Saharský prach způsobuje tvorbu cirrů a mění i jejich strukturu
Vysoká oblačnost typu cirrus se vyskytuje ve vyšších vrstvách troposféry, zpravidla kolem 6–13 km. Tato oblačnost je tvořena drobnými ledovými krystaly, které vznikají v prostředí s velmi nízkými teplotami a omezeným množstvím vodní páry. Typický vláknitý nebo závojovitý vzhled cirrů je dán růstem a přeskupováním těchto krystalů, jejichž vlastnosti závisí nejen na okolních podmínkách, ale i na přítomnosti aerosolových částic, které mohou sloužit jako kondenzační (v případě cirrovité oblačnosti však jako depoziční) jádra. Právě složení a původ těchto aerosolů přitom hrají důležitou roli; například prach ze Sahary (v případě Evropy) může ovlivňovat vznik cirrů i jejich vnitřní strukturu. V dnešním článku se podíváme na tuto cirrovitou oblačnost s příměsí prachu podrobněji.
Obr. 1 24hodinový mikrofyzikální produkt satelitu MTG zachycující vývoj tlakové níže nad severní Afrikou 11. 4. 2026. Růžovými odstíny je patrný zvířený prach, který je dále transportován teplým přenosovým pásem (červené šipky) do vyšších vrstev troposféry, zdroj: view.eumetsat.int
Nejprve je důležité pochopit, jak se prach dostává do horních vrstev troposféry, kde se vyskytuje cirrovitá oblačnost. Důležitou roli zde hrají tlakové níže, které se často vyskytují nad severní Afrikou nebo nad oblastí Středozemního moře. Pokud jsou tyto systémy schopny zvedat prach z povrchu a zároveň jej ve své cirkulaci transportovat na větší vzdálenosti, označují se jako dust-infused baroclinic systems (DIBS). Tyto cyklony tak umožňují transport prachu z pouštních oblastí do vyšších vrstev atmosféry i nad vzdálenější regiony. Baroklinní prostředí představuje oblast s výraznými teplotními rozdíly mezi vzduchovými hmotami, což podporuje vznik a další prohlubování tlakových níží. Tyto tlakové níže jsou pak při dostatečně silném okrajovém proudění schopny zvířit a dále transportovat pouštní prach (za předpokladu, že se tlaková níže nachází nad pouští nebo v její blízkosti).
Obr. 2 Schéma přenosových pásů v extratropické cykloně. Teplý přenosový pás (Warm Conveyor Belt, oranžově) představuje výstupné proudění teplého a vlhkého vzduchu, zatímco studený (Cold Conveyor Belt, modře) a suchý přenosový pás (Dry Conveyor Belt, světle) doplňují cirkulaci tlakové níže, zdroj: resources.eumetrain.org
Prach je nejprve zvedán z povrchu silným větrem, který vzniká v důsledku výrazného tlakového gradientu v okolí tlakové níže, typicky nad severní Afrikou, a následně je zachycen její cirkulací. Klíčovou roli v jeho dalším transportu hraje teplý přenosový pás (v angl. Warm Conveyor Belt – WCB), což je proudění teplého a vlhkého vzduchu před studenou frontou, které v rámci cyklony postupně vystupuje vzhůru (Obr. 2).
V tomto výstupném proudění jsou částice prachu unášeny z nižších hladin až do horní troposféry, často až k tropopauze. Během tohoto výstupu se vzduch ochlazuje a zvlhčuje, což vytváří vhodné podmínky pro vznik ledových krystalů. Prach zde přitom funguje jako depoziční jádra, na nichž může docházet k depozičnímu růstu ledových krystalků. Výsledkem jsou cirry obsahující příměs prachových částic. Tato oblačnost se díky transportním procesům nejčastěji vyskytuje v rámci tlakové níže nad teplou frontou, kam teplý přenosový pás přivádí vzduch z nižších vrstev a kde dochází k jeho výstupu do vyšších hladin. Vzácněji se může objevit také nad okluzní frontou, pokud se proudění teplého přenosového pásu rozdělí do dvou větví.
Obr. 3 RGB produkt Cloud Phase ze satelitu MTG dne 13. 4. v ranních hodinách, zobrazující oblačnost nad Evropou s patrnou zrnitou strukturou cirrovité oblačnosti, zdroj: view.eumetsat.int
Tato cirrovitá oblačnost přitom často nevytváří homogenní vrstvu, ale zejména v nočních a ranních hodinách vykazuje charakteristickou jemně „zrnitou“ nebo „čočkovitou“ strukturu horní hranice oblačnosti (Obr. 3 a 6), která se během dne postupně vytrácí. Vznik této struktury cirrů s příměsí prachu souvisí především s procesy probíhajícími ve vrchní části oblačnosti. Jak jsme zmínili výše, prach zde působí jako depoziční jádra, na nichž vznikají velmi malé ledové krystaly. Vzhledem k omezenému množství vodní páry ve vyšších hladinách je výsledná oblačnost tvořena velkým počtem drobných krystalů, což ovlivňuje její vzhled a strukturu.
Obr. 4 Schéma vzniku zrnité struktury cirrovité oblačnosti s příměsí prachu. V levé části je znázorněn výstup vlhkého vzduchu spolu s prachem v rámci teplého přenosového pásu, ve střední části noční radiační ochlazování horní části oblačnosti a vpravo výsledná zrnitá struktura cirrů vznikající v důsledku mělké konvekce, zdroj: resources.eumetrain.org
výsledná zrnitá struktura cirrů vznikající v důsledku mělké konvekce.
Vznik této specifické struktury cirrovité oblačnosti s příměsí prachu se zatím nepodařilo jednoznačně vysvětlit a v literatuře se objevuje několik možných přístupů. Následující dvě teorie patří k nejčastěji zmiňovaným a snaží se popsat procesy, které k jejímu vzniku vedou. Prvním z vysvětlení vzniku zrnité struktury je zesílené radiační ochlazování během noci. Prach v cirrovité oblačnosti zvyšuje dlouhovlnné vyzařování, což vede k radiačnímu ochlazování vrchních vrstev oblačnosti a jejich destabilizaci. V důsledku toho se v horní části oblačnosti může rozvíjet mělká konvekce, která se projevuje právě zrnitou strukturou viditelnou na družicových snímcích. Během dne naopak absorpce krátkovlnného slunečního záření tuto vrstvu stabilizuje a struktura postupně zaniká.
Obr. 5 Vertikální řez polem ekvivalentní potenciální teploty a relativní vlhkosti (podle ECMWF) procházející oblačností teplé fronty s typickou zrnitou strukturou nad Středomořím dne 16. 4. 2026 ráno, zdroj: 185.254.223.166
Druhé vysvětlení vychází z předpokladu instability v rámci směšování suššího vzduchu obsahujícího prach a vlhčího vzduchu bez prachu. V tomto případě je klíčové vertikální uspořádání vzduchu, kdy vlhčí vzduch bez prachu se nachází nad vrstvou suššího vzduchu obsahujícího prach. Toto zvrstvení je patrné na Obr. 5, kde mezi 500–300 hPa se nachází sušší vzduch (hnědé odstíny linií se stejnou relativní vlhkostí vzduchu), zatímco nad touto vrstvou je vzduch vlhký. Postupným promícháváním těchto vrstev dochází k iniciaci tvorby ledových krystalů, nejprve na prachových částicích a následně i bez přítomnosti depozičních jader (tzv. homogenní nukleací). Tento proces může být dále zesílen nočním radiačním ochlazováním a vede k narušení homogenní struktury oblačnosti a vzniku zrnitého vzhledu, jak jsme popsali v předchozím odstavci. Obě vysvětlení se přitom nevylučují a pravděpodobně se v reálné atmosféře kombinují.
Obr. 6 RGB produkt VIS-IR (kombinace viditelného – VIS a infračerveného – IR záření) ze satelitu MSG zachycující detail oblačnosti teplé fronty z Obr. 5, zdroj: view.eumetsat.int
Na závěr zmiňme, že tyto prachové události ovlivňují i přesnost předpovědí, zejména maximálních teplot vzduchu, protože vzniklá cirrovitá oblačnost s příměsí prachu snižuje množství slunečního záření dopadajícího na zemský povrch. Jak jsme zmínili výše, přítomnost prachu podporuje vznik a větší rozsah cirrovité oblačnosti díky většímu množství depozičních jader. V situaci bez prachu by se vytvořilo jen omezené nebo žádné množství této oblačnosti. Současné numerické předpovědní modely však tento efekt často podceňují, protože nedokážou plně zohlednit vliv prachu na mikrofyziku oblaků. V důsledku toho bývá v modelových výstupech nadhodnoceno dopadající sluneční záření a předpovězené maximální teploty bývají vyšší než reálně jsou.
Obr. 1 24hodinový mikrofyzikální produkt satelitu MTG zachycující vývoj tlakové níže nad severní Afrikou 11. 4. 2026. Růžovými odstíny je patrný zvířený prach, který je dále transportován teplým přenosovým pásem (červené šipky) do vyšších vrstev troposféry, zdroj: view.eumetsat.int
Nejprve je důležité pochopit, jak se prach dostává do horních vrstev troposféry, kde se vyskytuje cirrovitá oblačnost. Důležitou roli zde hrají tlakové níže, které se často vyskytují nad severní Afrikou nebo nad oblastí Středozemního moře. Pokud jsou tyto systémy schopny zvedat prach z povrchu a zároveň jej ve své cirkulaci transportovat na větší vzdálenosti, označují se jako dust-infused baroclinic systems (DIBS). Tyto cyklony tak umožňují transport prachu z pouštních oblastí do vyšších vrstev atmosféry i nad vzdálenější regiony. Baroklinní prostředí představuje oblast s výraznými teplotními rozdíly mezi vzduchovými hmotami, což podporuje vznik a další prohlubování tlakových níží. Tyto tlakové níže jsou pak při dostatečně silném okrajovém proudění schopny zvířit a dále transportovat pouštní prach (za předpokladu, že se tlaková níže nachází nad pouští nebo v její blízkosti).
Obr. 2 Schéma přenosových pásů v extratropické cykloně. Teplý přenosový pás (Warm Conveyor Belt, oranžově) představuje výstupné proudění teplého a vlhkého vzduchu, zatímco studený (Cold Conveyor Belt, modře) a suchý přenosový pás (Dry Conveyor Belt, světle) doplňují cirkulaci tlakové níže, zdroj: resources.eumetrain.org
Prach je nejprve zvedán z povrchu silným větrem, který vzniká v důsledku výrazného tlakového gradientu v okolí tlakové níže, typicky nad severní Afrikou, a následně je zachycen její cirkulací. Klíčovou roli v jeho dalším transportu hraje teplý přenosový pás (v angl. Warm Conveyor Belt – WCB), což je proudění teplého a vlhkého vzduchu před studenou frontou, které v rámci cyklony postupně vystupuje vzhůru (Obr. 2).
V tomto výstupném proudění jsou částice prachu unášeny z nižších hladin až do horní troposféry, často až k tropopauze. Během tohoto výstupu se vzduch ochlazuje a zvlhčuje, což vytváří vhodné podmínky pro vznik ledových krystalů. Prach zde přitom funguje jako depoziční jádra, na nichž může docházet k depozičnímu růstu ledových krystalků. Výsledkem jsou cirry obsahující příměs prachových částic. Tato oblačnost se díky transportním procesům nejčastěji vyskytuje v rámci tlakové níže nad teplou frontou, kam teplý přenosový pás přivádí vzduch z nižších vrstev a kde dochází k jeho výstupu do vyšších hladin. Vzácněji se může objevit také nad okluzní frontou, pokud se proudění teplého přenosového pásu rozdělí do dvou větví.
Obr. 3 RGB produkt Cloud Phase ze satelitu MTG dne 13. 4. v ranních hodinách, zobrazující oblačnost nad Evropou s patrnou zrnitou strukturou cirrovité oblačnosti, zdroj: view.eumetsat.int
Tato cirrovitá oblačnost přitom často nevytváří homogenní vrstvu, ale zejména v nočních a ranních hodinách vykazuje charakteristickou jemně „zrnitou“ nebo „čočkovitou“ strukturu horní hranice oblačnosti (Obr. 3 a 6), která se během dne postupně vytrácí. Vznik této struktury cirrů s příměsí prachu souvisí především s procesy probíhajícími ve vrchní části oblačnosti. Jak jsme zmínili výše, prach zde působí jako depoziční jádra, na nichž vznikají velmi malé ledové krystaly. Vzhledem k omezenému množství vodní páry ve vyšších hladinách je výsledná oblačnost tvořena velkým počtem drobných krystalů, což ovlivňuje její vzhled a strukturu.
Obr. 4 Schéma vzniku zrnité struktury cirrovité oblačnosti s příměsí prachu. V levé části je znázorněn výstup vlhkého vzduchu spolu s prachem v rámci teplého přenosového pásu, ve střední části noční radiační ochlazování horní části oblačnosti a vpravo výsledná zrnitá struktura cirrů vznikající v důsledku mělké konvekce, zdroj: resources.eumetrain.org
výsledná zrnitá struktura cirrů vznikající v důsledku mělké konvekce.
Vznik této specifické struktury cirrovité oblačnosti s příměsí prachu se zatím nepodařilo jednoznačně vysvětlit a v literatuře se objevuje několik možných přístupů. Následující dvě teorie patří k nejčastěji zmiňovaným a snaží se popsat procesy, které k jejímu vzniku vedou. Prvním z vysvětlení vzniku zrnité struktury je zesílené radiační ochlazování během noci. Prach v cirrovité oblačnosti zvyšuje dlouhovlnné vyzařování, což vede k radiačnímu ochlazování vrchních vrstev oblačnosti a jejich destabilizaci. V důsledku toho se v horní části oblačnosti může rozvíjet mělká konvekce, která se projevuje právě zrnitou strukturou viditelnou na družicových snímcích. Během dne naopak absorpce krátkovlnného slunečního záření tuto vrstvu stabilizuje a struktura postupně zaniká.
Obr. 5 Vertikální řez polem ekvivalentní potenciální teploty a relativní vlhkosti (podle ECMWF) procházející oblačností teplé fronty s typickou zrnitou strukturou nad Středomořím dne 16. 4. 2026 ráno, zdroj: 185.254.223.166
Druhé vysvětlení vychází z předpokladu instability v rámci směšování suššího vzduchu obsahujícího prach a vlhčího vzduchu bez prachu. V tomto případě je klíčové vertikální uspořádání vzduchu, kdy vlhčí vzduch bez prachu se nachází nad vrstvou suššího vzduchu obsahujícího prach. Toto zvrstvení je patrné na Obr. 5, kde mezi 500–300 hPa se nachází sušší vzduch (hnědé odstíny linií se stejnou relativní vlhkostí vzduchu), zatímco nad touto vrstvou je vzduch vlhký. Postupným promícháváním těchto vrstev dochází k iniciaci tvorby ledových krystalů, nejprve na prachových částicích a následně i bez přítomnosti depozičních jader (tzv. homogenní nukleací). Tento proces může být dále zesílen nočním radiačním ochlazováním a vede k narušení homogenní struktury oblačnosti a vzniku zrnitého vzhledu, jak jsme popsali v předchozím odstavci. Obě vysvětlení se přitom nevylučují a pravděpodobně se v reálné atmosféře kombinují.
Obr. 6 RGB produkt VIS-IR (kombinace viditelného – VIS a infračerveného – IR záření) ze satelitu MSG zachycující detail oblačnosti teplé fronty z Obr. 5, zdroj: view.eumetsat.int
Na závěr zmiňme, že tyto prachové události ovlivňují i přesnost předpovědí, zejména maximálních teplot vzduchu, protože vzniklá cirrovitá oblačnost s příměsí prachu snižuje množství slunečního záření dopadajícího na zemský povrch. Jak jsme zmínili výše, přítomnost prachu podporuje vznik a větší rozsah cirrovité oblačnosti díky většímu množství depozičních jader. V situaci bez prachu by se vytvořilo jen omezené nebo žádné množství této oblačnosti. Současné numerické předpovědní modely však tento efekt často podceňují, protože nedokážou plně zohlednit vliv prachu na mikrofyziku oblaků. V důsledku toho bývá v modelových výstupech nadhodnoceno dopadající sluneční záření a předpovězené maximální teploty bývají vyšší než reálně jsou.
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.
