Ilmatark: Kuidas siis ikkagi on selle lume sulamisega?

Foto: Arvet Mägi

Huvitav ning ootamatu ilm ja ilmastik on kütnud kirgi teemal „sula“. Kuna praegu on just lumesulamisaeg ehk juba kevadtalv, siis tutvustan pikemalt, mis on sula ja milliseid asjaolusid võib sellega seoses täheldada ja kohata. Väga huvitav on see, et viimasel ajal on avastatud või hakatud eristama kaht eriliiki sula: nominaalne ja nihkesula.

Esmalt, mis on sula? See on tahke vee (lume ja jää) vedelaks muutumine õhutemperatuuri mõjul – seega sula ei ole sama mis lume sulamine, sest viimane võib toimuda näiteks päikese toimel ka siis, kui õhutemperatuur ei võimalda lume sulamist.

Defineerime alguses mõisted. Albeedo e peegeldustegur on pinnalt peegeldunud voo suhe sellele pinnale langevasse voogu. See on pinda iseloomustav suurus, mida väljendatakse kas kümnendmurdudes (0–1) või protsentides. Looduslike pindade albeedo jääb tavaliselt 0,1–0,3 vahele. Erandlikud on vesi, mille puhul see oleneb kiirte langemisnurgast, ja lumi, millel võib albeedo ka üle 0,9 olla.

Lühilaineline kiirgus on nähtav valgus, mille lainepikkus 0,38 µm<λ<0,76 µm (0,038 ja 0,076 millimeetrit), sellest väiksema lainepikkusega on ultraviolettkiirgus, aga suuremaga infrapuna-, ka soojuskiirgus (0,76 µm<λ<3000 µm).

Absoluutselt must on keha, mis neelab kogu talle langeva kiirguse. Lumi käitub absoluutselt mustale kahel sarnaselt infrapunakiirguse piirkonnas.

Hilistalvel (talve lõpu või kevadtalve periood) ja varakevadel arvavad inimesed, et päike sulatab suurema osa lumest. Veel arvatakse, et lume sulamisele aitab olulisel määral kaasa vihm. Alates 2013. a märtsist olen võtnud päikese sulatava mõju lumele vaatluse alla ja tegin põhjalikke retki nii linnas kui maal. Kirjutan seniste vaatluste tulemustest ja järeldustest.

On huvitav, et vihm pole eriline lume sulataja, sest kui sulaga sajab vihma, siis on vihmatilkade temperatuur peaaegu null kraadi (0 °C), samuti ei ole sadu kuigi intensiivne, mistõttu üleantav soojushulk on väga väike. Kui vihma temperatuur on juba paar kraadi üle nulli ja seda sajab rohkesti, siis on lugu teine. Tegelikult on ikkagi soe õhk see, mis paneb lume sulama. Kui sooja õhumassi korral sajab ka vihma, st kaks asjaolu langevad kokku, siis arvatakse, et vihm põhjustab sulamise. Tegelikult on jällegi pearoll soojal õhul, kuna vihma üleantav soojushulk on tavaliselt väga väike.

Millised on lume kiirguslikud omadused? Lumi on lühilainelise kiirguse väga hea peegeldaja. Puhta värske lume pinna peegeldusnäitaja võib isegi üle 0,9 olla. Seega suurem osa päikesekiirgusest peegeldub lumelt lihtsalt tagasi. Lume temperatuur ei tõuse päikese käes nullini, kui õhutemperatuur on nullist madalam. Tarvitseb aga lumi olla märg või saastunud, porine või väga vana, juba firniks (ehk sõmerlumi on omadustelt lume ja jää vahepealne materjal, mis esineb peamiselt liustike ülaosas) muutunud, siis on selle albeedo oluliselt madalam ning kiirgust neeldub rohkem. Märtsipäike suudab sel juhul sellist lund sulama panna. Samuti sulab lumi siis, kui see on kontaktis mingi tumedama pinnaga, mis soojeneb päikese mõjul ja siis hakkab see tume pind lund sulatama. Seega, kui lumikate on piisavalt õhuke ja hõre, siis võib päike soojendada lume all olevat pinda niipalju, et lumikate hakkab altpoolt sulama.

See kehtib ka aluspinnani jõudva UV-kiirguse kohta, seega ei mõju ka UV (ultraviolettkiirgus) sulatavalt. Samas pikalainelises, eriti soojuskiirguses, käitub lumi peaaegu täiesti musta kehana – neelab praktiliselt kogu pealelangeva soojuskiirguse. See aitab vastata küsimusele, miks talvel pilves ilmaga juba null kraadi juures hakkab lumi sulama. Asi on selles, et madalad pilved kiirgavad soojuskiirgust, kusjuures pikalainelise kiirguse voog võib madalate pilvede korral olla isegi suunatud aluspinna poole.

Selle neelab lumi väga hästi. Null kraadi juures, kuid selge ilmaga, on soojuskiirguse voog pilvede puudumise tõttu atmosfäärist aluspinnale palju väiksem ja nii ei pruugigi lumi sulama hakata.

Kui on plusskraadid (soe õhumass), aga taevas kaetud madalate pilvedega, siis on jällegi aluspinnale suunatud soojuskiirguse voog palju tugevam kui samades tingimustes, kuid selge ilmaga. Seetõttu talvel pilves ilmaga sulabki lumi intensiivsemalt kui samades tingimustes selge ilmaga. Peame ka meeles, et soe õhk ise kiirgab ju ka soojuskiirgust. Kui meil on kaks selget ilma, ühel juhul on külm õhumass, teisel juhul soe õhumass, siis sulab lumi soojas õhumassis intensiivsemalt (kiiremini), sest jällegi on soojuskiirgusvoog suurem (praegu ei arvestanud kontakti sooja õhuga). Järgmises ilmajutus jätkub sulalugu, sest ka siis paistab see teema aktuaalne olevat.

Üle pika aja oli 9. märtsil mitmel pool õhutemperatuur üle 0 °C, aga kevadet see veel ei toonud, sest juba 14. märtsiks oli külm talveilm tagasi, jäädes püsima. Kuigi 18. märtsil oli nominaalne sula, lõppes see ruttu ja talv sai jätkuda. Praeguseks on ilm pisut soojenenud ja näib muutuvat kevadele iseloomulikumaks.

Üldiselt tundub, et (kevad)talv võib püsima jääda aprillini. 25. märtsi paiku tuleb justkui kevadise ilma pööre, aga see ei jää ilmselt nii. Küll see talv ja kevad ükskord lõppeb, kas või augustis – elame-näeme! Ilusat kalendrikevade algust!