Konvektivní bouře a jejich předpověď z pohledu provozního meteorologa

Prezentace na téma: "Konvektivní bouře a jejich předpověď z pohledu provozního meteorologa"— Transkript prezentace:

1 Konvektivní bouře a jejich předpověď z pohledu provozního meteorologa

2 Hlavní body seance Cape a Cin Spuštění konvekce Cb lenivý a akční
Multicely, supercely a co k nim patří Kouzlo hodografu Vítr, průtrž mračen, kroupy, všechno? Prohlížení animací .swf v internetovém prohlížeči (formát Adobe Flash), povolit ActiveX. Při prezentaci použit jako viewer konvertor SWFTOAVI. Internetové odkazy jsou živé – stačí kliknout. Prezentace vytvořena v OpenOffice – písmo nemusí být všude košér,

3 CAPE, CIN CAPE ~ potenciální energie, která buď je a nebo není
Když je, může se díky vztlaku přeměnit na kinetickou

4 CAPE, CIN Vmax ~ √ 2CAPE V praxi jen půl odmocniny (vtahování, srážková voda, perturbace vztlaku): 500 J/kg ~ 16 m/s 1000 J/kg ~ 22 m/s 2000 J/kg ~ 31 m/s Důležitá pro vyrovnání pádové rychlosti krup CIN ~ negativní energie bránící působení vztlakových sil pod hladinou volné konvekce

5 CAPE, CIN Vmax ~ √ 2CAPE Pádová rychlost Kroupa Ø2 cm ..... 20 m/s
V praxi jen půl odmocniny (vtahování, srážková voda, perturbace vztlaku): 500 J/kg ~ 16 m/s 1000 J/kg ~ 22 m/s 2000 J/kg ~ 31 m/s Důležitá pro vyrovnání pádové rychlosti krup Pádová rychlost Kroupa Ø2 cm m/s Kroupa Ø4 cm m/s Kroupy v Evropě od CAPE cca J/kg (Schiesser, 1995-Švýcarsko) Francie CAPE > 2500 J/kg

6 ICAPE stands for Integrated CAPE, and has the units J/m2, not J/kg
ICAPE stands for Integrated CAPE, and has the units J/m2, not J/kg. It was first defined by Mapes (1993) as the sum of CAPE*dp/g for all parcels in a column which have CAPE>0. This makes it independent of the choice of parcel. Instead, a deeper layer of parcels that have CAPE gives higher values for the same CAPE than if only a shallow layer has CAPE. For example, a 100 hPa thick layer giving 500 J/kg CAPE will result in the same ICAPE value as a shallower 50 hPa layer of 1000 J/kg (about 500 kJ/m2). The parameter is plotted experimentally, as its advantage over other versions of CAPE in operational meteorology has never been tested. It makes sense that if as a storm develops, all air from low levels will be taken into the storm, and the total energy released by all parcels in a column of one square meter diameter is ICAPE. In practice, the map will look very similar to MLCAPE, except when parcel layer thickness differs over the area, or when elevated parcels over a stable boundary layer have CAPE, where MLCAPE may be absent. So, this parameter has characteristics of both MLCAPE and MUCAPE. CAPE, CIN SBCAPE - „surface based CAPE“, počítaná z přízemních hodnot T a Td MLCAPE - „mixed layer CAPE“, T a Td průměrovány ve spodních hPa MUCAPE - „most unstable CAPE“, spočtena z hladiny, která dá nejvyšší hodnotu ICAPE – experimentálně, integrovaná CAPE od všech „bublin“ ve vertikálním sloupci majících CAPE > O, zahrnuje MLCAPE i MUCAPE, jednotky [J/m2] skwtcape.swf

7 Vinic ~ √ 2CIN ?? 200 J/kg ~ 20 m/s

8 CAPE, CIN Překonání CIN: Přehřátím Advekcí vlhkosti Vynuceným výstupem
Mechanický impuls Synoptické okolnosti RIJ ~ sesedající proud vyvolaný cirkulací systému, procházející zónou stratiformních srážek – sublimace, tání a výpar podporují sílu downdraftu na čele rozhraní cincape.swf cinwet.swf cinlift.swf

9 Spuštění konvekce Jaké spouštěče si vybavíme?
Termika, orografie Fronta Konvergence, gustfront Velkoprostorové vzestupy Jet-stream (levý exit, pravý entrance - vzestupy) PV – anomálie (dry intrusion) Advekce cyklonální vorticity

10 Spuštění konvekce

11 Spuštění konvekce termika, hory dříve (méně CIN, na přivrácených svazích větší ohřev, údolní větry) čára konvergence, údolní větry, orografie – vzestupy řádu 5-10 cm/s, tj. cca 0,5-1 km/3hod výtok studeného vzduchu z nedalekého Cb, gust front (rychlejší než u běžné konvergence?) přechod fronty se vzestupy řádu cm/s, tj. cca 1-5 km/3hod velkoprostorové vzestupné pohyby řádu cm/hod, tj. cca 1 km/den

12 Cb lenivý a akční „Lenivý“ Cb (stagnující nebo málo pohyblivý) je sebedestruktivní Pustí si pod sebe „loužičku“ studeného vzduchu (cold pool), která zabrání vývoji z původního zdroje cellgrow.swf Žádný nebo slabý střih větru

13 Cb lenivý a akční V prostředí se střihem větru se oblak nakloní a loužičku odloží stranou Pokud fouká ve všech hladinách, oblak je v pohybu i s louží a může žít dál

14 Důležitá vrstva spodních 2,5 km:
- střih 5 m/s nestačí m/s obvykle postačuje pro výrazný vertikální vývoj Klikej na spodní levý obrázek

15

16 Multicely, supercely a co k nim patří
Multicely, MCS (Multicel Convective System) Několik současně se vyskytujících buněk/cel, které dosáhnou stadia silné bouře Vedle sebe cely v různém stadiu vývoje Vhodné středně instabilní zvrstvení a mírný střih (cca od 15 m/s mezi 0-6 km) Podle spouštěcího mechanizmu a podmínek v atmosféře míra organizovanosti do linií nebo shluků Lineární struktury při dostatečném střihu větru přejdou do stadia squall-line, v extrémním případě výskyt derecha (v 850 hPa nad 20 m/s, od středních hladin slabší a zejména sušší proudění) Nejčastější silné bouře s kroupami a větrem, ovšem ne tak intenzivní projevy jako supercely, mírný déšť v týlu bouře

17 Multicely, supercely a co k nim patří
Komplexy MCC (Mesoscale Convective Complex) Nevýrazný střih větru ale výrazná advekce velmi teplého a vlhkého vzduchu Zpočátku izolované bouře vyvíjející se pozdě odpoledne nebo časně večer Meziměřítková struktura během večerních hodin s maximální intenzitou hod a rozpadem ve 2.polovině noci Rozpad doprovázen anticyklonálním výronem oblačnosti (divergence ve vrchní troposféře) – často mylně interpretováno jako frontální vlna Intenzivní srážky na velké ploše při pomalém postupu, elektrická aktivita CAPE nad 1000 J/kg, rovnoměrně rozložená, slabý až mírný střih koncentrovaný spíše do spodních hladin, vlhká celá troposféra, vysoko položená nulová izoterma)

18 Multicely, supercely a co k nim patří
Dominantní kvazistabilní buňky s rychlostmi rotujícího updraftu překračujícími i 30 m/s Interakce s okolím, stáčející se trajektorie Spojitý charakter postupu na rozdíl od krokování multicel Kondenzační produkty až ve velkých výškách Obří kroupy, silné downbursty, případně tornáda, v dostatečně vlhkém prostředí i přívalové srážky

19

20 splitsqa.avi

21

22 Střih větru, hodograf – MZ 2007/05

23 Střih větru, hodograf – MZ 2007/05
totalshear0.gif totalshear0a.gif totalshear1.gif totalshear2.gif Konstrukce vektoru pohybu bouře

24 Pohyb multicel, propagace - Corfidi

25 Pohyb multicel, propagace - MCC
Pohyb multicelárních komplexů bez výraznějších „cold pool/downdraftů“ Kombinace vektoru průměrného pohybu oblačné vrstvy (průměr 0-6 km) a nízkohladinového vtoku do bouře „low-level jet“ LLJ 3 kriteria pro LLJ dle Bonnera (1968) – začíná u limitu >12 m/s ve vrstvě 0-3 km, v praxi se bere proudění v 850 hPa pokud není jiné výrazné lokální maximum (pro nás zajímavé hodnoty od 5-10 m/s) Předpokládá se, že LLJ je dobrý indikátor vtoku do bouře, vektor propagace je opačný k vektoru LLJ (nové buňky jdou „za potravou“ tam, odkud k nim teče teplý a vlhký vzduch) Propagace ovlivněna lokálními variacemi CAPE, CIN, orografií, .... Důležité jsou vektory v době iniciace systému (pozdní odpoledne) Je to technika použitelná pro stanovení rizika povodní (train efekt)

26 Pohyb multicel, propagace - MCS
V prostředí příznivém pro silné downdrafty (sucho nad 700 hPa a pod oblačností, silný střih 0-6 i 0-3 km) vstupuje do hry „gustfront/húlava“ jako společné rozhraní vzniklé spojením výtoků „cold pool/loužiček“ z jednotlivých cel Vychází se z toho, že gustfront přebírá značnou část celkové hybnosti oblačné masy (0-6km), tj. postup čela húlavy je odhadována vektorem průměrné rychlosti oblačné vrstvy (tj. rychlost cely generující loužičku)

27 Pohyb multicel, propagace - MCS
„louže“ cold pool je tlačena vektorem průměrné rychlosti oblačné vrstvy 0-6 km Propagační složka je převzata z původní metody pro MCC Uplatní se ve fázi vyvinutých cel lineárně organizovaných s fungujícími downdrafty Výsledkem je vektor reprezentující postup čela húlavy (v extrémním případě až derecha)

28 Konstrukce vektoru propagace MCC na případech přívalových srážek 22. 7
Konstrukce vektoru propagace MCC na případech přívalových srážek a Hodografy staženy ze serveru univerzity Wyoming Modrý vektor – průměrný pohyb oblačné vrstvy Zelený vektor – low-level jet Červený vektor – propagace MCC nebo „backbuilding storm“

29 Konstrukce vektoru propagace MCS na případu húlavy 11.6.2009
V tomto případě se příliš neliší rychlost propagace MCS oproti průměrné rychlosti oblačné vrstvy. Výsledný červený vektor naznačuje propagaci progresivních obloučkových segmentů húlavy s nejvyššími nárazy. Malý červený vektor odpovídající propagaci MCC by měl odpovídat propagaci větve systému rovnoběžné s průměrným prouděním – část MCS produkující vyšší úhrny srážek.

30

31 Použité zdroje http://www.meted.ucar.edu/
© Lenka Boříková

32

33 Strategie kolegů z FMI Concection week 2008 – session 4

34 Strategie kolegů z FMI 1. Odhad potenciálu silných bouří Ingredience: spouštěč, instabilita, vlhkost, střih větru Možný koncepční model očekávaných bouří Analogie? 2. Vytipování oblasti zájmu Lokální extrémy CAPE a jejich posun Časování 3. Studie vertikálního profilu v oblasti Modelová sondáž Variace teploty, vlhkosti, větru – modifikace sondáže

35 Strategie kolegů z FMI Modifikace CAPE – SB, ML, MU, 0-3 km
4. Instabilita a vlhkost Modifikace CAPE – SB, ML, MU, 0-3 km 5. Odhad typu bouří Krátce žijící bouřky v prostředí bez střihu? Multicely při mírném střihu? Možnost supercel? (0-6 km střih >20-25 m/s) Squall-line? (silný střih do 2-3 km) 6. Odhad pohybu bouří Průměrný vektor oblačné vrstvy 0-6 km Pohyb supercel (Corfidi)

36 Strategie kolegů z FMI Odchylky pohybu od průměrného větru
7. Identifikace radarem Odchylky pohybu od průměrného větru Hook-echa, BWER Pravděpodobnost krup (radarový produkt – odrazivost >50bB nad izotermou -20 st.C) Možné downbursty Bow-echa, squall-lines 8. Monitorování projevů počasí Měření ze stanic Hlášení pozorovatelů Data od záchranných sborů

37 „Volební výsledky“ 1. běh 2. běh 10 19 15
Nevím o ESTOFEX/SKYWARN Vím o ESTOFEX/SKYWARN a dívám se tam... 10 Vím o ESTOFEX/SKYWARN a nechodím tam....9 2. běh Vím o ESTOFEX/SKYWARN a dívám se tam.... 9 Vím o ESTOFEX/SKYWARN a nechodím tam....6 10 19 15 Polepšete se! Honza