Jak vznikají v bouřkových oblacích kroupy?
Letní období je hlavní sezónou výskytu bouřek. A s nimi se často vyskytuje i krupobití. Kroupami rozumíme kulové, kuželovité nebo i nepravidelné kusy ledu o průměru půl až pět centimetrů. Někdy mohou být i podstatně větší, jak o tom svědčí zatím největší úředně zdokumentovaná kroupa o hmotnosti 880 g a maximálním obvodu 47,3 cm, která spadla za bouřky v americké Jižní Dakotě 23. července 2010 (obr. 1). Tak velká kroupa samozřejmě měla i vysokou pádovou rychlost – dá se předpokládat, že při dopadu na zem přesáhla 40 m/s, tedy 150 km/h! V Bangladéši během intenzivního krupobití (které zabilo 92 lidí) 14. dubna 1986 spadla kroupa o hmotnosti rovné jednomu kilogramu, z Evropy se uvádí údaj o nejtěžší kroupě 970 gramů z 11. dubna 1958 ve francouzském Štrasburku, i když bez dalších detailů.
Obr. 1: Největší zdokumentovaná kroupa na světě (údaje jsou v palcích), zdroj: NWS Aberdeen
Obr. 2: Kroupy z jihu Čech ze dne 27.05.2016 (Janova Ves) - zde kroupy dosáhly až 8 cm, i u nás se vyskytují veliké kroupy, autor: Jaroslav Něnička
Jak ale kroupy vlastně vznikají? Zapotřebí jsou dostatečně silné výstupné proudy vzduchu v bouřce (oblacích druhu cumulonimbus) s velkou vertikální mohutností. Podmínkou pro vývoj krup je vznik zárodků krup rostoucích za vhodných podmínek zachycováním a namrzáním kapek přechlazené vody (tedy kapek se zápornou teplotou), které do oblasti vývoje krup dopravuje výstupný proud. Narůstající kroupa zůstává v oblaku do té doby, dokud nedosáhne takové velikosti a hmotnosti, že už ji výstupný proud není schopen v oblaku udržet. Poté začne padat dolů k zemskému povrchu, přičemž v oblasti pod nulovou izotermou, tedy při teplotách nad 0 °C, začne část kroupy tát. Rychlost pádu a tání pak ovlivňuje to, jak velké kroupy dopadnou na zemský povrch.
Když velké kroupy rozřízneme, můžeme pozorovat vrstvy ledu s různým množstvím vzduchových bublin. Jsou důsledkem způsobu růstu kroupy a závisí na tom, jak rychle namrzají na kroupě zachycené přechlazené kapky. Přitom se uplatňují dva základní režimy růstu označované jako mokrý (vlhký) růst a suchý růst kroupy.
Při mokrém procesu růstu krup nedochází k okamžitému mrznutí vodních kapek zachycených kroupou. Na povrchu kroupy se vytvoří vrstva kapalné vody, která postupně mrzne nebo stéká po povrchu a může během pádu kroupy odstříknout. Mrznutí stékající vody vyvolává vznik výběžků ve tvaru rampouchů. Mokrý růst se vyskytuje, když se teplota povrchu kroupy blíží k 0 °C. Při mrznutí zachycené kapalné vody vzniká kompaktní led převážně bez vzduchových bublin. Při suchém růstu pak přechlazená voda zachycená kroupou mrzne okamžitě (povrch kroupy má teplotu často i hluboko pod bodem mrazu). Vznikající struktura pak obsahuje dutiny – vzduchové bubliny. Podle toho, který z uvedených dvou režimů narůstání ledu v určitém časovém intervalu převládá, se u velkých krup mohou střídat vrstvy více a méně homogenního ledu, které se na řezu kroupou jeví jako různě průzračné.
Obr. 3: Kroupa z jihu Čech ze dne 27.05.2016 (Janova Ves) - v centru kroupy je patrný zárodek kroupy (kulička), kolem kterého se potom nabalují jednotlivé vrstvy - je patrné, že jsou i různě průzračné a každá tedy vznikala za jiných podmínek, autor: Jaroslav Něnička
Určitě jste slyšeli o tom, že kroupy narůstají tak, že v bouřkovém oblaku opakovaně stoupají a propadávají, přičemž zachycují přechlazené kapičky a tím se zvětšuje jejich velikost. Jenže matematické modelové studie kroupotvorného oblaku tento opakovaný vertikální pohyb krup neprokázaly. Naopak ukázaly, že určitá malá část modelových trajektorií krup může mít spirálovitý tvar (obr. 2). Dodejme, že pádová rychlost velkých krup dosahuje až 45 m/s a závisí jak na velikosti, tak i na tvaru krup. Kroupy jsou nebezpečným meteorologickým jevem (proto se objevuje ve výstrahách), který působí značné škody, a to nejen v zemědělství. Podle některých klimatických studií bude četnost výskytu a ničivost krupobití v souvislosti se změnou klimatu v mírných šířkách stoupat.
Obr. 2: Schéma možného vzniku krup v bouřkovém oblaku – trajektorie kroupy (pathway of a hailstone) má spirálovitý charakter, vpravo je schematický znázorněna podoba krup při jejich růstu, zdroj: Britannica.com
Obr. 1: Největší zdokumentovaná kroupa na světě (údaje jsou v palcích), zdroj: NWS Aberdeen
Obr. 2: Kroupy z jihu Čech ze dne 27.05.2016 (Janova Ves) - zde kroupy dosáhly až 8 cm, i u nás se vyskytují veliké kroupy, autor: Jaroslav Něnička
Jak ale kroupy vlastně vznikají? Zapotřebí jsou dostatečně silné výstupné proudy vzduchu v bouřce (oblacích druhu cumulonimbus) s velkou vertikální mohutností. Podmínkou pro vývoj krup je vznik zárodků krup rostoucích za vhodných podmínek zachycováním a namrzáním kapek přechlazené vody (tedy kapek se zápornou teplotou), které do oblasti vývoje krup dopravuje výstupný proud. Narůstající kroupa zůstává v oblaku do té doby, dokud nedosáhne takové velikosti a hmotnosti, že už ji výstupný proud není schopen v oblaku udržet. Poté začne padat dolů k zemskému povrchu, přičemž v oblasti pod nulovou izotermou, tedy při teplotách nad 0 °C, začne část kroupy tát. Rychlost pádu a tání pak ovlivňuje to, jak velké kroupy dopadnou na zemský povrch.
Když velké kroupy rozřízneme, můžeme pozorovat vrstvy ledu s různým množstvím vzduchových bublin. Jsou důsledkem způsobu růstu kroupy a závisí na tom, jak rychle namrzají na kroupě zachycené přechlazené kapky. Přitom se uplatňují dva základní režimy růstu označované jako mokrý (vlhký) růst a suchý růst kroupy.
Při mokrém procesu růstu krup nedochází k okamžitému mrznutí vodních kapek zachycených kroupou. Na povrchu kroupy se vytvoří vrstva kapalné vody, která postupně mrzne nebo stéká po povrchu a může během pádu kroupy odstříknout. Mrznutí stékající vody vyvolává vznik výběžků ve tvaru rampouchů. Mokrý růst se vyskytuje, když se teplota povrchu kroupy blíží k 0 °C. Při mrznutí zachycené kapalné vody vzniká kompaktní led převážně bez vzduchových bublin. Při suchém růstu pak přechlazená voda zachycená kroupou mrzne okamžitě (povrch kroupy má teplotu často i hluboko pod bodem mrazu). Vznikající struktura pak obsahuje dutiny – vzduchové bubliny. Podle toho, který z uvedených dvou režimů narůstání ledu v určitém časovém intervalu převládá, se u velkých krup mohou střídat vrstvy více a méně homogenního ledu, které se na řezu kroupou jeví jako různě průzračné.
Obr. 3: Kroupa z jihu Čech ze dne 27.05.2016 (Janova Ves) - v centru kroupy je patrný zárodek kroupy (kulička), kolem kterého se potom nabalují jednotlivé vrstvy - je patrné, že jsou i různě průzračné a každá tedy vznikala za jiných podmínek, autor: Jaroslav Něnička
Určitě jste slyšeli o tom, že kroupy narůstají tak, že v bouřkovém oblaku opakovaně stoupají a propadávají, přičemž zachycují přechlazené kapičky a tím se zvětšuje jejich velikost. Jenže matematické modelové studie kroupotvorného oblaku tento opakovaný vertikální pohyb krup neprokázaly. Naopak ukázaly, že určitá malá část modelových trajektorií krup může mít spirálovitý tvar (obr. 2). Dodejme, že pádová rychlost velkých krup dosahuje až 45 m/s a závisí jak na velikosti, tak i na tvaru krup. Kroupy jsou nebezpečným meteorologickým jevem (proto se objevuje ve výstrahách), který působí značné škody, a to nejen v zemědělství. Podle některých klimatických studií bude četnost výskytu a ničivost krupobití v souvislosti se změnou klimatu v mírných šířkách stoupat.
Obr. 2: Schéma možného vzniku krup v bouřkovém oblaku – trajektorie kroupy (pathway of a hailstone) má spirálovitý charakter, vpravo je schematický znázorněna podoba krup při jejich růstu, zdroj: Britannica.com
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
