Cumulonimbus

Cumulonimbus eller bygesky (forkortet CB-sky eller CB, av latin cumulus = haug, og nimbus = regn) er en type sky som kan bli svært høy, og som gjerne gir kraftig nedbør - av og til også utpreget dårlig vær som tordenvær, hagl, skybrudd, storm og tornadoer. Skyene kan oppstå hver for seg, langs kaldfronter i bygelinjer, eller mer velorganisert i f.eks. tropiske sykloner og polare lavtrykk. Cumulonimbus oppstår fra cumulusskyer (haugskyer) eller altocumulus castellanus, og kan dannes over hele verden med unntak av Antarktis.

Cumulonimbus trenger tre faktorer for å oppstå.

Mye fukt.
Ustabil luft, dvs. luft hvor temperaturen avtar raskt med høyden.
En energikilde til å løfte den forholdvis varme, fuktige luften raskt oppover.

Småbygene i forbindelse med aprilværet gir sjelden mye nedbør.

Skyene kan oppstå i forbindelse med frontlinjer (særlig kaldfronter), lokalt på varme sommerdager med fuktig luft, over fjell der luften blir presset oppover, eller når kald luft strømmer utover åpent og forholdsvis varmt hav. Også vulkanutbrudd og ildstormer kan produsere slike skyer (Pyro-Cb).

Fysikk rediger

Når varm luft stiger, blir den avkjølt, og vanndampen kondenserer til små vanndråper. Denne kondensasjonen varmer opp den omkringliggende luften ved å frigi latent varme, og dermed kan luften fortsette å stige fordi den forblir varmere og dermed lettere enn luften omkring. Når luften stiger høyt nok, blir vanndråpene avkjølt og kan danne iskrystaller. Denne blandingen av iskrystaller og vanndråper fremmer utviklingen av nedbør. På bakken viser dette seg ved at skyene trevles opp på toppen.

Tyngdekraften som virker på vanndråpene og iskrystallene motvirker de stigende luftbevegelsene. Dette kan medføre fallvinder inne i skyen. Instabilitet mellom oppdriften og fallvindene gjør at statisk elektrisitet bygger seg opp inne i cumulonimbusskyen. Hvis feltstyrken blir stor nok, vil utlading av denne elektrisiteten føre til tordenvær og lyn.

Bygeskyer skyldes ustabil luft, men oppstår under forskjellige forhold:

Over land om våren og sommeren, vanligvis om ettermiddagen fordi solen varmer opp jordoverflaten og luften like over denne. Slike byger er ofte svært lokale.
Når kald eller kjølig luft strømmer utover forholdsvis varmt hav.
I forbindelse med kaldfronter der varm luft blir presset oppover av tyngre og kaldere luftmasser som kiler seg inn under varmlufta. Dette kan skje når som helst på året.
Når varm og fuktig luft glir opp over kaldere luft, dvs. foran en varmfront. I Norge forekommer dette om sommeren, men er ikke vanlig.
Når luften kastes tilværs fordi den presses opp over åser og fjell (orografisk effekt).
Over store branner, særlig omfattende ildstormer (Pyro-Cb).

En kombinasjon av disse faktorene kan gi særlig kraftige byger - f.eks. hvis den fuktige varmluften foran kaldfronten oppvarmes ytterligere av solen, eller hvis ustabil bygeluft presses mot åser og fjell. Det siste forårsaker vintertordenvær på Vestlandet når en vestlig til nordvestlig luftstrøm treffer kysten.

Utseende rediger

Skybasen på en cumulonimbussky kan være flere kilometer på tvers, og kan starte i både middels høye og lavere høyder. Den tilsvarer kondensasjonspunktet og er ofte flat. Bygeskyene blir dannet rundt 2-4000 meter, mens skytoppen i de mest ekstreme tilfellene kan nå så høyt som 23 000 meter. De mektigste bygeskyene forekommer i tropene og om sommeren på midlere breddegrader (f.eks. i USAs Midtvesten), og i øyeveggen rundt de kraftigste tropiske orkanene. I Norge kan skytoppene nå 10-12 km på varme sommerdager, mens småbygene i forbindelse med aprilværet om våren ikke når tilnærmet slike høyder.

Cumulonimbus calvus. Merk hvordan den trevler seg i toppen.

Skyenes omfang sier mye om hvor kraftig nedbør vi kan vente: Jo større og mektigere skyer, og jo mørkere underside, desto kraftigere nedbør er sannsynlig. Fallstriper under skyene kan gi et inntrykk av nedbørintensiteten. Men disse skyene kan være helt eller delvis skjult av dis eller av nærliggende, lave skyer.

Fallstriper kan gi et inntrykk av nedbørintensiteten. Her forekommer antagelig intens nedbør over et - iallfall foreløpig - lite område. Regnbyge ved Lunde på Nordfyn, Danmark.

Massive fallstriper tyder på mye nedbør. Bilde fra Østersjøen.

To former for cumulonimbus rediger

Cumulonimbus-skyer gir nedbør i form av moderate eller kraftige byger med regn, sludd, snø og/eller hagl. Hvis luften er tørr under skyen, kan nedbøren fordampe før den når bakken. Disse skyene kan gi kraftig turbulens, men nedbøren i forbindelse med skyene er som regel synlig på radar slik at fly kan fly utenom skyene.

Cumulonimbus finnes i to former eller stadier: Cumulonimbus calvus (latin calvus=skallet), og den fullt utviklede cumulonimbus incus (incus=ambolt). Begge kan gi kraftige byger med torden.

Cumulonimbus calvus rediger

Dette er en sky i mellomstadiet mellom en cumulus congestus og en cumulonimbus incus, og oppstår når kraftige vertikale bevegelser presser skyen opp i de høyeste nivåene av troposfæren. Disse nivåene av troposfæren er svært kalde, så kondensasjon her vil danne iskrystaller og ikke vanndråper. Dette gir det trevlete utseendet og den klare, hvite fargen i toppen av disse skyene. Calvusskyen kan gi en kortvarig byge (med eller uten torden) og så falle sammen, eller utvikle seg videre til en incussky.

Farten på de vertikale luftstrømmene i en cumulonimbussky kan bli så høy som 40-50 km/t, dvs. orkan langs vertikalen. Ved så høy fart kan det oppstå et rart fenomen, ofte mens skyen ennå befinner seg på Cumulus congestus-stadiet: Den kraftige oppdriften kan ta tak i en luftmasse og kaste den oppover, og det kan oppstå en kappelignende eller sydvestlignende sky (pileus) over selve hovedskyen. Den siste vil fortsette å vokse og etter hvert ta igjen pileusskyen. Dette kan være en nyttig observasjon med tanke på å forutse tordenvær, fordi en calvussky med pileus er et klart tegn på at skyen kommer til å utvikle seg til en fullt utviklet cumulonimbus incus.

Cumulonimbus incus rediger

En velutviklet cumulonimbis incus er karakterisert ved en flat topp. Denne er ofte formet som en ambolt eller kongekrone. Utflatingen skyldes at den vertikale luftstrømmen blir stanset av det stabile inversjonslaget i stratosfæren. Luften nedenfor, dvs. i troposfæren, fortsetter derimot å presse seg oppover. Dermed spres skytoppen øverst i tropopausen – kanskje til alle kanter hvis høydevinden er ubetydelig, andre ganger bare i vindretningen. Skytoppen består av iskrystaller, og ofte drar høydevinden skytoppen i et stripeaktig mønster med kraftige fjærskyer (cirrus). Disse skyene kan blåse mange kilometer bort fra hoveddelen av skyen, noe som er typisk for kraftige byger med torden. De kan også være det første forvarsel om at en kaldfront eller et tråg nærmer seg. Andre ganger blir fjærskyene liggende lenge etter at bygene har dødd ut.

Amboltskyen eller fjærskyene viser også hvor høy troposfæren er i området.

Overskytende topp rediger

Av og til er den vertikale luftstrømmen så kraftig at skyen trenger et stykke opp i stratosfæren. Dette kalles «overskytende topp» og er kjent bl.a. fra superceller i USA. I disse forekommer oppvinder på over 160 km/t (118 km/t og mer er orkan)^[1]. Overskytende topp kan sees som en kjegleformet utvekst over den for øvrig flate skytoppen, men som regel bare på langt hold eller på satellittbilder, da disse skyene er svært massive. Den er et tegn på en svært kraftig CB-sky som kan gi store hagl, voldsomme vindkast og i noen tilfeller tornadoer.

Cumulonimbus capillatus incus. Merk den flate undersiden, også på haugskyene til høyre i bildet.

Virkninger rediger

Cumulonimbus

Både cumulonimbus calvus og incus gir nedbør i form av byger, ofte kraftige regnbyger, med påfølgende flomfare (eller snø hvis det er kaldt nok), i tillegg til kraftig vind. De kan også gi hagl. I tørre områder kan nedbøren fordampe før den rekker overflaten, et fenomen kjent som virga.

En enkelt regnbyge varer sjelden lenger enn 20 minutter, fordi den fallende nedbøren fører til nedvinder i skyen som motvirker den stigende luftbevegelsen, og dermed kutter energitilførselen til skyen. Hvis det er nok solenergi i atmosfæren (for eksempel på en varm sommerdag), kan fukten fra en sky raskt fordampe og danne nye skyceller like i nærheten av der den første oppstod. Dette kan medføre tordenvær som varer i flere timer. Hvis ustabil luft presses opp mot åser og fjell, kan bygetendensen forsterkes, slik at nedbøren blir både kraftig og langvarig (orografisk effekt). Dette forekommer med kjølig nordvestvind på Vestlandet, og med ustabil bygeluft og vind fra østlig kant på Østlandet. Det siste bidrog antagelig til Storofsen i 1789.

Mammatus fra Tulsa i Oklahoma, midt i USAs tornadobelte.

Nedbør kan føre til synkende luftbevegelser i amboltskyen, og av og til kan dette føre til mammatusskyer. Dette er kanskje den mest spektakulære skyformasjonen som kan oppstå, særlig når solen står lavt og kaster lange skygger.

Cumulonimbusskyer inneholder svært kraftige vertikale luftstrømmer, som både kan gå oppover og nedover. Dette kan derfor være svært farlig for fly. Mindre propellfly kan ikke takle slike forhold og må fly rundt disse skyene, mens store jetfly kan fly over mindre skyer og rundt større skyer. Større fly har også værradar og detektorer for vindskjær som kan hjelpe dem å navigere rundt disse skyene i forbindelse med landing.

Uvær med organiserte bygeskyer rediger

En bygesky dannes pga. sterk konveksjon, og den er et synlig (og ofte hørbart) tegn på et lite lavtrykk. Under visse forhold kan en samling nærliggende bygeskyer begynne å rotere rundt hverandre og bli til et lavtrykk i form av en mesosyklon, en tropisk syklon eller et polart lavtrykk. Også en supercelle omfatter en mesosyklon. Mens en vanlig bygesky faller sammen etter kort tid, kan disse lavtrykkene under gunstige forhold stadig bygge seg opp fordi de blir tilført varme og fuktighet fra bakkeluften (eller fra varmt hav) som suges inn mot dem. De kan derfor få lang levetid og bli svært intense, og de kan gjøre store skader pga. voldsom vind og ekstreme nedbørmengder. Bedre varsling av slike uvær har, særlig siden ca. 1920, bidratt til å spare mange menneskeliv.

Også ildstormer kan av og til gi lavtrykk av lignende type; Peshtigo-brannen er et kjent eksempel.