Høytrykk og lavtrykk

Kompetansemål i Geofag 2 (LK20)

Elevene skal kunne

• gjøre rede for konsekvensene av jordens rotasjon, tetthetsforskjeller og trykkforskjeller og hvordan de påvirker havet og atmosfæren
• gjøre rede for hvordan ulike værsystemer oppstår og utvikler seg på global, regional og lokal skala, og tolke ulike værkart og værutvikling

(Udir, u.å.-b)

Kjerneelementer som dekkes i dette kapitlet:

• Jordsystemer i tid og rom: «Kjerneelementet jordsystemer handler om delsystemer som geosfæren, atmosfæren, hydrosfæren, kryosfæren og biosfæren» (Udir, u.å.-a). Lufttrykk og loddrett bevegelse av lufta er prosesser i atmosfæren.

• Modeller og modellering: «Modeller brukes til å undersøke, forklare og presentere geofaglige prosesser og fenomener» (Udir, u.å.-a). Luftsøylen og snittene gjennom høytrykk og lavtrykk er slike modeller.

Hva er lufttrykk?

Vi lever på bunnen av et hav av luft. Lufta består mest av nitrogen (78 %) og oksygen (21 %). Den føles vektløs, men alle gassmolekylene har masse, og tyngdekraften trekker dem mot bakken. Lufta over oss presser derfor ned på alt den hviler på. Dette trykket kaller vi lufttrykk. Det er vekten av hele luftsøylen over et sted, helt opp til verdensrommet, fordelt på arealet den hviler på (NOAA, u.å.-a).

Lufttrykk måles i hektopascal (hPa). Ved havnivå er gjennomsnittet om lag 1013 hPa (NOAA, u.å.-a). Tallet alene sier likevel lite om været. Om et område har høytrykk eller lavtrykk, avgjøres alltid ved å sammenligne med områdene rundt.

Trykket avtar med høyden

Luft er en gass og kan presses sammen. De nederste luftlagene bærer vekten av all lufta over seg, og derfor er lufta tettest nær bakken. Jo høyere opp du kommer, desto mindre luft har du over deg, og desto lavere blir trykket. Nær bakken faller trykket med om lag 1 hPa for hver 8. meter oppover. I om lag 5,5 km høyde er trykket halvert, til ca. 500 hPa. Halvparten av all lufta i atmosfæren ligger altså under denne høyden (NOAA, u.å.-a).

Hva tror du?

Barometeret hjemme viser 1015 hPa. Det er litt over gjennomsnittet ved havnivå. Betyr det at du har høytrykk og fint vær? Svar før du leser videre – vi kommer tilbake til det i delen om relative begreper.

Hva er høytrykk og lavtrykk?

Lufta i atmosfæren er hele tiden i bevegelse, også opp og ned. Det er denne loddrette bevegelsen som skaper høytrykk og lavtrykk.

I et lavtrykk (L) stiger lufta. Når luft stiger opp fra et område, presser mindre luft ned på bakken der, og trykket blir lavere enn i områdene rundt. Luft fra omgivelsene strømmer da inn langs bakken og fyller på. Den stigende lufta avkjøles, og det dannes skyer og ofte nedbør. På den nordlige halvkule roterer lufta mot klokka rundt et lavtrykk. Et lavtrykk kalles derfor også en syklon.

I et høytrykk (H) synker lufta. Det samler seg mer luft over bakken, og trykket blir høyere enn i områdene rundt. Langs bakken strømmer lufta ut til sidene. Den synkende lufta varmes opp, skyene løses opp, og været blir stabilt og ofte klart. På den nordlige halvkule roterer lufta med klokka rundt et høytrykk. Et høytrykk kalles derfor også en antisyklon.

Vind er luft som strømmer fra høyt mot lavt trykk, og jo større trykkforskjellen er, desto sterkere blir vinden. Jordrotasjonen bøyer av vinden, så den blåser ikke rett inn i lavtrykket, men skrått inn og rundt det. Mellom et høytrykk og et lavtrykk går det dermed en sammenhengende strøm av luft: ned i høytrykket, ut langs bakken, inn i lavtrykket, opp, og tilbake i høyden.

Høytrykk og lavtrykk er relative begreper

Et lavtrykk og et høytrykk er alltid definert i forhold til områdene rundt. En vanlig misforståelse er at et fast tall skiller dem, for eksempel at alt over gjennomsnittet ved havnivå er høytrykk og alt under er lavtrykk. Slik er det ikke (Store norske leksikon, u.å.-a; Store norske leksikon, u.å.-b).

Tenk deg et område der trykket i sentrum er 1015 hPa. Er det omgitt av høytrykk på 1025 hPa, strømmer lufta inn mot sentrum. Området er da et lavtrykk, med stigende luft og skydannelse. Ligger det samme området mellom lavtrykk på 995 hPa, er det et høytrykk. Lufta strømmer da ut til sidene, og det blir ofte tørt og klart. Svaret på «Hva tror du?» er altså at 1015 hPa ikke forteller deg om det er høytrykk. Det avgjør trykket rundt.

Det er trykkforskjellen mot områdene rundt som betyr noe for været, ikke hPa-tallet alene. Trykkforskjellen over en avstand kalles trykkgradient.

Isobarer og trykkgradient

På værkart tegnes linjer som kalles isobarer (av gresk isos = lik, og baros = tyngde). En isobar binder sammen steder som har samme lufttrykk, regnet om til havnivå. Avstanden mellom isobarene viser trykkgradienten. Ligger isobarene tett, endrer trykket seg mye over kort avstand, og det blir sterk vind, kuling eller storm. Ligger de langt fra hverandre, er gradienten slak og vinden svak.

Hvordan jordrotasjonen bøyer av vinden, kan du lese om i kapitlet Corioliseffekten.

Lavtrykk: konvergens, stigning og skydannelse

Vi skiller mellom to hovedtyper lavtrykk: termiske og dynamiske.

Termiske lavtrykk

Termiske lavtrykk dannes når jordoverflaten varmes ulikt. Når sola varmer tørt land om sommeren, varmer bakken opp det nederste luftlaget. Varm luft utvider seg, får lavere tetthet enn lufta rundt og stiger. Dette kalles konveksjon.

Dynamiske lavtrykk

Dynamiske lavtrykk dannes langs polarfronten, for oss særlig over Nord-Atlanteren, der kald polarluft fra nord møter mild, subtropisk luft fra sør. Bølger i jetstrømmen i øvre troposfære fører luft bort i høyden. Da faller trykket ved bakken, og det dannes et lavtrykk. Denne typen lavtrykk gir det meste av det urolige været i Norge. Les mer om jetstrømmen i kapitlet Jetstrømmer.

Uansett type skjer det samme i sentrum: Lufta stiger, og det blir mindre luft nær bakken. Trykket faller, og luft fra omgivelsene strømmer inn mot sentrum. Dette kalles konvergens ved bakken. Lufta kan ikke gå ned i bakken, så den må stige.

Hva skjer når lufta stiger?

Når luft stiger, skjer tre ting etter hverandre:

1. Lufta utvider seg og avkjøles

Trykket rundt avtar med høyden, så en luftpakke som stiger, utvider seg. Da må den skyve unna lufta rundt. Energien til det tar den fra sin egen varme, og temperaturen faller uten at luftpakken utveksler varme med omgivelsene. Det kalles adiabatisk avkjøling. Før lufta er mettet, avkjøles den med om lag 1 °C per 100 meter. Dette kalles den tørradiabatiske temperaturgradienten (dry adiabatic lapse rate, DALR) (Store norske leksikon, u.å.-c).

2. Løftingskondensasjonsnivået

Ved lavere temperatur skal det mindre vanndamp til før lufta blir mettet. Når luftpakken er avkjølt til duggpunktet, er den mettet (100 % relativ fuktighet). Høyden der dette skjer, kalles løftingskondensasjonsnivået (lifting condensation level, LCL). Her kondenserer vanndampen til synlige skydråper, og skybasen dannes.

3. Latent varme frigjøres

Når vanndamp kondenserer til dråper, frigjøres energien som ble brukt da vannet fordampet. Den kalles latent varme, og den varmer lufta i skyen. Mettet luft avkjøles derfor langsommere enn tørr luft når den stiger, typisk ca. 0,5 °C per 100 meter. Dette kalles den våtadiabatiske temperaturgradienten (saturated adiabatic lapse rate, SALR) (Store norske leksikon, u.å.-c). Så lenge lufta i skyen er varmere og lettere enn lufta rundt, fortsetter den å stige. Slik kan det bygge seg opp høye bygeskyer (cumulonimbus).

Hvor stopper stigningen?

Nesten alt vær skjer i troposfæren, det nederste laget i atmosfæren. Over den ligger stratosfæren. Grensen mellom dem heter tropopausen og ligger ca. 8–11 km over Norge (NOAA, u.å.-b). I stratosfæren øker temperaturen med høyden fordi ozonlaget tar opp ultrafiolett stråling fra sola. Det kalles en temperaturinversjon, og den gjør lagene stabile. Når den stigende lufta når tropopausen, er den kaldere og tyngre enn lufta over. Den slutter å stige og sprer seg ut til sidene. Det kalles divergens i høyden, og det gir toppen av bygeskyen en flat amboltform.

Høytrykk: nedsynking, oppvarming og klarvær

Et høytrykk er det motsatte av et lavtrykk. Luft strømmer sammen i øvre troposfære (konvergens i høyden). Det blir et overskudd av luft der oppe, og lufta synker langsomt mot bakken. Dette kalles subsidens (nedsynking).

Nedsynking og oppvarming

Nedsynkingen er langsom, men den skjer over store områder. På vei ned kommer lufta inn i lag med stadig høyere trykk. Trykket presser luftpakken sammen, molekylene beveger seg raskere, og temperaturen stiger. Synkende luft varmes med om lag 1 °C per 100 meter, som er den tørradiabatiske temperaturgradienten (Store norske leksikon, u.å.-c). Derfor løses skyene opp, og himmelen blir klar.

Hvorfor blir himmelen skyfri?

En sky består av svært mange små, svevende vanndråper. Om dråpene fordamper eller ikke, avhenger av den relative luftfuktigheten. Ved høyere temperatur kan det være mer vanndamp i lufta før den blir mettet. Når lufta synker og varmes opp uten å få tilført ny fuktighet, faller den relative fuktigheten mye.

Da fordamper skydråpene til usynlig vanndamp. Skyene i et høytrykk blåser altså ikke bort. De løses opp i den varme, tørre lufta som synker.

Når den synkende lufta når bakken, blir det et overskudd av luft der. Trykket stiger, og lufta strømmer ut til alle sider langs bakken. Dette kalles divergens ved bakken.

Sommerhøytrykk og vinterhøytrykk i Norge

I Norge gir høytrykk ulikt vær om sommeren og om vinteren.

Sommerhøytrykk: varme og tørke

Om sommeren er dagene lange. Uten skyer slipper mye solstråling ned til bakken. Sammen med oppvarmingen av den synkende lufta kan det gi høye temperaturer, tørke og stor skogbrannfare. Tørke kommer særlig når et stabilt høytrykk blir liggende over Skandinavia i ukevis (Store norske leksikon, u.å.-a).

Vinterhøytrykk: kulde og inversjon

Om vinteren står sola lavt, og det er langt færre soltimer. Uten skyer mister bakken mye varme som langbølget stråling ut mot verdensrommet. På steder som Røros og Finnmarksvidda kan bakken og det nederste luftlaget bli svært kaldt. Da kan det oppstå bakkeinversjon: Lufta i dalbunnen blir kald og tung, mens det er mildere lenger opp. Det mildere laget ligger som et lokk over den kalde lufta, og lufta sirkulerer lite. Forurensning og vedrøyk blir da liggende i dalbunnen (Store norske leksikon, u.å.-d).

To vanlige misforståelser

1. Trykket på værkartet er relativt: Gjennomsnittstrykket ved havnivå er ingen fast grense mellom høytrykk og lavtrykk. Et lavtrykk har lavere trykk enn områdene rundt, og et høytrykk har høyere.
2. Skyene i et høytrykk blåser ikke bort: Synkende luft varmes opp. Da faller den relative fuktigheten, og skydråpene fordamper.

Viktige begreper

Lufttrykk: Vekten av luftsøylen over et sted, per arealenhet. Måles i hektopascal (hPa) eller millibar (mbar). Gjennomsnittet ved havnivå er om lag 1013 hPa.

Mettet luft: Luft der det er så mye vanndamp som det kan være ved den temperaturen. Den relative fuktigheten er 100 %.

Duggpunkt: Temperaturen lufta må avkjøles til for å bli mettet.

Isobar: Linje på værkartet som binder sammen steder med samme lufttrykk redusert til havnivå.

Trykkgradient: Trykkforskjellen over en gitt avstand. Tette isobarer gir sterk vind.

Konvergens: Luft som strømmer sammen horisontalt. Nær bakken må lufta da stige.

Latent varme: Energi som bindes når vann fordamper, og som frigjøres når vanndamp kondenserer. I skyer holder den lufta varm og driver oppdriften i lavtrykk og orkaner.

Subsidens: Langsom nedsynking av luft over et stort område i et høytrykk. Lufta varmes adiabatisk, og skyene løses opp.

Temperaturinversjon: Atmosfærisk tilstand der temperaturen stiger med høyden, vanlig i dalbunner under vinterhøytrykk.

Sammendrag

Test deg selv