Sobotní bouřky přinesly přívalové srážky i kroupy. Co stálo za jejich vznikem?
Během soboty zasáhly značnou část České republiky intenzivní bouřky doprovázené přívalovými srážkami, silnými nárazy větru a na některých místech také kroupami. Nejsilnější bouřky se vyskytly především ve středních, jižních a severních Čechách, kde bouřková činnost způsobila lokální škody. Hasiči během odpoledních a nočních hodin zasahovali u stovek událostí, zejména při odstraňování popadaných stromů, odčerpávání vody ze zatopených objektů a řešení lokálních záplav.
Obr. 1 Srážkové úhrny za 24 hodin (od sobotních 8:00 do nedělních 8:00), zdroj: hydro.chmi.cz
Obr. 1 ukazuje, že nejvyšší srážkové úhrny se vyskytly v pásu od jižních Čech a Vysočiny přes východní část středních Čech po severní a východní Čechy. Další srážky se pak vyskytly v oblasti Jeseníků a také Beskyd, kam bouřky dorazily až později odpoledne a večer. Nejmíň srážek pak spadlo na jižní Moravě a také v západní polovině Čech. V dnešním článku se podíváme podrobněji na meteorologické podmínky, ve kterých bouřky vznikaly a proč byly místy velmi intenzivní.
Obr. 2 Geopotenciální výška v tlakové hladině 500 hPa (barevně) a izobary přízemního tlakového pole (černé linie), zdroj: ventusky.com
Nejprve se pojďme podívat na rozložení tlakových útvarů v širší oblasti střední Evropy. Obr. 2 ukazuje nad střední Evropou rozsáhlou oblast vyššího tlaku vzduchu ve vyšších vrstvách troposféry, která sem zasahuje až z Afriky. V podstatě se jedná a subtropickou (teplou) tlakovou výši, která se nejčastěji v létě rozšiřuje směrem k severu a způsobuje zde vlny veder. Ke vzniku bouřek je však zapotřebí iniciační mechanismus. Tuto iniciaci obvykle poskytuje přechod studené fronty. Během soboty však studená fronta přes střední Evropu nepostupovala, ale z izobar přízemního tlakového pole je patrná nevýrazná brázda nižšího tlaku vzduchu, která nad naše území zasahovala od severu. Tato brázda představuje linii sbíhavého proudění, jinými slovy linii konvergence, což slouží jako iniciace pro vznik konvekce, a tedy bouřek. K linii konvergence proudí vzduch z obou stran, následně je nucen vystupovat vzhůru, čímž vzniká kupovitá oblačnost. Kromě linie konvergence byly bouřky vázány také na orografii, tedy na horské překážky.
Kromě synoptiky, kterou jsme si popsali výše, je nutné se dále podívat na podmínky pro konvekci, a tedy hlavně na vertikální zvrstvení atmosféry, kde nás zajímá vertikální průběh teploty a vlhkosti (tu charakterizuje teplota rosného bodu). Na Obr. 3 je tzv. Skew-T diagram ze sondážního měření v Praze-Libuši, což nám o zmíněných parametrech poskytuje detailní přehled. Z diagramu vyplývá, že teplota s výškou klesá, a zvrstvení atmosféry je tedy instabilní. Z průběhu teploty rosného bodu je patrné, že se v profilu nevyskytuje žádná výrazně sušší vrstva, která by konvekci bránila. Pouze je naznačeno, že vzduch v přízemních vrstvách atmosféry je sušší. V případě konvekce a bouřek nás pak hlavně zajímá průběh oranžové křivky, jež ukazuje teplotu adiabaticky vystupující částice vzduchu.
Obr. 3 Sondážní měření z Prahy - Libuše v sobotu 12:00 UTC, zdroj: programovací jazyk R, knihovna thunder
Při horkých letních dnech dochází k tomu, že se některé části povrchu zahřívají více než okolní vzduch (např. tmavé povrhy apod.). Tento teplejší vzduch je pak lehčí než okolní a může stoupat vzhůru. Při idealizovaném předpokladu, že se nemíchá s okolním vzduchem, označujeme tento děj jako adiabatický výstup. V případě vzniku konvekce by měl být tento vzduch vždy teplejší než vzduch okolní, aby mohl stoupat vzhůru (podobně jako horkovzdušný balón). Rozdíl mezi adiabaticky vystupujícím vzduchem a okolním vzduchem je pak mezi oranžovou a červenou křivkou vykreslen žlutou plochou. Tuto plochu označujeme jako CAPE, což je dostupná potenciální energie pro vznik bouřek. Oproti tomu, když se teplota vystupující částice vyrovná teplotě okolního vzduchu nebo je v nějaké vrstvě i chladnější než okolní vzduch (v našem případě ve vrstvě mezi cca 1,1 až 2 km), označujeme tuto plochu jako CIN. Tuto "zádržnou" vrstvu je nutno překonat, k čemuž slouží právě např. přetékání vzduchu přes horské překážky nebo linie konvergence (o tom podrobněji v jiném článku).
V souvislosti s bouřkami se vyskytly také nebezpečné doprovodné jevy. Pojďme si je nyní vysvětlit vzhledem k podmínkám prostředí, které jsme si popsali výše. Nejprve si vysvětleme vyšší srážkové úhrny. Ty vznikají v málo pohyblivých bouřkách, tedy nejčastěji v prostředí s nízkým vertikálním střihem větru (a také na pomalu se pohybujících liniích konvergence). Z proudění ve vyšších vrstvách atmosféry (na Obr. 2) je patrný hřeben vyššího tlaku vzduchu pouze se slabým západním až jihozápadním prouděním. Slabé proudění dále dokládá diagram s vertikálním profilem atmosféry. Střih větru mezi povrchem a výškou 6 km byl v sobotu pouze okolo 7 m/s. Bouřky se tak pohybovaly pomalu a jejich pohyb byl chaotický, což pak vede k vyšším srážkovým úhrnům.
Dále se vyskytly silné nárazy větru. Ty se v souvislosti s bouřkami vyskytují na čele rychle postupujících rozsáhlejších bouřkových systémů, což ale není sobotní případ. Důležitou roli zde hraje zmíněný sušší vzduch v přízemních vrstvách troposféry. Díky tomuto suššímu vzduchu byla i hladina kondenzace tedy základna oblačnosti v relativně větší výšce, okolo 1700 m. Když srážky pak vypadávají z oblačnosti, dochází k jejich výparu, přičemž čím je vzduch sušší, tím je výpar intenzivnější. Při výparu se pak spotřebovává latentní teplo a vzduch se ochlazuje. Chladnější vzduch je pak těžší a rychleji "padá" na zemský povrch spolu se srážkami. Po dopadu na zemský povrch se studený vzduch rozlévá do stran a vytváří nárazové zesílení větru, které může v extrémnějších případech přerůst v tzv. downburst. Tímto bychom vysvětlili sobotní silné nárazy větru v bouřkách.
Obr. 4 Hodnoty CAPE na základě výpočtu modelu ALADIN v sobotu v 13:00 UTC, zdroj: ventusky.com
Posledním nebezpečným jevem, který rozebereme podrobněji, jsou kroupy. Pro vznik krup je zapotřebí silných vzestupných konvekčních proudů, které jsou schopny ledové částice udržet delší dobu v oblačnosti. Ty následně mohou růst a až jsou "příliš těžké", kdy je vzestupné proudění už neudrží v oblačnosti, tak padají dolů. Rychlost vzestupných proudů nejlépe odhadneme pomocí hodnoty CAPE, která se v sobotu v případě sondážního měření v Praze pohybovala okolo 1500 J/kg. Tyto hodnoty nejsou nikterak významně vysoké, ale v tomto případě je nutno zmínit, že se jedná o jedno bodové sondážní měření a např. východněji od Prahy, kde se bouřky vyskytly, mohly být hodnoty vyšší. To ostatně naznačuje Obr. 4, kde jsou ukázány hodnoty CAPE nad naším územím na základě výpočtu modelu ALADIN. Jedná se sice o modelový výstup a reálné hodnoty CAPE se mohou mírně lišit, ale je zde patrné, že v oblasti, kde bouřky nejvíce vznikaly a zároveň zde byla iniciace v podobě linie konvergence, byly hodnoty CAPE nejvyšší (většinou nad 2000 J/kg). Tyto hodnoty již postačují ke vzniku silnějších vzestupných proudů, které mohou podporovat růst krup. Například v Příbrami se vyskytly kroupy velké i 3 cm.
Kroupy v Příbrami dosáhly až 3 cm včera pozdě odpoledne, zdroj: in-pocasi.cz
Závěrem tedy dodejme, že sobotní bouřková situace ukázala, že i bez přechodu výrazné studené fronty mohou při vhodné kombinaci instability atmosféry, linie konvergence a místních orografických vlivů vznikat silné bouřky s nebezpečnými doprovodnými jevy. Přestože se nejednalo o organizované bouřkové systémy, lokálně přinesly velmi vysoké srážkové úhrny, silné nárazy větru i kroupy, které na řadě míst způsobily škody.
Obr. 1 Srážkové úhrny za 24 hodin (od sobotních 8:00 do nedělních 8:00), zdroj: hydro.chmi.cz
Obr. 1 ukazuje, že nejvyšší srážkové úhrny se vyskytly v pásu od jižních Čech a Vysočiny přes východní část středních Čech po severní a východní Čechy. Další srážky se pak vyskytly v oblasti Jeseníků a také Beskyd, kam bouřky dorazily až později odpoledne a večer. Nejmíň srážek pak spadlo na jižní Moravě a také v západní polovině Čech. V dnešním článku se podíváme podrobněji na meteorologické podmínky, ve kterých bouřky vznikaly a proč byly místy velmi intenzivní.
Obr. 2 Geopotenciální výška v tlakové hladině 500 hPa (barevně) a izobary přízemního tlakového pole (černé linie), zdroj: ventusky.com
Nejprve se pojďme podívat na rozložení tlakových útvarů v širší oblasti střední Evropy. Obr. 2 ukazuje nad střední Evropou rozsáhlou oblast vyššího tlaku vzduchu ve vyšších vrstvách troposféry, která sem zasahuje až z Afriky. V podstatě se jedná a subtropickou (teplou) tlakovou výši, která se nejčastěji v létě rozšiřuje směrem k severu a způsobuje zde vlny veder. Ke vzniku bouřek je však zapotřebí iniciační mechanismus. Tuto iniciaci obvykle poskytuje přechod studené fronty. Během soboty však studená fronta přes střední Evropu nepostupovala, ale z izobar přízemního tlakového pole je patrná nevýrazná brázda nižšího tlaku vzduchu, která nad naše území zasahovala od severu. Tato brázda představuje linii sbíhavého proudění, jinými slovy linii konvergence, což slouží jako iniciace pro vznik konvekce, a tedy bouřek. K linii konvergence proudí vzduch z obou stran, následně je nucen vystupovat vzhůru, čímž vzniká kupovitá oblačnost. Kromě linie konvergence byly bouřky vázány také na orografii, tedy na horské překážky.
Kromě synoptiky, kterou jsme si popsali výše, je nutné se dále podívat na podmínky pro konvekci, a tedy hlavně na vertikální zvrstvení atmosféry, kde nás zajímá vertikální průběh teploty a vlhkosti (tu charakterizuje teplota rosného bodu). Na Obr. 3 je tzv. Skew-T diagram ze sondážního měření v Praze-Libuši, což nám o zmíněných parametrech poskytuje detailní přehled. Z diagramu vyplývá, že teplota s výškou klesá, a zvrstvení atmosféry je tedy instabilní. Z průběhu teploty rosného bodu je patrné, že se v profilu nevyskytuje žádná výrazně sušší vrstva, která by konvekci bránila. Pouze je naznačeno, že vzduch v přízemních vrstvách atmosféry je sušší. V případě konvekce a bouřek nás pak hlavně zajímá průběh oranžové křivky, jež ukazuje teplotu adiabaticky vystupující částice vzduchu.
Obr. 3 Sondážní měření z Prahy - Libuše v sobotu 12:00 UTC, zdroj: programovací jazyk R, knihovna thunder
Při horkých letních dnech dochází k tomu, že se některé části povrchu zahřívají více než okolní vzduch (např. tmavé povrhy apod.). Tento teplejší vzduch je pak lehčí než okolní a může stoupat vzhůru. Při idealizovaném předpokladu, že se nemíchá s okolním vzduchem, označujeme tento děj jako adiabatický výstup. V případě vzniku konvekce by měl být tento vzduch vždy teplejší než vzduch okolní, aby mohl stoupat vzhůru (podobně jako horkovzdušný balón). Rozdíl mezi adiabaticky vystupujícím vzduchem a okolním vzduchem je pak mezi oranžovou a červenou křivkou vykreslen žlutou plochou. Tuto plochu označujeme jako CAPE, což je dostupná potenciální energie pro vznik bouřek. Oproti tomu, když se teplota vystupující částice vyrovná teplotě okolního vzduchu nebo je v nějaké vrstvě i chladnější než okolní vzduch (v našem případě ve vrstvě mezi cca 1,1 až 2 km), označujeme tuto plochu jako CIN. Tuto "zádržnou" vrstvu je nutno překonat, k čemuž slouží právě např. přetékání vzduchu přes horské překážky nebo linie konvergence (o tom podrobněji v jiném článku).
V souvislosti s bouřkami se vyskytly také nebezpečné doprovodné jevy. Pojďme si je nyní vysvětlit vzhledem k podmínkám prostředí, které jsme si popsali výše. Nejprve si vysvětleme vyšší srážkové úhrny. Ty vznikají v málo pohyblivých bouřkách, tedy nejčastěji v prostředí s nízkým vertikálním střihem větru (a také na pomalu se pohybujících liniích konvergence). Z proudění ve vyšších vrstvách atmosféry (na Obr. 2) je patrný hřeben vyššího tlaku vzduchu pouze se slabým západním až jihozápadním prouděním. Slabé proudění dále dokládá diagram s vertikálním profilem atmosféry. Střih větru mezi povrchem a výškou 6 km byl v sobotu pouze okolo 7 m/s. Bouřky se tak pohybovaly pomalu a jejich pohyb byl chaotický, což pak vede k vyšším srážkovým úhrnům.
Dále se vyskytly silné nárazy větru. Ty se v souvislosti s bouřkami vyskytují na čele rychle postupujících rozsáhlejších bouřkových systémů, což ale není sobotní případ. Důležitou roli zde hraje zmíněný sušší vzduch v přízemních vrstvách troposféry. Díky tomuto suššímu vzduchu byla i hladina kondenzace tedy základna oblačnosti v relativně větší výšce, okolo 1700 m. Když srážky pak vypadávají z oblačnosti, dochází k jejich výparu, přičemž čím je vzduch sušší, tím je výpar intenzivnější. Při výparu se pak spotřebovává latentní teplo a vzduch se ochlazuje. Chladnější vzduch je pak těžší a rychleji "padá" na zemský povrch spolu se srážkami. Po dopadu na zemský povrch se studený vzduch rozlévá do stran a vytváří nárazové zesílení větru, které může v extrémnějších případech přerůst v tzv. downburst. Tímto bychom vysvětlili sobotní silné nárazy větru v bouřkách.
Obr. 4 Hodnoty CAPE na základě výpočtu modelu ALADIN v sobotu v 13:00 UTC, zdroj: ventusky.com
Posledním nebezpečným jevem, který rozebereme podrobněji, jsou kroupy. Pro vznik krup je zapotřebí silných vzestupných konvekčních proudů, které jsou schopny ledové částice udržet delší dobu v oblačnosti. Ty následně mohou růst a až jsou "příliš těžké", kdy je vzestupné proudění už neudrží v oblačnosti, tak padají dolů. Rychlost vzestupných proudů nejlépe odhadneme pomocí hodnoty CAPE, která se v sobotu v případě sondážního měření v Praze pohybovala okolo 1500 J/kg. Tyto hodnoty nejsou nikterak významně vysoké, ale v tomto případě je nutno zmínit, že se jedná o jedno bodové sondážní měření a např. východněji od Prahy, kde se bouřky vyskytly, mohly být hodnoty vyšší. To ostatně naznačuje Obr. 4, kde jsou ukázány hodnoty CAPE nad naším územím na základě výpočtu modelu ALADIN. Jedná se sice o modelový výstup a reálné hodnoty CAPE se mohou mírně lišit, ale je zde patrné, že v oblasti, kde bouřky nejvíce vznikaly a zároveň zde byla iniciace v podobě linie konvergence, byly hodnoty CAPE nejvyšší (většinou nad 2000 J/kg). Tyto hodnoty již postačují ke vzniku silnějších vzestupných proudů, které mohou podporovat růst krup. Například v Příbrami se vyskytly kroupy velké i 3 cm.
Kroupy v Příbrami dosáhly až 3 cm včera pozdě odpoledne, zdroj: in-pocasi.cz
Závěrem tedy dodejme, že sobotní bouřková situace ukázala, že i bez přechodu výrazné studené fronty mohou při vhodné kombinaci instability atmosféry, linie konvergence a místních orografických vlivů vznikat silné bouřky s nebezpečnými doprovodnými jevy. Přestože se nejednalo o organizované bouřkové systémy, lokálně přinesly velmi vysoké srážkové úhrny, silné nárazy větru i kroupy, které na řadě míst způsobily škody.
