Hurikán Fiona se během víkendu přeměnil na mimotropickou tlakovou níži. Jak k tomu dochází?
Letošní hurikánová sezóna měla navzdory predikcím velmi pomalý rozjezd. V posledních týdnech se situace nad Atlantikem dramaticky změnila. V průběhu minulého týdne se v oblasti Karibských ostrovů vyskytl hurikán Fiona, který následně zesílil na hurikán 4 kategorie. Během noci na sobotu se hurikán Fiona při svém pohybu směrem k severu začal nad Atlantikem transformovat na mimotropickou tlakovou níži. Jinými slovy zde došlo k přímo ukázkové transformaci tropické cyklóny na mimotropickou cyklónu (jaké běžně zasahují např. Českou republiku). Během víkendu pak už jako bývalý hurikán zasáhl východní Kanadu, kde způsobily větry o síle přesahující až 140 km/h rozsáhlé škody. Naměřena zde byla dokonce extrémně nízká hodnota tlaku vzduch 932,7 hPa, což je nový minimální rekord pro Kanadu. Tento článek bude zaměřen na procesy, které k této transformaci vedou, a pokusíme se také zodpovědět, jestli těchto událostí bude v budoucnosti přibývat.
Postup hurikánu Fiona k severu, kde se postupně proměnil na mimotropickou tlakovou níži
Proces extratropického přechodu (z angl. extratropical transition) můžeme popsat ve třech základních fázích. V první fázi, kdy se tropická cyklóna pohybuje směrem k pólu (Obr. 1), narazí na chladnější povrchové vody a větší horizontální teplotní gradienty vzduchu. Tyto gradienty jsou, na rozdíl od tropů, typické pro vyšší zeměpisné šířky. Chladnější voda snižuje toky latentního tepla, které představují hlavní zdroj energie z prostředí (oceánu) pro tropickou cyklónu.
Obr. 1 Satelitní snímek hurikánu Fiona nad Atlantikem dne 23. 9. 2022. Z hlediska struktury je zde patrné oko v centru cyklóny a okolo něj konvekční dešťové pásy. Srážková oblast je zde rozložena symetricky, zdroj: ventusky.com
Ve druhé fázi způsobí cyklonální proudění tropické cyklóny na její východní straně horizontální přenos (advekci) teplého vzduchu směrem na sever a naopak, na západní straně probíhá advekce chladného vzduchu směrem k jihu (Obr. 2). Advekce chladného vzduchu potlačuje konvekci na severozápadní straně tropické cyklóny, což způsobuje ztrátu jejího symetrického vzhledu. Studený vzduch při pokračování v pohybu na jih se následně spirálovitě stáčí směrem do středu cyklóny od jihozápadu. V této části cyklóny může zcela rozpustit oblačnost, což je zřejmé na Obr. 2 ve formě suché štěrbiny (z angl. dry slot). Suchá štěrbina zde vzniká v důsledku intruze chladného vzduchu, který může mít svůj původ i ve stratosféře. Teplá advekce na východní straně způsobuje, že teplejší a vlhčí (a tedy i lehčí) vzduch je zvednut směrem k severu nad chladnější vzduch. Při svém vzestupu se teplý vzduch ochlazuje, čímž následně dochází k jeho kondenzaci a tvorbě oblačnosti a srážek. Díky tomuto procesu se udržuje velká oblačnost a srážky na severní a severovýchodní straně cyklóny. Popsané procesy tedy v konečném důsledku vedou k oslabení tropické cyklóny a ztrátě její oblačné symetrie. Také v této fází dochází ke ztrátě typické struktury oka ve středu bouře.
Obr. 2 Satelitní snímek hurikánu Fiona nad Atlantikem dne 23. 9. 2022. Cyklóna se zde nachází ve druhé fázi transformace na mimotropickou cyklónu. Srážková oblast zde má asymetrický vzhled v důsledku advekce chladnějšího a suššího vzduchu na její západní straně. Advekce chladnějšího a suššího vzduchu je patrná díky suché štěrbině (dry slot) na její jihozápadní straně. , zdroj: ventusky.com
Výše popsané procesy pokračují až do třetí fáze, kdy cyklóna využívá nový zdroj energie, a to frontální rozhraní (Obr. 3). Při pohybu cyklóny směrem na sever do prostředí s výraznějšími teplotními gradienty, dochází díky cirkulaci cyklóny ke vzniku front. Teplá fronta vzniká na přední straně cyklóny a studená fronta se formuje na zadní straně cyklóny. Vznik front posiluje cirkulaci a pomáhá zvednout teplý a vlhký vzduch, což vede k tvorbě oblačnosti a srážek. Také se tento teplý a vlhký vzduch dostává do středu cyklóny, což vede k jejímu prohloubení a dodává cyklóně energii. Tuto fázi bychom mohli označit jako fázi reorganizace cyklóny z tropické na mimotropickou. V této fázi se cyklóna může prohloubit především díky vstupu do frontálního rozhraní a vzniku front. K prohloubení také dochází, pokud se dostane pod výškovou brázdu nižšího tlaku vzduchu.
Obr. 3 Satelitní snímek mimotropické cyklóny Fiona nad Atlantikem v blízkosti kanadského pobřeží dne 24. 9. 2022. Tlaková níže zde dosáhla frontálního rozhraní, které jí poskytlo přísun energie pro další vývoj. Atmosférické fronty jsou znázorněny modrou a červenou čarou. , zdroj: ventusky.com
Transformacemi tropických cyklón na mimotropické cyklóny (v anglicky psané literatuře se tento proces označuje jako extratropical transition) je důležité se zabývat, protože dopady tropických cyklón nejsou omezeny na tropy, ale jako post-tropická cyklóna může zasáhnout i vyšší zeměpisné šířky. Následný vývoj tropických cyklón v oblastech mimo tropy představuje vážné přírodní riziko, protože tyto cyklóny při dalším vývoji zasahují zalidněné regiony, především severovýchod USA, východní Kanadu, západní Evropu a východní Asii. Do těchto oblastí přinášejí post-tropické cyklóny velmi silné větry a vysoké srážkové úhrny. Z nedávné historie můžeme jmenovat především hurikán Sandy (22. – 29. října 2012), který způsobil rozsáhlé škody na severovýchodě USA a ve východní Kanadě. Dále můžeme jmenovat post-tropickou cyklónu Ophelia (9. – 15. října 2017), která závažným způsobem ohrozila Irsko, Velkou Británii a Skandinávii.
Budoucí vývoj, jestli bude přibývat transformací tropických cyklón na extratropické cyklóny, je nejednoznačný (viz studie). Můžeme se domnívat, že se změnami klimatu souvisí také expanze Hadleyovy buňky směrem k pólům. Tropické cyklóny, které se vyskytují v rámci Hadleyovy buňky, budou tak muset urazit menší vzdálenost směrem k pólům, aby dosáhly horizontálních teplotních gradientů a aby mohla proběhnout transformace na mimotropickou cyklónu. Je potřeba dalších studií v této oblasti.
Postup hurikánu Fiona k severu, kde se postupně proměnil na mimotropickou tlakovou níži
Proces extratropického přechodu (z angl. extratropical transition) můžeme popsat ve třech základních fázích. V první fázi, kdy se tropická cyklóna pohybuje směrem k pólu (Obr. 1), narazí na chladnější povrchové vody a větší horizontální teplotní gradienty vzduchu. Tyto gradienty jsou, na rozdíl od tropů, typické pro vyšší zeměpisné šířky. Chladnější voda snižuje toky latentního tepla, které představují hlavní zdroj energie z prostředí (oceánu) pro tropickou cyklónu.
Obr. 1 Satelitní snímek hurikánu Fiona nad Atlantikem dne 23. 9. 2022. Z hlediska struktury je zde patrné oko v centru cyklóny a okolo něj konvekční dešťové pásy. Srážková oblast je zde rozložena symetricky, zdroj: ventusky.com
Ve druhé fázi způsobí cyklonální proudění tropické cyklóny na její východní straně horizontální přenos (advekci) teplého vzduchu směrem na sever a naopak, na západní straně probíhá advekce chladného vzduchu směrem k jihu (Obr. 2). Advekce chladného vzduchu potlačuje konvekci na severozápadní straně tropické cyklóny, což způsobuje ztrátu jejího symetrického vzhledu. Studený vzduch při pokračování v pohybu na jih se následně spirálovitě stáčí směrem do středu cyklóny od jihozápadu. V této části cyklóny může zcela rozpustit oblačnost, což je zřejmé na Obr. 2 ve formě suché štěrbiny (z angl. dry slot). Suchá štěrbina zde vzniká v důsledku intruze chladného vzduchu, který může mít svůj původ i ve stratosféře. Teplá advekce na východní straně způsobuje, že teplejší a vlhčí (a tedy i lehčí) vzduch je zvednut směrem k severu nad chladnější vzduch. Při svém vzestupu se teplý vzduch ochlazuje, čímž následně dochází k jeho kondenzaci a tvorbě oblačnosti a srážek. Díky tomuto procesu se udržuje velká oblačnost a srážky na severní a severovýchodní straně cyklóny. Popsané procesy tedy v konečném důsledku vedou k oslabení tropické cyklóny a ztrátě její oblačné symetrie. Také v této fází dochází ke ztrátě typické struktury oka ve středu bouře.
Obr. 2 Satelitní snímek hurikánu Fiona nad Atlantikem dne 23. 9. 2022. Cyklóna se zde nachází ve druhé fázi transformace na mimotropickou cyklónu. Srážková oblast zde má asymetrický vzhled v důsledku advekce chladnějšího a suššího vzduchu na její západní straně. Advekce chladnějšího a suššího vzduchu je patrná díky suché štěrbině (dry slot) na její jihozápadní straně. , zdroj: ventusky.com
Výše popsané procesy pokračují až do třetí fáze, kdy cyklóna využívá nový zdroj energie, a to frontální rozhraní (Obr. 3). Při pohybu cyklóny směrem na sever do prostředí s výraznějšími teplotními gradienty, dochází díky cirkulaci cyklóny ke vzniku front. Teplá fronta vzniká na přední straně cyklóny a studená fronta se formuje na zadní straně cyklóny. Vznik front posiluje cirkulaci a pomáhá zvednout teplý a vlhký vzduch, což vede k tvorbě oblačnosti a srážek. Také se tento teplý a vlhký vzduch dostává do středu cyklóny, což vede k jejímu prohloubení a dodává cyklóně energii. Tuto fázi bychom mohli označit jako fázi reorganizace cyklóny z tropické na mimotropickou. V této fázi se cyklóna může prohloubit především díky vstupu do frontálního rozhraní a vzniku front. K prohloubení také dochází, pokud se dostane pod výškovou brázdu nižšího tlaku vzduchu.
Obr. 3 Satelitní snímek mimotropické cyklóny Fiona nad Atlantikem v blízkosti kanadského pobřeží dne 24. 9. 2022. Tlaková níže zde dosáhla frontálního rozhraní, které jí poskytlo přísun energie pro další vývoj. Atmosférické fronty jsou znázorněny modrou a červenou čarou. , zdroj: ventusky.com
Transformacemi tropických cyklón na mimotropické cyklóny (v anglicky psané literatuře se tento proces označuje jako extratropical transition) je důležité se zabývat, protože dopady tropických cyklón nejsou omezeny na tropy, ale jako post-tropická cyklóna může zasáhnout i vyšší zeměpisné šířky. Následný vývoj tropických cyklón v oblastech mimo tropy představuje vážné přírodní riziko, protože tyto cyklóny při dalším vývoji zasahují zalidněné regiony, především severovýchod USA, východní Kanadu, západní Evropu a východní Asii. Do těchto oblastí přinášejí post-tropické cyklóny velmi silné větry a vysoké srážkové úhrny. Z nedávné historie můžeme jmenovat především hurikán Sandy (22. – 29. října 2012), který způsobil rozsáhlé škody na severovýchodě USA a ve východní Kanadě. Dále můžeme jmenovat post-tropickou cyklónu Ophelia (9. – 15. října 2017), která závažným způsobem ohrozila Irsko, Velkou Británii a Skandinávii.
Budoucí vývoj, jestli bude přibývat transformací tropických cyklón na extratropické cyklóny, je nejednoznačný (viz studie). Můžeme se domnívat, že se změnami klimatu souvisí také expanze Hadleyovy buňky směrem k pólům. Tropické cyklóny, které se vyskytují v rámci Hadleyovy buňky, budou tak muset urazit menší vzdálenost směrem k pólům, aby dosáhly horizontálních teplotních gradientů a aby mohla proběhnout transformace na mimotropickou cyklónu. Je potřeba dalších studií v této oblasti.
