLAM analyser og prognoser baseret på disse reanalyser. Beskrivelsen af januarstormen bygger på operationelle DMI-HIRLAM analyser. Extratropiske lavtryksudviklinger generelt Der er et stort spring i kompleksitet fra virkelighedens extratropiske (barokline) lavtryksudviklinger til lærebøgers forenklede behandling af baroklin instabilitet, enten i en quasigeostrofisk tolags model af atmosfæren eller i en generaliseret version, hvor massefylden ændrer sig kontinuert med højden. Under udvikling af barokline lavtryk er der en positiv tilbagekobling (positiv feed-back) mellem dynamiske og termodynamiske processer i atmosfæren. Tilbagekoblingen foregår over hele troposfærens dybde. I denne forbindelse er det vigtigt at fremhæve, at tilbagekobling over hele troposfærens dybde forudsætter at troposfæren har en tilstrækkelig lav statisk stabilitet. Lavtryksudviklinger med mindre horisontal udstrækning kræver lavere statisk stabilitet end udviklinger med større horisontal udstrækning. Under det meste af en lavtryksudvikling foregår tilbagekoblingen primært mellem temperaturadvektion i kombination med diabatisk opvarmning (frigørelse af latent varme ved kondensation) i den nedre del af troposfæren


Box 1 - horisontal advektion Horisontal advektion af en størrelse ψ er defineret ψadv = − Vh · ∇ψ = −u ∂ψ ∂x og advektion af absolut vorticity i den øvre del af troposfæren. Box 1 indeholder en forklaring på temperaturadvektion og absolut og relativ vorticity advektion. I nogle kraftige barokline lavtryksudviklinger spiller frontogenese (front-skabelse) i den øvre troposfære en vigtig rolle i udviklingsfasen, hvor lavtrykket ved overfladen uddybes maksimalt. Det er i denne fase lavtrykket udvikler sin ’giftige hale’, hvor vindene ved overfladen på lavtrykkets højre side (relativt til dets bevægelsesretning) - under rigtig kraftige udviklinger - kan nå orkanstyrke. Betydelig absolut vorticityad- − v ∂ψ ∂y , hvor Vh = ui + vj er den horisontale vindvektor og vektoren ∇ψ = ∂ψ ∂x i + ∂ψ ∂y j er den horisontale gradient af ψ. I et vilk˚arligt punkt er bidraget til den tidslige ændring af ψ pga. horisontal advektion ∂ψ ∂t = ψadv = − Vh · ∇ψ. Relationen viser at ψ i et punkt vokser (aftager) med tiden, hvis vinden i punktet blæser fra et omr˚ade med større (mindre) mod et omr˚ade med mindre (større) værdi af ψ. For ψ = T (T er absolut temperatur i K) f˚as temperaturadvektion. For ψ = f = 2Ω sin φ (φ er breddegrad og Ω er jordrotationens vinkelhastighed) f˚as planetar vorticityadvektion. For ψ = ζ = ∂v ∂u ∂x − ∂y f˚as relativ vorticityadvektion (RVA) og for ψ = ζ + f f˚as absolut vorticityadvektion. Box 2 Simpel bølge vektion i den øvre troposfære er knyttet til bølger og jet streaks. Sidstnævnte er lokale vindmaksima langs jetaksen. Betydelig temperaturadvektion er knyttet til fronter i den nedre troposfære og i nogle tilfælde også til fronter i den øvre troposfære, især i en lavtryksudviklings intensiveringsfase. Diabatisk opvarmning som følge af kondensation foregår i områder med opstigning, hvis luften samtidig er tilstrækkelig fugtig. Styrken af diabatisk opvarmning afhænger bl.a. af luftens indhold af vanddamp, fordampning fra overfladen og luftens statiske stabilitet. Stor fordampning fra overfladen og høj Hastigheden i en simpel bølge overlejret en konstant grundstrøm U fra vest mod øst er u = U og v = v0 cos 2π x−ct L , hvor v0 og c (bølgens fasehastighed) er konstanter. Den relative vorticity advektion, ψa, for en s˚adan bølge er ψa = − 2 2π V · ∇ζ = Uv0 L cos 2π x−ct L . For en tilsvarende bølge i det quasigeostrofiske system er den geostrofiske vind bestemt ved geopotentialet φ = ˆ φ sin 2π x−ct L − f0Uy + φ0, hvor ˆ φ, f0 = f(y = 0), U og φ0 er konstanter. I en s˚adan bølge er den geostrofiske vind ug = U og vg = vg0 cos 2π x−ct L 2 2π og ψa = Uvg0 L cos 2π x−ct L , hvor vg0 = ˆ φ 2π f0 L og ˆ φ typisk er proportional med L. Simpel lineær jet streak Hastigheden i en simpel lineær jet streak overlejret en grundstrøm U fra vest mod øst beskrives ved u = U + upFc og v = 0, hvor Fc = cos 2π x−ct cos 2π Lx y , up < U og c Ly (udbredelseshastigheden for jet streaken) er konstanter. Den relative vorticity advektion i jet streaken er ψa = −u ∂ζ (2π)2 ∂x = Uup LxLy Fs up 1 + U Fc hvor Fs = sin 2π x−ct sin 2π Lx y . Ly ψa er nul langs x- og y-aksen, positiv i jet streakens højre indgangsomr˚ade (x−ct, y < 0) og venstre udgangsomr˚ade (x − ct, y > 0) og negativ i venstre indgangsomr˚ade (x − ct < 0, y > 0) og højre udgangsomr˚ade (x − ct > 0, y < 0). fugtighed og lav statisk stabilitet i troposfæren bidrager til stor diabatisk opvarmning. Opstigning og nedsynkning i troposfæren i forbindelse med barokline udviklinger skabes primært af stor absolut vorticityadvektion i den øvre troposfære og stor temperaturadvektion i den nedre troposfære. Diabatisk opvarmning ved kondensation som følge af opstigning forstærker imidlertid opstigningen og er en væsentlig kilde til intensivering af barokline lavtryksudviklinger. Prognosekørsler for 3. december stormen 1999 med og uden frigørelse af latent varme ved kondensation i atmosfæren gav f.eks. ca. 24 hPa højere overfladelufttryk (978 hPa mod 954 hPa) i stormens mest intense fase i prognosen uden frigørelse af latent varme [6]. Størrelsen af den relative vorticity advektion (RVA) i et bølge- eller jet streak system overlejret en vestlig grundstrøm med hastighed U vokser proportionalt med U. I en simpel bølge vokser RVA ligeledes proportionalt med amplituden i den meridionale (nord-syd) vindkomponent (v 0 og v g0 i Box 2). I en simpel lineær jet streak gælder tilsvarende at RVA vokser proportionalt med amplituden i den zonale (vestøst) vindkomponent (u p i Box 2). RVA er også større for et system med lille end stor horisontal udstrækning. For en sinus-bølge i geopotentialet vokser RVA tilnærmelsesvis omvendt proportional med bølgelængden i anden potens (Box 2). Tilsvarende gælder for en idealiseret lineær jet streak, at RVA vokser omvendt proportional med produk- Vejret, 104, august 2005 • side 37


tet af den horisontale længde og tværdimensionen af jet streaken (hhv. L x og L y i Box 2). RVA har normalt sin maksimale numeriske værdi i den øvre troposfære fordi U i områder, hvor barokline lavtryk udvikler sig, sædvanligvis vokser opad til et maksimum i den øvre troposfære. Mere information om bølger og jet streaks og deres rolle i barokline udviklinger findes i f.eks. [8]. Barokline lavtryksudviklinger er i tidens løb blevet inddelt i forskellige klasser ([9], [10], [11] og [12]). I klasseinddelingen baseret på [11] (der tager udgangspunkt i satellitbilleder) hører lavtryksudviklingerne den 24. november 1981 og den 8. januar 2005 til klassen med betegnelsen ”meridional trug cyklogenese” (”meridional trough cyclogenesis”). Figur 1 viser skematisk nogle kendetegn for lavtryksudviklinger som tilhører Box 3 - simpel model for baroklin lavtryksudvikling Ved begyndelsen af en baroklin lavtryksudvikling og i dens fuldt udviklede fase er ∂ps ∂t ≈ 0, hvor ps er overfladetrykket i lavtrykscenteret og t er tiden. Som en simpel model for ∂ps ∂t i den mellemliggende periode benyttes − ∂ps = at ∂t L 1 − t t∗ , (1) hvor t∗ er tiden fra lavtryksudviklingens begyndelse til dens fuldt udviklede fase. Index L angiver at (1) anvendes i et system som er fast relativt til lavtrykket. Der er en vis fysisk fornuft i at antage at a er proportional med den middelkinetiske energi i grundstrømingen. Da vorticityadvektion i den øvre troposfære normalt anses for at være styrende for en baroklin lavtryksudvikling er der ogs˚a fysisk fornuft i at antage at a er proportional med vorticityadvektionen, ψa, i jetstrømsniveau (egentlig forskellen mellem ψa i den øvre og nedre troposfære, men sidstnævnte kan som regel negligeres i barokline omgivelser). Disse antagelser medfører at (1) kan skrives − ∂ps = 6cEψat ∂t L 1 − t t∗ , (2) hvor E = 1 2 ρmUm 2 er den middelkinetiske energi i grundstrømmen, ψa er den relative vorticityadvektion i jetstrømsniveau (bidraget fra planetar vorticityadvektion negligeres) og c er en dimensionsløs konstant. Integration over tid fra t = 0 til t = t∗ giver δps = −(ps(t = t∗) − ps(t = 0)) = cEψat∗ 2 . (3) Løsning mht. t∗ giver t∗ = δps . cEψa (4) Betragt to barokline lavtryksudviklinger, hhv. 0 og 1. Fra (4) med E ∝ U 2 , hvor U er grundstrømmens hastighed i den øvre troposfære, f˚as U1 t∗0 = t∗1 U0 ψa1δps0 ψa0δps1 (5) For en simpel bølge (Box 2) er ψa ∝ Uv0L−2 og derfor 3/2 U1 L0 v01δps0 t∗0 = t∗1 U0 L1 v00δps1 (6) sidstnævnte klasse. Det er denne type udviklinger, der kommer den klassiske quasigeostrofiske model nærmest. Sammenligningen af de to storme, tilhørende samme klasse, viser, at der er forskelle i udviklingsforløb indenfor klassen ”meridional trug cyklogenese”. F.eks. har novemberstormen en udviklingsperiode, som er ca. to gange længere end udviklingspe- (a) (b) (c) Jetakse i oevre troposfaere W1 og W2: varme transportbaand W2 KROG L W1 BEGYNDELSESFASE W2 W1 UDVIKLINGSFASE W1 HURTIG UDDYBNINGSFASE W1 Vind max. ved overfladen W1 Toer luftstroem i oevre troposfaere (DI) Figur 1(til højre). Skematisk model af meridional trug cyklogenese, (a): begyndelsesfase, (b): udviklingsfase og (c): maksimal uddybningsfase. Sorte pile: jetakse i den øvre troposfære, blågrønne pile: tør intrusion i øvre troposfære og røde pile: kraftig vind ved overfladen. Grønne kurver: skykant på højtliggende skyer i det varme transportbånd w1, gule kurver: samme for det varme transportbånd w2. L: lavtrykscenter ved havniveau, og blå kurver med frontsymboler: overfladefronter. (c) viser frontbrud mellem kold- og varmfront. side 38 • Vejret, 104, august 2005


rioden for januarstormen. Udviklingsperioden er defineret som den tid det tager for et baroklint lavtryk at udvikle sig fra sin begyndelsesfase ((a) i Figur 1) over den hurtige uddybningsfase ((c) i figur 1) til sin fuldt udviklede fase, hvor uddybningen er ophørt. En beregning af forholdet mellem udviklingsperioderne for de to storme ved hjælp af ligning (6) i Box 3 giver som resultat, at udviklingsperioden for novemberstormen er 2.0 til 2.2 gange længere end for januarstormen. Udviklingen af begge storme vises ved at benytte NOAA satellitbilleder (kanal 4, infrarød) og DMI-HIRLAM-G analyser og prognoser, bl.a. for lufttrykket ved havniveau og vindhastigheden i 300 hPa (ca. 10 km’s højde). Analyser og prognoser for novemberstormen er baseret på ECMWF reanalyser (ERA40). Novemberstormen De tidlige faser af udviklingen Satellitbillederne i Figur 2 viser udviklingen af novemberstormen fra dens begyndelsesfase (Figur 2a), over den hurtige uddybningsfase (Figur 2c) til det fuldt udviklede stadie, hvor vinden ved overfladen har nået maksimal styrke (Figur 2d). Figur 2a, 2b og 2c svarer nogenlunde til hhv. (a), (b) og (c) i den skematiske model af udviklingen, vist i Figur 1. Lufttrykket ved havniveau i det område, hvor lavtryksudviklingen begynder, er efter bedste skøn ca. 1001 hPa. Området er markeret med en sort pil på Figur 2a. Udviklingen ses at foregå i tilknytning til et varmt transportbånd (warm conveyor belt, WCB), markeret med w1. Skyerne, hørende til w1, er dan- net ved opstigning af luft på nedstrømssiden af et trug i den øvre troposfære. Sammenhængen mellem WCB-skyerne og truget med tilhørende jet i den øvre troposfære bliver tydelig ved at sammenligne satellitbilledet i Figur 2b (22. november, 13.37 UTC) med analysen fra den 22. november, 12 UTC, vist i Figur 3a. Det fremgår, at WCB-skyerne (w1) befinder sig på den anticyklonale shear side af jetaksen på nedstrømssiden af truget i 300 hPa. Den anticyklonale og cyklonale shear side af jetten befinder sig hhv. til højre og venstre for jetaksen for en iagttager, som kigger nedstrøms (se f.eks. Box 1 i [13]). Den relativt skarpe afgrænsning af w1- skyerne mod nordvest ses med tilnærmelse at falde sammen med jetaksen i 300 hPa (Figur 3a). Både krumning af og shear i strømningen bidrager til relativ vorticity og dermed også til RVA. Positiv advektion af krumningsvorticity (positiv KVA) på nedstrømssiden af truget bidrager til opstigning og skydannelse. Jet streaken på nedstrømssiden af truget i Figur 3a påvirker imidlertid også skymønsteret. I en lineær jet streak (Box 2) er der kun shear vorticity og dermed også kun advektion af shear vorticity (SVA). I indgangsområdet på jet streaken nedstrøms for truget bidrager negativ SVA (ifølge Box 2) til nedsynkning og skyopløsning på den cyklonale shear side, mens positiv SVA på den anticyklonale shear side af jetten bidrager til opstigning og skydannelse. I jetstreakens venstre indgangsområde tæt på jetaksen dominerer nedsynkning som følge af negativ SVA. Det, i forening med nedsynkning som følge af kuldeadvektion, er formentlig hovedårsagen til formning af en skarp kant på w1- skyerne med en tilhørende kile uden højtliggende skyer. Kilen ses som et mørkt bånd på Figur 2b. Længere væk fra jetaksen på den cyklonale shear side af jetten dominerer positiv KVA. Den tilhørende opstigning samt opstigning i forbindelse med varmeadvektion (sydøst for Island og nord for lavtrykscenteret ved overfladen) danner og former i det væsentlige skyerne markeret med w2 på Figur 2b. Ved at benytte reglen om, at vinden drejer mod højre med højden ved varmeadvektion og mod venstre med højden ved kuldeadvektion kan man på grundlag af Figur 3a få et indtryk af, hvor der i middel mellem overfladen og 300 hPa er kulde- og varmeadvektion. Hurtig uddybningsfase Figur 2c og Figur 3b viser den fase ((c) på Figur 1), hvor lavtrykket ved overfladen er under hurtig uddybning (i den simple model i Box 3 svarer dette til et tidspunkt nær t = 0.5t *, snarere lidt efter end lidt før). Ved havniveau er lufttrykket i lavtrykscentret på 21 timer faldet fra lidt under 1000 hPa til lidt under 982 hPa. Lavtrykscenteret ved overfladen (markeret med L på Figur 2c) befinder sig lidt til venstre for venstre udgangsområde på jet streaken nedstrøms for 300 hPa truget i Figur 3b. Ligesom på det foregående udviklingstrin er der positiv KVA på nedstrømssiden af truget. På grund af den stærke krumning langs trugaksen har sidstnævnte advektion et Vejret, 104, august 2005 • side 39


W1 l e W1 W2 W2' K L W1 side 40 • Vejret, 104, august 2005 W1 a) c) b) d) W1 W2 W1 W2 K W2 W2


positivt maksimum umiddelbart nedstrøms for trugaksen og tilsvarende et negativt minimum umiddelbart opstrøms for trugaksen. I indgangsområdet på jet streaken nedstrøms for truget er der negativ og positiv SVA på hhv. den cyklonale og anticyklonale shear side af jetaksen, mens advektionerne af shear vorticity i jet streakens udgangsområde har modsat fortegn, dvs. positiv og negativ KVA på hhv. den cyklonale og anticyklonale shear side. Dette bestemmer i lavtryksområdet i grove træk RVA-mønsteret i 300 hPa, vist i Figur 4a. Figuren viser at negativ SVA i venstre indgangsområde på jet streaken nedstrøms for truget har skabt et bånd med et lokalt minimum i RVA (fra vest for Irland til Hebriderne), mens positiv SVA i samme jet streaks venstre udgangsområde har skabt et positivt maksimum mellem Shetlandsøerne og Vestnorge. På Figur 2c er dette område markeret med det nordligst beliggende w1. Det er netop i denne fase af udviklingen, at der i dette område opstår et front brud (frontal fracture), dvs. en svækkelse af koldfronten, hvor den ’hæftes’ på varmfronten. Et sådant frontbrud er vist i Figur 1c. Figur 2 (til venstre). NOAA satellitbilleder af novemberstormen i 1981, (a): 21/11 15.30 UTC, (b): 22/11 13.37 UTC, (c): 23/11 09.34 UTC og (d): 24/11 13.13 UTC. (a), (b), (c) og (d) refererer til hhv. øverst tv., øverst th., nederst tv. og nederst th.. Kilde: University of Dundee. RVA i 300 hPa giver en indikation af, hvor der er opstigning og nedsynkning i troposfæren som følge af vorticityadvektion, under forudsætning af at trykfladen befinder sig i troposfæren. Netop i tilknytning til jetstrømme i den øvre troposfære sker der et brat fald i tropopausehøjden på den cyklonale shear side af jetten. Figur 4a synes at vise, at der i båndet med et lokalt minimum i RVA nordvest for Irland er opstigning, fordi RVA er positiv. Figur 4b, der viser RVA i 500 hPa, fortæller imidlertid en anden historie. I samme bånd, og i dets forlængelse mod nordøst til L (Figur 2c) har RVA en betydeligt højere værdi i 500 hPa end i 300 hPa. Det betyder, at der mellem 500 og 300 hPa er nedsynkning i dette bånd som følge af vorticityadvektion. Denne nedsynkning af tør luft bidrager til opløsning af højtliggende skyer over lavtrykscenteret L og er ligesom på det foregående udviklingstrin med til at forme en relativ skarp kant på w1- skyerne. Strømningen af tør luft under nedsynkning mellem 500 og 300 hPa i båndet til venstre for skykanten w 1 er en gren af den tørre intrusion (dry intrusion, DI). DI er vist på den skematiske Figur 1c. En anden gren af DI opstår ved nedsynkning som følge af kuldeadvektion. Denne gren følger en anticyklonal bane ned mod overfladen på opstrømssiden af isobartruget ved overfladen og bidrager væsentligt til at skabe de skyfrie forhold som på Figur 2c ses ovenover grænselaget over det meste af Irland og havet vest derfor. S-formen på w1- skyerne over De Britiske Øer indikerer, at der er dannet en bølge på koldfronten. Nord for bølgetoppen (markeret med en sort pil på Figur 2c) er skykanten på w1- skyerne mod den tørre luft diffus pga. indtrængning af DI-luft. Bølgeformen ses også tydeligt i RVA mønsteret på Figur 4b. Sammenlignet med skyerne i bølgen på Figur 2c ligger bølgen med maksimum i RVA forskudt opstrøms (mod vest). Hvis RVA i 500 hPa var det eneste, som bestemte opstigning og nedsynkning under 500 hPa, skulle bølgerne imidlertid falde sammen. Uoverensstemmelsen kan forklares ved, at der er et maksimum i kulde- og varmeadvektion i den nedre troposfære hhv. opstrøms og nedstrøms for koldfronten (i isobartruget ved havniveau). Maksimummerne i kulde- og varmeadvektion er forbundet med hhv. nedsynkning og opstigning, hvilket flytter området med opstigning mod øst, så der bliver bedre overensstemmelse med skyerne i bølgen på Figur 2c. Skyerne markeret med w2 er som på det forudgående udviklingstrin primært dannet ved opstigning i forbindelse med varmeadvektion, diabatisk opvarmning ved frigørelse af latent varme og positiv KVA. Skykanten mod sydvest på w2- skyerne ses i grove træk at falde sammen med en trugakse, som har udviklet sig i den øvre troposfære i L’s nordvestlige kvadrant. Langs denne trugakse er der en brat ændring i vindretning, i 500 hPa op mod 180°. På trugaksens opstrømsside (mod sydvest) er der kuldeadvektion i troposfæren, mens der på dens nedstrømsside er varmeadvektion. Vejret, 104, august 2005 • side 41


Figur 5a viser, at L befinder sig i en ryg i tykkelsesfeltet Z T mellem 500 og 1000 hPa. Tykkelsesfeltet er differensen mellem højderne af 500 og 1000 hPa fladerne. Varme- og kuldeadvektion hhv. nord og syd for L viser sig på Figur 5a som hhv. positiv og negativ advektion af Z T . Termalvinden i laget, som er differensen mellem den geostrofiske vind i 500 hPa og den geostrofiske vind i 1000 hPa, er proportional med størrelsen af den horisontale gradient af Z T og blæser parallelt med tykkelseslinierne. Retningen (på den Nordlige Halvkugle) er sådan, at tykkelsen vokser mod højre for en iagttager, som kigger i termalvindens nedstrømsretning. Hvis den geostrofiske vind i 500 hPa var identisk nul, ville den geostrofiske vind i 1000 hPa have samme størrelse som termalvinden, men blæse i modsat retning. Da den geostrofiske vind er nul i L (og højdekurverne på 1000 hPa fladen ikke adskiller sig væsentligt fra isobar-mønsteret ved havniveau) må den geostrofiske vind i 500 hPa over L være identisk med termalvinden, og ifølge Figur 5a være relativt svag fra en sydlig retning. Dette indikerer at trugaksen hælder opstrøms (mod vest) med højden, et tegn på at lavtrykket fortsat uddybes. I den betragtede fase be- gynder lavtrykket at udvikle sin ’giftige hale’ med stærk vind ved overfladen. Udviklingen begynder i det område vest for L, som har et lokalt maksimum i tykkelsesgradienten. I dette område er den geostrofiske vind i 500 hPa svag, hvilket betyder at den geostrofiske vind nær overfladen tilnærmelsesvis har samme størrelse som termalvinden, men side 42 • Vejret, 104, august 2005 60N 50N 40N 60N 50N 40N 60N 50N 40N 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-55 55-60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 m.s.l. pressure (a) 300hPa wind 1020 1020 1010 G45 1981112212 40W 30W 20W 10W 0 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-55 55-60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 m.s.l. pressure (b) 300hPa wind 1020 1000 990 1010 1000 1020 1010 1020 1000 20W 10W 0 10E 20E 1000 G45 1981112300+009 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-55 55-60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 m.s.l. pressure (c) 300hPa wind 1010 1020 1020 1030 1020 G45 1981112412 990 1010 980 970 1000 20W 10W 0 10E 20E Figur 3. Lufttryk ved havniveau (stiplede kurver, 5 hPa interval) og vindhastighed i 300 hPa (WMO-standard vindfaner og farveskala er i ms -1 ) i DMI-HIRLAM-G45 under novemberstormen i 1981, (a): analyse 22/11 12 UTC, (b): 9 timers prognose gældende til 23/11 09 UTC og (c): analyse 24/11 12 UTC.


modsat retning. Termalvinden ser derfor ud til at spille en vigtig rolle for udviklingen af de stærke vinde ved overfladen i lavtrykkets ’giftige hale’. På Figur 1c er de stærke vinde markeret med stiplede røde pile. Skykrogen på w2- skyerne, og i det hele taget det kommaformede skymønster, dannes fordi relativ kold luft, der har været udsat for nedsynkning er begyndt at cirkulere omkring lavtrykscentret i den nedre troposfære samtidig med at DI i stor udstrækning har opløst skyerne i den øvre troposfære. I området markeret med w2 ’ på Figur 2c har DI ’skrællet’ toppen af w2- skyerne, hvorved der er skabt en brat stigning i skytop-højde fra w2 ’ til w1-skyerne i venstre udgangsområde på jet streaken nedstrøms for truget i den øvre troposfære (Figur 3b og Figur 4a). En detalje På opstrømssiden af truget i den øvre troposfære er der en detalje i skymønsteret på Figur 60N 50N 40N -100--50 -50--30 -30--20 -20--10 -10--5 -5-0 0-5 5-10 10-20 20-30 30-50 m.s.l. pressure (a) 300hPa R.VORTICITY ADV. 1022 990 998 1006 1014 982 G45 1981112300+009 20W 10W 0 10E 20E 1022 2c, som giver en vis tillid til prognoserne i Figur 3 og 4. Det drejer sig om skyerne markeret med l u på Figur 2c. Skyerne befinder sig i det venstre udgangsområde på jet streaken i 500 hPa opstrøms for truget (figur ikke vist). Figur 4b viser, at der i dette område er et positivt maksimum i RVA syd for Island. I samme område er der nær overfladen kuldeadvektion over en varmere havoverflade, hvis temperatur vokser nedstrøms. Skyerne dannes og vokser i dybde nedstrøms formentlig fordi nedsynkning i forbindelse med kuldeadvektion er svagere end opstigning i forbindelse med positive RVA og frigørelse af latent varme under dannelse af de konvektive skyer. Bemærk at l u -skyerne ikke kan forklares på grundlag af strømningsforholdene i 300 hPa (Figur 3b og Figur 4a), fordi tropopausen i området befinder sig under 300 hPa. Udviklingens ophørsfase Figur 2d og Figur 3c viser den fase af udviklingen, hvor uddyb- 998 60N 50N 40N ningen af lavtrykket er hørt op. Denne fase er kendetegnet ved at cirkulationen omkring lavtrykscenteret i den øvre troposfære foregår lodret over cirkulationen ved overfladen, jfr. Figur 3c. Ifølge [2] er det laveste lufttryk ved havniveau ca. 963 hPa. Det er karakteristisk for denne fase af udviklingen, at området med svage horisontale trykgradienter i lavtrykskernen et større end i den forudgående fase. I sidstnævnte fase viste Figur 5a, at der var positiv advektion af Z T nord for L og negativ advektion af Z T syd for L. Fortsættelsen af denne proces frem til den aktuelle fase har ifølge Figur 5b ført til, at et bånd med relativt høje tykkelser (relativ varm luft) er blevet advekteret venstre om L, mens et bånd med relativt lave tykkelser (relativ kold luft) sideløbende med det varme bånd er advekteret højre om L, hvilket visuelt giver indtrykket af en bølge i tykkelsesfeltet, der kammer over. Det samme indtryk giver de højtliggende skyer omkring L i Figur -100--50 -50--30 -30--20 -20--10 -10--5 -5-0 0-5 5-10 10-20 20-30 30-50 m.s.l. pressure (b) 500hPa R.VORTICITY ADV. 1022 990 998 1006 1014 982 G45 1981112300+009 20W 10W 0 10E 20E Figur 4. 9 timers G45 prognose gældende til 23/11 09 UTC, 1981 af lufttryk ved havniveau (stiplede kurver, interval 5hPa) og (a): relativ vorticity advektion i 300 hPa og (b): relativ vorticity advektion i 500 hPa. Enheden på farveskalaen for relativ vorticity advektion er 10 -4 s -1 pr. døgn. 1022 Vejret, 104, august 2005 • side 43 998


2d. En sammenligning af denne figur med Figur 5b viser, at skykanten på de højtliggende skyer ind mod L med god tilnærmelse falder sammen med ryggen i tykkelsen mellem 300 og 1000 hPa. Skykanten markerer derfor et nedstrøms skift fra negativ til positiv tykkelsesadvektion. Syd for Danmark er tykkelsesadvektionen negativ ellet tæt på nul, og de højtliggende skyer er næsten forsvundet. Her er det heller ikke muligt at identificere en ryg i tykkelsesfeltet. Kanten på skybåndets modsatte side er mere diffus, men ses i grove træk at falde sammen med et fortegnsskift i tykkelsesadvektion, således at det højtliggende skybånd markerer et område med positiv tykkelsesadvektion. Termalvinden på venstre side af ryggen i skykrogens tykkelsfelt blæser med uret (anticyklonalt) omkring L. Den geostrofiske vind ved overfladen (1000 hPa) fås ved at subtrahere termalvinden fra den geostrofiske vind i 300 418-512 512-516 516-520 520-524 524-526 526-528 528-530 530-532 532-534 534-600 m.s.l. pressure (a) 750hPa wind thickness 500-1000 H 1020 5520 1000 990 1010 L 5360 5400 G45 1981112300+009 5440 5480 1020 hPa. Da luften som tidligere nævnt med god tilnærmelse roterer mod uret (cyklonalt) omkring en lodret akse gennem L fra overfladen til 300 hPa vil den geostrofiske vind ved overfladen i skykrogen være kraftigere end i 300 hPa. I større afstand fra skykrogen, syd for trugaksen i tykkelsesfeltet, skifter termalvind- en retning og begynder at blæse cyklonalt omkring L, hvilket betyder at den geostrofiske vind ved overfladen er svagere end i 300 hPa. Den kraftige strømning ved overfladen i og umiddelbart syd for skykrogen er et resultat af, at termalvinden får den geostrofiske vind til at vokse ned mod overfladen samtidig med, at der er et minimum i afstand mellem L og jetaksen i 300 hPa (Figur 3c). Januarstormen Figur 6 og 7, sammenlignet med Figur 2 og 3, viser, at udviklingen af januarstormen i de store linier minder meget om novem- 1000 5520 berstormens udvikling. Derfor er der ingen grund til at beskrive januarstormen i detaljer. Vi vil nøjes med at omtale de vigtigste forskelle. Udviklingen af januarstormen begynder på en sydligere breddegrad (ca. 47°N mod ca. 55°N for novemberstormen). Lavtryksbanen er fra sydvest, mens lavtryksbanen for novemberstormen i den tidlige fase er fra sydvest, men i resten af udviklingsperioden fra vest. Strømningen i området, hvor lavtrykket udvikler sig, er kraftigere både i den nedre og øvre troposfære under januarstormen, hvilket ses ved at sammenligne Figur 3 og Figur 7. Ved at sammenligne udviklingerne set fra satellit (Fi- 830-848 848-854 854-858 858-862 862-866 866-870 870-872 872-874 874-878 878-1000 m.s.l. pressure (b) 650hPa wind thickness 300-1000 1010 1020 1020 1030 9100 H 1020 G45 1981112412 990 1010 980 8940 970 8860 L 1000 8780 9020 9100 Figur 5. (a): 9 timers G45 prognose gældende til 23/11 09 UTC, 1981 af lufttryk ved havniveau (grønne stiplede kurver, interval 5 hPa), vindhastighed i 750 hPa ( WMO-standard vindfaner) og tykkelse mellem 500 og 1000 hPa (farveskala viser tykkelse i dekameter, røde kurver viser tykkelse i meter, interval 40 m) og (b): analyse 24/11 12 UTC, 1981, i øvrigt som (a), men for vind i 650 hPa og tykkelse mellem 300 og 1000 hPa. side 44 • Vejret, 104, august 2005 Figur 6 (til højre). NOAA satellitbilleder af januarstormen 2005, a: 7/1 07.40 UTC, b: 7/1 12.10 UTC, c: 8/1 05.36 UTC og d: 8/1 19.57 UTC. (a), (b), (c) og (d) refererer til hhv. øverst tv., øverst th., nederst tv. og nederst th.. Kilde: University of Dundee. 9180


W2 k W2' W1 W1 W1 W1 W1 a) c) b) d) W2 W2 W2 k W1 W1 W1 Vejret, 104, august 2005 • side 45


gur 2 og Figur 6) får man det indtryk, at der er mere ’power’ på udviklingen af januarstormen. At indtrykket også er reelt, fremgår af at udviklingen af januarstormen er omtrent dobbelt så hurtig (se næste afsnit). Den kraftigere strømning i troposfæren under januarstormen er den væsentligste årsag til den hurtigere udvikling. Blandt forskelle i detaljer kan nævnes, at der dannes et afsnøringslavtryk (cut-off low) syd for udviklingsområdet for novemberstormen (Figur 2a) og i novemberstormens hurtige uddybningsfase dannes der en bølge på koldfronten. Bølgen opløses senere i udviklingen. Ingen af disse fænomener optræder under januarstormens udvikling. Forholdet mellem udviklingsperioderne for de to lavtryk På grundlag af en simpel model for en baroklin lavtryksudvikling tilhørende klassen med betegnelsen ”meridional trug cyklogenese” har vi beregnet forholdet mellem udviklingsperioderne for de to lavtryk. I beregningen har vi antaget at strømningsforholdene i den tidlige fase af udviklingen er bestemmende for lavtrykkets udviklingsperiode. Ifølge Box 3 fås for simple bølger et forhold ’r’ mellem udviklingstiderne, som er bestemt ved ligning (6), hvor indeks 0 og 1 refererer til hhv. november- og januarstormen. Ved aflæsning på Figur 3a og Figur 7a er ’r’ beregnet ved at benytte tre forskellige metoder. I metode 1 og 2 følges breddegraden gennem vindmaksimum på hhv. opstrøms- og nedstrømssiden af truget i 300 hPa. U aflæses, hvor breddegraden skærer trugaksen, 2 2 ½ v =(V – U ) , hvor Vmax er det 0 max side 46 • Vejret, 104, august 2005 60N 50N 40N 60N 50N 40N 60N 50N 40N 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-55 55-60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 m.s.l. pressure (a) 300hPa wind 1000 980 990 1010 1020 G45 2005010712 40W 30W 20W 10W 0 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-55 55-60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 m.s.l. pressure (b) 300hPa wind 985 975 975 1025 995 1005 1015 20W 10W 0 10E 20E 970 970 1035 1030 G45 2005010806 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-55 55-60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 m.s.l. pressure (c) 300hPa wind 985 1015 1025 G45 2005010818 1005 20W 10W 0 10E 20E Figur 7. Som Figur 3, men for januarstormen 2005 og for (a): analyse 7/1 12 UTC, (b): analyse 8/1 06 UTC og (c): analyse 8/1 18 UTC. 995 975 985 965


aflæste vindmaksimum og bølgelængden bestemmes som det dobbelte af afstanden mellem breddegradens skæringspunkter med jetaksen på opstrøms- og nedstrømssiden af truget. I metode 3 betragtes breddegrader, som i skæringspunkterne med jetaksen på opstrøms- og nedstrømssiden af truget har samme vindhastighed. Blandt disse breddegrader udvælges den, som har maksimal vind i skæringspunkterne. Differens i overfladetryk over udviklingsperioden estimeres til δp s0 =1001 hPa-963 hPa = 38 hPa for novemberstormen og δp s1 = 1005 hPa-961 hPa = 44 hPa for januarstormen. Anvendt på Figur 3a og 7a giver metode 1 resultatet ’r’ ≈ 2.0, metode 2 resultatet ’r’ ≈ 2.2 og metode 3 resultatet ’r’ ≈ 2.1. Bedømt ud fra satellitbillederne estimeres udviklingstiden for novemberstormen til ca. 72 timer og udviklingstiden for januarstormen til ca. 36 timer. Disse estimater giver ’r’ ≈ 2.0, hvilket stemmer godt med de beregnede værdier ovenfor. Det skal dog tilføjes, at der er nogen usikkerhed om, hvornår udviklingen af lavtrykkene begynder. Der er derfor en vis usikkerhed om den faktiske værdi for ’r’. Referencer [1] Duun-Christensen, J.T., 1982. Stormfloden den 24. nov. 1981. Vejret nr.1, 4. årg., 17--20. [2] Lund, S. og H. Faurby, 1982. Stormflodsorkanen den 24.-11. 1981. Vejret nr. 1, 4. årgang, 5- -16. [3] Hartby, S. og H.H. Valeur, 1982. Natten før stormfloden. Vejret nr.1, 4. årgang, 21--25. [4] Iversen, P. 1982. Et situationsbillede af stormfloden den 24. november 1981. Vejret nr.1, 4. årgang, 26--27. [5] Nielsen, N.W., G. Jensen og O. Christensen, 1983. Stormen den 24. november 1981. Vejret nr. 1, 5. årgang, 27--40. [6] Nielsen, N.W. and B.H. Sass, 2003. A numerical, high-resolution study of the life cycle of the severe storm over Denmark on 3 December 1999. Tellus 55A, 338--351. [7] Petersen, C., M. Kmit, N.W. Nielsen, B. Amstrup and V. Huess, 2005. Performance of DMI-HIRLAM-T15 and DMI- HIRLAM-S05 and the storm surge model in winter storms. DMI Technical Report (under trykning). [8] Nielsen, N.W., 2003. Quasigeostrophic interpretation of extratropical cyclogenesis. DMI Scientific Report 03-11, tilgæn- gelig på www.dmi.dk/dmi/index/dmi-publikationer/videnskabeligerapporter. [9] Petterssen, S., and S. J. Smebye, 1971. On the development of extratropical cyclones. Quart. J. Roy. Met. Soc., 79, 457— 482. [10] Plant, R. S., G. C. Craig, and S. L. Gray, 2003. On a Threefold Classification of Extratropical Cyclogenesis. Forecasting Research Technical Report 404, Joint Centre for Mesoscale Meteorology, Reading, UK, pp. 31. [11] Bader, M.J., G.S. Forbes, J.R. Grant, R.B.E. Lilley and A.J. Waters, 1995. Images in weather forecasting – A practical guide for interpreting satellite and radar imagery. Cambridge University Press, pp. 499. [12] Shapiro, M., H. Wernli, J-W. Bao, J. Methven, X. Zou, J. Doyle, T. Holt, E. Donall-Grell and P. Neiman, 1999. A Planetary-Scale to Mesoscale Perspective of the Life Cycles of Extratropical Cyclones: The Bridge between Theory and Observations. In The Life Cycles of Extratropical Cyclones. Eds. M. Shapiro and S. Grønås, American Meteorological Society, 139--185. [13] Nielsen, N.W., 2003. Uvejret Skt. Hans Aften 2003. Vejret, 96, 10--21. Vejret, 104, august 2005 • side 47


Set fra oven Sirocco, jugo, lampaditsa, leveche, marin.. Kært barn har mange navne. Hvor kær ungen er i sammenhængen er nok et spørgsmål, for det drejer sig om den støvfyldte luft, der fra Sahara med vinden driver op over Middelhavslandene, når et lavtryk befinder sig i den vestlige del af området. Mange danske turister vil have haft oplevelsen, og den er ikke udelt behagelig. Sirocco’en ”kendes bl.a. fra Malta og Sicilien, hvor den giver fugtigt og diset vejr, da den tørre ørkenluft optager fugtighed fra Middelhavet”, står der i Den Store Danske Encyklopædi, men det er nu ikke den fulde sandhed. Dén handler nemlig også om en kraftig, tør, hed og støvfyldt blæst, der trænger ind i husene, hæmmer maskiners funktion og giver en del mennesker fysisk ubehag. Der er dog undtagelser, som kan retfærdiggøre encyklopædiens beskrivelse. Hvor den varme luft inddrages i lavtrykscirkulationen mod vest, optræder der skyer og måske regn, som evt. kan være misfarvet af støvet: blodregn. I Sydøstfrankrig hedder den version bl.a. marin. En anden undtagelse optræder, når den fra ørkenen udstrømmende luft er væsentligt varmere end Middelhavet og vinden relativt svag. Under de forhold vil det laveste luftlag blive afkølet til havvandets temperatur, og det resulterende tynde og kolde bundlag vil optage fugt fra havoverfladen, således at tåge kan dannes. Tågen opleves ved vindvendte kyster som havgus, som vi kender det fra Danmark om foråret. Med den lille forskel, at havgusen i Middelhavet vil være ca. 25 grader varm. På læsiden vil der være en ekstremt varm føhnvind. Et eksempel på det sidstnævnte mønster optrådte den 18. juli i år. I Tunesien var temperaturen omkring 40°C, og søndenvinden var kun moderat. På satellitbilledet fra området genkendes sirocco’en på den støvfyldte luft, afgrænset mod vest af en stribe tordenbyger. I støvzonen er der lokalt dannet tåge, der ses ligge i en bræmme omkring Sardinien og stedvis berøre kysten. Men i langt størstedelen af området skinner morgensolen dog fra en næsten skyfri, men meget støvet himmel. Leif Rasmussen Visuelt NOAA billede fra 18. juli 2005 06:45 UTC. (copyright 2004 RSGB, University of Bern and NOAA). side 48 • Vejret, 104, august 2005


Fra læserne Vil du virkelig være meteorolog; replik I Vejret nr. 101 skrev Steffen Hartby et indlæg med titlen ”Vil du virkelig være meteorolog?”. En af reaktionerne kom fra Anders Persson i Norrköping. Vi bringer den her i dansk oversættelse: Bästa Vejret Læste med interesse, men også en vis forstemthed, Steffen Hartbys melankolske indlæg i det seneste nummer (november 2004). En lignende artikel, om end med sort humor, skrev jeg i ”PersonalensTidning” i 1980. Jeg var på det tidspunkt ved at blive bevidst om noget, som jeg efterhånden kom til at opfatte som ”meteorologiens krise”, i det mindste den del af meteorologien, som handler om den generelle cirkulation, forståelsen af synoptiske forløb og prognoserne for disse. Sagt i korthed ser jeg tre kriseområder: 1. Den udbredte selvdestruktive konservatisme hos prognosemeteorologerne Altid svagt grund- og videreuddannede møder de forandringer med sammenbidt konservatisme, sådan at det nye, hvis det i det hele taget indføres, udformes i overensstemmelse med vedkommendes aktive virke. Derfor har alle forandringer indenfor den synoptiske prognosemeteorologi, fra Fitzroy i 1855 over Bergenskolen til EPS i dag, taget cirka tyve år. I tilfælde af verdenskrig noget kortere. Forandringerne, både de gode og de dårlige, er derfor ofte kommet til udefra, mere eller mindre trukket ned over hovedet på de sig passivt forsvarende prognosemeteorologer. Disse risikerer nu ganske gradvis at skifte rolle til hyggelige TVpresentatorer, mens alt det betydningstunge arbejde udføres af andre, mindre iøjnefaldende eksperter. Men også de sidste har bragt sig ud i en krise. 2. Indadvendtheden hos de numeriske prognosemagere Prognosemeteorologernes skiftende tjenester udgør desværre en hindring for videnskabeligt arbejde. Det har altid været videnskabsmænd som Napier Shaw, Vilhelm Bjerknes & Co, Carl Gustaf Rossby og Reginald Sutcliffe, der har været drivkraften bag udviklingen af nye prognosemetoder, både teoretisk og praktisk. Men fælles for disse er, at de besad eller skaffede sig praktisk prognoseerfaring. De numeriske prognosemagere har, på få undtagelser nær, holdt sig udenfor dette. For dem har det vigtigste været, at visse statistiske mål er blevet forbedret, og at artikler er blevet publiceret i de store tidsskrifter. Ind imellem møder man den indstilling, at uvidenhed om, hvorvidt en varmfront er rød eller blå, er et mål for, hvor stor en forsker man er. Omtrent som kinesiske mandariner, der lod neglene vokse sig lange for tydeligt at demonstrere, at de ikke beskæftigede sig med praktiske gøremål. 3. Den aristoteliske strømning indenfor dynamisk-synoptisk meteorologi I fysikundervisningen på amerikanske universiteter har man gennem et par decennier talt om ”Aristotelian physics”, dvs. en klar tendens hos studenter, selv kandidater, til at tænke som Aristoteles, dvs. anvende deres ”sunde fornuft” eller ”intuition”, uanset de matematiske udledninger ofte giver et andet budskab. Tilsvarende forhold gælder, eller har længe været gældende, indenfor den dynamisk-synoptiske meteorologi: de levende forklaringer, som gives på forskellige foreteelser eller matematiske formler, er ikke så sjældent fysisk forkerte eller strider mod den matematik, de skal forklare eller anskueliggøre. Forvirringen omkring corioliseffekten er ikke det eneste eksempel. Studenter, som føler, at de ikke forstår dynamisk meteorologi, behøver ikke at være nedtrykte – måske er de kloge, netop fordi de ikke ”forstår”. Det som jeg ser, er hvordan meteorologerne i Sverige, Norden, Europa og verden maler sig op et hjørne gennem deres konservatisme, isolering fra praktikken og manglende evne til at forstå og forklare det medium, atmosfæren, som de har fået til opgave at fremlægge på samme klare måde som astronomer og fysikere. En skolelærer kan få en fin forklaring på dynamikken omkring et sort hul, Big Bang eller 11-dimensionella strenge, men ikke på udviklingen af et atlantisk efterårslavtryk eller et blokerende sommerhøjtryk... Anders Persson


Dansk Meteorologisk Selskab c/o Brian Broe Sjælør Boulevard 10, st.th. 2450 København SV Returneres ved varig adresseændring Dansk Meteorologiske Selskab KOMMENDE MØDER Tirsdag den 4. oktober, 2005, kl. 19.00 Lokale 086, Rockefeller komplekset, Juliane Maries vej Arven efter Aristoteles; nogle træk af meteorologiens udvikling under og efter den videnskabelige revolution Foredrag ved Erik Rasmussen NMM 25 Första inbjudan Hallå alla meteorologiintresserade i Norden! Nästa år är det åter dags att träffas för att umgås och utbyta tankar, idéer, forskningsresultat och synpunkter om meteorologi och vädertjänst i det 25:e Nordiska Meteorologmötet. Det kommer att hållas under veckan 4 - 8 september 2006. Platsen kommer att bli Uppsala; universitetsstaden 70 km norr om Stockholm. Teman på NMM 25: * Tillämpning och erfarenheter av forskningsresultat * Energiutbyte mellan jord/hav och atmosfär * Klimatförändringar och deras effekter * Tekniska hjälpmedel och HMI (human machine interface) till dessa * Övriga ämnesområden Även angränsande ämnesområden, som oceanografi och hydrologi är välkomna för föredrag. Som konferensspråk rekommenderas engelska, men även skandinaviska språk får användas. Mer information om NMM 25, anmälan etc kommer under hösten 2005. Väl mött på NMM 25 i september 2006!

More magazines by this user
Similar magazines