Bow echo - obloukove´ echo Toma´sˇ Psika 29. cˇervence 2006 Abstrakt Cˇla´nek se zaby´va´ charakteristickou radarovou ozveˇnou vyskytujı´cı´ se cˇasto v silneˇ vyvinuty´ch mezomeˇrˇ´ıtkovy´ch konvektivnı´ch syste´mech (MCS) a cˇara´ch bourˇek (squall lines). Naznacˇuje, jake´ faktory zpu˚sobujı´ vy´voj teˇchto situacı´ a jake´ nejcˇasteˇjsˇ´ı projevy jsou va´za´ny na tyto vy´znamne´ konvektivnı´ syste´my. Take´ se zde zminˇuji o jednotlivy´ch sta´diı´ch vy´voje te´to ozveˇny. Prˇedem bych asi meˇl take´ upozornit na to, zˇe podobne´ bourˇkove´ struktury a syste´my jsou v poslednı´ch letech pod velmi intenzı´vnı´m drobnohledem meteorologu˚ (ma´m ted’ na mysli odbornou meteorologickou spolecˇnost), a tak neˇktere´ poznatky v tomto cˇla´nku jisteˇ nemusı´ by´t s nimi v souladu. Nejsem odbornı´k, jen se obcˇas jesˇteˇ trochu snazˇ´ım vyznat v problematice.
Obsah pojmu Nebudu zde uva´deˇt neˇjakou sofistikovanou definici tohoto u´kazu. To ra´d prˇenecha´m odbornı´ku˚m na radiologii. Na´s spı´sˇe budou zajı´mat bourˇkove´ projevy a faktory vzniku vy´skytu fenome´nu. „Bow echo“, tj. cˇesky nejspı´sˇ „obloukova´ ozva“, je zvla´sˇtnı´ u´kaz pozorovatelny´ na radarovy´ch snı´mcı´ch a ktery´ se vyskytuje zejme´na v silny´ch a dobrˇe organizovany´ch bourˇkovy´ch syste´mech. Samotny´ syste´m, ve ktere´m docha´zı´ k vy´skytu te´to struktury, zacˇ´ına´ svu˚j vy´voj obvykle v podobeˇ linea´rneˇ prota´hle´ho u´tvaru typicke´ho pro bourˇkove´ fronty (squall lines) a beˇhem sve´ho pokracˇujı´cı´ho rozvoje se zacˇ´ına´ deformovat do podoby oblouku cˇi podkovy. To vsˇe v du˚sledku vzniku specia´lnı´ veˇtrne´ cirkulace, prˇi ktere´ docha´zı´ cˇasto k vy´voji nicˇivy´ch prˇ´ımocˇary´ch veˇtru˚ a vzduchovy´ch pru˚trzˇ´ı/propadu˚ (tj. downbursts). Nicˇive´ veˇtry se v teˇchto situacı´ch nale´zajı´ jak na okrajı´ch syste´mu ve smeˇru postupu syste´mu, tak take´ ve strˇedu a ve vedoucı´ cˇa´sti u´tvaru. V syste´mu s obloukovou ozveˇnou se nikoliv ojedineˇle vyskytujı´ i torna´da, a to prˇedevsˇ´ım v severoza´padnı´ch (sub)cˇa´stech syste´mu (prˇi za´padnı´m zona´lnı´m proudeˇnı´), nejen na gust frontu.
Proces a faktory vzniku obloukove´ho echa Hlavnı´ podmı´nkou pro vznik obloukove´ho echa je existence urcˇite´ho typu mezomeˇrˇ´ıtkove´ho konvektivnı´ho syste´mu (da´le jen MCS). Pro vznik takove´ struktury je nutna´ samozrˇejmeˇ silna´ instabilita, cˇasto alesponˇ MLCAPE > 2000 J.kg−1 .
1
Soucˇasneˇ je nutne´, aby byla ve strˇednı´ch vy´sˇka´ch (3-5 km) patrna´ oblast silneˇjsˇ´ıho proudeˇnı´ vy´znamneˇ susˇsˇ´ıho vzduchu. Rychlost veˇtru v idea´lnı´ch podmı´nka´ch ma´ dosahovat kolem 20 m/s. Vysˇsˇ´ı rychlost veˇtru mu˚zˇe zpu˚sobit nestabilitu jevu (ale nemusı´), naopak prˇ´ılisˇ slaby´ vı´tr ve strˇednı´ch vy´sˇka´ch vede k vy´voji pouze intenzı´vnı´ch bourˇek, nikoliv vsˇak struktury obloukove´ho echa. Velmi du˚lezˇita´ je prˇedevsˇ´ım zmeˇna smeˇru veˇtru s vy´sˇkou, diference v hodnota´ch rychlostı´ veˇtru nemusı´ by´t azˇ tak du˚lezˇita´. Dı´ky prˇ´ıznivy´m podmı´nka´m se mohou vytva´rˇet silne´ sestupne´ pohyby a tedy i pru˚trzˇe vzduchu (downbursts), ktere´ jsou prˇi vy´skytu obloukove´ho echa velmi cˇaste´, vlastneˇ steˇzˇejnı´. Tyto podmı´nky jsou splneˇny pomeˇrneˇ cˇasto v letnı´m obdobı´ v konvergencˇnı´ch zo´na´ch prˇed pomaleji postupujı´cı´mi studeny´mi frontami. Prˇi teˇchto podmı´nka´ch se mohou tvorˇit organizovane´ shluky bourˇ´ı, ktere´ obcˇas doprova´zı´ silna´ krupobitı´, ojedineˇla´ torna´da a velmi silny´ na´razovy´ vı´tr s rychlostmi azˇ 20 - 40 m/s. Ale prˇesto se i tak nemusı´ obloukove´ echo vyskytnout. Bylo zjisˇteˇno, zˇe se obloukove´ echo nevyskytuje u pomalu postupujı´cı´ch bourˇek. Pravdeˇpodobnost vy´skytu echa vy´razneˇ zvysˇuje rychlost postupu samotne´ho syste´mu a s nı´m cˇasto souvisejı´cı´ spı´sˇe meˇlke´ bra´zdy nı´zke´ho tlaku vzduchu ve strˇednı´ch vy´sˇka´ch. Da´ se tedy rˇ´ıci, zˇe tyto podmı´nky by´vajı´ v nasˇ´ı oblasti splneˇny obvykle nejme´neˇ jednou za rok. Vzˇdy takove´ situace prˇina´sˇejı´ na´razove´ veˇtry pu˚sobı´cı´ alesponˇ male´ sˇkody. V daleko silneˇjsˇ´ıch a nebezpecˇneˇjsˇ´ıch situacı´ch s vy´skytem obloukove´ho echa, ktere´ jizˇ jsou u na´s ale velmi zrˇ´ıdkave´, docha´zı´ ke vzniku jevu „derecho“. Tento fenomena´lnı´ jev pak mu˚zˇe pu˚sobit rozsa´hle´ sˇkody, ktere´ se s projevy beˇzˇny´ch bourˇek v nasˇich zemeˇpisny´ch sˇ´ırˇka´ch nedajı´ prˇ´ılisˇ srovna´vat. Tyto fenomena´lnı´ bourˇe doka´zˇ´ı mnohdy doslova ”pokosit” stovky hektaru˚ lesu˚, vymazat cele´ vesnice z mapy a zpu˚sobit obrovske´ materia´lnı´ sˇkody. Sˇkody mı´vajı´ cˇasto charakter sˇkod po torna´dech strˇednı´ intenzity, ale svy´m plosˇny´m rozsahem zpu˚sobuje derecho daleko veˇtsˇ´ı sˇkody. Ani ty nejsilneˇjsˇ´ı a nejde´le trvajı´cı´ torna´da nemohou zpravidla zpu˚sobit tolik sˇkod jako silne´ derecho. Intenzita sˇkod se da´ zcˇa´sti prˇirovnat k situaci po prˇechodu velmi silne´ho hurika´nu, ale plosˇny´ rozsah je samozrˇejmeˇ vy´razneˇ mensˇ´ı. Z uvedene´ho plyne, zˇe „bow echo“ se obycˇejneˇ nevyskytuje u supercela´rnı´ch bourˇ´ı, jak uzˇ jsem nejednou videˇl kdesi uvedeno. Ty majı´ jiny´ charakter, jinou strukturu, projevy a na´sledky. Je vsˇak pravdou, zˇe se v pru˚beˇhu vy´voje MCS mohou te´meˇrˇ kdykoliv za prˇ´ıznivy´ch podmı´nek vytva´rˇet, zanikat a modifikovat i supercely. Cˇasto se supercely v takovy´ch situacı´ch prˇemeˇnˇujı´ v pru˚beˇhu vy´voje syste´mu na silne´ multicela´rnı´ bourˇe nebo zcela zanikajı´ hned pote´ co jim je prˇerusˇen gust frontem vtok teple´ho vzduchu. Jen ve vy´jimecˇny´ch prˇ´ıpadech se supercela osamostatnı´ a zˇije delsˇ´ı dobu te´meˇrˇ neza´visle na materˇske´m syste´mu. Nasnadeˇ je ota´zka, zda se obloukove´ echo mu˚zˇe objevit i v chladneˇjsˇ´ı polovineˇ roku. Pokud si dostatecˇneˇ dobrˇe uveˇdomı´me faktory vzniku, dojdeme nejspı´sˇ k za´veˇru, zˇe je to pravdeˇpodobne´, ale asi ne prˇ´ılisˇ cˇaste´. V zimnı´m obdobı´ a take´ v brzke´m jarnı´m obdobı´ se navı´c vyskytuje jiny´ typ bourˇkove´ formace, ktery´ cˇa´stecˇneˇ mu˚zˇe obloukovou ozvu prˇipomı´nat. Jsou to prˇedevsˇ´ım syste´my se znatelnou konvergencˇnı´ cˇarou bourˇek cˇi prˇeha´neˇk vznikly´ch v prˇesneˇ ohranicˇeny´ch, horizonta´lneˇ prota´hly´ch a nerozsa´hly´ch oblastech pode´l kraje gust frontu, kde je soustrˇedeˇn kra´tkodobeˇ instabilneˇ zvrstveny´ vzduch. Iniciacˇnı´ podmı´nky zahrnujı´ nejen existenci instabilnı´ho zvrstvenı´, ale na rozdı´l od zde popisovane´ situace, maly´ strˇih veˇtru. Da´le pak hraje vy´znamnou roli v chladneˇjsˇ´ı polovineˇ roku nı´zka´ hladina volne´ konvekce.
2
Obra´zek 1: Kumuly v prostrˇedı´ bez vy´znamne´ho strˇihu veˇtru
Vy´voj Podrobneˇji se zmı´nı´me o tom, jaka´ stadia jsou charakteristicka´ prˇi vy´voji obloukove´ho echa. Ale nejdrˇ´ıve se alesponˇ strucˇneˇ podı´va´me na strukturu a cirkulaci ve vlastnı´m mezomeˇrˇ´ıtkove´m konvektivnı´m syste´mu. Pro dobry´ a blizˇsˇ´ı popis i s ilustracemi odkazuji na cˇla´nek Romana Manˇa´ka (http://bourky.astronomie.cz/clanky/cl09.html). Existuje vı´ce typu˚ MCS, jejichzˇ charakter ovlivnˇuje prˇ´ıpadna´ prˇ´ıtomnost fronty, silne´ proudeˇnı´ ve vysoky´ch vy´sˇka´ch, strˇihove´ charakteristiky, instabilita vzduchove´ masy cˇi vhlkostnı´ pomeˇry. Obloukove´ echo vznika´ cˇasto v takovy´ch MCS syste´mech, kde docha´zı´ k rozvoji sra´zˇkove´ oblasti i proti smeˇru postupu syste´mu. Jde o tzv. „backbuilding formations“ (necha´m radeˇji da´le neprˇelozˇeno). Prˇi vzniku syste´mu se uplatnˇuje i generova´nı´ novy´ch bourˇkovy´ch buneˇk prˇed gust frontem, ale nemusı´ to by´t hlavnı´ motor vy´voje syste´mu. Tı´m je zejme´na interakce dvou odlisˇny´ch vtoku˚ do bourˇkove´ho syste´mu, jak zmı´nı´m pozdeˇji. Iniciacˇnı´ bourˇky nemusı´ mı´t typickou strukturu intenzı´vnı´ch bourˇek, kdy je dı´ky prˇ´ıznivy´m strˇihovy´m podmı´nka´m dobrˇe oddeˇlen vy´stup z bourˇe od jejı´ho vstupu, cˇili za´kladnı´ podmı´nka pro dosazˇenı´ delsˇ´ı doby zˇivota bourˇkovy´ch cel. Prvnı´ bourˇky mohou mı´t zcˇa´sti i jiny´m zpu˚sobem lokalizovanou oblast sra´zˇek nezˇ v pozdeˇjsˇ´ım obdobı´ vy´voje (viz obr.2). To je mozˇna´ trochu matoucı´, ale prˇ´ıcˇinou je pozdeˇjsˇ´ı prosazenı´ vlivu hlavnı´ho iniciacˇnı´ho faktoru, ktery´m je tzv. „cold pool“ (da´le jezero chladne´ho vzduchu) a pu˚sobenı´ sil proti okolnı´mu vektoru strˇihu veˇtru. Aby to nebylo tak jednoduche´, tak obycˇejneˇ prˇicha´zejı´ do vsˇeho promluvit i mı´stnı´ podmı´nky. Chladny´ „pytel“ vzduchu, resp. cˇa´ra zna´zornˇujı´cı´ jeho okraj v u´rovni zemske´ho povrchu, nemusı´ by´t nutneˇ azˇ za prvnı´mi bourˇkami. By´va´ to vsˇak obvykle´. Prvnı´ bourˇky dokonce ani nemusı´ by´t poblı´zˇ okraje chladne´ho vzduchu prˇi zemi. Velmi za´lezˇ´ı na podmı´nka´ch prˇed cˇarou konvergence, na tvaru jezer(a) chladne´ho vzduchu (a to nejen prˇi zemi), na stabiliteˇ prˇ´ızemnı´ vrstvy vzduchu apod. Vliv mu˚zˇe mı´t naprˇ. gravitacˇnı´ vlneˇnı´ a jine´ vlivy. A to uzˇ vu˚bec nemluvı´m o orograficky´ch vlivem, ktere´ 3
Obra´zek 2: Kumuly v prostrˇedı´ s vy´razny´m rychlostnı´m strˇihem veˇtru
Obra´zek 3: Jezero chladne´ho vzduchu (cold pool, CP)
se nejvı´ce projevujı´ v oblasti alpske´ho pohorˇ´ı, ale take´ Sˇumavy a i u mensˇ´ıch pohorˇ´ı v oblasti strˇednı´ Evropy. Vliv insolace, du˚sledku˚ prˇedesˇly´ch sra´zˇek a dalsˇ´ıch vlivu˚ je nutne´ take´ vzı´t do u´vahy. Situace je skoro vzˇdy prˇed a v prvnı´ch momentech vy´voje bourˇek velmi neprˇehledna´ a velmi zteˇzˇuje prˇedpoveˇd’ i jen na pa´r desı´tek minut. Proto je nowcasting bourˇek tak obtı´zˇneˇ rˇesˇitelny´m orˇ´ısˇkem i pro velmi zkusˇene´ meteorology, protozˇe numericke´ prˇedpoveˇdnı´ modely nemajı´ dostatecˇneˇ dobre´ rozlisˇenı´ inicializace a nepocˇ´ıtajı´ s „me´neˇ vy´znamny´mi faktory“. Je nutne´ mı´t velke´ mnozˇstvı´ informacı´, ktere´ se neˇkdy ani nedajı´ zı´skat pasivnı´m prohlı´zˇenı´m prˇedpoveˇdnı´ch modelu˚, ktere´ te´meˇrˇ vzˇdy pocˇ´ıtajı´ jen s omezenou mnozˇinou faktoru˚. Po neprˇ´ılisˇ prˇ´ızniveˇ vyhlı´zˇejı´cı´ch za´veˇrech prˇedchozı´ho odstavce ale mu˚zˇeme s klidem rˇ´ıci, zˇe v nema´lo prˇ´ıpadech nenı´ situace azˇ tak komplikovana´ a kopı´ruje prˇedesˇle´ vy´stupy podrobneˇjsˇ´ıch prˇedpoveˇdnı´ch modelu˚. To co prˇicha´zı´ pozdeˇji, tj. pote´ co jizˇ prvnı´ bourˇky dosa´hly urcˇite´ intenzity a netvorˇ´ı jesˇteˇ souvisly´ syste´m, take´ nemusı´ by´t zrovna jednoduchy´m procesem. Bourˇkove´ 4
cely se jesˇteˇ nazacˇaly vy´znamneˇ navza´jem ovlivnˇovat, prˇesto vsˇak jizˇ dı´ky strˇihovy´m podmı´nka´m mohou svou oblacˇnostı´ pokry´vat vy´znamnou cˇa´st oblohy a na urcˇity´ch mı´stech postupem cˇasu eliminovat vliv insolace. Podle pozice bourˇe vu˚cˇi jezeru chladne´ho vzduchu (pocˇ´ıta´me-li s tı´m, zˇe je oblast nad chladny´m jezerem vzduchu bez oblacˇnosti) je vliv insolace obvykle sta´le vy´znamny´m. Cˇasto se sta´va´, zˇe i velmi nadeˇjneˇ vypadajı´cı´ bourˇe vznikla´ prˇedevsˇ´ım vlivem insolace a umı´steˇna´ i daleko prˇed cˇarou konvergence pak rychle „zhasne“ a prˇenecha´ cˇasto alesponˇ „energeticky obohaceny´ vzduchovy´ materia´l“ pro noveˇ vyvinute´ bourˇky prˇicha´zejı´cı´ z oblastı´ blı´zˇe k hlavnı´mu gust frontu meˇnı´cı´ho se v linea´rnı´ syste´m bourˇek. Tyto rˇeklo by se perfekcionisticke´ detaily majı´ zrˇejmeˇ ohromny´ vliv na to, jak velkou intenzitu ta ktera´ bourˇe v syste´mu zı´ska´ a jak dlouho prˇezˇije nebo posı´lı´ jine´ bourˇkove´ cely. A prˇitom nejsou zatı´m podrobneˇji zkouma´ny. Abychom nezabrˇedly do prˇ´ılisˇny´ch podrobnostı´, nastinˇme, co se deˇje pote´, co se jizˇ v oblasti okraje jezera chladne´ho vzduchu vytvorˇilo neˇkolik vı´ce souvisly´ch bourˇ´ı, ktere´ se zacˇ´ınajı´ navza´jem ovlivnˇovat. Budeme absolutneˇ ignorovat situaci, kdy je jezero chladne´ho vzduchu s pokracˇujı´cı´ vy´sˇkou rozsahoveˇ nehomogennı´ a budeme prˇedpokla´dat, zˇe s vy´sˇkou a cˇasem se obsah a pozice jezera chladne´ho vzduchu vy´znamneˇ nemeˇnı´ a bourˇe tak zı´skajı´ snadneˇji a rychleji podobu prˇ´ıme´ linie. U teˇchto liniovy´ch bourˇek (noveˇ vznikle´ „squall line“) se zacˇ´ına´ vı´ce projevovat vliv jezera chladne´ho vzduchu, ktere´ se za nimi tlacˇ´ı (obra´zky 4). Vy´stup z bourˇe je jizˇ lokalizova´n tak, zˇe je blı´zˇe okraje jezera a zacˇ´ına´ jej dı´ky vlastnı´mu gust frontu bourˇky vy´znamneˇ posilovat, cozˇ se projevuje cˇasto rychly´m vzru˚stem negativnı´ horizonta´lnı´ vorticity poblı´zˇ okraje jezera. Tento vliv doka´zˇe prˇeva´zˇit dokonce i nad vlivem strˇihu veˇtru s vektorem opacˇne´ho smeˇru a tak zpu˚sobit zakonzervova´nı´ tepla v oblaku nad oblastı´ cold poolu Na´sleduje podpora de´le trvajı´cı´ch vzestupny´ch proudu˚ bourˇek, ktere´ pak prˇesta´vajı´ nada´le tolik zˇivit vy´voj kovadliny bourˇkove´ho oblaku v oblasti prˇed bourˇkovou frontou a naopak posilujı´ vznik vy´voje bourˇkove´ho oblaku proti smeˇru tahu bourˇek (to je trochu neprˇesne´, ale nevadı´). V oblaku se v te´to oblasti vytvorˇ´ı stabilnı´ zvrstvenı´, ktere´ je spolecˇneˇ s vy´vojem nı´zke´ho tlaku vzduchu ve strˇedu bourˇe prˇedpokladem pro vy´voj vı´ce stratiformnı´ch sra´zˇek za cˇelem bourˇkove´ho oblaku. To je nejtypicˇteˇjsˇ´ı znak liniovy´ch bourˇek. Popsana´ zmeˇna polarity vy´stupny´ch proudu˚ je za´kladnı´m stavebnı´m kamenem vy´voje pozdeˇjsˇ´ı obloukove´ ozvy na radaru, jak si uvedeme da´le. Jako drobnou pozna´mku, ktera´ vsˇak vyply´va´ uzˇ z prˇedchozı´ho textu, bych meˇl upozornit na to, zˇe je zˇa´doucı´ v situaci popsane´ drˇ´ıve, aby bylo nebo zacˇalo by´t jezero chladne´ho vzduchu alesponˇ po urcˇite´ dobeˇ po iniciaci prvnı´ch bourˇek v oblasti jeho okraje aktivnı´m prvkem vy´voje syste´mu. To znamena´, zˇe je nutne´, aby se pohybovalo cˇi le´pe zrychlovalo svu˚j postup zˇa´dany´m smeˇrem. To by´va´ v konvergencˇnı´ch zo´na´ch prˇed studeny´mi frontami velice cˇasto, protozˇe je zde vy´znamny´ strˇih veˇtru a poma´ha´ i prˇiblizˇova´nı´ vlastnı´ studene´ fronty cˇi dokonce rozsˇirˇova´nı´ jezera chladne´ho vzduchu dı´ky cˇinnosti na vlastnı´ fronteˇ. Pokud tomu tak nenı´ a jezero chladne´ho vzduchu vzniklo naprˇ. v du˚sledku staticke´ho ulozˇenı´ vzduchu ze stratiformnı´ch sra´zˇek prˇedesˇly´ch dnı´ uvnitrˇ vzduchove´ hmoty bez tlakove´ho gradientu a bez vy´znamne´ho vertika´lnı´ho strˇihu veˇtru, MCS se zrˇejmeˇ nevytvorˇ´ı. Jako u´plneˇ staticke´ v tomto ohledu nelze povazˇovat staciona´rnı´ rozhranı´. V u´plneˇ staticky´ch prostrˇedı´ch nehraje jezero chladne´ho vzduchu aktivnı´ roli, tudı´zˇ je degradova´no jen na neperspektivnı´ chladny´ „rybnı´k“, ktery´ se zvolna rozply´va´ do okolı´. Urcˇiteˇ to vsˇak neznamena´, zˇe nelze v tomto prostrˇedı´ s vy´znamny´mi bourˇkami pocˇ´ıtat. V takove´m prostrˇedı´ mu˚zˇe za vhodny´ch podmı´nek (naprˇ. prˇi pozvolne´ studene´ advekci ve vysˇsˇ´ıch hladina´ch) vzniknout MCC, cozˇ je vsˇak jizˇ docela jine´ te´ma. 5
Obra´zek 4: Zacˇa´tek interakce bourˇek s jezerem chladne´ho vzduchu
6
Pozorne´ho cˇtena´rˇe jisteˇ napadne, procˇ vlastneˇ je trˇeba, aby byl strˇih veˇtru tak vy´znamny´ a procˇ by nemeˇlo ve´st ke zmeˇneˇ polarity vy´stupny´ch proudu˚ sna´ze prostrˇedı´ s bezvy´znamny´m strˇihem veˇtru, tj. v prostrˇedı´ typicky´ch multicela´rnı´ch bourˇek. Nebo kdyby byl dokonce strˇihu veˇtru souhlasny´ se smeˇrem vy´voje „backbuilding formation“? Pokusme se strucˇneˇ vysveˇtlit procˇ a popisˇme si obeˇ varianty. V prostrˇedı´ s maly´m strˇihem veˇtru a za prˇ´ıtomnosti jezera chladne´ho vzduchu vede vy´voj bourˇek v prvotnı´ fa´zi k vy´voji nesta´ly´ch bourˇek, ktere´ nemusı´ cˇasto ani „dozˇ´ıt“ sta´dia, kdy by mohlo dojı´t k jake´koliv vy´znamne´ interakci s jezerem chladne´ho vzduchu. Navı´c tyto bourˇky se vı´ce a neˇkdy velmi rychle snazˇ´ı propagovat ve smeˇru nejteplejsˇ´ıho vzduchu (rˇecˇeno prˇesneˇji ve smeˇru ascendentu potencia´lnı´ ekvivalentnı´ teploty). To je obvykle opacˇny´ smeˇr vu˚cˇi konvergencˇnı´ zo´neˇ. Pokud vsˇak i prˇesto dojde ke strˇetu s jezerem chladne´ho vzduchu, vy´voj bourˇek nenı´ zdaleka tak vy´znamny´m a vy´sledny´ cˇasto me´neˇ souvisly´ syste´m nema´ tak silnou intenzitu jako v na´mi sledovany´ch prˇ´ıpadech. Bude navı´c take´ zrˇejmeˇ potrˇeba prostrˇedı´ s daleko vysˇsˇ´ı instabilitou. V prˇ´ıpadeˇ strˇihu veˇtru souhlasne´ho s pozˇadovany´m smeˇrem vy´stupny´ch proudu˚ na linii bourˇek je situace asi slozˇiteˇjsˇ´ı a nejsem si jist, zda se vu˚bec takova´ situace v nasˇich podmı´nka´ch mu˚zˇe vyskytnout. Asi by sˇlo o kra´tkodoby´ a limitnı´ prˇ´ıpad doprova´zeny´ netypicky silny´m smeˇroveˇ vy´znamny´m strˇihem veˇtru (directional shear). Vra´tı´me se ted’ opeˇt k popisu vzniku bourˇkove´ fronty. Pote´, co se vytvorˇ´ı oblast v bourˇkove´ oblacˇnosti s jednotlivy´mi charakteristicky´mi oblastmi horizonta´lnı´ vorticity, dojde k dalsˇ´ımu procesu, ktery´ da´le zesiluje a udrzˇuje bourˇkovou cˇinnost. V oblasti strˇednı´ cˇa´sti oblaku vznika´ dı´ky specificke´ cirkulaci oblast s nizˇsˇ´ım tlakem vzduchu. Aby se zajistila kontinuita proudeˇnı´, vznika´ dı´ky tomu dalsˇ´ı vtok vzduchu do bourˇe (detailneˇ zobrazujı´ obra´zky cˇ.5). Tentokra´t vsˇak z opacˇne´ho smeˇru. Vzduch vtahovany´ ze zadnı´ strany ma´ jine´ vlastnosti nezˇ ten, ktery´ se soustrˇedı´ prˇed bourˇkou. Je studeny´ a obycˇejneˇ susˇsˇ´ı. Vzduch se dosta´va´ do strˇednı´ch cˇa´stı´ oblaku a jesˇteˇ vı´ce stabilizuje zvrstvenı´. Prˇes tuto vrstvu propadajı´ prˇeva´zˇneˇ stratiformnı´ sra´zˇky z vysˇsˇ´ıch cˇa´stı´ oblaku a cˇa´stecˇneˇ se vyparˇujı´ a prochlazujı´ jezero chladne´ho vzduchu. Cˇ´ım je toto vtahova´nı´ ze zadnı´ cˇa´sti silneˇjsˇ´ı, tı´m vı´ce docha´zı´ k vytlacˇova´nı´ bourˇky smeˇrem kuprˇedu. To je hlavnı´ du˚vod, procˇ docha´zı´ k degeneraci linearity radarove´ho odrazu (obr. 7) a prˇechodu na odraz ve tvaru podkovy (obloukove´ echo). Vy´znamnou roli za urcˇity´ch podmı´nek mu˚zˇe hra´t i entrainment suche´ho vzduchu, dı´ky ktere´mu se strˇednı´ cˇa´st oblaku mu˚zˇe z velke´ cˇa´sti vyparˇovat a docha´zı´ ke vzniku propadu˚ vzduchu (downbursts). Ty mohou dojı´t azˇ k hlavnı´mu gust frontu a velmi silneˇ zesı´lit sestupne´ proudeˇnı´ pode´l jeho cˇa´ry. Dı´ky tomu se jesˇteˇ vı´ce prodlouzˇ´ı a zakrˇivı´ vlastnı´ syste´m. Platı´ pravidlo, zˇe cˇ´ım relativneˇ bezvy´znamneˇji se projevı´ zmeˇna rychlosti veˇtru s vy´sˇkou a cˇ´ım blı´zˇe se nale´za´ vy´tok z bourˇe poblı´zˇ gust frontu, tı´m intenzı´vneˇjsˇ´ı propady vzduchu jsou zaznamena´va´ny, nebot’se scˇ´ıta´ vlastnı´ rychlost sestupne´ho proudu na gust frontu s vlastnı´ sestupnou rychlostı´ bourˇkove´ho vy´stupu. Na obou koncı´ch syste´mu vznika´ dı´ky existenci zadnı´ho prˇ´ılivu vzduchu vorticita opacˇny´ch zname´nek a severnı´ cˇa´st syste´mu se meˇnı´ do podoby cyklona´lnı´ho vı´ru. V teˇchto mı´stech a take´ prˇed gust frontem se mohou rodit i nesupercela´rnı´ torna´da, ojedineˇle vznikajı´ i mezocyklo´ny. Cˇasto v teˇchto mı´stech lze videˇt jev, ktery´ bych snad nazval ’pseudookluzı´’. V jizˇnı´ cˇa´sti obvykle docha´zı´ k rozpadu oblacˇnosti nebo k obcˇasne´ regeneraci, ktera´ mu˚zˇe vyu´stit i ve vy´voj dalsˇ´ıho syste´mu vı´ce vy´chodnı´m smeˇrem. Podle vy´zkumu˚ se zda´, zˇe nejvı´ce pravdeˇpodobny´m mı´stem vy´voje prˇ´ıpadne´ho derecha je oblast prˇed bourˇkovy´m syste´mem s nejveˇtsˇ´ımi hodnotami ekvipotencia´lnı´ 7
Obra´zek 5: Postupny´ vznik nove´ cirkulace a zadnı´ho vtoku vzduchu do bourˇe
8
Obra´zek 6: Plneˇ vyvinuta´ struktura squall line
Obra´zek 7: Blizˇnı´ na´hled na cˇa´st syste´mu s obloukovou ozvou
9
teploty. V tomto mı´steˇ docha´zı´ prˇi postupu syste´mu logicky nejen k posı´lenı´ vzestupny´ch proudu˚, ale take´ dı´ky cirkulaci k jesˇteˇ silneˇjsˇ´ımu „vtahova´nı´“ vzduchu ze zadnı´ch cˇa´stı´ oblaku. Soucˇinnost obou jevu˚ vede k radika´lnı´mu zesı´lenı´ rychlosti veˇtru v oblasti gust frontu. Dı´ky opravdu velky´m rychlostem (vı´ce jak 60 m/s) uzˇ ani nedoka´zˇe vzduch klesat azˇ k prˇ´ızemnı´ cˇa´rˇe gust frontu a zasahuje i do veˇtsˇ´ıch vy´sˇek, kde se strˇeta´va´ prˇ´ımo s velmi teply´m a prˇedchozı´m ochlazova´nı´m nedotcˇeny´m vzduchem ve vy´stupne´m proudu. Zde dojde k extre´mnı´mu zesı´lenı´ teplotnı´ho gradientu, strˇihu veˇtru a zejme´na prudke´mu snı´zˇenı´ tlaku nad gust frontem. Toto mı´sto je nejpravdeˇpodobneˇjsˇ´ım mı´stem vy´skytu torna´da, acˇkoliv nemusı´ v mı´steˇ by´t lokalizova´na supercela. Projevy pocˇası´ v tomto mı´steˇ nejvı´ce prˇipomı´najı´ HP supercelu. Torna´da v tomto mı´steˇ majı´ charakter kra´tkodoby´, brzy zanikajı´. Pode´l osy oblouku mu˚zˇe vsˇak rychle vzniknout dalsˇ´ı vı´r jizˇneˇji. Ojedineˇle se tak vytvorˇ´ı i cela´ rodina torna´d. V prˇ´ıpadeˇ vy´skytu skutecˇne´ a dostatecˇneˇ silne´ supercely se mu˚zˇe cely´ u´tvar odklonit a prˇetvorˇit zcˇa´sti cely´ syste´m. Veˇtsˇinou jsou ale supercely v teˇchto podmı´nka´ch slabsˇ´ı intenzity a sloucˇ´ı se s cely´m syste´mem. Na radarovy´ch odrazech ale jde velmi cˇasto poznat, kde pu˚vodnı´ supercela byla a v mı´steˇ pohybu jsou nejveˇtsˇ´ı odrazy. Takzˇe supercela vtazˇena´ cˇi vznikla´ v syste´mu mu˚zˇe vy´razneˇ prodlouzˇit dobu zˇivota MCS. Na za´veˇr bychom asi meˇli zmı´nit, jak je to s horizonta´lnı´m rozlozˇenı´m tlaku vzduchu uvnitrˇ syste´mu. Jak je zvykem i u jiny´ch bourˇkovy´ch situacı´, zpocˇa´tku je mı´sto iniciace charakteristicke´ nizˇsˇ´ım tlakem vzduchu. V oblasti vzniku sestupne´ho proudeˇnı´ tvorˇ´ıcı´ho pozdeˇji gust front vznika´ oblast vysˇsˇ´ıho tlaku vzduchu, mezoanticyklo´na. Prˇed gust frontem se naproti tomu obcˇas vytva´rˇ´ı nerozsa´hle´ ’prohlubneˇ’ nı´zke´ho tlaku vzduchu, zejme´na pak v hornı´ch cˇa´stech syste´mu. To vsˇak nenı´ vsˇe. Dı´ky prˇ´ızemnı´ anticyklo´neˇ ve strˇednı´ cˇa´sti syste´mu a specificke´mu proudeˇnı´ v syste´mu se i na zadnı´ straneˇ tvorˇ´ı podruzˇne´ centrum nı´zke´ho tlaku vzduchu. Zde se totizˇ nejvı´ce projevuje existence obvykle meˇlke´ bra´zdy nı´zke´ho tlaku v meznı´ atmosfe´rˇe, ktera´ je pro vy´voj „squall line“ typicka´ a ktera´ napoma´ha´ i vy´voji bourˇek proti smeˇru postupu. V tomto mı´steˇ za vhodny´ch podmı´nek vznika´ jaka´si „druha´ vlna“ bourˇkove´ fronty, ktera´ neˇkdy regeneruje syste´m na konci aktivity cˇela bourˇek. Tato druha´ vlna se jizˇ netvorˇ´ı tak zˇivelneˇ jako prvnı´, neprojevuje se jizˇ ani velky´m mnozˇstvı´m blesku˚, ale doka´zˇe vy´razneˇ prodlouzˇit zˇivotnost cele´ho syste´mu a prˇina´sˇet vydatne´ sra´zˇky. Ve docela ojedineˇly´ch prˇ´ıpadech, kdy se syste´m ani beˇhem pozdnı´ nocˇnı´ aktivity nerozpadne, mu˚zˇe zadnı´ cˇa´st syste´mu prˇi rozpadu cˇelnı´ch bourˇek cely´ syste´m zregenerovat a postupneˇ obnovit rovnova´hu do te´ podoby, zˇe se opeˇt vytvorˇ´ı stejna´ struktura a cely´ proces se znovu opakuje. Takto se mu˚zˇe cyklus opakovat a mohou se tak tyto syste´my udrzˇet prˇi zˇivoteˇ i neˇkolik desı´tek hodin. Pamatuji si jeden takovy´ syste´m, ktery´ vznikl v severnı´ polovineˇ Sˇpaneˇlska a rozpadl se azˇ ve strˇednı´ cˇa´sti Skandina´vie.
Za´veˇr Mezomeˇrˇ´ıtkove´ syste´my s vy´skytem obloukove´ ozvy na radaru nezrˇ´ıdka patrˇ´ı jednoznacˇneˇ k teˇm nejsilneˇjsˇ´ım projevu˚m bourˇkove´ aktivity v pru˚beˇhu bourˇkove´ sezo´ny. Obvykle zpu˚sobujı´ prˇinejmensˇ´ım vy´znamne´ sˇkody, a to zejme´na v du˚sledku vy´skytu nicˇive´ho prˇ´ımocˇare´ho veˇtru, krupobitı´ a silny´ch prˇ´ıvalovy´ch sra´zˇek. Vy´skyty torna´d v syste´mu nejsou zdaleka vyloucˇeny, ale jejich intezita se pohybuje nejcˇasteˇji v rozmezı´ kategoriı´ F0–F1, ojedineˇle F2, a majı´ kra´tke´ trva´nı´. 10
Jde o pomeˇrneˇ stabilnı´ formace bourˇkovy´ch buneˇk, jejichzˇ zˇivotnost se pohybuje v rˇa´du neˇkolika hodin. Prˇi de´letrvajı´cı´ch vhodny´ch podmı´nka´ch a schopnostech regenerace mohou prˇetrvat i neˇkolik desı´tek hodin a projı´t obrovsky´m u´zemı´m. Zejme´na v USA jsou pro to velmi vhodne´ podmı´nky. Ve velmi silneˇ instabilnı´m prostrˇedı´ (>4000 J.kg2 ) s vy´znamny´mi strˇihovy´mi podmı´nkami vedou podobne´ syste´my k vy´voji jevu derecho. Ten jizˇ mu˚zˇe zpu˚sobit katastrofa´lnı´ sˇkody srovnatelne´ s prˇechodem se´rie silny´ch torna´d nebo hurika´nu. Zmı´nit takte´zˇ musı´m skutecˇnost, zˇe obloukova´ ozveˇna na radaru nenı´ pouze dome´nou mezomeˇrˇ´ıtkovy´ch konvektivnı´ch syste´mu˚. Rozlisˇujı´ se dva typy ozev, prˇicˇemzˇ ta druha´ je va´za´na na jednotlivou bourˇkovou bunˇku (CBE). Ta vznika´ vsˇak vı´ce v du˚sledku nakloneˇnı´ vektoru horizonta´lnı´ vorticity do vertika´lnı´ sourˇadnice. Je spojen zejme´na s vlastnı´mi bourˇemi produkujı´cı´mi silne´ veˇtry prˇi downdraftu. Za´meˇrneˇ jsem v cˇla´nku nepouzˇil neˇktere´ obvykle´ termı´ny existujı´cı´ zrˇejmeˇ pouze v anglicke´m jazyce, a soucˇasneˇ vynechal vı´ce veˇcı´, ktere´ by rovneˇzˇ sta´ly za zmı´nku, ale jejich popis by neu´meˇrneˇ rozsˇ´ırˇil a zneprˇehlednil cˇla´nek. Nenı´ my´m u´cˇelem a nenı´ to ani v my´ch sila´ch poskytovat neˇjake´ odborne´ prˇedna´sˇky.
11
