O spouštění konvekce Jan Sulan.

Prezentace na téma: "O spouštění konvekce Jan Sulan."— Transkript prezentace:

1 O spouštění konvekce Jan Sulan

2 Osnova základní podmínky vzniku hluboké konvekce
ilustrace překonání LFC – Sibiu 2010 návrat ke školení 2009 spuštění (triggering) a podpora (forcing) význam CIN jak překonat CIN role vlhkosti provozní možnosti ČHMÚ Vhodný obrázek ze Sibiu. Na školení 2009 nebylo forcing a trigering odlišeno – uvést na pravou míru. Význam CIN pro typ konvekce – plošná versus izolovaná. Role vlhkosti je podle mě trochu opomíjena. Variace vlhkosti mohou někdy vysvětlit zvláštnosti ve vývoji konvekce, proto vlhkosti bude věnován větší prostor. Bude věnována pozornost nástrojům vyhodnocujícím sondáže – VW, Temp (Swing) a mapám zobrazujícím rosný bod, vlhkost a proudění. doprovodný text v „poznámkách“ .ppt

3 Tim Vasquez – Weather Forecasting Red Book http://www. weathergraphics
„Rekvizity“ potřebné pro vývoj bouřek (Doswell 1987): 1. Vrstva vlhkého vzduchu dostatečné tloušťky ve spodní nebo střední troposféře (Td, Theta-e) 2. Dostatečně příkrý gradient teploty pro vytvoření „pozitivní plochy“ na termodiagramu (CAPE) 3. Dostatečný zdvih vzduchové částice z vlhké vrstvy pro dosažení hladiny volné konvekce (Level of Free Convection LFC) Tim Vasquez je čtivý autor praktických příruček oblíbených jak meteorology, tak prezentátory počasí i amatérskými meteorology. Jako meteorolog americké armády sloužil i v Evropě. Viz

4 Workshop Sibiu Manželé Bellovi (Aurora z Bukurešti a Ian z Austrálie) velmi pěkně ilustrují rozdíl mezi kondenzační hladinou LCL a hladinou volné konvekce LFC. Běžná termická turbulence na překonání LFC často nestačí a zviditelní se jen mělkou konvekcí. Dosažení LFC brání CIN, pokud dojde k jejímu překonání uvolní se CAPE. Záleží pak na podmínkách v okolní volné atmosféře, jak se hluboká konvekce dále vyvíjí (vtahování suchého vzduchu, zviditelnění linie konvergence, střih větru, apod).

5 Velmi názorné zobrazení rozdílu mezi mělkou a hlubokou konvekcí
Velmi názorné zobrazení rozdílu mezi mělkou a hlubokou konvekcí. Hluboká se vyvíjí jen tam, kde je dostatek energie pro překonání CIN.

6 Spuštění konvekce – školení 2009
Jaké spouštěče si vybavíme? Termika, orografie Fronta Konvergence, gust front, outflow boundary Velkoprostorové vzestupy Jet-stream (levý exit, pravý entrance - vzestupy) PV – anomálie (dry intrusion) Advekce cyklonální vorticity Tady bych rád uvedl na pravou míru rozdíl mezi triggering a forcing, které jsem v nešťastně smíchal do jednoho. Spouštěč přímo konvekci vyvolává, zatímco dynamická podpora konvekci zvýrazňuje nebo udržuje déle při životu, destabilizuje atmosféru. Na obrázku ukážu hladiny, ve kterých jaký který faktor působí. šedým písmem jevy působící jako „podpora“(forcing), nikoli „spouštěč“ (triggering)

7 Spuštění/podpora konvekce – školení 2009
Ve spodní polovině spouštěče (orografie, termika, linie konvergence), v horní ukázky dynamické podpory (v případě WV6,2 jde o vliv stratosférického suchého vzduchu na zvýraznění potenciální instability – při vzestupném pohybu rozdílné ochlazování vlhkého vzduchu z nižších vrstev a suchého z vyšších vede ke zvýraznění teplotního gradientu).

8 Spuštění konvekce – školení 2009
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?) – preferovaný okraj přechod fronty se vzestupy řádu cm/s, tj. cca 1-5 km/3hod velkoprostorové vzestupné pohyby řádu cm/hod, tj. cca 1 km/den Hrubé odhady vertikálních rychlostí – myslím, že jsem to tenkrát našel ve Zverevovi. Pozor na outflow boundary (výtok studeného vzduchu), může být kontraproduktivní, protože vytékající vzduch je sušší a interakce s okolní vorticitou v nepreferovaném směru slabá. Křižující buňky se mohou „zadusit“. Na obrázcích vpravo pole advekce geostrofické vorticity v 600 hPa

9 CIN – školení 2009 Překonání CIN: Přehřátím Advekcí vlhkosti
Vynuceným výstupem Mechanický impuls Synoptické okolnosti POZOR na Cirry Animace z programu COMET ukazující názorně varianty překonání CIN. Na slidu ze školení 2009 záměrně zmíněn RIJ jako jeden z extrémních faktorů iniciace – cílem bylo upoutat pozornost k tomuto jevu. Synoptickými okolnostmi se rozumí konvergence ve spodní troposféře nebo zvedání spodní vrstvy atmosféry. Advekce vlhkosti není přesný význam. Jde o to, že do místa s vyšším obsahem vlhkosti se může dostat „spouštěč“ – např postupující linie fronty nebo gust front, linie konvergence apod. cincape.swf cinwet.swf cinlift.swf RIJ ~ sesedající proud vyvolaný cirkulací systému, procházející zónou stratiformních srážek – sublimace, tání a výpar podporují sílu downdraftu na čele rozhraní

10 Význam CIN CIN může konvekci úplně potlačovat nebo pozdržovat a v podvečer uvolnit izolovanou konvekci jen tam, kde jsou nejvhodnější podmínky – o to je pak silnější pokud CIN chybí, vyvine se plošná konvekce, která potenciál CAPE vyčerpá a zaneřádí oblohu – omezí možnosti pro lokální přehřátí Zadržováním plošné konvekce dojde pak k explozivnímu vývoji izolovaných buněk nebo linií. Záleží pak, s jakými podmínkami se setkají při svém postupu – zásoby vlhkosti při zemi, instabilita a střih ve výšce.

11 Typy konvekce – konfrontace iniciace a výškového proudění
Jednotlivé buňky (IC) Shluk buněk (CC) Nesouvislá linie (BL) Linie bez stratiformních srážek (NS) Se stratiformními srážkami v týlu, podél a před linií (TS, PS, LS) Bow echo (BE) Bez linie(NL) Zejména výškové proudění určuje následné formování větších konvektivních celků. Rozměry celků srovnatelné s velikostí 1-2 krajů. Nebudu více komentovat – je to pro jinou prezentaci. Gallus, et al, 2008 Monthly Weather Rewiew

12 Tim Vasquez – Weather Forecasting Red Book
Iniciace 1. Obecně – při homogenních podmínkách ve vrchní atmosféře iniciace tam, kde je nejvyšší theta-e (ekvivalentní potenciální teplota), při homogenních podmínkách ve spodní atmosféře iniciace tam, kde je nejslabší CIN 2. Rozhraní – zdroj konvergence, všechna rozhraní v teplé vzduchové hmotě by měla být vzata v úvahu 3. Vlhkost – pro překonání CIN významnější než teplota (rozdíl 1- 2°C Td podobný účinek jako 3-4°C T) 4. Tornádické bouře – tam kde jsou podmínky pro vývoj relativně izolovaných bouří a kde je nejvýraznější stáčení větru ve spodních 1-2 km (teplé fronty, SV sektor níže) VW umožňuje zobrazit jen to co chceme vidět. Výhodné zvýraznit na přízemce rosný bod, vítr, analýzu tlakového pole, možná ještě tlakové tendence a symboly počasí. Volitelně pak CERAD, blesky apod.

13 Ekvivalentní adiabatická potenciální teplota
Chromov o „theta-e“, 1936 Ekvivalentní (GFS) vers. Vlhká (ALD) vers. Global Instability Index Analýzy GFS a ALD ukazují lokální maxima theta-e a theta-w odpovídající poloze bouřkového pásma. Vpravo dole analýza z ePort projektu EUMETRAIN ukazující Global Instability Index – při malé oblačnosti v termínu 06 UTC může i tato analýza leccos napovědět. Text z Chromova je velmi výstižný.

14 Ekvivalentní teploty Není třeba počítat konkrétní hodnoty, stačí vidět rozložení a gradienty. Oproti rosnému bodu je výhoda v nezávislosti na nadmořské výšce. Tím, že jde o potenciální teploty, je to vše staženo do jedné hladiny 1000 hPa. Důvodem používání těchto teplot je jejich konzervativnost a nezávislost na nadmořské výšce. GFS dává ekvivalentní, ALD vlhkou – nám jde o lokální extrémy a gradienty

15 MOCON – MOisture CONvergence

16 Provozní možnosti ČHMÚ
VW umožňuje mnohé, existuje ovšem značná rozmanitost používaných produktů, obava z nedostatku času a v neposlední řadě i absence některých podkladů – zejména uspokojivé zpracování sondáže.

17 Multiview umožňuje synchronizovat plochu i čas zobrazených map
Multiview umožňuje synchronizovat plochu i čas zobrazených map. Letní verze silniční mapy má zvýrazněný rosný bod (zeleně) a potlačeny ostatní prvky (ponechán vítr a teplota). Pokud zvolím řídící mapu SYNOP, aktualizuje se multiview po hodinách, pokud zvolím mapu s AWS, aktualizace je po 10 minutách. Orografie pro silnice lépe zobrazuje kotliny. Silniční měření jsou často v údolních polohách, zatímco synopy v reprezentativnějších, často vyvýšených lokalitách.

18 Roaming profile umožňuje s modelovou sondáží migrovat po mapě nebo ji nechat zafixovanou pro bod a aktualizuje se pak průběžně s termínem mapy.

19 Kombinace vlhkosti (theta-w resp Td) a tlakového pole 700 hPa
Kombinace vlhkosti (theta-w resp Td) a tlakového pole 700 hPa. Zvýrazněn vítr v 700 hPa od 15 m/s. Volitelné přidání větru v 300 hPa (od 25 m/s) resp. tlakového pole 300 hPa, v případě ECMWF i vorticity v 500 resp 300 hPa.

20 Vítr a vlhkost podle modelu při zemi (Td) a v 850 (theta-w), variantně v 925 hPa. Nutno hledat konvergenci u povrchu i v 925 resp 850 hPa.

21 CIN v nabídce z modelů přímo asi jen z ALD a GFS
CIN v nabídce z modelů přímo asi jen z ALD a GFS. V této verzi mapy ještě MLCAPE a izočáry střihu větru 0-6 km od 15 m/s.

22 Možnost modifikace sondáže a přepočtu koeficientů.

23 Meteorologické zprávy č.3, 2004
program TEMP od Swingu možnost zadání variantních T a Td výpočet CIN volitelná míra vtahování Program byl zadán ve spolupráci s ÚFA pod přísným dohledem Dr. Řezáčové. Pracuje i s pseudotempem z Aladina. Je možné měnit širokou škálu vstupních parametrů – viz článek v Meteorologických zprávách. Není ovšem řešen hodograf a výpočet řady dalších indexů.

24 Závěrem CIN je důležitý faktor pro spuštění i další formování konvekce
při překonávání CIN se do značné míry projeví variabilita vlhkosti Td je důležitý pro výpočet CIN, theta –e resp theta- w pro lokalizování výskytu konvekce nemáme zcela uspokojivý provozní nástroj pro vyhodnocení sondáží – nová verze VW ale „už“ nabízí MLCAPE, CIN, MLCIN alternativním řešením pro vyhodnocení sondáže je dostupná aplikace Skywarn na nebo server univerzity Wyoming na