Pro zimy bývají typické vpády chladného vzduchu. Jak k nim dochází?
Během zimního období a také během podzimu a jara dochází k tzv. vpádům chladného vzduchu z Arktidy do mírných zeměpisných šířek, tedy i do České republiky. Jedná se o relativně rychlé a plošně rozsáhlé přílivy chladného vzduchu do oblastí, které jsou vzdáleny i tisíce kilometrů od místa vzniku chladných vzduchových hmot. Kupříkladu arktická vzduchová hmota se přesune nad střední Evropu. V letošní zimě jsme měli možnost sledovat také několik vpádů chladného vzduchu, a to v první polovině prosince, který následně vystřídalo nadprůměrně teplé počasí, a následně se pak vpád chladného vzduchu odehrál v prvním únorovém týdnu.
Obr. 1 Prosincový příliv chladného vzduchu nad Českou republiku po zadní straně tlakové níže (N) se středem nad Ukrajinou 11. 12. 2022. K samotnému vpádu chladného vzduchu došlo o pár dnů dříve, okolo 6. 12. nad Skandinávii, kde chladný vzduch nějakou dobu setrvával. Ve výrazném teplotním gradientu nad stření Evropou následně došlo k rozvoji tlakové níže, která se přesunovala východně od našeho území nad Bělorusko / Ukrajinu a po své zadní straně k nám deportovala chladný vzduch ze severní Evropy, zdroj: ventusky.com
Jak napovídá Obr. 1, k vpádům chladného vzduchu dochází většinou na zadních stranách tlakových níží a brázd nízkého tlaku vzduchu (protože zde na severní polokouli převládá proudění ze severních směrů), nebo se také může vyskytnout na přední straně tlakových výší. Vpády chladného vzduchu obvykle způsobují velmi prudké advekční ochlazování, tedy ochlazování způsobené přesunem vzduchových hmot. V některých případech může teplota vzduchu poklesnout za 20 hod až o 20 °C. Kromě teploty se mění i ostatní meteorologické prvky, jako například atmosférický tlak, který během vpádu chladného vzduchu vzrůstá, a rychlost větru, která rovněž vzrůstá a je spojená s tvorbou námrazy a dalšími nebezpečnými podmínkami.
Vpády chladného vzduchu do mírných zeměpisných šířek jsou úzce spjaty s polární stratosférickou cirkulací během chladné poloviny roku. Během tohoto období se nad Arktidou ve vyšších vrstvách troposféry a ve spodní a střední stratosféře rozvíjí tzv. polární vír. Tento jev bývá často ne úplně šťastně skloňován různými médii. Je důležité si uvědomit, že tyto polární víry nejsou ani neobvyklé, ani extrémní. Jedná se o základní složku všeobecné cirkulace atmosféry a některé extrémní jevy počasí na některých místech souvisejí s přechodnými posuny okraje polárního víru.
Obr. 2 Geopotenciální výška v hladině 10 hPa (cca 30 km) nad Arktidou ve dnech 31. 1. 2020 a 31. 1. 2021, zdroj: giovanni.gsfc.nasa.gov
Především na severní polokouli bývá polární vír z hlediska intenzity variabilní. V jednom roce se může vyskytnout velmi silný a perzistentní, zatímco v dalším roce může být slabý a narušovaný. Taková situace se vyskytla mezi roky 2020 a 2021. V roce 2020 byl polární vír velmi silný s nízkými teplotami ve svém středu a naopak v roce 2021 byl polární vír slabý a narušovaný přílivy teplejšího vzduchu z nižších zeměpisných šířek do polární stratosféry (Obr. 2). A jak souvisí síla polárního víru s vpády studeného vzduchu? Polární vír si můžeme s nadsázkou představit jako rotující trychtýř, který izoluje chladný vzduch nad Arktidou. Když je tento trychtýř silný, vzduch nad Arktidou se prochlazuje a nedochází, alespoň v majoritních případech, k jeho vylévání do nižších zeměpisných šířek. Je tedy silnější zonální složka proudění (od západu na východ) a nedochází k výraznější meridionalizaci (severojižní proudění). Ale pokud je náš rotující trychtýř slabší, hůře izoluje chladný vzduch nad Arktidou, a ten se tím pádem může rozlévat do nižších zeměpisných šířek. Můžeme tvrdit, že se oslabuje zonální proudění a dochází k častější meridionalizaci proudění.
Obr. 3 Rozložení teploty vzduchu v hladině 850 hPa (cca 1,5 km) nad Evropou a severním Atlantikem dne 12. 2. 2021. Čárami je znázorněn příliv chladného vzduchu nad Českou republiku mezi tlakovou výší (V) se středem nad jižním Norskem a tlakovou níží (N) se středem nad Ukrajinou, zdroj: ventusky.com
Jak jsme uváděli v předchozím odstavci, v zimní sezóně 2020-2021 byl polární vír slabý, protože byl často narušován přílivy teplého vzduchu do polární stratosféry z nižších zeměpisných šířek, což oslabuje jeho cyklonální cirkulaci. Tyto přílivy teplejšího vzduchu jsou vyjádřeny vyššími hodnotami geopotenciálu, které způsobují slabší a menší cirkulační jádro polárního víru v roce 2021 v porovnání s rokem 2020 (Obr. 2). Cirkulační jádro je také odsunuto směrem k Evropě. Slabší polární vír zapříčinil vznik několika vpádů chladného vzduchu do střední Evropy, především během ledna a února 2021. Jeden takový vpád se vyskytl okolo 12. 2. 2021 (Obr. 3) a přinesl i mimo hory silné mrazy pod -15 °C.
Narušení polárního víru v zimě 2020-2021 je dobře patrné také na průběhu polárních stratosférických teplot, kdy především v lednu a v první polovině února jsou polární stratosférické teploty nadprůměrné (Obr. 4). Naopak v předchozí zimě 2019-2020 byl polární vír silný a izoloval chladný vzduch ve svém středu, což se odráží na podprůměrných polárních stratosférických teplotách.
Obr. 4 Denní průměrné teploty v hladině 50 hPa (cca 18 km) pro území 60-90° s. š. v zimě 2019-2020 (modře) a v zimě 2020-2021 (červeně) v porovnání s dlouhodobým průměrem za roky 1979-2021 (černě) doplněné o směrodatnou odchylku (šedě), zdroj: acd-ext.gsfc.nasa.gov
Na závěr dodejme, že k vhodnému postavení tlakových útvarů v Evropě pro vpád chladnějšího vzduchu nad naše území dojde v příštím týdnu. Přes východ Evropy se bude přesouvat tlaková níže, po jejíž zadní straně k nám pronikne chladný vzduch od severozápadu. Minimálně do hor se tak vrátí zima a sněžení. O nijak výrazný vpád studeného vzduchu ale zřejmě nepůjde.
Obr. 1 Prosincový příliv chladného vzduchu nad Českou republiku po zadní straně tlakové níže (N) se středem nad Ukrajinou 11. 12. 2022. K samotnému vpádu chladného vzduchu došlo o pár dnů dříve, okolo 6. 12. nad Skandinávii, kde chladný vzduch nějakou dobu setrvával. Ve výrazném teplotním gradientu nad stření Evropou následně došlo k rozvoji tlakové níže, která se přesunovala východně od našeho území nad Bělorusko / Ukrajinu a po své zadní straně k nám deportovala chladný vzduch ze severní Evropy, zdroj: ventusky.com
Jak napovídá Obr. 1, k vpádům chladného vzduchu dochází většinou na zadních stranách tlakových níží a brázd nízkého tlaku vzduchu (protože zde na severní polokouli převládá proudění ze severních směrů), nebo se také může vyskytnout na přední straně tlakových výší. Vpády chladného vzduchu obvykle způsobují velmi prudké advekční ochlazování, tedy ochlazování způsobené přesunem vzduchových hmot. V některých případech může teplota vzduchu poklesnout za 20 hod až o 20 °C. Kromě teploty se mění i ostatní meteorologické prvky, jako například atmosférický tlak, který během vpádu chladného vzduchu vzrůstá, a rychlost větru, která rovněž vzrůstá a je spojená s tvorbou námrazy a dalšími nebezpečnými podmínkami.
Vpády chladného vzduchu do mírných zeměpisných šířek jsou úzce spjaty s polární stratosférickou cirkulací během chladné poloviny roku. Během tohoto období se nad Arktidou ve vyšších vrstvách troposféry a ve spodní a střední stratosféře rozvíjí tzv. polární vír. Tento jev bývá často ne úplně šťastně skloňován různými médii. Je důležité si uvědomit, že tyto polární víry nejsou ani neobvyklé, ani extrémní. Jedná se o základní složku všeobecné cirkulace atmosféry a některé extrémní jevy počasí na některých místech souvisejí s přechodnými posuny okraje polárního víru.
Obr. 2 Geopotenciální výška v hladině 10 hPa (cca 30 km) nad Arktidou ve dnech 31. 1. 2020 a 31. 1. 2021, zdroj: giovanni.gsfc.nasa.gov
Především na severní polokouli bývá polární vír z hlediska intenzity variabilní. V jednom roce se může vyskytnout velmi silný a perzistentní, zatímco v dalším roce může být slabý a narušovaný. Taková situace se vyskytla mezi roky 2020 a 2021. V roce 2020 byl polární vír velmi silný s nízkými teplotami ve svém středu a naopak v roce 2021 byl polární vír slabý a narušovaný přílivy teplejšího vzduchu z nižších zeměpisných šířek do polární stratosféry (Obr. 2). A jak souvisí síla polárního víru s vpády studeného vzduchu? Polární vír si můžeme s nadsázkou představit jako rotující trychtýř, který izoluje chladný vzduch nad Arktidou. Když je tento trychtýř silný, vzduch nad Arktidou se prochlazuje a nedochází, alespoň v majoritních případech, k jeho vylévání do nižších zeměpisných šířek. Je tedy silnější zonální složka proudění (od západu na východ) a nedochází k výraznější meridionalizaci (severojižní proudění). Ale pokud je náš rotující trychtýř slabší, hůře izoluje chladný vzduch nad Arktidou, a ten se tím pádem může rozlévat do nižších zeměpisných šířek. Můžeme tvrdit, že se oslabuje zonální proudění a dochází k častější meridionalizaci proudění.
Obr. 3 Rozložení teploty vzduchu v hladině 850 hPa (cca 1,5 km) nad Evropou a severním Atlantikem dne 12. 2. 2021. Čárami je znázorněn příliv chladného vzduchu nad Českou republiku mezi tlakovou výší (V) se středem nad jižním Norskem a tlakovou níží (N) se středem nad Ukrajinou, zdroj: ventusky.com
Jak jsme uváděli v předchozím odstavci, v zimní sezóně 2020-2021 byl polární vír slabý, protože byl často narušován přílivy teplého vzduchu do polární stratosféry z nižších zeměpisných šířek, což oslabuje jeho cyklonální cirkulaci. Tyto přílivy teplejšího vzduchu jsou vyjádřeny vyššími hodnotami geopotenciálu, které způsobují slabší a menší cirkulační jádro polárního víru v roce 2021 v porovnání s rokem 2020 (Obr. 2). Cirkulační jádro je také odsunuto směrem k Evropě. Slabší polární vír zapříčinil vznik několika vpádů chladného vzduchu do střední Evropy, především během ledna a února 2021. Jeden takový vpád se vyskytl okolo 12. 2. 2021 (Obr. 3) a přinesl i mimo hory silné mrazy pod -15 °C.
Narušení polárního víru v zimě 2020-2021 je dobře patrné také na průběhu polárních stratosférických teplot, kdy především v lednu a v první polovině února jsou polární stratosférické teploty nadprůměrné (Obr. 4). Naopak v předchozí zimě 2019-2020 byl polární vír silný a izoloval chladný vzduch ve svém středu, což se odráží na podprůměrných polárních stratosférických teplotách.
Obr. 4 Denní průměrné teploty v hladině 50 hPa (cca 18 km) pro území 60-90° s. š. v zimě 2019-2020 (modře) a v zimě 2020-2021 (červeně) v porovnání s dlouhodobým průměrem za roky 1979-2021 (černě) doplněné o směrodatnou odchylku (šedě), zdroj: acd-ext.gsfc.nasa.gov
Na závěr dodejme, že k vhodnému postavení tlakových útvarů v Evropě pro vpád chladnějšího vzduchu nad naše území dojde v příštím týdnu. Přes východ Evropy se bude přesouvat tlaková níže, po jejíž zadní straně k nám pronikne chladný vzduch od severozápadu. Minimálně do hor se tak vrátí zima a sněžení. O nijak výrazný vpád studeného vzduchu ale zřejmě nepůjde.
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.
