Když z jedné bouře vzniknou dvě, na Jihlavsku se odehrálo štěpení supercely
Pokud při bouřkových situacích bedlivě sledujete snímky z meteorologického radaru, můžete si výjimečně všimnout jednoho bouřkového jádra, které se postupně rozdělí na dvě a ty se od sebe při dalším postupu vzdalují. Takové rozdělení bouřky proběhlo 3. srpna na Jihlavsku, kam bouřka přinesla vydatné krupobití a způsobila značné škody. Tato situace je znázorněna v sekvenci čtyř radarových snímků po 20 min na Obr. 1. Obrázek zachycuje zpočátku jednu bouři (A) západně od Jihlavy, která se začne dělit na dvě další (B, C), jež se od sebe vzdalují (D). Bouře pohybující se vlevo začíná slábnout, zatímco bouře směřující doprava si zachovává svou intenzitu.
Obr. 1: Radarové snímky zachycující vývoj bouře na Jihlavsku dne 3. 8. 2021 mezi 18:30 – 19:30 hod., zdroj: chmi.cz
Tento mechanizmus, popsaný v prvním odstavci, označujeme jako štěpení supercely. Supercelou se rozumí bouře s delší životností a jedním silným rotujícím stoupavým proudem. V podstatě se jedná o jednu konvektivní celu, která se spojitě obnovuje. Mezi další rysy supercely patří dlouhá životnost a odchylování většinou doprava od středního směru větru (například okolní bouře směřují ze západu na východ a supercela se začne pomalu stáčet jihozápadně – po směru hodinových ručiček, tím ji lze odlišit). Lze také zaznamenat supercely, které se stáčejí doleva od středního směru větru. Pro vznik supercely je důležitý silný vertikální střih větru (změna směru a rychlosti větru s výškou) a zpravidla vyšší hodnoty dostupné potenciální energie pro konvekci (CAPE). Ovšem nutno uvést, že i při nižších hodnotách CAPE může docházet k rozvoji silnějších supercel (viz článek Supercela - nejsilnější typ bouřky na světě).
Jihlava 3. srpna - supercela do města přinesla vydatné krupobití, které je pro supercely typické. Odklízení krup probíhalo ještě dlouho po bouři, zdroj: jihlava.cz
Proces štěpení supercely
Speciální vlastností supercel, jak již bylo zmíněno, je možnost štěpení jedné supercelární bouře na dvě sekundární, které se následně od sebe vzdalují. Tyto sekundární supercely mají opačný směr rotace výstupného proudu. Při dalším vývoji většinou jedna sekundární supercela zaniká a druhá získává rysy zralé stacionární supercely. Složité procesy vedoucí ke štěpení supercely ukazuje obrázek 2.
Obr. 2: Schematické znázornění vývoje rotace v prostředí se střihem větru, který s výškou nemění směr. Na Obr. (a) je znázorněna transformace horizontální vorticity (okolo oblaku vyznačena černou linií v severojižním směru) na vorticitu vertikální (v oblaku je pomyslná trubice vorticity deformována stoupavým proudem). Vzniká tak dvojice vírů vertikální vorticity s opačnou rotací (+, -). Válcová bílá šipka znázorňuje relativní proudění vůči oblaku. Šedé hranaté šipky ukazují po stranách vynucené vzestupné proudění a uprostřed sestupný proud. Na Obr. (b) je znázorněno stádium štěpení supercely. Sestupný proud uprostřed oblaku, který je způsoben padajícími srážkami, deformuje vírovou trubici (černou křivku) směrem dolů a dává vzniknout další dvojici vírů a chladnému sestupnému prodění směrem k zemi. Symbolem studené fronty je znázorněno čelo chladného výtoku z bouře, zdroj: Houze, 1993
Oblak na Obr. 2a si můžeme představit jako počáteční stádium supercely. Pokud se v oblasti výstupného proudu nahromadí větší množství srážkové vody, její hmotnost převýší sílu vztlaku stoupavého proudu a vzniká sestupný proud. Sestup vzduchu s nahromaděnou vodou je provázen výparem, při kterém se spotřebovává latentní teplo, a tedy se dále ochlazuje a v uvozovkách padá rychleji. Při kontaktu padajícího vzduchu se zemským povrchem se vzduch rozlévá do stran. Při této situaci je zapotřebí silnější vertikální střih větru, který zaručí, že rozlévající se vzduch neodřízne oblak od vzestupného proudu (jinými slovy neodřízne bouřku od zdroje energie). Tedy pokud máme silnější vertikální střih větru, dochází k aktivnímu vtoku vzduchu do bouře, který je relativní vzhledem k pohybu dané bouře (pokud se bouře pohybuje od západu na východ, bude vtok na její východní straně) a jeho oddělení od rozlévajícího se sestupného proudu.
Jihlava 3. srpna - supercela do města přinesla vydatné krupobití a přívalové srážky. Právě sestupný proud z oblaku stáhne veliké množství vody. Díky tomu, že se jedná o supercelu, ovšem bouřka v daném místě nezaniká a stále ji živý vzestupný proud, který je oddělen díky střihu větru od rozlévajícího se sestupného proudu. Supercely tak působí škody v rozsáhlých oblastech, zdroj: jihlava.cz
Další důsledek silnějšího vertikálního střihu větru, který prodlužuje životnost bouře, je vznik vertikálních tlakových gradientů (změny tlaku vzduchu s výškou), které napomáhají vzniku nových výstupných proudů na jižním a severním boku oblaku (Obr. 2b – hranaté šipky). Tyto tlakové gradienty vznikají v reakci na dynamické působení střihu větru a rotaci ve středních hladinách. Rotace ve středních hladinách po stranách oblaku je poplatná za pokles tlaku a tedy zesílení vzestupného proudu. Znaménko rotace (+, -) v tomto případě neovlivňuje tlak, čili v cyklonálním i anticyklonálním víru dochází k poklesu tlaku.
Reakcí na tyto dva popsané faktory (neustále aktivní vtok vzduchu do bouře a vznik vertikálních tlakových gradientů) je rozštěpení supercely.
Animovaně zachycený proces štěpení supercely - patrný je vznik dvou vírů (mezocyklon), které od sebe oddělí sestupný proud
Na videu zachycené štěpení supercely, kdy vzniká jeden cyklonální a druhý anticyklonální vír (zachyceno v Mexiku 22. května 2017)
Výše popsaný mechanismus štěpení supercely se odehrává za situace s vertikálním střihem větru, který nemění směr (nedochází ke stáčení větru s výškou). V takovém prostředí vzniknou dvě zrcadlově stejné supercely s opačnou orientací rotace. Pokud uvažujeme, že se počáteční supercela pohybovala ze západu na východ, tak po jejím rozštěpení bude mít sekundární supercela pohybující se doprava cyklonálně rotující výstupný proud a sekundární supercela pohybující se vlevo analogicky anticyklonálně rotující výstupný proud. Ovšem situace, kdy se budou obě bouře dále rozvíjet a udržovat si svou intenzitu, se vyskytuje pouze sporadicky. Ve většině případů se udrží pouze jedna sekundární supercela a druhá postupně zaniká. K zániku dochází zpravidla u supercely s anticyklonálně rotujícím stoupavým proudem (tedy ta, která se odklání doleva). Popsané chování můžeme pozorovat také na Jihlavsku na Obr. 1, kdy bouře směřující po štěpení na severovýchod postupně slábne.
Obr. 1: Radarové snímky zachycující vývoj bouře na Jihlavsku dne 3. 8. 2021 mezi 18:30 – 19:30 hod., zdroj: chmi.cz
Tento mechanizmus, popsaný v prvním odstavci, označujeme jako štěpení supercely. Supercelou se rozumí bouře s delší životností a jedním silným rotujícím stoupavým proudem. V podstatě se jedná o jednu konvektivní celu, která se spojitě obnovuje. Mezi další rysy supercely patří dlouhá životnost a odchylování většinou doprava od středního směru větru (například okolní bouře směřují ze západu na východ a supercela se začne pomalu stáčet jihozápadně – po směru hodinových ručiček, tím ji lze odlišit). Lze také zaznamenat supercely, které se stáčejí doleva od středního směru větru. Pro vznik supercely je důležitý silný vertikální střih větru (změna směru a rychlosti větru s výškou) a zpravidla vyšší hodnoty dostupné potenciální energie pro konvekci (CAPE). Ovšem nutno uvést, že i při nižších hodnotách CAPE může docházet k rozvoji silnějších supercel (viz článek Supercela - nejsilnější typ bouřky na světě).
Jihlava 3. srpna - supercela do města přinesla vydatné krupobití, které je pro supercely typické. Odklízení krup probíhalo ještě dlouho po bouři, zdroj: jihlava.cz
Proces štěpení supercely
Speciální vlastností supercel, jak již bylo zmíněno, je možnost štěpení jedné supercelární bouře na dvě sekundární, které se následně od sebe vzdalují. Tyto sekundární supercely mají opačný směr rotace výstupného proudu. Při dalším vývoji většinou jedna sekundární supercela zaniká a druhá získává rysy zralé stacionární supercely. Složité procesy vedoucí ke štěpení supercely ukazuje obrázek 2.
Obr. 2: Schematické znázornění vývoje rotace v prostředí se střihem větru, který s výškou nemění směr. Na Obr. (a) je znázorněna transformace horizontální vorticity (okolo oblaku vyznačena černou linií v severojižním směru) na vorticitu vertikální (v oblaku je pomyslná trubice vorticity deformována stoupavým proudem). Vzniká tak dvojice vírů vertikální vorticity s opačnou rotací (+, -). Válcová bílá šipka znázorňuje relativní proudění vůči oblaku. Šedé hranaté šipky ukazují po stranách vynucené vzestupné proudění a uprostřed sestupný proud. Na Obr. (b) je znázorněno stádium štěpení supercely. Sestupný proud uprostřed oblaku, který je způsoben padajícími srážkami, deformuje vírovou trubici (černou křivku) směrem dolů a dává vzniknout další dvojici vírů a chladnému sestupnému prodění směrem k zemi. Symbolem studené fronty je znázorněno čelo chladného výtoku z bouře, zdroj: Houze, 1993
Oblak na Obr. 2a si můžeme představit jako počáteční stádium supercely. Pokud se v oblasti výstupného proudu nahromadí větší množství srážkové vody, její hmotnost převýší sílu vztlaku stoupavého proudu a vzniká sestupný proud. Sestup vzduchu s nahromaděnou vodou je provázen výparem, při kterém se spotřebovává latentní teplo, a tedy se dále ochlazuje a v uvozovkách padá rychleji. Při kontaktu padajícího vzduchu se zemským povrchem se vzduch rozlévá do stran. Při této situaci je zapotřebí silnější vertikální střih větru, který zaručí, že rozlévající se vzduch neodřízne oblak od vzestupného proudu (jinými slovy neodřízne bouřku od zdroje energie). Tedy pokud máme silnější vertikální střih větru, dochází k aktivnímu vtoku vzduchu do bouře, který je relativní vzhledem k pohybu dané bouře (pokud se bouře pohybuje od západu na východ, bude vtok na její východní straně) a jeho oddělení od rozlévajícího se sestupného proudu.
Jihlava 3. srpna - supercela do města přinesla vydatné krupobití a přívalové srážky. Právě sestupný proud z oblaku stáhne veliké množství vody. Díky tomu, že se jedná o supercelu, ovšem bouřka v daném místě nezaniká a stále ji živý vzestupný proud, který je oddělen díky střihu větru od rozlévajícího se sestupného proudu. Supercely tak působí škody v rozsáhlých oblastech, zdroj: jihlava.cz
Další důsledek silnějšího vertikálního střihu větru, který prodlužuje životnost bouře, je vznik vertikálních tlakových gradientů (změny tlaku vzduchu s výškou), které napomáhají vzniku nových výstupných proudů na jižním a severním boku oblaku (Obr. 2b – hranaté šipky). Tyto tlakové gradienty vznikají v reakci na dynamické působení střihu větru a rotaci ve středních hladinách. Rotace ve středních hladinách po stranách oblaku je poplatná za pokles tlaku a tedy zesílení vzestupného proudu. Znaménko rotace (+, -) v tomto případě neovlivňuje tlak, čili v cyklonálním i anticyklonálním víru dochází k poklesu tlaku.
Reakcí na tyto dva popsané faktory (neustále aktivní vtok vzduchu do bouře a vznik vertikálních tlakových gradientů) je rozštěpení supercely.
Animovaně zachycený proces štěpení supercely - patrný je vznik dvou vírů (mezocyklon), které od sebe oddělí sestupný proud
Na videu zachycené štěpení supercely, kdy vzniká jeden cyklonální a druhý anticyklonální vír (zachyceno v Mexiku 22. května 2017)
Výše popsaný mechanismus štěpení supercely se odehrává za situace s vertikálním střihem větru, který nemění směr (nedochází ke stáčení větru s výškou). V takovém prostředí vzniknou dvě zrcadlově stejné supercely s opačnou orientací rotace. Pokud uvažujeme, že se počáteční supercela pohybovala ze západu na východ, tak po jejím rozštěpení bude mít sekundární supercela pohybující se doprava cyklonálně rotující výstupný proud a sekundární supercela pohybující se vlevo analogicky anticyklonálně rotující výstupný proud. Ovšem situace, kdy se budou obě bouře dále rozvíjet a udržovat si svou intenzitu, se vyskytuje pouze sporadicky. Ve většině případů se udrží pouze jedna sekundární supercela a druhá postupně zaniká. K zániku dochází zpravidla u supercely s anticyklonálně rotujícím stoupavým proudem (tedy ta, která se odklání doleva). Popsané chování můžeme pozorovat také na Jihlavsku na Obr. 1, kdy bouře směřující po štěpení na severovýchod postupně slábne.
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.
