Begreper og værfenomener

11.2.1 Grunnleggende begreper Temperatur, trykk og tetthet

Sammenhengen mellom temperatur (T), trykk (p) og tetthet (ρ) gis av tilstandsligningen:

p = ρ R T (11.1)

hvor R er gasskonstanten for luft. Ut fra ligningen ser vi at dersom lufttrykket holdes konstant vil temperaturen synke når tettheten (vekten) øker. Dette betyr at ved samme trykk vil varm luft være lettere enn kald luft, og varm luft vil stige i forhold til den kalde lufta.

Generelt sier vi at temperaturen synker med ca 1 °C/100 m når vi beveger oss oppover i det nederste laget i atmosfæren, troposfæren. Det er i troposfæren vi finner mesteparten av været.

Fuktighet

Ved en gitt temperatur kan luft maksimalt inneholde en viss mengde vanndamp. Jo høyere temperaturen er, jo mer fuktighet kan lufta inneholde.

Relativ fuktighet er forholdet mellom den faktiske fuktigheten som er i lufta og den fuktighet som maksimalt kan være i luftpakken ved en gitt temperatur. Luft som inneholder maksimal mengde fuktighet er mettet, og den relative fuktigheten er 100 %.

Duggpunktstemperaturen er definert som den temperatur luft må avkjøles til ved konstant trykk for å nå metning. Det vil si at når duggpunktstemperaturen synker til å bli lik lufttempe-raturen (relativ fuktighet = 100 %), så vil fuktighet felles ut.

Frysepunktstemperaturen defineres som den temperaturen en væske må ha for å gå over fra flytende til fast form. For ferskvann er frysepunktet 0 °C. Når det gjøres salttiltak på vegen for å unngå ising og glatt vegbane, vil frysepunktstemperaturen settes ned (saltholdighet 0,025 g/m³ fryser ved -9 °C).

Sky- og nedbørdannelse

Skyer dannes når luft heves, avkjøles og når metning (100 % relativ fuktighet), og vanndamp kondenseres ut som små skydråper eller avsettes som iskrystaller. Heving av luft kan skje på flere måter; frontaktivitet (i skillet mellom to luftmasser, som oftest varm og kald luft), orografisk hevning (hevning over terreng/fjell), konveksjon (oppstigende luft, som oftest pga oppvarming av lufta nærmest jordoverflata), eller mekanisk turbulens (småskala hevning over mindre hindringer/små fjell).

Nedbør kan dannes ved de tilsvarende prosessene, etter heving og metning av lufta kan sky-dråper og iskrystaller danne nedbørspartikler gjennom koalesens (skypartikler trekker til seg fuktighet i skyen) og/eller kollisjon med andre skypartikler. Temperaturforholdene i skyen og atmosfæren vil avgjøre om nedbøren faller ut som regn eller snø.

Vegbanetemperatur - ikke helt det samme som lufttemperatur

I forhold til vinterdrift av vegene er vegbanetemperaturen en svært viktig måleverdi, og gir et mer korrekt bilde av forholdet på vegbanen enn lufttemperatur som måles i 2 m over bakken.

Det er vegbanetemperaturen som avgjør om det er mulig med avsetting av rim/is på veg-banen, ikke lufttemperaturen. Siden vegkroppen har høyere varme- og kuldelagringskapasitet enn luft vil vegbanetemperaturen også ”henge igjen” i forhold til lufttemperaturen ved vær-omslag.

Etter en lang klarværsperiode med kalde temperaturer kan vegkroppen ofte ha en temperatur langt under 0 °C. En varmfrontpassasje med mild og fuktig luft kan da skape farlige føre-forhold ved at fuktighet i lufta avsettes direkte på vegen som is/rim. Denne forskjellen mellom vegbanetemperatur og lufttemperatur inntreffer også rett etter hhv soloppgang og solnedgang ved klarvær (se figur 11.1).

Figur 11.1 Døgnvariasjon av lufttemperatur, duggpunktstemperatur og vegbanetempe-ratur /1/

Glatte veger – meteorologisk sett Ikke saltet vegbane

Det oppstår fare for glatt vegbane når vegbanetemperaturen er lavere enn duggpunktstempe-raturen og vegbanetempeduggpunktstempe-raturen samtidig er lavere enn 0 °C.

Når vegbanetemperaturen er lavere enn duggpunktstemperaturen vil det avsettes fuktighet på vegbanen. Når vegbanetemperaturen samtidig er lavere enn 0 °C vil fuktigheten fryse på vegen. Det kan også være at det ligger fuktighet på vegen som resultat av smeltet snø eller tid-ligere regn som kan fryse på når vegbanetemperaturen blir lavere enn 0 °C. Isen som dannes ved synkende temperaturer i et slikt tilfelle er ikke avhengig av fuktighetsinnholdet i lufta.

Dersom vegnettet er saltet vil frysepunkttemperaturen ikke lenger være 0 °C, men synke. Hva den eksakt er, vil avhenge av saltkonsentrasjonen, og saltkonsentrasjonen kan igjen variere på tvers og på langs av vegen. Likevel må vi endre regelen over:

Saltet vegbane

Det oppstår fare for glatt vegbane når vegbanetemperaturen er lavere enn duggpunktstem-peraturen og vegbanetemduggpunktstem-peraturen samtidig er lavere enn frysepunktstemduggpunktstem-peraturen.

11.2.2 Fronter og lavtrykkssystem

Områdene rundt ekvator har overskudd av strålingsenergi (innkommende kortbølget solstrå-ling – utgående langbølget jordstråsolstrå-ling). Lenger nord eller sør er det underskudd av stråsolstrå-lings- strålings-energi. Atmosfæren forsøker å jevn ut disse energiforskjellene ved at varm luft fraktes nordover, og kald luft sørover. Dette, sammen med jordrotasjonen, genererer den globale sirkulasjonen i atmosfæren og de storstilte værsystemene på jorda som fører til at lavtrykk-systemer med fronter føres over Atlanterhavet, treffer Norge og gir mye vær som kan skape problemer for vinterdrift av veger.

Fronter

En varmfront er når en varm luftmasse skyver en kald luftmasse foran seg. Som nevnt foran så er varm luft lettere og den vil derfor skli sakte opp og over den kalde lufta.

Figur 11.2 Varmfront /1/

En kaldfront er et skille der en kald luftmasse ”dytter” vekk en varmere luftmasse (Figur 11.3). En kaldfront beveger seg relativt raskere enn en varmfront, slik at i dette tilfellet vil den kalde lufta presse seg under den varmere, og lettere, lufta.

Figur 11.3 Kaldfront /1/

Lavtrykksystem

Et lavtrykksystem er ofte sammensatt av flere fronter og det kan for eksempel være flere varmfronter i samme system. Figur 11.4 viser et system med flere typer fronter. Når et lav-trykksystem kommer inn over land vil flere forhold som vindfeltet, lavtrykkets dybde og de lokale terrengforholdene i området bestemme hvilket vær som oppleves på bakken.

En frontpassasje fører ofte med seg nedbør og endringer i været, og er derfor viktig i forbin-delse med vintervedlikeholdet.

Figur 11.4 Frontsystem /1/

Hvis man ser opp på himmelen kan man se når en varmfront nærmer seg. Skymengden øker gradvis – først høye og tynne fjærskyer, senere blir skydekket lavere og tykkere. Etter hvert vil det komme nedbør, først lett, så høyere intensitet, men nedbøren vil være relativt jevn.

Akkurat når fronten passerer vil vinden øke og endre retning, og trykket vil synke. Etter fronten (i varmluftsektoren) følger en varmere luftmasse og temperaturen stiger, men denne lufta kan inneholde mye fuktighet og det kan dannes dis, tåke og lave tåkeskyer. Vinden vil igjen dreie, men styrken vil nå avta, og trykket stabiliseres.

Det er ingen gode tegn på himmelen forut for en kaldfront. Vi får en rask tilskying med skyer som bygger seg hurtig opp fra lave/midlere skyer videre høyt opp i atmosfæren (cumulus-formede/ haugskyer) og ofte er nedbøren kortvarig og intens (bygenedbør). Vindretningen endrer seg også når kaldfronten passerer, og hastigheten øker. Rett etter fronten er det kalde og relativt tørre luftmasser som gir oppklarning og stabile forhold, og trykket stiger.

11.2.3 Noen spesielle værfenomen

Noen værfenomener gir spesielt problematiske føreforhold på vegene.

Regn som fryser på bakken

Når det har vært en periode med kaldt og klart vær i lang tid vil bakken kunne ha en tempe-ratur langt under 0 °C. Dersom det så kommer et nedbørsområde hvor nedbøren faller som regn, så vil regndråpene fryse til is når de treffer bakken.

Underkjølt regn

Det er veldig spesielle værforhold som forårsaker underkjølt regn, og de forekommer sjelden, men det er svært farlig når det først skjer! Bakketemperaturen er langt under 0 °C, mens det høyere oppe i atmosfæren er et varmt luftlag. All nedbør, enten regn fra dette varme laget, eller snø fra høyere (og kalde) luftlag, vil være flytende når det faller ut av det varme sjiktet og mot bakken. I det nederste kalde luftlaget på veg ned mot bakken vil regndråpene under-kjøles (dråpene har temperatur under 0 °C, men er fortsatt flytende). Når underkjølte dråper treffer vegbanen, bilruta, et tre eller noe annet, fryser de momentant og det dannes en glatt og hard isskorpe.

Figur 11.5 Temperaturfordeling som gir mulighet for underkjølt regn /1/

Tåke

Det finnes flere ulike typer tåke; strålingståke (klarvær om natten gjør at temperaturen nær bakken synker, lufta mettes og bitte små skydråper felles ut), adveksjonståke (varm fuktig luft kommer inn over en kald overflate, det nederste laget i lufta avkjøles og vi får metning og utfelling av skydråper), og frostrøyk (luft over land kan bli avkjølt så mye at temperaturen er lavere enn temperaturen i vannet - når denne kalde lufta strømmer ut over åpent vann, vil den lufta som ligger over sjøen og som er varmere og fuktigere, avkjøles til metningspunktet og det dannes tåke).

Tåke er altså skyer som ligger på bakken, og ved alle tilfeller av tåke kan fuktighet avsettes på vegbanen – enten som vann hvis vegbanen er over 0 °C, eller som rim/is hvis vegbanen er under 0 °C.

Snøfokk

Sterk vind virvler opp løse snøpartikler fra bakken - vindstyrken avgjør hvor høyt opp i lufta snøen kommer. Sikten nedsettes og kan bli dårlig, snøfonner pakkes hardt sammen på utsatte steder på vegen og dette skaper vanskelige kjøreforhold.

11.3 Beslutningsstøtteverktøy – bruk av tilgjengelige værdata i