Aby przewidzieć burze lub grad trzeba poznać trochę pewne wskaźniki. Sprawa nie jest prosta, trzeba posiedzieć trochę nad tym. Greg jest głodny wiedzy po ostatnich wydarzeniach więc może to przetrawi
. Ja nigdy burzami się aż tak nie interesowałem gdyż mało mnie ten problem dotyczy
.
Burze powstają przy szybkim wznoszeniu się wilgotnego, ciepłego powietrza na wyższe wysokości
(burza termiczna) lub przy silnym zderzeniu się wilgotnego, ciepłego powietrza z masą chłodnego powietrza
(burze frontowe). Pojawieniu się burzy towarzyszy silny, gwałtowny wiatr; charakteryzują ją też ulewne ulewne opady deszczu, czasem także gradu lub śniegu.
GradObserwacjaSą to kawałki lodu w kształcie kulek, jajek czy gruszek, które spadają na ziemię podczas burzy. Średnica tych kawałków lodu wynosi od 5 do 50mm.W czasie opadu gradu obserwowano pojedyncze jego kawałki o masie 1kg i średnicy 6-7cm. Ziarna gradu mniejsze, o średnicy poniżej 5mm, nazywane są deszczem lodowym. Typowymi oznakami zbliżającej się burzy gradowej są zaznaczające się wyraźnie baszty chmur. Przy dalszym zbliżaniu się niepogody chmura odznacza się postrzępioną górną powierzchnią, co zdradza silne prądy wznoszące i budowę z lodu. Jej zabarwienie jest często płowo żółte aż do ciemno szarego. Gradobicie jest wyraźnie ograniczone terenowo do kilku kilometrów kwadratowych i trwa najczęściej nie dłużej jak kwadrans.
Fizyka W chmurach burzowych panują silne ruchy wznoszące i opadające, które powodują, że opady okresowo poruszają się w powietrzu do góry i na dół za nim opadną na ziemię. Z powodu wysokości na jakiej znajdują się chmury burzowe zawierają zawsze cząsteczki lodu i krople przechłodzonej wody. Im bardziej cząsteczki lodu zlepiają się ze sobą tym większa staje się ich masa. Podczas opadania trafiają na przechłodzone krople wody, które obmarzają. Krople wody albo otaczają pojedyncze kulki lodu, tworząc krupę śnieżną, albo też tworzą na ziemi mleczną warstwę lodu (krupę lodową). Tam gdzie prąd wstępujący rozwija szczególnie znaczne prędkości ( kominy prądu wstępującego), uniemożliwia to spadanie krupy na ziemię. Proces oblodzenia przy tym postępuje i małe krupy śnieżne urastają do ziaren gradu. Proces ten trwa co najmniej godzinę, zanim ziarna gradu ostatecznie spadną na ziemię. Masa tych ziaren staje się już na tyle duża, że może przezwyciężyć siłę prądu wstępującego. Warstwowa budowa ziarenek gradu potwierdza, że powstają one w wyniku procesu powtarzającego się obmarzania kropli przechłodzonej wody.
Rodzaj pogodyOpady krupy śnieżnej i gradu powstają zwłaszcza jako wynik burz termicznych i frontowych. Cząstki lodu mogą znaleźć się na powierzchni ziemi w postaci opadu także przy sytuacji pogodowej zachodniej i północnej, gdy napływa chłodne powietrze i panuje deszczowa zmienna pogoda. W tym przypadku z reguły mamy do czynienia z drobnym gradem. Przykładem może tu być zmienna kwietniowa pogoda z opadami deszczu, śniegu i drobnego gradu. Nie wszystkie ziarna krupy czy gradu docierają do powierzchni ziemi w postaci stałej. Jeśli stopnieją podczas spadania w powietrzu, docierają do ziemi przeważnie jako większe, nawet bardzo duże krople deszczu.
Prognoza Przypadki gradobicia zazwyczaj są połączone z występowaniem burzy. Jeśli nie następuje burza, oznaką zbliżającego się gradobicia może być front chłodny. Gdy taki front zbliża się w miejsce obserwacji, wiatr cichnie, temperatura obniża się, ale ciśnienie rośnie, występuje opad, nierzadko w postaci krupy a nawet małych ziaren gradu, któremu towarzyszą obfite opady deszczu a nawet nawałnica.
Podsumowując:
Czym silniejsze prądy wznoszące tym silniejsze może być gradobicie. Silny prąd wznoszący wznosi parę wodną bardzo wysoko gdzie panuje bardzo niska temperatura (-60c). Jeżeli nie jest gorąco to prąd wznoszący nie wyniesie na tyle wysoko pary wodnej aby powstały duże ziarna gradu.
To wszystko to oczywiście podstawy podstaw.
Teraz kilka wskaźników, które pomagają w prognozie gwałtownych zjawisk.
CAPE - (Convective Available Potential Energy) Energia potencjalnie dostępna konwekcyjnie. Określa, ilość energi w atmosferze dostępnej dla konwekcji. Wyższe wartości sugerują możliwość wystąpienia burz. Im większa wartość CAPE, tym większa szansa na zaistnienie silnych prądów wstępujących, a co za tym idzie, większa szansa na gwałtowne burze. 23 Lipca 2009 roku wartości CAPE dochodziły, a nawet przekraczały 3000J/kg, co doprowadziło do powstania wyjątkowo silnych burz z niszczącymi porywami wiatru. Połączenie wysokich wartości CAPE z silnymi uskokami wiatru często prowadzi do powstawania silnych superkomórek konwekcyjnych - istnieje wtedy spore ryzko wystapienia tornad. Przy dodatkowych sprzyjających warunkach nawet niskie wartości CAPE mogą pozwolić na pojawienie się burz, z drugiej strony czasem przy wysokich wartościach CAPE burze w ogóle nie wystepują - może to być spowodowane istnieniem warstwy hamującej.
CIN - (Convective INhibition). CIN
Określa ilość energii hamującej konwekcję. Niskie wartości (poniżej -100J/kg) mogą spowodować zahamowanie konwekcji, nawet przy bardzo wysokich wartościach CAPE. Niewielka ilość energii hamującej konwekcję (przykładowo do -60J/kg) sprzyjać może powstawaniu gwałtownych burz - burze nie rozwijają się, dopóki nie pojawi się dodatkowy czynnik pomagający prądom wstepującym przebić warstwę hamującą. Wtedy, jeśli przy tych niewielkich wartościach CIN mamy bardzo wysokie wartości CAPE, w bardzo szybkim czasie pojawić się mogą bardzo gwałtowne burze. Przykład takiego sondażu możemy obejrzeć tutaj.
Lifted Index
Lifted Index określa różnicę pomiędzy temperaturą otoczenia, a temperaturą unoszonej cząstki. Silnie ujemne wartości Lifted Index mówią nam o znacznej niestabilności w atmosferze. Generalnie przyjmuje się, że wartości poniżej zera (lub w pobliżu zera) są sprzyjające dla powstania burz. Wartości Lifted Index spadające poniżej -4 mówią nam o silnej niestabilności, a wartości spadające do -8 i niżej - o ekstremalnie silnej niestabilności.
K Index
Określa niestabilność w atmosferze. K Index definiuje się jako (T850-T500)+(Td850-(T700-Td700)). Wartości KI od 15 do 25 sugerują możliwość wystąpienia słabej konwekcji, od 26 do 39 średnie warunki, wartości powyżej 40 sugerują wysokie i bardzo wysokie szanse na wystąpienie konwekcji
SRH
SRH - Storm Relative Helicity - Parametr związany z kierunkowym i prędkościowym uskokiem wiatru. Wysokie wartości bezwzględne SRH sprzyjają powstawaniu mezocyklonów.
EHI
Parametr dany wzorem (MLCAPE100mb*SRH)/160000. Wartości EHI większe od 0.8 sugerują możliwość powstania tornad. Badania przeprowadzone w USA, sugerują jednak, że nie ma dużej korelacji między wysokimi wartościami EHI a groźnymi zjawiskami konwekcyjnymi
CONV
Maksymalna możliwa prędkość pionowych prądów powietrza (ang. Max Vertical Velocities, MVV) [m/s]. Potencjalna prędkość konwekcyjnych prądów wstępujących liczona wzorem: MVV=pierwiastek(2*CAPE). Metoda zakłada, że cała potencjalna energia konwekcji zostanie zmieniona w energię kinetyczną prądów wstępujących. Jednak w skutek turbulencji i działania ciężaru hydrometeorów, rzeczywista prędkość prądów pionowych równa w przybliżeniu się 1/3 MVV. Wskaźnik Max Vertical Velocities jest szczególnie ważny w awiacji i prognozach zjawisk konwekcyjnych.
DLS
Deep Layer Shear, DLS; Bulk shear 0-6km; SHEAR 0-6km [m/s]. Uskok(różnica) wiatru między poziomami 0 km(właściwie 10m n.p.g.) a 6km n.p.g. Parametr szczególnie ważny w prognozowaniu groźnych zjawisk konwekcyjnych. Przy wartościach >10m/s mogą tworzyć się superkomórki burzowe, przy DLS > 20m/s szanse na nie są bardzo duże. Dodatkowo przy SHEAR 0-6km >20m/s i odpowiednio dużej wartości CAPE(MLCAPE0-180mb co najmniej 1500J/kg) możliwe jest utworzenie się dużych rozmiarów bow-echo. Wykazano również, że istnieje duża korelacja między wartościami DLS >15m/s a opadami gradu.
LLS
Low level wind shear, LLS [m/s]. Uskok(różnica) wiatru między poziomami 0 km(właściwie 10m n.p.g.) a 1km n.p.g. Duże wartości sprzyjają występowaniu silnych, niekonwekcyjnych porywów wiatru. Dodatkowo trąby powietrze mogą się formować przy LLS > 10m/s, a szanse na ich wystąpienie bardzo wrastają przy wartościach >18m/s.
HAIL
Maksymalna, potencjalna wielkość gradzin [cm]. Indeks opracowany, w celu przewidywania maksymalnej średnicy gradu. Łączy w sobie parametr CAPEsfc oraz SHEAR 0-6km. Należy go traktować z ostrożnością, nie uwzględnia on takich parametrów jak: wysokość izotermy zero, gradient temperatury czy zawartość wody w środkowej troposferze, które również wpływają na średnicę gradzin.
GUST-CONV
Maksymalne, potencjalne porywy konwekcyjne w czasie burzy(ang. T1 Method for Maximum Wind Gusts - No Inverson) [m/s]. Metoda zaczerpnięta z książki: Miller, Robert C"Analysis and Severe-Storm Forecasting Procedures of the Air Force Global Weather Central", Air Weather Service (MAC), United States Air Force. Pozwala jedynie w przybliżeniu określić maksymalny poryw wiatru szkwałowego, zakładając, że mamy do czynienia z umiarkowanymi burzami.
LCL
Wysokość poziomu kondensacji wymuszonej(ang. lifted condensation level, LCL) [m]. Potencjalna wysokość na której rozpoczęła by się kondensacja, gdyby wystąpiła konwekcja w dolnej troposferze. Wartość LCL w pozwala określić z dość dużą dokładnością wysokość chmur Sc, Cu oraz bezopadowych Cb(w przypadku wystąpienia opadów podstawa jest niżej). Wysokość poziomu kondensacji wymuszonej powyżej 2000m uniemożliwia rozwój trąb powietrznych, natomiast przy LCL < 1200m, jeśli wystąpią sprzyjające warunki(wysokie CAPE, SRH0-3km, LLS) trąby są możliwe. Dodatkowo, LCL pozwala określić prędkość prądów wznoszących związanych z termiką wypracowaną w warstwie granicznej atmosfery, co jest szczególnie ważne dla szybowników. Przy braku chmur piętra średniego i wysokiego, zachmurzeniu kłębiastym <4/8 oraz wietrze przyziemnym <5m/s, prędkość prądów wstępujących liczymy wzorem: V[m/s]=LCL[m]/1250. Większy stopień zachmurzenie powoduje gaszenie noszeń, natomiast silniejszy wiatr zwiększa turbulencje jednocześnie zmniejszając średnicę kominów termicznych.
PWATER
Precipitable Water, PW; ros. osażdionnoj wodoj - woda osadzona [mm]. Wskaźnik informuje jaka powstałaby grubość warstwy wody, gdyby skondensować całą parę wodną zawartą w atmosferze. Duża wartość PW, ponad 150-200% normy wieloletniej(dla Polski latem ok. 28 - 35mm) przy CAPE > 1000J/kg sprzyja tworzeniu się silnych opadów deszczu. Dodatkowo PW > 40mm przy dużych wartościach energii konwekcji wiąże się z bardzo aktywnymi elektrycznie burzami. Wskaźnik pozwala również określić w przybliżeniu z jaki typ super-komórki może wystąpić: HP > 45mm, Classic SC od 45 do 25mm, LP < 25mm. Badania przeprowadzone w USA wskazują również, że częściej gradobicia występują przy niskich wartościach PW.
Źródła:
http://www.edukator.pl/portal-edukacyjny/gradobicia/4493.htmlGunter D. Roth, 2000: Pogoda i Klimat
http://gfspl.rootnode.net/help.php
