Mer lyn i vente

Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) publiserte nylig en utredning som konkluderte med at vi må vente en økning på 25 prosent i antall lyn fram mot 2050. Utredningen er utført av Meteorologisk institutt.

Lyn som feilårsak

Interessen for lyn har sin bakgrunn i at lyn er en hyppig feilårsak i kraftforsyningen. Som beredskapsmyndighet for kraftforsyningen er NVE opptatt av at bransjen i tilstrekkelig grad tar hensyn til alle risikoforhold, både ut fra dagens klima, men også med tanke på forventede klimaendringer. Derfor har det vært jobbet målrettet med ulike utredninger for å bidra til å øke bevisstheten og kompetansen i bransjen for å sikre fornuftig forebygging. NVE har i de senere år publisert flere klimastudier og vurdert mulige konsekvenser klimaendringer kan ha for norsk kraftforsyning. Rapporten «Klimautfordringer i kraftsektoren fram mot 2100» presenterte en hypotese om at klimaendringer vil påvirke framtidig lynfrekvens. Også Klimatilpassingsutvalget anbefalte i 2010 å undersøke dette nærmere. NVE valgte å følge opp gjennom en utredning i samarbeid med Meteorologisk institutt.

Klimaframskrivningene varsler om økt temperatur og økt nedbør i alle regioner i Norge.

Samfunnet må planlegge for å kunne takle eventuelle endringer. Det er derfor studert hvilken effekt klimaendringene får på en rekke viktige forhold, som for eksempel vekstsesong, vannkraftproduksjon – og lyn. Bekymring har med rette vært knyttet til om vi i framtiden oftere kommer til å rammes av vær som gjør skade. Strømforsyning blir stadig viktigere for sikkerheten i samfunnet, og siden lynnedslag er en utfordring for strømnettet, er det viktig å finne ut om lynnedslag vil forekomme hyppigere eller sjeldnere.

Klima i endring

Meteorologisk institutt har utredet om vi kan vente endringer i lynforekomsten i framtiden ved å bruke samme metode som vi bruker i varslingen av lyn for de nærmeste dagene. Lyn og torden i atmosfæren er komplisert og involverer en rekke fysiske prosesser. Lynregistreringer fra SINTEF og data fra regionale beregninger med klimamodeller for Norge er benyttet. Vi har også beregnet de samme lynindeksene som brukes i daglig værvarsling.

Lynindekser bruker temperatur- og fuktighetsdata fra atmosfæremodellene. Indeksens verdi øker når faren for lyn øker. Det som øker indeksen, er to forhold: varm og fuktig luft opp til noen få kilometers høyde og lav temperatur i fem kilometers høyde. Disse indeksene har vært i bruk lenge, og måten de beregnes på, forbedres stadig. Det er altså ikke de enkelte lynene som beregnes, men faren for lynnedslag gitt ved indeksverdiene.

SINTEF har ansvaret for å registrere lyn i Norge og samler dette i et arkiv. Ved sammenligning med de beregnede lynindeksene fra et tilsvarende arkiv kommer det fram at det er en sammenheng mellom høye verdier på indeksen og observert lynaktivitet. Disse indeksene brukes i daglig værvarsling. Det er imidlertid ikke mulig å koble høye lynindekser direkte til de enkelte observerte lyn og mptsatt lave lynindekser til fravær av lyn. Indeksene er allikevel et uunnværlig verktøy i den daglige og vanskelige varslingen av fare for lyn.

Lyn i klimamodellene

Lynindekser eller lynindikatorer er vurdert som det beste utgangspunktet for å si noe om lyn i klimaframskrivningene. Indeksene har vært i bruk i mer enn 50 år, og de gir den beste indikasjonen på fare for lyn. Det er en klar sammenheng mellom høye verdier av lynindeksene og forekomst av lyn, og det er denne sammenhengen vi utnytter.

Basert på data fra regionale klimasimuleringer har vi gjort beregninger for hele Norge.

Det framtidige klimaet vi har sett på, er representert ved seks ulike klimaframskrivninger, som er behandlet slik at de representerer en periode rundt 2050. Det grunnleggende vi må se på, er om høye verdier av lynindikatorene vil forekomme oftere eller sjeldnere i et framtidig klima.

I arbeidet er Norge delt inn i 13 områder eller regioner. Til tross for årstidsvariasjoner og mindre forskjeller mellom regionene er det en økning på cirka 25 prosent i landet sett under ett. Alle de tre lynindeksene vi har brukt, gir det samme bildet.

Det er usikkerhet knyttet til dette resultatet, som det alltid vil være ved estimater med klimamodeller flere tiår fram i tid. Det er også et bidrag til usikkerheten at lyn ikke er direkte beregnet i klimaframskrivingene i dag. Vi mener allikevel at resultatet er ganske robust og at det bør planlegges ut fra en 25 prosent økning i forekomst av lyn fram til 2050.

Referanse:

Lynstudien – Klimaendringenes betydning for forekomsten av lyn og tilpasningsbehov i kraftforsyningen, NVE-Rapport 6/2011, www.nve.no

Hva kan vi vente fram mot 2050:

For landet totalt en sannsynlig økning i lynfrekvens på 25 prosent fram mot 2050, med et usikkerhetsintervall fra 0 til 50 prosent økning

Store forskjeller regionalt i observerte lyn

Flest lyn og dager med lyn på Østlandet, maksimum i juli

Høst og vinter har Vestlandet og Trøndelagskysten flere dager med observerte lyn enn andre regioner

Større variasjoner for ulike årstider og regioner på grunn av spredning i resultatene mellom individuelle scenarier

Økningen er gradvis videre fram mot år 2100 i takt med forventet økning i temperatur og nedbør

Atmosfæren er ladet

I atmosfæren er det en spenningsforskjell på så mye som 400.000 volt mellom bakken, som er negativt ladet, og toppen i 50 kilometers høyde, som er positivt ladet. Det er kosmisk stråling som stadig lader opp lufta høyt oppe. Atmosfæren er en dårlig leder nær bakken, mens den høyere oppe leder godt. Ledningsevnen til hele dette luftlaget er likevel så god at det hele tiden er en strøm på noen tusen ampère mot jorda. Hvis vi regner på dette, skulle spenningsforskjellen være utjevnet i løpet av en halv time. Det er imidlertid en annen mekanisme som motvirker dette: Lyn. Den lynaktiviteten som til enhver tid er i gang et eller annet sted på jordkloden, virker som en gigantisk «pumpe» som flytter ladning motsatt vei, slik at spenningsforskjellen på 400.000 volt opprettholdes. Det er altså en balanse mellom de to prosessene, og ioniseringen og lynaktiviteten er en form for storstilt elektrisk kretsløp på kloden.

Lyn i atmosfæren

Mekanismen bak lyn startes nær bakken når «bobler» av varm og fuktig luft begynner å bevege seg oppover i atmosfæren. Bevegelsen kommer i gang når disse boblene er lettere enn lufta omkring. På vei oppover avkjøles lufta, fordi trykket faller. Vanndampen i lufta begynner etter hvert å gå over til vann, fordi luft som avkjøles tilstrekkelig, ikke kan holde på all vanndampen. Det dannes vanndråper, og seinere kan også is og hagl formes. Rask heving av varm, fuktig luft, som vi har skissert her med overgangen til damp, og seinere is og hagl, er selve mekanismen som «lader» opp til lyn. Er prosessen rask og omfattende nok, kan vi få splittet positiv og negativ ladning når is og hagl er dannet. Positive ladninger vil følge mindre og lettere partikler oppover i skyen, mens negative ladninger transporteres nedover. Slik gir tordenværene en strøm i motsatt retning av strømmen forårsaket av ioniseringen.

Når spenningsforskjellene; som i en enkelt aktiv tordensky kan komme opp i 100 millioner volt, blir stor nok, etableres brått en ledende lynkanal gjennom lufta. Dette kalles et dielektrisk sammenbrudd. Lyn har svært stor strømstyrke, varer i brøkdeler av et sekund og gir brå oppvarming. Oftest er et lyn en serie av utladninger. Temperaturen i selve lynkanalen i lufta er typisk 15.000 grader, og den høye temperaturen kombinert med de store strømstyrkene forklarer tordenbrakene og ødeleggelsene lyn kan gi.

Lyn i værvarsling

Lyn opptrer på en så liten skala at lyn og torden i seg selv ikke eksplisitt beskrives i værvarslingsmodeller. Lynnedslag har utgangspunkt i en ustabil tilstand, som løses ut med sterke krefter, på kort tid og over korte avstander – og også disse kan være mangelfullt representert i værvarslingsmodellene. Et kraftig lavtrykk i våre områder har til sammenligning også som utgangspunkt en ustabil tilstand, men av en helt annen type. I dette tilfellet er det den atmosfæriske fordelingen av kald og varm luft over hundrevis av kilometer som er utgangspunktet. Som en konsekvens av forskjellen i størrelsen på de tilstandene som ligger bak, blir det en stor forskjell i varighet. Mens lyn løses ut i løpet av minutter, løses kraftige lavtrykk ut i løpet av timer og til og med døgn. En annen konsekvens er at tidsskalaen er relatert til den romlige utstrekningen. Mens god og detaljert værvarsling av lavtrykk er mulig for flere døgn, er det betydelig mer utfordrende å varsle lyn.