EXTRÉMNÍ PROJEVY POČASÍ Bouře, tornáda, hurikány Tereza Kohoutková GÚ PřF MU 2008

BOUŘE

VZNIK BOUŘE Podmínky vzniku: výstupné proudění (tepelná konvekce)  instabilní zvrstvení vzduchové hmoty vysoká relativní vlhkost vzduchu

BOUŘKOVÁ OBLAKA oblaka typu Cumulonimbus

ZÁKLADNÍ DĚLENÍ BOUŘEK I Bouřky insolační (= bouřky z tepla) vznik: ohřátím vlhkého vzduchu v denních hodinách krátká životnost, příliš se nepohybují

ZÁKLADNÍ DĚLENÍ BOUŘEK II Bouřky orografické vznik: prouděním instabilního vlhkého vzduchu směrem k pohoří vznikají v oblastech návětrných stran hor

ZÁKLADNÍ DĚLENÍ BOUŘEK III Bouřky frontální studená fronta prvního nebo druhého druhu (s pomalejším nebo rychlejším postupem fronty)

BLESK I ledové a sněhové krystalky v horní části oblaku – kladný náboj sestupné proudy táhnou dolů kladně nabité krystalky – zde roztají – změní se v kapky a roztříští se – záporně nabité lehčí kapky stoupají vzhůru, kladně nabité zůstávají v základně oblaku

BLESK II vůdčí výboj – určuje dráhu blesku; následují další výboje, které si prorazí cestu až k Zemi teplota vzduchu zahřátého bleskem – až 20 000°C šířka blesku – pouze několik centimetrů průměrné trvání blesku: 0,001 s

HROMOBITÍ vznik: prudkým zahřátím a rozpínáním vzduchu rychlost šíření světla blesku: 300 000 km/s rychlost šíření zvuku hromu: jen 340 m/s Jak daleko je bouřka? změříme dobu mezi bleskem a zahřměním (v sekundách)  vydělíme tento údaj třemi  dostaneme přibližnou vzdálenost bouře (v kilometrech)

KULOVÝ BLESK ne zcela objasněný jev nejvíce přijímaná je plazmatická teorie plazma – ionizovaný plyn složený z iontů, elektronů a neutrálních atomů a molekul „čtvrté skupenství“, tvoří až 99% hmoty vesmíru

SYSTÉM DETEKCE BLESKŮ Středoevropský systém pro detekci a lokalizaci bleskových výbojů (CELDN) http://www.chmi.cz/meteo/rad/blesk

KRUPOBITÍ kroupy vznikají ve výstupných proudech uvnitř Cumulonimbu zárodky krup: ledové krystalky, zmrzlé kapky vody, prachové částice na zárodky (jádra) se nabalují kapky přechlazené vody kroupy jsou unášeny výstupnými a sestupnými proudy uvnitř oblaku  stále na sebe nabalují přechlazenou vodu  když jsou dostatečně velké, vlivem gravitace vypadnou

BEZPEČNOST PŘI BOUŘCE Která místa jsou při bouřce bezpečná a která naopak (extrémně) nebezpečná? hladina rybníka nebo moře uzavřené vozidlo (auto) otevřené vozidlo, kolo, motorka hřebeny a vrcholy hor stožáry elektrického vedení, sloupy veřejného osvětlení nejnižší polohy v krajině (údolí, úvozy) vysoké stromy a jejich blízké okolí skalní převisy, vchody do jeskyní

TORNÁDO

CO NAZÝVÁME TORNÁDEM? vír s víceméně svislou osou, který vzniká nasáváním vzduchu do bouřkového oblaku během své existence se vír musí alespoň jednou dotknout zemského povrchu 1 – spodní základna oblačnosti bouře 2 – pomalu rotující „wall-cloud“ 3 – rychle rotující vlastní tornádo 4 – kondenzační „chobot“ („nálevka“) 5 – prach a trosky, vířící nad zemským povrchem

JAK TORNÁDO VZNIKÁ způsob vzniku tornád není zcela vědecky objasněn dva hlavní druhy tornád: 1. tornádo vázané na supercelu supercela = mohutná bouřková buňka, silně rotuje kolem své osy a lze v ní pozorovat tzv. mezocyklónu životnost několik hodin, ničivé účinky 2. nesupercelární tornado vázáno na bouři, která je tvořena více buňkami životnost cca 30 min, většinou mírnější

SUPERCELÁRNÍ TORNÁDO I

SUPERCELÁRNÍ TORNÁDO II

NESUPERCELÁRNÍ TORNÁDO na černé linii dochází ke střetu větrů různých směrů (konvergence proudění)  vytváří se víry s horizontální osou (A, B, C, D) výstupné proudění z bouřkového mraku zdvihne rotující vír do vertikální polohy (C)  vzniká tornádo

NÁSLEDKY TORNÁDA tornádo za sebou zanechává asi 200 m širokou stopu

FUJITOVA STUPNICE SÍLY TORNÁD F0 - rychlost do 33 m/s (117 km/h, 73 mph), lehké škody - spadlé komíny, zlámané větve stromů, vyrvané mělce kořenící stromy, škody na vývěsních štítech F1 - rychlost 33 až 50 m/s (117 až 180 km/h, 73 až 112 mph), mírné škody - strhává střešní kryt, posunuje nebo otáčí prefabrikované domy a vytlačuje auta ze silnic F2 - rychlost 50 až 70 m/s (180 až 252 km/h, 113 až 157 mph), značné škody - strhává střechy, ničí prefabrikované domy, převrací vagóny, vyvrací a láme vzrostlé stromy, z lehkých předmětů vytváří nebezpečné projektily, zdvihá automobily ze země F3 - rychlost 70 až 92 m/s (252 až 332 km/h, 158 až 206 mph), vážné škody - ničí střechy i zdi dobře postavených domů, převrací vlaky, většina stromů v lesích je vyvrácena, těžká auta jsou zdvihána ze země a odvrhávána F4 - rychlost 92 až 117 m/s (332 až 418 km/h, 207 až 260 mph), zničující škody - srovnává se zemí dobře postavené domy, stavby se slabými základy odnáší, auta jsou odmršťována a z těžkých předmětů se stávají poletující projektily F5 - rychlost 117 až 142 m/s (418 až 511 km/h, 261 až 318 mph), ohromující škody - silné konstrukce domů jsou srovnávány se zemí a odnášeny, projektily velikosti automobilu poletují vzduchem a jsou odmršťovány do vzdálenosti přesahující 100 m, stromy jsou odkorňovány, objevují se i jiné neuvěřitelné jevy

NEJČASTĚJŠÍ VÝSKYT TORNÁD tzv. „tornádová ulička“ („tornado alley“) v USA – Texas, Oklahoma, Nebraska, Kansas

TORNÁDA NA NAŠEM ÚZEMÍ první zaznamenaný výskyt: 1119 vyšehradské tornádo (Kosmas), síla F3-F4 13. října 1870 brněnské tornádo (J. G. Mendel) počet zaznamenaných tornád v ČR se zvyšuje pozorování tornád: http://www.chmi.cz/torn/

ZAJÍMAVOSTI O TORNÁDU životnost až několik hodin (průměrně pouze 10 minut) může urazit vzdálenost až 400 km (většinou 1-30 km) v oku tornáda je tlak vzduchu o 30-50 hPa nižší než v okolí  nasávání předmětů z okolí dovnitř „Roku 1981 zvedlo tornádo, které se prohnalo italským městem Ancona, spící dítě z kočárku a nezraněné je pak spustilo na zem“ (Allaby, M.: Tornáda a jiné extrémní projevy počasí. Praha: Slovart, 2003, str. 32)

(TAJFUN, TROPICKÁ CYKLÓNA) HURIKÁN (TAJFUN, TROPICKÁ CYKLÓNA)

Vzhled a struktura hurikánu I obrovská bouře rotující kolem oblasti nízkého tlaku vzduchu („oka“ hurikánu) doprovázena silnými větry, srážkami a bouřkovými jevy; v oku vanou jen mírné větry

Vzhled a struktura hurikánu II rozměry hurikánu: výška 8 – 10 km šířka 450 – 700 km pohyb hurikánu nad mořem rychlostí až 50 km/hod (14 m/s) nejsilnější zaznamenané větry doprovázející hurikán: 305 km/hod (85 m/s)

Výskyt a pojmenování pás ± 30° okolo rovníku (80% v oblasti ± 20°)

Podmínky vzniku hurikánu velmi teplý a vlhký vzduch nad mořem s povrchovou teplotou vyšší než 26°C v nižší části atmosféry pouze slabé větry dostatečná vzdálenost od rovníku nutná k roztočení oblačného systému (Coriolosova síla)

Vznik hurikánu I jednotlivé buňky konvektivních bouří v rovníkové oblasti nízkého tlaku vzduchu se spojí vzniká silný výstupný proud teplého a vlhkého vzduchu při povrchu se vytvoří se centrum tlakové níže

Vznik hurikánu II přízemní tlaková níže způsobuje zesílení východních větrů (pasátů) protisměrné větry vytvoří uvnitř bouřkového systému vzdušný vír (podporuje jej také Coriolisova síla)  stoupající teplý vzduch vyvolá pokles tlaku i ve vyšších výškách

Vznik hurikánu III oblast tlakové níže dále sílí a stává se hurikánem teplý a vlhký vzduch nad oceánem se dále vypařuje a z 90% kondenzuje  tím se uvolňuje energie, vzduch se lokálně zahřívá a ve výšce se ještě více snižuje tlak  hurikán nasává ještě více vlhkého a teplého vzduchu z povrchu oceánu  hurikán funguje jako obrovský tepelný motor

Vývoj a dráha hurikánu Ivan, 2.-15.9. 2004

Dospělý hurikán Hurikán Ivan nad pobřežím Floridy, 15.9. 2004

Hurikán Wilma, Havana, Kuba 24. října 2005 Hurikán nad pevninou Hurikán Wilma, Havana, Kuba 24. října 2005

SAFFIR-SIMPSONOVA STUPNICE SÍLY HURIKÁNŮ Stupeň Tlak (hPa) Rychlost větru (km/h) Vlnobití (m) Poškození Následky 1 více než 980 118 – 152 1,2 – 1,6 minimální mírné záplavy, malé škody na povrchu 2 965 – 980 153 – 176 1,7 – 2,6 mírné poničené střechy, poničené stromy 3 945 – 964 177 – 208 2,7 – 3,7 rozsáhlé zničené domy, silné záplavy 4 920 – 944 209 – 248 3,8 – 5,4 extrémní Polorozbo-řené domy 5 méně než 920 více než 248 více než 5,4 katastrofální rozbořené domy, záplavy zasahují hluboko do vnitrozemí

Předpověď vývoje hurikánů 6 specializovaných meteorologických center pro předpověď hurikánů např. The National Hurricane Center (Miami, Florida) – odpovídá za předpověď pro Atlantik a SV Pacifik Dvořákova metoda pozorování a předopovědi hurikánů (1984): využití infračervených satelitních snímků

Lovci hurikánů („Hurricane Hunters“) průnik letadly přímo do oblačnosti a oka hurikánu letadla jsou vybavena pro měření teploty, tlaku, větru a rosného bodu, vypouštějí automatické sondy

Význam hurikánů výměna tepla a energie mezi rovníkovými a chladnějšími oblastmi - nepostradatelná součást proudění v atmosféře „Kdyby bylo možné zachytit energii jediného hurikánu a přeměnit ji v elektřinu, stačilo by to k zásobování USA na tři roky.“ (Allaby, M.: Tornáda a jiné extrémní projevy počasí. Praha: Slovart, 2003, str. 32)

Zdroje PEJML, K.: Opravdová kniha proroků. Státní nakladatelství dětské knihy, Praha, 1965. ALLABY, M.: Tornáda a jiné extrémní projevy počasí. 1. vyd, Slovart, Praha, 2003 DVOŘÁK, P.: Ilustrovaný atlas oblaků. Svět křídel, Cheb, 2001. Český hydrometeorologický ústav www.chmi.cz Wikipedie, otevřená encyklopedie http://cs.wikipedia.org/wiki/Kulov%C3%BD_blesk http://cs.wikipedia.org/wiki/Tropick%C3%A1_cykl%C3%B3na Amateur stormchasing society http://www.bourky.com/ Met Office http://www.metoffice.gov.uk/education/secondary/students/tornadoes.html NOAA National Weather Service http://www.srh.noaa.gov/