Podstawowe informacje o burzach i ich podział!!
Każdy wie co to jest i jak wygląda burza, ale jeśli idzie o stworzenie prostej regułki jej opisującej to już nie jest to takie proste. Ale od czego macie Nas!! W poniższym – już ostrzegam – długim artykule postaram się w jak najprostszy sposób opisać: co to jest burza? Jak powstają burze? Jakie są czynniki wspomagające konwekcję? A także na jakie typy i rodzaje możemy podzielić burze? Więc nie zostaje Nam nic innego jak zaprosić Was do przeczytania i wytrwania do końca!!
CO TO JEST BURZA?
Burza to zjawisko atmosferyczne związane z silnie rozbudowanymi w pionie chmurami Cumulonimbus (Cb). Charakterystyczne dla burz są intensywne opady deszczu lub śniegu, opady gradu lub krupy śnieżnej, silne porywy wiatru, a w skrajnych przypadkach nawet trąby powietrzne. Aby mocno rozbudowane chmury móc nazwać burzą muszą im towarzyszyć wyładowania atmosferyczne – pioruny – dające efekty świetlne (błyskawice) i dźwiękowe (grzmoty).
POWSTAWANIE BURZ
Teraz przejdziemy do nieco bardziej szczegółowego, ale jednocześnie jak najprostszego opisu powstawania zjawisk burzowych, tak więc zaczynamy!!
Typowa komórka konwekcyjna rozwijająca się w chłodnej masie powietrza z rozwianym kowadłem i gęstymi smugami opadowymi, autor zdjęcia: Aneta Kupis
Zazwyczaj do powstania burzy potrzebujemy ciepłego, gorącego i wilgotnego powietrza, co ma miejsce przede wszystkim w okresie letnim – ale o tym każdy wie. Jednak nie każdy wie, że burze mogą pojawiać się również w okresie jesienno-zimowym, ale wtedy rozwój głębszej konwekcji przebiega nieco inaczej. W tym przypadku potrzebujemy aktywnego niżu z dynamicznym chłodnym frontem atmosferycznym lub spływu mocno wychłodzonego powietrza w środkowej warstwie atmosfery wspomaganego często przez nasilony środkowo-troposferyczny przepływ powietrza (prąd strumieniowy).
Każda, ale to każda burza powstaje z niegroźnej chmury kłębiastej – Cumulus, która jeśli trafi na odpowiednie warunki (wysoka temperatura i duża wilgotność powietrza – nie zawsze!) zaczyna szybko rosnąć przechodząc przez kilka charakterystycznych stadium przestawionych na poniższym schemacie.
Cumulus → Cumulus mediocris (średnio wypiętrzone) → Cumulus congestus (wysoko wypiętrzone) → Cumulonimbus capillatus (burzowe z dużą liczbą skłębień) → Cumulonimbus calvus (burzowe z gęstym i rozwianym kowadłem)
W wyniku działania promieni słonecznych lub innych czynników wspomagających konwekcję (o tym później!) dochodzi do wznoszenia się ,,bąbla” wilgotnego powietrza, które gdy osiągnie poziom kondensacji pary wodnej zaczyna tworzyć chmury. W tym samym momencie powietrze zyskuje wyporność i staje się lżejsze od otoczenia, co przyczynia się do dalszego szybkiego wzrostu chmur osiągających wysokość nawet powyżej 15 km. Po wzniesieniu na tą wysokość powietrze już dalej nie może się wznieść, więc zaczyna rozchodzić się na boki tworząc charakterystyczne, rozległe i mocno zbite kowadło. Po osiągnięciu poziomu tropopauzy, gdzie temperatura wierzchołków chmur może spaść do nawet -60°C zaczyna dochodzić do ,,elektryzacji” chmury (w zasadzie to już temperatura -30°C wystarczy do tego). Wtedy zaczynają pojawiać się wyładowania atmosferyczne i w tym momencie zaczyna się burza, która zazwyczaj po upłynięciu 20-30 minut zaczyna słabnąć i zanika (w przypadku zwykłej burzy).
CZYNNIKI WSPOMAGAJĄCE KONWEKCJĘ
Po opisaniu mechanizmu powstawania burz nastał moment na omówienie czynników, które powodują znaczne wzmocnienie konwekcji przyczyniającej się do wytworzenia gwałtownych burz mogących nieść na swej trasie szereg niebezpiecznych zjawisk atmosferycznych. No to jedziemy z koksem!!
Czynniki wspomagające ruchy wznoszące:
Fronty atmosferyczne – w wyniku przemieszczania się frontu (najlepiej chłodnego, gdzie strefa frontowa jest bardziej stroma lub pofalowanego, gdzie w bliskiej odległości znajdują się zróżnicowane sektory powietrza) dochodzi do ,,wypychania” cieplejszego i wilgotnego powietrza, które dodatkowo w czasie wędrówki frontu dostaje impuls do dynamicznego wznoszenia się powodującego rozwój burz.
Strefy zbieżności wiatrów – powodują że do środkowej części owej strefy wciągane jest ciepłe i wilgotne powietrze, które się akumuluje powodując w momencie aktywacji zbieżności szybki rozwój głębokiej konwekcji.
Płytkie, głębokie ośrodki niskiego ciśnienia i zatoki niżowe – przyczyniają się do znacznej poprawy pionowego profilu wiatru i warunków kinematycznych w dolnej części atmosfery tworząc środowisko do rozwoju dużo bardziej gwałtownych i zorganizowanych burz.
Długie fale Rossby’ego i krótkie fale górne – powodują spływ chłodniejszych mas powietrza w środkowej i górnej części atmosfery, co z kolei prowadzi do zwiększenia się pionowego gradientu temperatury potrzebnego do wytworzenia większej ilości energii termodynamicznej (w połączeniu z innymi mechanizmami), a także wyznaczają lokalizację meandrujących prądów strumieniowych.
Prąd strumieniowy – kolejny czynnik poprawiający profil wiatru i warunki kinematyczne, ale tym razem w środkowej i górnej warstwie troposfery przyczyniający się do wzmocnienia uskoków prędkościowych, tym samym konwekcja może się dużo lepiej organizować.
Zachodni region wejścia i wschodni region wyjścia prądu strumieniowego – podczas przechodzenia prądu strumieniowego w jego początkowym i końcowym odcinku nasilonego pędu powietrza można wyróżnić właśnie te obszary (wypisane wyżej), w których potencjał do powstania gwałtowniejszych burz jest większy, co powodowane jest przez tworzenie punktowych stref zbieżności wiatru, które jak wiemy wzmacniają parametry termodynamiczne. Dość często się zdarza że cały wschodni region wyjścia jet stream’a wzmacnia kinematykę.
RODZAJE BURZ
Po opisaniu podstawowych informacji o burzach i czynnikach wspomagających ruchy wznoszące nastał czas na przedstawienie Wam podziału burz pod względem warunków i sposobu powstawania.
Zasadniczy podział burz:
Burze frontowe – rozwijają się głównie na chłodnych lub pofalowanych frontach atmosferycznych rozdzielających dwie zróżnicowane pod względem wilgotności i temperatury masy powietrza (dość często również w tylnej części ciepłego frontu oraz stosunkowo rzadko na zokludowanym froncie).
W tym typie przy odpowiednim połączeniu warunków należy się liczyć z rozwojem wszystkich rodzajów burz (burze wielokomórkowe z liniami szkwałów, superkomórki, MCS, Bow Echo, a nawet Derecho), które często mają gwałtowny przebieg i mogą rozwijać się o każdej porze roku.
Burze wewnątrzmasowe – rozwijają się na obszarze zalegania mniej lub bardziej chwiejnej masy powietrza, ale o nieco innym sposobie powstawania:
Termiczne – powstają w wyniku wznoszenia się ciepłego, bardzo ciepłego i wilgotnego powietrza dość często w środowisku występowania stref lub linii zbieżności wiatru.
Mogą rozwinąć się dość silne pojedyncze komórki burzowe (w formie burz pulsacyjnych), burze wielokomórkowe, a na skraju linii zbieżności wiatrów przy pojawieniu się skrętności burzowej (SRH) nie można wykluczyć rozwoju nawet superkomórek burzowych. Jak nazwa wskazuje występują w okresie letnim.
Adwekcyjne – powstają w wyniku adwekcji chłodnej, zimnej masy powietrza na wysokości 500 hPa (środkowa część atmosfery) skutkującej pojawieniem się dużego pionowego gradientu temperatury, który sprawia że powietrze staje się chwiejne powodując rozwój konwekcji.
Są to zazwyczaj dość słabe burze, ale w sprzyjających warunkach (dynamicznym napływie zimnego powietrza w środowisku nasilonego prądu strumieniowego) często powstają mniej lub bardziej aktywne pasma konwekcyjne, a nawet nie można wykluczyć rozwoju rozległej linii szkwału z silnymi, bardzo silnymi porywami wiatru!!
Ten typ powstaje w okresie jesienno-zimowym i na początku wiosny.
A teraz podział burz pod względem ilości i rozkładu prądów wstępujących oraz zstępujących, a także poziomu zorganizowania zjawisk burzowych.
Szczegółowy podział burz:
Pojedyncza komórka burzowa (single-cell thunderstorms) – niewielkie, głównie izolowane i dość krótkotrwałe burze (trwające do 30 – 40 min) zawierające jeden prąd wstępujący i zstępujący. Pojawiają się głównie w okresie letnim w czasie zalegania ciepłego i wilgotnego powietrza. Generują krótkotrwałe intensywne opady deszczu, opady większego gradu w towarzystwie silnych porywów wiatru.
Zobrazowanie radarowe izolowanej pojedynczej komórki burzowej – 28 czerwca 2020
Burza pulsacyjna (pulse thunderstorms) – typ pojedynczej komórki burzowej, która naprzemiennie zanika i aktywuje się przynosząc nieco bardziej intensywne zjawiska niż w poprzednim typie.
Burza wielokomórkowa (multi-cell storms, multikomórka) – burze które zbudowane są z kilku połączonych ze sobą komórek burzowych tworzących niewielkie klastry burzowe lub burze o charakterze liniowym – w zależności od kierunku przepływu powietrza.
Burza wielokomórkowa o charakterystyce liniowej – 22 maj 2021
Trainings Storms – pojedyncze komórki burzowe lub burze wielokomórkowe podążające jedna za drugą, które powodują głównie długie i intensywne opady deszczu często przyczyniające się do powodzi błyskawicznych.
Zobrazowanie radarowe burzy wielokomórkowej w formie układu Trainings Storms – 22 czerwiec 2020
Linia szkwału – Quasi-Linear Convective Systems (QLCS) – wąska linia burz o znacznej długości propagująca do przodu równolegle do strefy frontowej lub wzdłuż linii zbieżności wiatru. Głównym zagrożeniem tego rodzaju burz są silne i bardzo silne prostoliniowe porywy wiatru. Przy sprzyjających warunkach może przekształcić się w Bow Echo, a nawet Derecho.
Zobrazowanie radarowe dwóch niewielkich linii szkwału w formie QLCS – 24 czerwiec 2021
Superkomórka burzowa (supercells storms) – jedne z najgroźniejszych burz na świecie. W związku z obecnością rotującego prądu wstępującego (mezocyklonu) burze mają długi okres życia, co wywoływane jest charakterystyczną budową przyczyniającą się do ciągłego dostarczania wgłąb struktury ciepłego i wilgotnego powietrza. Ten typ burz przez większość swojego życia generuje szereg niebezpiecznych zjawisk atmosferycznych o dużej intensywności, a także są głównymi producentami trąb powietrznych. Superkomórka przekształcić się może w linię szkwału, Bow Echo, a nawet Derecho.
Superkomórka burzowa z 28 lipca 2020, autor zdjęcia: Łukasz Lewandowski
Zobrazowanie radarowe silnej superkomórki burzowej (najbardziej na wschód)
Mini-superkomórka burzowa (mini-supercells storms) – mniejszy i mniej wypiętrzony brat superkomórek burzowych, który może powstawać nawet w okresie jesienno-zimowym. Również generować może niebezpieczne zjawiska, ale na dużo mniejszym obszarze.
Bow Echo – niebezpieczna formacja burzowa przybierająca na zobrazowaniach radarowych postać łuku (stąd nazwa). Burza na swej trasie niesie bardzo silne, wręcz niszczące porywy wiatru pojawiające się w najbardziej wybrzuszonej części struktury. Na północnym skraju Bow Echo w sprzyjających warunkach mogą pojawić się nawet trąby powietrzne.
Zobrazowanie radarowe sygnatury Bow Echo – 9 lipiec 2021
Mezoskalowy Układ Konwekcyjny (Mesoscale Convective Systems, MCS) – rozległa, długotrwała i gwałtowna burza obejmująca nawet kilka województw (trwająca nawet ponad 7h). W układ mogą wbudować się superkomórki burzowe, rozległe linie szkwałowe, Bow Echo i Derecho.
Mezoskalowy Układ Konwekcyjny z wbudowaną rozległą linią szkwału – 25 lipiec 2015
Mezoskalowy Kompleks Konwekcyjny (Mesoscale Convective Complex, MCC) – mniejszy odpowiednik Mezoskalowego Układu Konwekcyjnego o bardziej okrągłych, obłych kształtach i chłodniejszej temperaturze wierzchołków chmur. Również generuje niebezpieczne zjawiska atmosferyczne, ale nieco mniejszej skali oddziaływania.
Mezoskalowy Kompleks Konwekcyjny z dwiema wbudowanymi superkomórkami burzowymi – 15 sierpień 2021
Derecho – silna, długotrwała i rozległa burza o charakterystyce liniowej składająca się się z jednego układu Bow Echo lub kilku takich segmentów. Aby móc burze nazwać Derecho muszą zostać spełnione pewne warunki, a mianowicie musi pozostawiać ciągły pas zniszczeń o długości co najmniej 463 km (250 mil morskich), w wielu miejscach generuje wiatry o prędkości większej od 26 m/s (93,6 km/h) i w co najmniej 3 miejscach o prędkości co najmniej 33 m/s (118,8 km/h) lub sile F1 w skali Fujity, a ponadto miejsca, w których notowano wiatry powyżej 33 m/s lub sile F1 muszą być oddalone od siebie o co najmniej 74 km (40 mil morskich). Wyróżniamy 3 typy ,,burz wiatrowych”: progresywne, seryjne i hybrydowe, ale o tym postaramy się jeszcze napisać artykuł.
Zobrazowanie radarowe Bow Echo i silnej inii szkwału zaklasyfikowanej do Derecho – 19 lipiec 2015
Inne – w zasadzie nie będące w oficjalnym podziale burz, ale dość często występują w naszej nomenklaturze:
Line Echo Watern Pattern (LEWP) – burza składająca się z kilku połączonych ze sobą segmentów Bow Echo rozwijająca się na mocno pofalowanych frontach atmosferycznych. Przynosi silne i bardzo silne porywy wiatru, ale słabsze i nie mające cech na Derecho.
Mezoskalowy Układ Konwekcyjny z sygnaturą LEWP – 7 lipiec 2015
Narrow Cold-Frontal Rainband (NCFR) – typ rozległej formacji liniowej o charakterze linii szkwału powstających na chłodnych frontach atmosferycznych w rejonie oddziaływania wschodniego regionu wyjścia prądu strumieniowego.
Zobrazowanie radarowe Narrow Cold-Frontal Rainband – 17 stycznia 2022
Mezoskalowy Wir Konwekcyjny (Mesoscale Convective Vortex, MCV) – powstaje na północnym skraju układu Bow Echo i może się zdarzyć iż oddzieli się on od układu i zacznie żyć swoim życiem. Generuje głównie wyładowania w towarzystwie długotrwałych, dość intensywnych opadów deszczu.
Poddębicko-Łęczyccy Łowcy Burz
poddebicko-leczyccy-lowcy-burz.prv.pl
