Konvektivní bouře ze dne 25. června 2006

viz též animace (3.7 MB)
 

Snímek a animace z družice MSG-1 (Meteosat-8), zobrazující vzhled bouře tak, jak by jej asi vidělo lidské oko z vesmíru. Je to RGB kombinace kanálů HRV a IR10.8, nízká oblačnost má nažloutlý odstín, vysoká namodralý odstín. Takovéto snímky jsou sice pěkné na pohled, ale o intenzitě či charakteru bouře příliš nevypovídají.

Kliknutím na obrázek vlevo (a všechny ostatní na této stránce) si jej otevřete v plné velikosti. Odkazy na animace daných obrázků jsou uvedeny vždy pod příslušným obrázkem.

viz též animace (3.6 MB)
 

Teplotní snímek (a animace), MSG kanál IR10.8, barevně je zde zvýrazněn rozsah teplot od 240 K (modře) do 200 K (červeně, viz též vložená barevná teplotní stupnice).

Obecně platí pravidlo, které říká že výška oblačnosti nepřímo úměrně souvisí s teplotou jejího vršku - čím je horní hranice oblačnosti (HHO) chladnější, tím je tato oblačnost výše položená. Když však bouře dosáhne tropopauzy (nejvyšší a zároveň nejchladnější části troposféry; v našich zeměpisných šířkách se v teplé polovině roku pohybuje její výška přibližně kolem 10 až 12 km) a začne tropopauzou pronikat do teplejší spodní stratosféry, toto pravidlo přestává platit. Co se pak tedy odehrává?

1) Nejsilnější vzestupné proudy (updrafty) pronikají horní rovnovážnou hranicí oblačnosti bouře a vytvářejí přestřelující vrcholy či přestřelující věže, čnící na okolní oblačnost bouře. Tyto přestřelující vrcholy se při svém vzestupu dále adiabaticky ochlazují, mohou prorůst až do výsky dvou až tří kilometrů nad okolní HHO bouře. Po ztrátě energie začnou opět klesat, což je doprovázeno zvyšováním jejich teploty a současně částečným směšováním s okolním teplejším stratosférickým vzduchem. Poté, co klesnou do HHO, se postupně "roztečou" do okolí, čímž přispívají ke vzniku bouřkové kovadliny. Proces růstu a kolapsu přestřelujících věží bývá občas doprovázen tvorbou gravitačních vln, které se přibližně koncentricky šíří do okolí a za příznivých podmínek jsou vidět na družicových snímcích jako jakési soustředné vlny různého měřítka. Jak přestřelující vrchol, tak gravitační vlny jsou dobře vidět na předposledním snímku dole (detailním záběru z družice NOAA 15). Dodejme, že na vršcích přestřelujících vrcholů detekujeme vůbec nejnižší teploty oblačnosti v naší atmosféře - mohou být až o cca 20 - 30°C chladnější než je teplota tropopauzy.

2) Vyvýšená centrální oblast bouře kolem přestřelujících vrcholů, nazývaná dóm bouře, je vnořena do teplejší spodní stratosféry. Zde tedy dochází k částečnému vyrovnání povrchové teploty HHO bouře s okolím. Tím se tento dóm stává teplejším než níže položené okrajové partie kovadliny, což vysvětluje "koblihový" vzhled bouře. Občas bývaly podobné snímky nesprávně interpretovány jako "díra" nebo deprese (snížená oblast) uvnitř bouře, což je nesmysl. V pozdější fázi vývoje bouře, když dojde k zeslábnutí vzestupných proudů, tento dóm zanikne, oblačnost v centrální části bouře se sníží, což má ale za následek ochlazení této oblasti a tedy i snížení průměrné teploty HHO bouře (opět může být nesprávně interpretováno jako zesílení bouře). Existuje ještě jeden obdobný jev, označovaný jako studené-U (nebo studené-V), který se zdá mít podobnou příčinu, vyskytuje se však častěji ve vazbě na tzv. supercely.

Pro úplnost dodejme, že existují i další alternativní vysvětlení těchto teplých uzavřených oblastí, resp. alternativní jevy, které mohou vypadat obdobně - např. stratosférické cirry či tzv. vlečky vyskytující se nad konvektivními bouřemi.

viz též animace (2.6 MB)
 

Tento RGB kompozitní snímek je založen především na odrazivosti HHO bouře v pásmu 1,6 až 4 µm. Pokud se nad bouří objeví vysoké hodnoty odrazivosti v tomto pásmu (což je na těchto snímcích reprezentováno jasně žlutou barvou), znamená to přítomnost velmi drobných částeček ledu. Jedním z mechanizmů, které je tam mohou vyprodukovat, jsou silné vzestupné proudy (updrafty). Vzhledem k tomu, že silné updrafty znamenají zesílení intenzity bouře (a tedy její potenciální nebezpečnosti), může být tento produkt interpretován jako nepřímá indikace možné síly a nebezpečnosti bouře.

Jednoznačnější interpretaci vysoké odrazivosti HHO bouře coby projevu síly bouře brání to, že podobně drobné částečky se mohou vytvořit nad bouří, aniž by měly svůj původ v updraftech, tedy aniž by přímo souvisely se sílou bouře. Proto musí být tento produkt brán coby "výstražný" pouze s rezervou.

(pouze animace, 1.8 MB)
 

Schematický vertikální řez touto bouří, s vyznačením jednotlivých základních jevů a procesů. Vzestupný konvektivní proud (updraft) vynáší vzduch z nízkých hladin směrem vzhůru. Poblíž tropopauzy se částečně roztéká do okolí, částečně proráží tropopauzou a vytváří tak přestřelující vrcholy, čímž dochází ke vzniku mohutné kovadliny. Zatímco mladé nebo krátce žijící bouře mívají kovadlinu relativně malou, dlouze žijící bouře mohou vytvořit kovadliny, které se táhnou až 200 - 300 km od jádra bouře. Podobný případ je zobrazen i zde - část kovadliny se táhne až cca 150 km daleko, aniž by se dotýkala zemského povrchu, nebo aniž by zde vypadávaly srážky. Část kovadliny je detekována radary, část je patrná pouze na družicových snímcích (tato část je natolik řídká a tedy transparentní, že ji radar nedetekuje).

Vzhledem k tomu, že operativně se radarové měření zpracovávají pouze do výšky 15 km, končí i radarový řez v této hladině a na strukturu bouře nad touto hladinou pouze usuzujeme na základě družicového snímku.

Tento případ tedy rovněž dokumentuje to, že bouře vypadají na družicových snímcích téměř vždy podstatně větší, než je skutečný rozměr jejich aktivní části (jádra bouře). Na základě družicových snímků tedy tedy dochází k poměrně výraznému nadhodnocování rozměrů konvektivních bouří.