De områden, där blixtnedslagen studerades, uppdelades i en mer förfinad indelning i longitudled än latitudled längs kustbanden i södra Sverige. Denna indelning motiverades med oftast förekommande väst-ostliga strömningsmönster hos luftmassorna. Dessa strömningsfält ger upphov till mer effekter i longitudled, då underlaget påverkar luftmassans meteorologiska egenskaper. På grund av tidsmässiga skäl vid framtagandet av blixtdata utfördes alla beräkningar för en skalindelning. För att utjämna avvikande årliga variationer lades resultatet av alla åren tillsammans för ett och samma område. Valet av att studera både en sommarperiod och en höstperiod berodde på att då förekommer den största årliga variationen av blixtnedslag längs kusterna. Havets temperatur och landytans egenskaper bestämmer detta. För att kunna urskilja inverkan av land-och-sjöbris på blixtnedslagen nära kusterna borde dygnsperioder studeras mer ingående istället för som i detta fall där månadsvariationer studerades. Studien av blixtnedslagen längs våra kuster visar att fördelningen av land- och havsytor samt orografin är av stor vikt för bildning av åska. De tydligaste resultaten i hela studien är den intensitetsökning av blixtnedslag, som inträffar på västkusten längs hela kustlinjen, från norr till söder och främst under sommarperioden. Under höstperioden är skillnaderna mellan land och hav mindre, med mer blixtnedslag ute till havs. Denna helomvändning av intensitetstrenden under höstperioden visar att underlagets egenskaper spelar en stor roll vid genereringen av blixtar. Ökningen ute till havs under höstperioden är resultatet av den konvektion, som uppkommer över havsytan, då havet är varmare än omgivande luft och landytor. Under sommarperioden ökar blixtdensiteten över kusten till följd av den ökade konvektion, som pågår över land. Dessutom ger orografin upphov till en hävning av luftmassorna i vertikalled. I övrigt är blixtdensiteten allmänt högre i de norra
delarna av västkusten. Detta är resultatet av den fuktigare luften, som kommer in direkt från havet över de nordliga delarna vid en väst-ostlig strömning. De sydligaste delarna av Sverige påverkas mer av Danmarks landytor. Dessa landytor bidrar med mindre fukt än luftmassan, som kommer från havet in över norra västkusten.
Den mest påtagliga skillnaden i blixtdensitet mellan västkusten och ostkusten är den betydligt lägre blixtdensiteten längs ostkusten under höstperioden. På ostkusten sker även en mjukare övergång av blixtdensiteten mellan land och hav än vad fallet är på västkusten. Av det kan slutsatsen dras att luften vid en väst-ostlig strömning är mer torr på ostkusten och innehåller därmed mindre energi till fortsatt elektrifiering av molnen. Dessutom uteblir hävningseffekterna då luftmassan går från land ut till hav.
Fallstudien av åskfrontspassagen visade på en kraftig blixtaktivitet i södra och mellersta Sverige, både innan fronten anlände och under frontpassagen. Blixtaktiviteten innan fronten anlände avspeglade sig i trycktendensmönstrena. Denna störning i trycktendens- mönstret återspeglades även hos isotermerna på nivån 850 hPa, där de var tätt packade som vid en front. De tätt liggande isotermerna förflyttade sig sedan i samma riktning mot nordost under dagen. I södra och mellersta Sverige var både luft- och daggpunktstemperaturen väldigt hög innan frontpassagen. Detta gynnar uppkomsten av åskaktiviteten, då energi i form av sensibelt och latent värme finns tillgängliga för bildandet av moln. Förekomsten av positiva blixtnedslag var högre hos kallfronten, som främst passerade och drabbade de norra och västra delarna av Svealand under eftermiddagen. Detta skedde samtidigt som vinden ökade i styrka. Förekomsten av de positiva blixtnedslagen i anslutning till kallfronten kan ha ett samband med den ökade vindstyrkan, som uppkom i anslutning till kallfronten.
Vid höga elektriska fältstyrkor, dvs. vid konvektiva moln, visar studierna på en ökad rymdladdningsdensitet vid ökad skrovlighet hos underlaget. En ökad rymdladdningsdensitet medför skärmningseffekter, dvs. elektriska fältet blir svagare. Det följer också att ju skrovligare underlag ju lättare drar det till sig blixtnedslag genom sin effektivare utsändning av fångurladdningar. Rymdladdningsdensiteten är lägre ut över hav än in över land för samma värde på den elektriska fältstyrkan p.g.a. att skrovligheten oftast är större över land. Detta medför att över en ojämn landyta erhålles högre rymdladdningar och därmed lägre fält. Detta har ofta observerats i fältmätningar vid åska. Detta medför att ut över hav kan mycket starka elektriska fält uppkomma utan att rymdladdningsdensiteten får samma höga värde som in över land. Resultatet av denna fältökning ute till havs kan vara att vid vindkraftverks placeringar modifieras det aktuella områdets ojämnhet. Detta i kombination med åskväder, med en hög elektrisk fältstyrka vid havsytan, gynnar uppkomsten av blixtnedslag i t.ex. vindkraftverken.
Var längs Sveriges kuster placeringar av vindkraftverk skulle vara minst påverkade av blixtnedslag är inte helt klart. Vindkraftverken kan ändra på områdets genomsnittliga blixtnedslag genom att själva generera fångsturladdningar. Dessa drar till sig blixtnedslag och kan därmed öka nedslagsfrekvensen för området. Men i huvudsak placeras vindkraftverken med tanke på var maximal vindenergi effektivast kan utvinnas.
Sammanfattningsvis kan följande slutsatser dras:
• Orografin och fördelningen mellan land- och havsytor påverkar uppkomsten och intensifieringen av åska.
• Frekvensen av blixtnedslag är högre på västkusten än på ostkusten under både sommar- och höstperioden.
• Generellt förekommer flest blixtnedslag över landytor under sommarperioden. Under höstperioden förekommer blixtnedslagen främst över havsytor.
• Förekomsten av positiva blixtnedslag kan ha ett samband med förekomsten av ökad vindhastighet med höjden, så kallad ”wind shear”.
• Höga fältstyrkor ute till havs tillsammans med vindkraftverkens modifiering av
skrovlighetenkan gynna blixtnedslagen i vindkraftverken placerade ute till havs.
Slutligen hoppas jag att denna studie kan vara till hjälp vid framtida åskforskning inom vindenergiområdet.
Tack
Jag riktar först ett stort tack till min handledare professor Sven Israelsson för all hjälp, hans entusiastiska inställning har inspirerat mig under arbetets gång. Sedan vill jag tacka alla trevliga anställda på Avdelningen för Elektricitet- och Åskforskning på Ångström. Speciellt vill jag tacka Thomas Götschl för all hans professionella hjälp med datahantering av blixtdatabasen samt andra diverse dataproblem samt professor Vernon Cooray för hjälp med framtagande av forskarartiklar. Slutligen vill jag tacka doktorand Gustav Strandberg för all hjälp.
Referenslista
Beard, K.V.K. and Ochs, H.T. 1986: Charging Mechanism in Clouds and Thunderstorms. The Earth’s Electrical Environment. Nat. Acad. Press. 1986.
Chalmers, J.A 1967: Atmospheric Electricity. 2nd ed. Pergamon Press, Oxford, 1967.
Chauzy, S. and Raizonville, P. 1982: Space charge layers created by corona at gruond level below Thunderclouds. Measurement and modelling, 87, pp. 3143-3148, 1982.
Chiu, C.S. och Klett, J.D. 1976: Convective Electrification of Clouds. J. Geophys. Res. 81. Cooray, V. 2000: Blixten, så fungerar naturens fyrverkeri.
Institutet för Högspänningsforskning, Uppsala universitet, 2000.
Cotton, I.; McNiff, B.; Soerenson, T.; Zischank, W.; Christiansen, P.; Muljadi, E.;
Hoppe-Kilpper, M.; Ramakers,S.; Pettersson, P. 2000: Lightning Protection for Wind Turbines.
25 th International Conference on Lightning Protection, pp. 848-854, September 18-22 2000, Rhodes Greece. Fält, B. 1992: Åskmolnet, litteraturstudie av olika teorier för uppkomsten av laddade moln.
Examensarbete i meteorologi, Uppsala universitet, januari 1992.
Israelsson, S.; Enayatollah, M.A.; Pisler, E.; Michnowski, S.; Adedokun, J. 1983:
On the Occurance of Cloud-to-Ground Flashes in Sweden. UURIE 148:83, IFH och Uppsala universitet, 1983. Israelsson, S. och Lundquist, S., 1980: Elektriska urladdningar i atmosfären och deras
inverkan på flygning. UURIE:132-80, IFH och Uppsala universitet, 1980.
Jacobsson, C. 1993: A Study of A Complex Summer Storm in Sweden, the Effects of the
Daily Variation, the Orography and the Coast on A Squall Line, Cold Front, TroughLine and A Cold Air Mass Thunderstorm. Licensiatavhandling i meteorologi, Uppsala universitet, 1993.
Jhawar, D.S. och Chalmers, J.A.: Point-discharge currents through small trees in artificial fields. J. Atm. Terr. Phys., 29, pp. 1459-1463.
Jóhannsdóttir, H. 1993: Comparison of Lightning Location Systems.
Technical University of Denmark, Electric Power Engineering Department, june 1993.
Knudsen, E.; Israelsson, S. and Hallberg, B. 1989: Measurement of the electrode effect over flat, snow- covered ground. J. Atm. Terr. Physics, Vol 51, No 6, pp. 521-527, 1989.
Krehbiel, P.R. 1986: The Electrical Structure of Thunderstorms. The Earth’s Electrical Environment. Nat. Acad. Press., 1986.
Krider, E.P. 1986: Physics of Lightning. The Earth’s Electrical Environment. Nat. Acad. Press., 1986. Liljequist, G.H. 1962: Meteorologi. Generalstabens litografiska anstalt, Stockholm, 1962.
Pisler, E. 1993: Beräknad lokaliserings effektivitet på det svenska LLP-systemet. Intern rapport, Institutet för Högspänningsforskning, Uppsala universitet.
Rust, W.D. 1986: Positive Cloud-to-Ground Lightning. The Earth’s Electrical Environment. Nat. Acad. Press. 1986.
Schütte, T.; Cooray, V.; Israelsson, S. 1987: Recalculation of Lightning Localization System Acceptance Using A Refined Damping Model.
Journal of Atmospheric ans Oceanic Technology, Vol. 5, No. 2, pp. 375-380, April 1988. 35
Soerensen, T. 1995: Lightning Registration System. Analysis, Optimization and Utilization. Technical University of Denmark, Electric Power Engineering Department, February 1995. Soerensen, T.; Brask, M.H.; Jensen, F.V.; Raben, N.; Saxov, J.; Nielsen, L.;
Soerensen, P.E. 1999: Lightning Protection of Wind Turbines.
1999 European Wind Energy Conference and Exhibition, pp. 1-4, March 1-5 th 1999, Nice France. Strandberg, G. 2000: On the Characteristics of Lightning in Sweden.
Examensarbete i meteorologi, Uppsala universitet, maj 2000.
Tuomi, T.J. 1982: -the atmospheric electrode effect over snow. J. Atm. Terr. Phys., 44, pp. 737-745, 1982. Willett, J.C. 1978: An analysis of the electrode effect in the limit of strong turbulent mixing.
J. Geophysical Research, 83, 402, 1978.
Willett, J.C. 1979: Fair weather electricity charge transfer by convection in an unstable planetary boundary layer. J. Geophysical Research, 84, 703, 1979.