mini|Fønskyer over Karawanken-fjella i Dei sørlege kalksteinsalpane. mini|høgre|Alpane i desember med snø på nordsida og berrmark på sørsida. (Kjelde: NASA)
Ein fønvind er ein varm og tørr, ofte kortvarig, vind som fell nedover ei fjellside, på motsett side av fjellet enn der vinden kjem frå. Uttrykket fønvind blir særleg brukt i Alpane, men det finst òg ei rekkje andre namn på dette fenomenet i andre fjellområde. Her i Noreg oppstår ofte fenomenet på Austlandet i vestavindssituasjonar, og på Nordvestlandet i situasjonar med mild og fuktig luft frå sør.
Tafjord, som er omringa av fjell på over 1500 m høgde, er ein kjend plass når det gjeld fønvind i norsk samanheng. Her kan temperaturen av og til komme opp imot 20 grader i november-desember når det bles kraftig frå sør. Maksimumstemperaturen i Tafjord for november er til dømes 21,8 °C sett i 2003. Verdsrekorden for raskaste temperaturendring var som følgje av ein fønvind, og vart sett i Spearfish i Sør Dakota. Her steig temperaturen 27 °C på berre to minutt, frå −20 °C til 7 °C
Fønvind, eller fallvind, oppstår frå atmosfærisk uro og er eit fysisk betinga vêrfenomen som skjer over heile verda. Det finst knapt eit fjell som ikkje har sin eigen lokale fallvind, og fønvind, chinook og bora er blant dei mest kjende av desse vindane.
På 1920-talet vart varemerket Fön registrert for ein maskin som tørka håret ved å blåse varm luft på det – i dag kjend som hårfønar.
Etymologi og regionale namn
Uttrykket føn kjem frå latin favonius – ein roleg vestavind – kan hende via alperomansk til gamalhøgtysk phōnno til moderne tysk Föhn, som i alpelanda vart det framherskande uttrykket, og som òg har festa seg som ein over-term for dette fenomenet. Mellom anna på norsk og engelsk er lånorda føn og föhn (foehn) i bruk.
Ved sida av dette finst det regionale uttrykk for ulike fønvindar; andes-fønen i sør-Chile og Argentina blir kalla for puelche og zonda; fønen frå Rocky Mountains på austsida og i California og i Mexico blir kalla for chinook, Santa Ana og chanduy; i Polen halny wiatr; i det franske sentralmassivet aspr; og i New Zealand-alpene Canterbury Northwester. Også i fjella i midt-Tyskland, t.d. i Erzgebirge, kan det førekomma kortvarig fønvind, og i Kärnten blir fønen frå sør kalla Jauk, frå slovensk jug, sør. Andre lokale uttrykk er til dømes afghan, oroshi, kata kaze, papagayos, tehuantepecers, norte eller northers, kachchab, Laos-vind, bohorok, sarma og kachchan.
Ein liknande, men kald og katabatisk fallvind er bora ved kysten av Adriahavet i Kroatia og Montenegro.
Definisjon mini|Føneffekt sett langs ein veg i Frankrike. Føn og bora er hovudtypane av varme og kalde fallvindar som finst over heile verda. Fordi dei påverkar landskapet og miljøet på forskjellig vis er det fornuftig med ei inndeling i føn- og boratypar. Ut frå verknaden er det lett å sjå skilnaden, m.a. ifølgje Yoshino (1976):
Fønvind er ein fallvind i le av ei fjellkjede. Når han bles, stig temperaturen på lesida. Bora er òg ein fallvind i le av ei fjellkjede, men temperaturen på lesida søkk når han bles.The föhn is a fall wind on the leeward side of a mountain range. When it blows the air temperature on the leeward slope becomes higher than before. On the other hand, the bora is also a fall wind on the leeward side of a mountain range, but when it begins, the air temperature on the leeward slope becomes lower than before.
Alle fallvindar er resultat av ei «fjellbølge». Denne bølgja oppstår idet ein straum i atmosfæren treffer ei hindring. Ein må såleis ha ein synoptisk straum vinkelrett på ein fjellkjede, og ein atmosfære med stabile lag. Typen av atmosfærisk aksjonssentrum avgjer kva type fallvind det blir. Men for at det skal oppstå fallvind må visse fysikalske eller strøymingsdynamiske føresetnader òg vera oppfylte. På lesida av fjellet oppfører fallvindar seg som vasstraumar som banar seg veg nedetter visse korridorar eller tomrom, til tider med orkans styrke.
Definisjon ifølgje World Meteorological Organization:
Ein fønvind er som regel ein vind på lesida av eit fjell, som ved nedstigning frå fjellet gjennomgår oppvarming og tørking. Drivkrafta er anten synoptiske straumar eller trykkforskjellar over fjellet, men det er ikkje snakk om katabatiske effektar.
Alle vindar som oppfyller desse krava er fønvindar, uavhengig av lokale namn.
Historia bak fønteorien
I lærebøker, jamvel i dag, blir fønvindar oftast forklart ut frå Ficker og De Rudders (1943) sin framstilling Julius Hanns termodynamiske teori. Denne er likevel ikkje korrekt og har i dagens forstand berre historisk interesse. Kjernen i teorien er at nedbør på losida av fjell åleine forklarer dei relativt høge temperaturane som oppstår på lesida, og dessutan turbulensen i samband med fjellprofilen på begge sider. I mange tilfelle skjer likevel ikkje dette.
Den termodynamiske fønteorien thumb|350px|Skisse av korleis fønvindar blir danna på nordsida av Alpane. Fuktig luft frå sør stig og blir kaldare, og slepp frå seg nedbør. Når lufta søkk i nord, blir ho tørrare og varmare enn opphavleg. (Illustrasjon: Kjetil Lenes)
Ifølgje den termodynamiske fønteorien oppstår fønvind som alle vindar på grunn av trykkforskjellar, med lågare trykk på lesida av fjellet. Når forholdsvis fuktig luft stig på losida, blir lufta først nedkjølt tørradiabatisk med om lag 1 grad Celsius per 100 meter stiging, medan den relative luftfuktgraden stig opp mot 100%. Dette er fordi vassdampkapasiteten til luft søkk med søkkande temperatur, og luftfukta når metting ved doggpunktet. Om lufta stig vidare, følgjer fukt-adiabatisk nedkjøling med berre 0,6 °C/100 m. Ved denne avkjølinga blir luftfuktgraden verande på 100 %, men lufta kan ikkje halda på alt vatnet og det vil då kondensera og danna skyer. Dette pågår heilt til lufta når fjellkammen, og det kan òg førekomma til dels kraftig nedbør, som blir kalla stigingsregn. I store høgder kan regnet gå over i snøfall. Typisk for fønforhold er dermed ein vegg av skyer, fønmuren, framfor nesten klar himmel, fønvindauget. Ved særs sterk vind, fønstorm, kan fønmuren jamvel bryta over på lesida og gje nedbør der også.
Frå kammen tar lufta til å søkka nedetter fjellet på andre sida. Fønvinden er såleis, til tross for stabile atmosfærelag, ein katabatisk vind ifølgje den termodynamiske fønteorien. Lufta søkk etter denne teorien på grunn av trykkforskjellar mellom dei to fjellsidene. Medan lufta søkk, stig lufttemperaturen tørradiabatisk med 1 °C/100 m, altså vesentleg raskare enn nedkjølinga skjedde på veg opp. Luftfukta som fall som nedbør under oppstiginga gjer at den relative luftfuktgraden blir dramatisk lågare på lesida, og dette er årsaka til tørrleiken og varmen i fønvinden.
Problem med termodynamisk forklaring på fønvind
Den termodynamiske teorien som forklaring på fønvind, basert på ulike temperaturforhold i luft og vertikale rørsler, er svært utbreidd særleg i lærebøker på grunn av den pedagogiske klarheita. I mange lærebøker vart kondensasjonseffekten presentert som «den termodynamiske føneffekten», som om det ikkje skulle vera nokon annan grunn til temperaturauken ved fønvind. Denne effekten har lenge vore overdriven, truleg av pedagogiske årsaker, men fleire observasjonar viser at han ikkje i utgangspunktet er knytt til fønvinden:
Fønvind kan òg oppstå utan skydanning på losida eller på fjellkammen. Den oppsamla lufta på losida strøymer ikkje alltid over til lesida; ho kan stagnera eller til og med strøyma attende nedetter fjellsida der ho kom frå. Målingar av dette vart lagde fram av Lammerts allereie i 1920.
Det at søkkande varm luft strir mot det arkimediske prinsipp er problematisk. Dynamiske kriterium manglar i denne teorien, og korkje hydrauliske sprang som er observert, eller fjellbølgjer eller rotorar – som blir diskutert nedanfor – kan forklarast ut frå den termodynamiske teorien.
Dynamiske fønteoriar
Sjølv om atmosfæren består av gassar, oppfører han seg i mange høve som ei væske. Dermed kan vi ofte sjå atmosfærisk turbulens i form av bølgjer. Atmosfæriske bølgjer kan kome av fleire typar krefter, som trykkgradientkrafta, Corioliskrafta, gravitasjon og friksjon. Lenge var det berre den termodynamiske teorien som vart fullt ut akseptert som forklaringa på fønvind. I dag står derimot generell bølgjedynamikk i senter for forklaringa av fallvindar i fjellområde.
Bølgjer og fallvindar som årsaker til fønvind
Sjå lenkje ut: Mountain waves and Downslope winds.
Hydrologiske/hydrauliske analogiar til fønstraum
Hydrologiske modellar er dei mest nyttige når ein skal forklara fallvindar i eit komplisert tredimensjonalt system med dalar, fjellpass og fjelltoppar. I dag blir topografiske forhold som vind i tronge dalar (gap flow) tatt med i utrekningane. Luftstraumar vil alltid gå gjennom tronge pass og dalar i staden for å gå over fjellet som ligg rundt. Pga av massekonserveringsprinsippet vil vindstyrken auke på gjennom den tronge dalen. Dette er svært viktige forhold for fallvindar som føn og bora.
Fleire hydrauliske omgrep blir brukt i fønvindteori. Bl.a. omgrep som flytande vatn med kritisk fart, der Froude talet F blir brukt på likande måte som Mach talet blir brukt om lydfarten.
Gassdynamikk i straumar med under- og overlydsfart er analogt til hydraulikken i vasstraumar med fri overflate og fart som er mindre eller større enn bølgjefarten ved overflata. Vatn som strøymer med ein fart som er mindre enn farten til bølgjene på overflata, blir kalla roleg eller subkritisk straum. Vatn som strøymer raskare enn bølgjene på overflata blir kalla «skytande vatn» (shooting water), rask straum eller overkritisk straum. Når straumen og overflatebølgjene har same fart, seier ein at straumen har kritisk fart. Froude talet F uttrykker forholdet mellom kinetisk energi (farten til vinden) og potensiell energi (stabilitet og fjellhøgda).
F=1 tilsvarar kritisk strøymande vatn. I dette tilfellet eller visst talet er litt større enn 1, er sjansen stor for å få fjellbølgjer. F<1 tilsvarar roleg eller subkritisk straum. Då er straumen for svak til å komme over hindringar, og sirkulasjonen er blokkert. F>1 tilsvarar rask eller overkritisk straum. Når talet er ein del større enn 1 strøymer lufta over hindringa utan at det blir danna større svingingar.
Modellforsøk at har vist at problemet med denne forklaringa er at roleg og sterk straum over hindringar oppfører seg annleis analogt til fønvinden. Når vatn strøymer over ei hindring er det i hovudsak to krefter som verker på den: Gravitasjonskrafta og tregleikskrafta. Vi kan no sjå på to regime:
Ved overkritisk straum er det tregleikskreftene som dominerer. Kinetisk energi blir omforma til potensiell energi ved toppen av hindringa. Det betyr at straumen går tregare over toppen. På veg ned andre sida får straumen tilført kinetisk energi igjen og får høgare fart. Ved subkritisk straum dominerer tyngdekrafta. Då går straumen raskare over toppen. Dette kjem av at tjukkleiken på vassjiktet blir mindre og potensiell energi blir omgjort til kinetisk energi. Etter hindringa blir den kinetiske energien omgjort til potensiell energi igjen, og straumen går tregare.