bouřky a průvodní jevy

BouřkyBouřkya a

průvodní jevyprůvodní jevy

BouřkaBouřka je soubor elektrických, optických a akustických jevů vznikajících mezi oblaky druhu Cumulonimbus navzájem nebo mezi těmito oblaky a zemí.

Bývá doprovázena dalšími meteorologickými jevy, např. nárazy větru, silnými výstupnými a sestupnými vzduchovými proudy, vydatnými přeháňkami (deště, krup, v zimě sněhu), smrštěmi, atd.

Definice bouřky

Charakteristika bouřkové oblačnosti

Cb -Cb -mohutný a hustý oblak velmi značného vertikálního rozsahu (horní hranice může sahat až do spodní stratosféry) v podobě hor nebo obrovských věží.

V závislosti na stadiu vývoje nabývá Cb tvarů Calvus nebo Capillatus.


Cu congestusCu congestus


Cb calvusCb calvus


Cb capillatusCb capillatus


Let v mohutně kupovité a bouřkové oblačnostiLet v mohutně kupovité a bouřkové oblačnosti nebo let nebo let v její bezprostřední blízkosti je ovlivněn:v její bezprostřední blízkosti je ovlivněn:

• intenzivní turbulencí;

• silnou námrazou;

• přeháňkami, silným deštěm, často i kroupami;

• uvnitř oblačnosti a v oblasti silných srážek sníženou dohledností;

• malou výškou spodní základny oblačnosti;

• velkým vertikálním rozsahem oblačnosti;

• silným nárazovitým větrem v nižších vrstvách a častým výskytem húlavy v přední části bouřkového oblaku;

• silnými elektrickými výboji s možností zásahu letounu bleskem.

Podmínky vzniku bouřek

Podmínky vzniku bouřek:Podmínky vzniku bouřek:1. Termodynamické;

2. Synoptické;

3. Místní.


1.1. Termodynamické podmínky vzniku bouřek:Termodynamické podmínky vzniku bouřek:– instabilní zvrstvení atmosféry ( v přízemních vrstvách

suchoinstabilní);

– malá vertikální mohutnost zadržujících vrstev nebo jejich absence;

– dostatečná vlhkost vzduchu a to v celé jeho instabilní vrstvě;

– izoterma -10°C musí být relativně nízko a horní hranice konvekce (HHK) je nad touto hladinou, zpravidla v hladině s teplotami -20°C a nižšími.


2.2. Synoptické podmínky vzniku bouřek:Synoptické podmínky vzniku bouřek:• nevýrazné tlakové pole, brázda nízkého tlaku nebo týlová

část cyklony;

• konvergence proudění při zemi a divergence ve vyšších hladinách;

• cyklonální charakter proudění.


3.3. Místní podmínky vzniku bouřek:Místní podmínky vzniku bouřek:• vhodný charakter podkladu, umožňující rozvoj termické

turbulence;

• geografické podmínky, umožňující vznik mechanické turbulence.

Rozdělení bouřek

BouBouřřky mky můžůžou vznikat jak uvnitou vznikat jak uvnitřř homogenních homogenních vzduchových hmotvzduchových hmot,, tak i na atmosférických tak i na atmosférických frontáchfrontách. P. Podle toho je dodle toho je děělíme na:líme na:

» bouřky nefrontální,» bouřky frontální.

Rozdělení bouřek

Bouřky nefrontální:– Bouřky inzolační (z tepla);

– Bouřky advekční;

– Bouřky orografické.

Rozdělení bouřek

Bouřky frontální:– Bouřky studených front;

– Bouřky teplých front;

– Bouřky okluzních front.

Rozdělení bouřek

Bouřky inzolační:Bouřky inzolační:– oblasti s malými tlakovými gradienty (nevýrazné tlakové pole),

– konvergentní proudění v přízemních vrstvách,

– cyklonální zakřivení izobar,

– předpoklad existence dalších fyzikálních podmínek (instabilita prostředí, dostatečná vlhkost vzduchové hmoty a dostatečná teplota přehřátí).

Rozdělení bouřek

Bouřky advekční:Bouřky advekční:– Přísun studeného vzduchu nad teplejší podklad (studená

advekce);

– Týlová část cyklon postupujících z moře nad pevninu;

– Instabilizace teplé vzduchové hmoty, postupující ze Středozemního moře do střední Evropy.

Rozdělení bouřek

Bouřky orografické:Bouřky orografické:– Bouřková činnost zesiluje v horských oblastech;

– Za příhodných podmínek vzniká na návětrné straně souvislého horského masivu val cumulonimbů, spojený v poledních a odpoledních hodinách s přeháňkami a bouřkami;

– Tyto bouřky zesilují hlavně v případech, kdy je tlakové pole charakterizováno brázdou nižšího tlaku vzduchu, nebo výškovou tlakovou níží.

Rozdělení bouřek

Frontální bouřky:Frontální bouřky:– Nucený výstup vzduchu na frontální ploše bez ohledu na druh

fronty;

– Rychleji se přemisťují a jsou rozsáhlejší než bouřky uvnitř vzduchových hmot;

– Denní chod je nevýrazný, intenzita je bezprostředně závislá na termodynamických a vlhkostních vlastnostech vystupujícího teplého vzduchu;

– Mohutnost těchto bouřek zpravidla zesiluje v horských oblastech.

Rozdělení bouřek podle struktury

Klasifikace bouřek podle stability a střihu větru:• UnicelyUnicely• MulticelyMulticely;;• Supercely.Supercely.


Unicely:• Bouřky s jednoduchým životním cyklem, přičemž délka jejich

existence se uvádí kolem 30 minut od začátku pozorování srážek.

Jednobuněčná bouřka


Multicely:• Jsou typické spojením buněk do většího systému, ale mohou se

nacházet v různém stádiu životního cyklu.

Multicelární bouřka


Supercely:• Jsou vyvolány abnormálně vysokou instabilitou a velkou rotací

proudů, vyživujících supercelu. Lze v nich pozorovat tzv. mezocyklonu o průměru asi 20 km. Takováto bouře patří mezi nejsmrtonosnější konvekční bouře vůbec.

Supercelární bouřka

Vývojová stadia bouřek

Vývoj bouřkového oblaku – cumulonimbu – probíhá ve třech hlavních stadiích:

» ststáádium cumulu;dium cumulu;» ststáádium aktivní boudium aktivní bouřřky;ky;» ststáádium rozpadu.dium rozpadu.


Stádium cumulu:Stádium cumulu:• Výstup vzduchu, adiabatické ochlazování, kondenzace vodní páry, vznik

kupovité oblačnosti.

• Umožňuje-li zvrstvení atmosféry další vertikální vývoj, kumulus se začíná rozrůstat a často se více oblaků spojuje v jeden (Cumulus mediocris v Cumulus congestus).

• Rychlost proudů uvnitř oblaku Cu med dosahuje hodnot až 15 m.s-1, v centrální části až 20 m.s-1.

• V oblasti největších výstupných proudů – v přední části oblaku - je teplota o několik °C vyšší než v okolí.

• V týlové části jsou výstupné pohyby oslabovány produkty kondenzace a to postupně do takové míry, že ustanou úplně. Tím se vytváří oblast relativně velmi studeného vzduchu, který podmiňuje instabilizaci níže ležících vrstev.


Stádium cumulu:Stádium cumulu:


Stádium aktivní bouřky:Stádium aktivní bouřky:• Vypadávající srážky strhávají studený vzduch z vyšších hladin a tím zesilují sestupné

proudy v týlové části. Začátek vypadávání srážek je téměř totožný s nárazem studeného vzduchu, který se rozlévá pod oblakem a podporuje výstup teplého vzduchu v přední části oblačnosti.

• Teplotní rozdíl mezi studeným a teplým vzduchem pod oblakem je přibližně 10°C i více. Vlivem těchto změn teploty vzniká výrazná změna tlaku (vzestup) tzv. bouřkový nos, který je pro postupující bouřku charakteristický.

• Vznik víru s horizontální osou – húlavy (arcus), který se nachází v malé výšce nad zemí, a ve kterém nárazy větru mohou dosahovat hodnot 30–40 m.s-1. Na přední straně jsou výstupné proudy o rychlosti 20–30 m.s-1 ( v některých případech až do 40 m.s-1) zesilovány výstupem teplého vzduchu, v týlové části oblaku je rychlost sestupných proudů 10–15 m.s-1.

• Ve druhém stadiu se všechny průvodní jevy bouřky projevují nejintenzivněji – silná turbulence v oblačnosti i v její bezprostředním okolí, námraza, přeháňky, kroupy, nárazy větru v přízemní vrstvě, snížená základna oblačnosti, elektrické výboje.

• Horní část oblačnosti je tvořena ledovými krystalky – oblak má ledovou strukturu, postupně ztrácí ostře ohraničený „květákový“ vzhled (Cb calvus) a nabývá vzhledu kovadliny (Cb capillatus nebo Cb incus).


Stádium aktivní bouřky:Stádium aktivní bouřky:


Stádium rozpadu bouřky:Stádium rozpadu bouřky:• Probíhá zánik bouřkové oblačnosti. Srážkové elementy zahrnují již převážnou

část oblaku, výstupné pohyby slábnou a sestupné proudění zasahuje stále větší část oblaku.

• Rychlost sestupných proudů je 5–10 m.s-1. Slábne rovněž přeháňková činnost, oblak se rozplývá, vytvářejí se jednotlivé oblačné vrstvy (Sc nebo Ac cumulonimbogenitus).

• Velmi dlouho se udržují oblaka typu Ci, která vznikla rozpadem kovadliny (Ci densus, Ci nothus).

• Před rozpadem bouřkové oblačnosti vzniká v některých případech na zadní straně základny Cb oblačnost, jejíž tvar potvrzuje existenci sestupných proudů (Cb mamma) v této oblasti.

• Doba vývoje celého cyklu vývoje bouřkové oblačnosti závisí na stupni instability a může trvat od jedné do několika hodin.

• Ve většině případů při intenzivním rozvoji konvekce jedna bouřka zaniká, druhé v nejbližším okolí vznikají (komorová struktura konvekce).


Stádium rozpadu bouřky:Stádium rozpadu bouřky:

Podmínky letu v kupovité oblačnosti

Let v bouLet v bouřřkové oblakové oblaččnosti i vlétávání do bounosti i vlétávání do bouřřkové kové oblaoblaččnosti nebo do oblasti s výskytem bounosti nebo do oblasti s výskytem bouřřek ek jsou v jsou v leteckých pleteckých přředpisech zakázányedpisech zakázány!!!!!!

OblaOblaččnost nost druhudruhu CbCb p přřípadnípadněě Cu conCu con p přředstavuje edstavuje pro bezpepro bezpeččnost letového provozu znanost letového provozu značčné riziko né riziko vzhledem k nebezpevzhledem k nebezpeččným meteorologickým ným meteorologickým jevjevůůmm,, které se zpravidla v souvislosti s touto které se zpravidla v souvislosti s touto oblaoblaččností vyskytují. ností vyskytují.


Vertikálně málo vyvinutá oblačnost:Vertikálně málo vyvinutá oblačnost:– Představují ji tvary Cu hum, Cu med.– Základna této oblačnosti bývá zpravidla ve výšce 800

až 1200 m, vertikální mohutnost je několik set metrů. – Tato oblačnost je složena z vodních kapek, námraza

se zpravidla nevyskytuje.– Turbulence je slabá nebo mírná. – Dohlednost v oblačnosti je 30 až 50 m.


Vertikálně mohutně vyvinutá oblačnost:Vertikálně mohutně vyvinutá oblačnost:– Jedná se o oblačnost tvaru Cu con. – Spodní základnu má zpravidla ve výšce 800 až 1200

m, horní hranice zasahuje do výšky 3 až 4 km. – Námraza je v oblačnosti mírná až silná. – Při letu uvnitř oblačnosti a v jejím bezprostředním

okolí se intenzivní turbulence projevuje kymácením letounu.

– Výstupné proudy mají rychlost 10 až 15 m.s-1, v centrální části 15 až 20 m.s-1.


Bouřková oblačnost:Bouřková oblačnost:– Jedná se o oblačnost druhu Cb (Cb cal, Cb cap, inc).– Základna oblačnosti se nachází zpravidla ve výšce 600 až 1200

m, horní hranice ve výšce několika kilometrů a často zasahuje až do spodní stratosféry.

– Při současném výskytu oblačnosti Cu fra a St fra je základna spodní vrstvy často ve výšce jen 200 až 400 m.

– Húlava, charakteristická húlavovým límcem. Vytváří se na přední straně určitých pohybujících se oblaků a při větším rozsahu má vzhled tmavého hrozivého oblouku).

– Turbulence bývá velmi silná vlivem silných výstupných a sestupných pohybů o rychlostech 20 až 30 m.s-1 a v některých případech až do 40 m.s-1.

– Vyskytuje se velmi silná námraza. Často se vyskytují kroupy, které můžou být zanášeny větrem až do vzdálenosti několika kilometrů po směru proudění.

Lety v oblastech bouřek

Kroupy:Kroupy:

Proces vzniku krup v Cb


• Bouřka je pro letový provoz provoz nejnebezpenejnebezpeččnněějším meteorologickým jším meteorologickým jevem!!!jevem!!!

• Předpověď výskytu tohoto jevu bývá často vzhledem ke spolupůsobení různých faktorů obtíobtížžná!!!ná!!!

• Velmi účinným opatřením pro včasné zjištění předpokladů vytváření mohutné kupovité oblačnosti a bouřek bývá kvalitní kvalitní rozbor synoptické situace, perozbor synoptické situace, peččlivé vyhodnocení aerologických livé vyhodnocení aerologických výstupvýstupůů a radioloka a radiolokačční prní průůzkum pozkum poččasí!!!así!!!

• V případě zjištění příznivých podmínek pro rozvoj této oblačnosti je nezbytným opatřením k zajištění bezpečnosti letového provozu vydání meteorologické výstrahy!!!


Turbulence:Turbulence:• Intenzivní turbulence, vlivem které se letoun může stát

neřiditelným, dostat se do neřízeného pádu a možnost deformace letounu v důsledku přetížení.

• Přetížení, které uvnitř bouřky vzniká se sčítá s přetížením manévrujícího letadla a může tak dosáhnout kritické hodnoty.

• Největší vliv turbulence se projevuje v blízkosti dostupové výšky, kdy již malá změna úhlu náběhu může vést k vynucenému pádu.

• Rychlé střídání výstupných a sestupných proudů o různé rychlosti a rozměrech vede ke vzniku kymácení podél obou os a k vibraci nosných ploch a směrovky. Řízení je velmi ztíženo, někdy znemožněno.

• Ke kymácení může dojít i v blízkosti bouřkové oblačnosti, kdy do cirkulace uvnitř oblačnosti je vtahován vzduch z okolí.


Námraza:Námraza:• velká vodnatost Cb, smíšená struktura při záporných teplotách,

intenzivní turbulence uvnitř bouřkového oblaku, značné rozměry přechlazených vodních kapiček - přpříznivé podmínky pro vznik íznivé podmínky pro vznik námrazy!!! námrazy!!!

• Nejčastěji se námraza vyskytuje ve střední části oblaku při teplotách 0° a0° ažž -12°C -12°C. V této oblasti jsou podmínky pro vznik ledovky, která ve vyšších částech bouřkového oblaku přechází v zrnitou námrazu.

• Tvorba námrazy zesiluje v horských oblastech, kdy dochází k celkově intenzivnějšímu projevu bouřek.

• Mimo oblačnost se námraza tvoří i v oblastech vypadávajícího přechlazeného deště a mokrého sněhu.


Přeháňky:Přeháňky:SráSrážžky ve formky ve forměě silných p silných přřeháneháněěk výraznk výrazněě ovliv ovlivňňují let ují let

následujícími podmínkami:následujícími podmínkami:

– při vlétnutí do oblačnosti nastává rychlé a značné zhoršení dohlednosti, zvláště při letu velkou rychlostí;

– zvláště nebezpečné je zhoršení dohlednosti v oblasti sněžení, kde dohlednost často klesá jen na několik desítek metrů a navíc může klesnout viditelnost až k nule v důsledku usazování sněhových vloček na sklech pilotní kabiny;

– při letu v oblasti deště s přechlazenými vodními kapičkami se vytváří nejnebezpečnější druh námrazy – led;

– kroupy, které můžou i velmi silně mechanicky poškodit letoun hlavně při letu velkou rychlostí a rotory vrtulníků.


Vertikální struktura Cb:Vertikální struktura Cb:• bouřková oblačnost je charakterizována velkou vertikální

mohutností. Výška spodní základny je několik set metrů, v oblastech přeháněk se snižuje na 300 až 500 m s výskytem cárů (Cu fra a St fra) ve výšce 100 až 200 m.

• Zvlášť nebezpečné je rychlé snížení spodní základny Cb hlavně u zimních bouřek.

• Horní hranice Cb zpravidla zasahuje do výšek 7-9 km. Má výrazný roční chod. V letních měsících se kovadlina bouřkového oblaku (incus) vyvíjí až pod tropopauzu.

• V některých případech - při velké energii konvekce - zasahuje horní část Cb až do spodní stratosféry.


Húlava:Húlava:• Vytváří se na čele postupující bouřky jako vzdušný vír

s horizontální osou.

• V přední části víru je silné výstupné proudění, v zadní části začínají srážky a silné sestupné proudění.

• Příchod rotoru nad letiště se projeví náhlým poklesem tlaku (bouřkový nos).

• V oblasti srážek a sestupných pohybů se výrazně snižuje výška základny oblačnosti na 100 m a méně.

• Přesto, že tento jev má krátkodobý charakter (několik minut), vytváří velmi nebezpečné podmínky pro vzlet a přistání a je nutné přerušit letovou činnost až do ustálení podmínek po přechodu bouřky.


Elektrické výboje:Elektrické výboje:• Záporný elektrický náboj se soustřeďuje blízko nulové izotermy, kladný náboj

se vyskytuje v okrajových částech oblaku ve vyšších i nižších hladinách.

• Elektrické výboje vznikají mezi jednotlivými částmi oblaku nebo mezi oblakem a povrchem země.

• Letoun za letu přejímá svým povrchem náboj prolétávané části oblaku a tím naruší celkové rozdělení elektrického potenciálu v bouřce.

• Přímý zásah letounu bleskem je poměrně vzácný a nejčastěji se vyskytuje za letu ve výšce izotermy 0°C!!!výšce izotermy 0°C!!!

• Přesto, že je pravděpodobnost přímého zásahu letounu bleskem poměrně malá, blesk řadíme mezi nebezpečné meteorologické jevy.

• Zásah bleskem poškozuje antény, křídla, ocasní plochy, méně často trup letounu.

• Někdy dochází k poškození spojovacích a navigačních prostředků a elektronické výbavy letounů.

Tornáda

Definice:Definice:TornádoTornádo je silně rotující vír (se zhruba vertikální osou), vyskytující

se pod spodní základnou konvekčních bouří, který se během své existence alespoň jednou dotkne zemského povrchu a je dostatečně silný, aby na něm mohl způsobit hmotné škody.

Poloha tornáda v oblačnosti Cb

Tornáda

Tornádo je název pro velké tromby,Tornádo je název pro velké tromby, vyskytující se především v povodí řeky Mississippi ve státech Kansas a Oklahoma (USA).

• Tornáda obvykle vznikají v instabilním vlhkém tropickém vzduchu, pocházejícím z oblasti Mexického zálivu a vytvářejícím teplé sektory cyklon, které přecházejí nad jmenovanými územími.

• Oblaky druhu cumulonimbus, se kterými tornáda souvisejí, bývají uspořádány do pásů a tvoří typickou čáru instability, identifikovatelnou na družicových snímcích a při radiolokačních pozorováních.

Tornáda

Tornádo se nejTornádo se nejččastastěěji jeví jako silnji jeví jako silněě rotující rotující „„chobot“ chobot“ čči „sloup“, i „sloup“, visící ze spodní základny konvekvisící ze spodní základny konvekčční bouní bouřřee. – Rotace je v naprosté většině případů cyklonální, výjimečně anticyklonální.

– Ne vždy je však rotace dobře patrná - nejlépe ji „zviditelňuje“ zvířený prach, unášený tornádem.

Tornáda• Nejčastěji je tornádo „zviditelněné“ díky kondenzaci vodní páry,

ke které dochází v důsledku velmi silné rotace vzduchu a následnému poklesu atmosférického tlaku uvnitř tornáda.

• Zeslabení cirkulace nebo nasátí suššího vzduchu má za následek „zvednutí se“ tornáda ze zemského povrchu či jeho úplné vymizení, kolísání intenzity rotace se projevuje jako „skákání“ tornáda.

Kondenzační chobot tornáda

Tornáda

Sekundární savé víry v tornádu:Sekundární savé víry v tornádu:• Na periferii větších tornád se vytvoří rozměrově menší, tzv.

sekundární savé víry, které však svým destruktivním účinkem vysoce převyšují „nosné“ tornádo.

• Jejich doba života bývá řádově v sekundách, čímž se zemského povrchu dotýkají jen velmi krátce a jimi zasažená oblast bývá malá, silně ohraničená.

• Právě jejich přítomností se vysvětlují místně značně proměnlivé škody - například z domku je stržena střecha, zatímco o pár metrů vedle stojící skleník zůstane netknutý.

• Slovo savý vyjadřuje jejich další význačnou vlastnost - výrazný savý efekt.

Tornáda

Sekundární savé víry v tornádu:Sekundární savé víry v tornádu:Fujitovo schéma

savých vírů v tornádickém chobotu

Tornáda

Fujitova stupnice tornád:Fujitova stupnice tornád:

Tornáda

Fujitova stupnice tornád:Fujitova stupnice tornád: F0

Tornáda


Tornáda

Tornádo, Seymour -Texas, 10.4.1979

Tornáda

Tornádo poblíž Magdeburgu (Německo), 23.6.2004

Tornáda

Tornádo nad mořem (vodní smršť (angl. Waterspout)

Downbursty

Výstupné a sestupné pohyby v Cb:Výstupné a sestupné pohyby v Cb:

Downbursty

Downburst (microburst):Downburst (microburst):

Downbursty

Downburst (microburst):Downburst (microburst):• Po dopadu na zemský povrch se downburst začne prudce rozlévat do okolí

dopadu, především ve směru postupu bouře – v čele rozlévajícího se downburstu pak dochází k nejprudším nárazům větru.

• Downburst je většinou krátkodobou záležitostí - na konkrétní lokalitu může působit 5 až 10 minut, jako jev může trvat o něco déle. Bouře však může vygenerovat celou sérii downburstů a přerušovaná stopa škod tak může dosáhnout i desítky kilometrů.

Rainfoot - srážková noha v oblasti microburstu

Downbursty

Downburst (microburst):Downburst (microburst):• Průměr downburstu bývá většinou od několika set metrů do několika

kilometrů. Microburst je jeho drobnější variantou (avšak může být intenzivnější), o rozměrech několika desítek metrů. Microbursty mohou z bouře vypadávat jak v rámci, tak na periférii normálního sestupného proudu a působí výrazně lokálnější škody než downburst.

Downbursty

Downburst (microburst):Downburst (microburst):• Škody způsobené downbursty/microbursty na první pohled mohou připomínat

škody způsobené slabšími až středně silnými tornády. Stromy po dopadu downburstu jsou většinou vyvráceny nebo polámány ve směru dopadu downburstu (resp. ve směru postupu bouře); předměty většinou nelétají do vyšších výšek - i když například střechy mohou po nadnesení odlétnout i několik desítek metrů od místa původu. Pro microburst jsou charakteristické vějířovité polomy o rozměru od několika desítek metrů do cca 200 metrů.

Downbursty

Suchý microburst(dry microburst)

Downbursty

Vlhký microburst(wet microburst)

Downbursty

Vliv na činnost letectva:Vliv na činnost letectva:

Období pObdobí přřistání:istání:» letoun začíná sestup;

» vlétá do silného protivětru;

» je prudce srážen dolů;

» získává silný zadní vítr, který snižuje vztlak a prudce sráží letoun k zemi.

Downbursty

Vliv na činnost letectva:Vliv na činnost letectva:

Období Období startustartu::» pilot cítí silný protivítr a zvyšuje výkon motoru při startu;

» následuje krátké období sníženého protivětru;

» následuje prudký padavý vítr;

» následuje výrazný zadní vítr, srážející letoun k zemi.

bouřky a průvodní jevy

Documents