Hluboká tlaková níže přinesla do části Severní Ameriky extrémní počasí, od tornád po sněhové bouře
V průběhu neděle a během pondělí zasáhla východní polovinu Spojených států neobvykle rozsáhlá a hluboká tlaková níže, která přinesla kombinaci hned několika extrémních meteorologických jevů. Tlaková níže se zformovala v průběhu soboty a následně postupovala přes centrální část země, kde vyvolala na své jižní straně silné bouřky a rovněž i několik tornád. Naopak na její severní straně se vyskytlo intenzivní sněžení a místy, hlavně v oblasti Středozápadu a Velkých jezer, v kombinaci se silným větrem i sněhové bouře. Tato synoptická situace způsobila rozsáhlé výpadky elektrické energie, výrazné narušení letecké dopravy a komplikace v silniční dopravě. Událost představuje meteorologicky zajímavý případ, kdy hluboká tlaková níže vzniklá v důsledku silného horizontálního teplotního rozhraní způsobila v jarním období současně konvektivní i zimní extrémy počasí na rozsáhlém území Severní Ameriky.
Obr. 1 Poloha tlakové níže a radarové odrazy v pondělí ve 4:00 UTC, zdroj: ventusky.com
Obr. 1 ukazuje polohu tlakové níže časně v pondělí okolo 4:00 UTC se středem jižně od Velkých jezer. Jižně od středu této tlakové níže je patrná relativně dlouhá studená fronta, která se táhne až k Mexickému zálivu. Na čele studené fronty se vytvořila výrazná linie konvektivních bouří, kterou označujeme jako squall line, jež byla doprovázena silnými nárazy větru a místy také výskytem větších krup. V rámci této bouřkové linie se vyskytla i tornáda, přičemž jedno z potvrzených tornád bylo zaznamenáno poblíž města Humphrey ve státě Arkansas.
V některých úsecích vykazovala squall line zvlněnou strukturu označovanou jako Line Echo Wave Pattern (LEWP). Tento typ struktury je typicky spojen s výskytem mezovortexů podél linie bouří. Jejich vznik souvisí především s výrazným horizontálním střihem větru v přízemní vrstvě atmosféry před postupující studenou frontou. Na čele linie se zároveň vytváří výrazná zóna konvergence mezi teplým přítokem vzduchu před linií a studeným výtokem z bouří. V této oblasti výrazného střihu větru může docházet k zesilování horizontální vorticity a k formování mezovortexů, které podél zvlněné části linie dále zesilují. Tyto mezovortexy mohou při dostatečně intenzivní konvekci vést ke vzniku tornád vázaných na samotnou squall line. Tato tornáda však trvají zpravidla kratší dobu a oproti tornádům vázaných na mezocyklonální cirkulaci v supercelách (viz níže) bývají slabší. Kromě zmíněných projevů přinesly bouřky i enormní množství blesků, za poslední dva dny jich uhodilo skoro 700 tisíc (viz Obr. níže)
Výskyt blesků za poslední dva dny v USA, zdroj: blitzortung.org
Tornáda při této situaci však nemusí vznikat pouze v rámci LEWP. Před postupující studenou frontou se v teplém a vlhkém vzduchu proudícím z oblasti Mexického zálivu při dostatečné instabilitě a výrazném vertikálním střihu větru mohou vytvářet také izolované supercelární bouře. Tyto supercely jsou často schopny produkovat tornáda ještě před příchodem samotné squall line. Jak se studená fronta dále posouvá na východ, mohou tyto bouře postupně splynout s postupujícím bouřkovým systémem.
Obr. 2 Očekávaná nová sněhová pokrývka do úterního rána v oblasti Velkých jezer a západní Kanady, zdroj: ventusky.com
Na severní straně tlakové níže se naopak vyskytly výrazné zimní projevy počasí. V oblasti Středozápadu a Velkých jezer a východní Kanady se v chladném sektoru cyklony vyskytovalo intenzivní sněžení, které bylo místy doprovázeno silným větrem. Kombinace vydatných srážek a zesilujícího tlakového gradientu (viz husté izobary okolo středu cyklony na Obr. 2) vedla v některých oblastech k podmínkám sněhové bouře s výrazně sníženou horizontální dohledností. Nejvyšší úhrny nového sněhu byly zaznamenány především v severních částech Minnesoty, Wisconsinu a na Horním poloostrově Michiganu, kde mohl celkový přírůstek sněhové pokrývky místy přesáhnout i několik desítek centimetrů. Jak ukazuje obr. 2, nejvyšší úhrny nového sněhu se do úterního rána očekávají především v severní části cyklony. Pás vydatnějšího sněžení se rozprostírá zejména v oblasti Velkých jezer a dále pokračuje směrem na severovýchod přes jižní část kanadského Ontaria a Québecu.
Obr. 3 Rozložení teploty vzduchu v tlakové hladině 850 hPa v pondělí okolo 23:00 UTC nad Severní Amerikou, zdroj: ventusky.com
Obr. 3 ukazuje teploty vzduchu v pondělí okolo 23:00 UTC v tlakové hladině 850 hPa (přibližně 1,5 km), z čehož lze dobře poznat rozmístění a hranice jednotlivých vzduchových hmot. Za výraznou studenou frontou dochází po zadní straně hluboké tlakové níže k přílivu relativně chladného vzduchu do centrální a východní části USA. Oproti tomu jihozápad je nadprůměrně teplý. Za tyto rozdíly je odpovědné zejména meandrující tryskové proudění.
Obr. 4 Meandrující tryskové proudění nad Severní Amerikou v tlakové hladině 500 hPa (přibližně 5,5 km) v pondělí, zdroj: ventusky.com
Jak je patrné z obr. 4, ve střední troposféře (hladina 500 hPa) se nad Severní Amerikou vyskytuje zmíněné výrazně meandrující tryskové proudění. Nad centrální částí Spojených států je patrná hluboká brázda, zatímco nad západní částí kontinentu se nachází oblast vyššího tlaku vzduchu ve vyšších vrstvách atmosféry. Takto zvlněné tryskové proudění podporuje silný meridionální transport vzduchových hmot mezi nižšími a vyššími zeměpisnými šířkami, v důsledku čehož dochází k výrazným teplotním kontrastům mezi jednotlivými částmi Spojených států. Zatímco do jihozápadní části země proudí po přední straně hřebene teplejší vzduch z nižších zeměpisných šířek, do severovýchodní části kontinentu je naopak přiváděn chladnější vzduch ze severu. Výrazné meandrování tryskového proudění tak umožňuje současný výskyt velmi rozdílných meteorologických podmínek v různých částech kontinentu.
V následujících dnech budou meteorologické extrémy pokračovat. Očekává se, že zmíněná vlna tryskového proudění ukázaná na Obr. 4 bude posouvat k východu a naopak se nad velkou část USA nasune od jihozápadu hřeben vyššího tlaku vzduchu. Ten zapříčiní příliv velmi teplého vzduchu z jižních směrů a rekordně vysoké teploty, překračující na mnoha místech i 40 °C ve druhé polovině tohoto týdne (Obr. 5).
Obr. 5 Nejvyšší denní teploty v sobotu 21. 3. 2025 v USA překračující na jihozápadě i 40 °C, zdroj: ventusky.com
Závěrem zmiňme, že toto tryskové proudění způsobilo spolu s výrazným teplotním rozhraním rychlý rozvoj a výrazné prohloubení zmíněné tlakové níže. Výraznější meandry tryskového proudění pak mohou souviset se slabším polárním vírem, který se aktuálně vyskytuje ve stratosféře, ale také s přirozenou variabilitou klimatického systému (jako například ENSO) a rozmístěním tlakových útvarů v troposféře.
Obr. 1 Poloha tlakové níže a radarové odrazy v pondělí ve 4:00 UTC, zdroj: ventusky.com
Obr. 1 ukazuje polohu tlakové níže časně v pondělí okolo 4:00 UTC se středem jižně od Velkých jezer. Jižně od středu této tlakové níže je patrná relativně dlouhá studená fronta, která se táhne až k Mexickému zálivu. Na čele studené fronty se vytvořila výrazná linie konvektivních bouří, kterou označujeme jako squall line, jež byla doprovázena silnými nárazy větru a místy také výskytem větších krup. V rámci této bouřkové linie se vyskytla i tornáda, přičemž jedno z potvrzených tornád bylo zaznamenáno poblíž města Humphrey ve státě Arkansas.
V některých úsecích vykazovala squall line zvlněnou strukturu označovanou jako Line Echo Wave Pattern (LEWP). Tento typ struktury je typicky spojen s výskytem mezovortexů podél linie bouří. Jejich vznik souvisí především s výrazným horizontálním střihem větru v přízemní vrstvě atmosféry před postupující studenou frontou. Na čele linie se zároveň vytváří výrazná zóna konvergence mezi teplým přítokem vzduchu před linií a studeným výtokem z bouří. V této oblasti výrazného střihu větru může docházet k zesilování horizontální vorticity a k formování mezovortexů, které podél zvlněné části linie dále zesilují. Tyto mezovortexy mohou při dostatečně intenzivní konvekci vést ke vzniku tornád vázaných na samotnou squall line. Tato tornáda však trvají zpravidla kratší dobu a oproti tornádům vázaných na mezocyklonální cirkulaci v supercelách (viz níže) bývají slabší. Kromě zmíněných projevů přinesly bouřky i enormní množství blesků, za poslední dva dny jich uhodilo skoro 700 tisíc (viz Obr. níže)
Výskyt blesků za poslední dva dny v USA, zdroj: blitzortung.org
Tornáda při této situaci však nemusí vznikat pouze v rámci LEWP. Před postupující studenou frontou se v teplém a vlhkém vzduchu proudícím z oblasti Mexického zálivu při dostatečné instabilitě a výrazném vertikálním střihu větru mohou vytvářet také izolované supercelární bouře. Tyto supercely jsou často schopny produkovat tornáda ještě před příchodem samotné squall line. Jak se studená fronta dále posouvá na východ, mohou tyto bouře postupně splynout s postupujícím bouřkovým systémem.
Obr. 2 Očekávaná nová sněhová pokrývka do úterního rána v oblasti Velkých jezer a západní Kanady, zdroj: ventusky.com
Na severní straně tlakové níže se naopak vyskytly výrazné zimní projevy počasí. V oblasti Středozápadu a Velkých jezer a východní Kanady se v chladném sektoru cyklony vyskytovalo intenzivní sněžení, které bylo místy doprovázeno silným větrem. Kombinace vydatných srážek a zesilujícího tlakového gradientu (viz husté izobary okolo středu cyklony na Obr. 2) vedla v některých oblastech k podmínkám sněhové bouře s výrazně sníženou horizontální dohledností. Nejvyšší úhrny nového sněhu byly zaznamenány především v severních částech Minnesoty, Wisconsinu a na Horním poloostrově Michiganu, kde mohl celkový přírůstek sněhové pokrývky místy přesáhnout i několik desítek centimetrů. Jak ukazuje obr. 2, nejvyšší úhrny nového sněhu se do úterního rána očekávají především v severní části cyklony. Pás vydatnějšího sněžení se rozprostírá zejména v oblasti Velkých jezer a dále pokračuje směrem na severovýchod přes jižní část kanadského Ontaria a Québecu.
Obr. 3 Rozložení teploty vzduchu v tlakové hladině 850 hPa v pondělí okolo 23:00 UTC nad Severní Amerikou, zdroj: ventusky.com
Obr. 3 ukazuje teploty vzduchu v pondělí okolo 23:00 UTC v tlakové hladině 850 hPa (přibližně 1,5 km), z čehož lze dobře poznat rozmístění a hranice jednotlivých vzduchových hmot. Za výraznou studenou frontou dochází po zadní straně hluboké tlakové níže k přílivu relativně chladného vzduchu do centrální a východní části USA. Oproti tomu jihozápad je nadprůměrně teplý. Za tyto rozdíly je odpovědné zejména meandrující tryskové proudění.
Obr. 4 Meandrující tryskové proudění nad Severní Amerikou v tlakové hladině 500 hPa (přibližně 5,5 km) v pondělí, zdroj: ventusky.com
Jak je patrné z obr. 4, ve střední troposféře (hladina 500 hPa) se nad Severní Amerikou vyskytuje zmíněné výrazně meandrující tryskové proudění. Nad centrální částí Spojených států je patrná hluboká brázda, zatímco nad západní částí kontinentu se nachází oblast vyššího tlaku vzduchu ve vyšších vrstvách atmosféry. Takto zvlněné tryskové proudění podporuje silný meridionální transport vzduchových hmot mezi nižšími a vyššími zeměpisnými šířkami, v důsledku čehož dochází k výrazným teplotním kontrastům mezi jednotlivými částmi Spojených států. Zatímco do jihozápadní části země proudí po přední straně hřebene teplejší vzduch z nižších zeměpisných šířek, do severovýchodní části kontinentu je naopak přiváděn chladnější vzduch ze severu. Výrazné meandrování tryskového proudění tak umožňuje současný výskyt velmi rozdílných meteorologických podmínek v různých částech kontinentu.
V následujících dnech budou meteorologické extrémy pokračovat. Očekává se, že zmíněná vlna tryskového proudění ukázaná na Obr. 4 bude posouvat k východu a naopak se nad velkou část USA nasune od jihozápadu hřeben vyššího tlaku vzduchu. Ten zapříčiní příliv velmi teplého vzduchu z jižních směrů a rekordně vysoké teploty, překračující na mnoha místech i 40 °C ve druhé polovině tohoto týdne (Obr. 5).
Obr. 5 Nejvyšší denní teploty v sobotu 21. 3. 2025 v USA překračující na jihozápadě i 40 °C, zdroj: ventusky.com
Závěrem zmiňme, že toto tryskové proudění způsobilo spolu s výrazným teplotním rozhraním rychlý rozvoj a výrazné prohloubení zmíněné tlakové níže. Výraznější meandry tryskového proudění pak mohou souviset se slabším polárním vírem, který se aktuálně vyskytuje ve stratosféře, ale také s přirozenou variabilitou klimatického systému (jako například ENSO) a rozmístěním tlakových útvarů v troposféře.
