Vlnové proudění
Dalším specifickým prouděním v troposféře je vlnové proudění. Informacím o něm je určena právě tato stránka, která navazuje na obecnou cirkulaci vzduchu v atmosféře a na vítr, souhrnně řečeno na atmosférické proudění.
Témata stránky: Pojem vlnové proudění, podmínky vzniku vln.
Anglické názvy: Wave flow (vlnové proudění), leward wave (závětrná vlna), lenticular clouds (čočkovitá oblačnost).
VLNOVÉ PROUDĚNÍ A PODMÍNKY JEHO VZNIKU
Jedná se o proudění přes horskou překážku, která má specifický chod a přináší rozdílné projevy počasí na návětrné straně daného svahu a na závětrné straně takového svahu. Pro vznik vln za horskou překážkou musejí být splněny různé podmínky, včetně tvaru horského masivu, tedy samotné překážky. Za každou horskou překážkou vzniká turbulentní proudění, které je popsáno na stránce Turbulence. Za horským hřebenem (v jeho závětří) se utvoří vlnové proudění nebo-li vlny jen za určitých podmínek, které jsou jak meteorologické, tak ostatní.
Proudění souvisí hlavně v závětří s gravitačními vlnami. Toto proudění se váží vertikálně mohutnou vrstvu vzduchu o stabilním zvrstvení. Rychlost větru převyšuje většinou v oblasti hřebene 10m/s s výškou stoupá. V závětří dochází ke vzniku vlnové deformace proudění se vznikem stojatých vln, pod jejichž vrchy se nacházejí rotory. Jako stojaté vlny si představte vlny zdánlivě se nepohybující vůči okolí. Jde o stacionární uzly a kmitny (ČMeS). Rotory se nacházejí zhruba ve výšce horského hřebene. Velká intenzita turbulence převažuje v oblastech rotorů. Vertikální rychlost větru při proudění dosahuje i 10 až 25m/s. Vlnová deformace proudění může za dalších vhodných podmínek mít vliv i na horní troposféru či případně okrajem zasáhnout do stratosféry.
Podmínky vzniku závětrných vln:
- Stabilní zvrstvení atmosféry
- Vítr vanoucí kolmo vůči svahu
- Rychlost tohoto větru 10m/s, včetně jejího vertikálního rostoucího trendu
- Tvar a převýšení svahu
- Vlhkost vzduchu (pro tvorbu oblačnosti)
Obr. 1 Znázornění vlnového proudění přes horskou překážku, zdroj: Kloubová, M., dostupné na docplayer.cz
Stratifikace atmosféry
Teplotní stratifikace atmosféry musí být stabilní (oproti podmínce pro konvekční procesy v troposféře, viz stránka Konvekce nebo Bouřky), protože za takové situace na návětří dané horské překážky dochází ke zdvihání vzduchu do výšky a poté, co překážku překoná opět klesne do původní výšky. Důležité je poté zvyšování rychlosti větru s rostoucí výškou (minimální rychlost větru je tedy na počátku svahu zmíněných 10m/s). Pokud nebude docházet ke zvyšování rychlosti větru, bude vlna při stoupání do výšky slábnout a pokud bude dokonce docházet ke snižování rychlosti větru s rostoucí výškou, tak bude vlna slábnout velmi rychle.
Vítr a tvar svahu
Stejný dopad má změna směru větru s rostoucí výškou. Tento vítr by měl vanout na daný horský masiv co nejvíce kolmo. Důležitou roli hraje i samotný reliéf, tedy tvar horského masivu. Tento by měl být protáhlý v podobě pozvolnějšího stoupání (ve tvaru vlny) a nikoli špičatý, typu strmého svahu. U vyšších horských útvarů je potřebný pro vznik vlnového proudění rychlejší vítr. Pokud se nacházejí dva svahy vhodné pro vznik vlnového proudění za sebou a to v takové vzdálenosti, že druhý svah se nachází pod vrcholem vlny z prvního svahu, vlna se zde zvýrazňuje. Pokud se svah nachází ale blíže, může se vlna roztříštit a zcela tak zaniknout.
Tvar i převýšení horského hřebene mají vliv na intenzitu oscilací a na amplitudu (výchylku) vlny. Vlnová délka závisí na rychlosti cirkulace a ne na překážce. Nejvyšší amplitudy se dosahuje při blízkosti tvaru horského hřebene a tvaru vlny. Především při shodné šířce hřebene a vlnové délce. Při užším hřebenu jde o nižší amplitudu. Při malých amplitudách dochází k malým vertikálním rychlostem proudění. V případě dvou horských hřebenů za sebou dochází ke zvýraznění amplitudy vlny. A to v situaci, kdy se další hřeben nachází přesně v násobku vlnové délky.
Vlhkost vzduchu
A konečně vlhkost vzduchu, která má vliv na vznikající oblačnost v závětrných vlnách. Díky ní může být vlnové proudění viditelné. Při vhodné vlhkosti vzduchu se v závětří setkáme se vznikem rotorových oblaků (viz také stránka Ostatní oblaky). V této oblasti převládá značně turbulentní proudění. Výše nad svahem je proudění laminární, bez výskytu turbulence. Na návětří svahu a nad jeho vrcholem vzniká mohutná oblačnost zvaná föhnova zeď, v závětří pak může vznikat nízká oblačnost. V případě nižší vlhkosti vzduchu se tvoří střední oblaky Ac lenticularis (čočkovité tvary oblaků), které hrají roli zviditelnění vln.
U nás vzniká vlnové proudění nejčastěji v Krkonoších, Orlických horách, Jeseníkách, Beskydech, ale i na Šumavě a v krušných horách. Na těchto vlnách můžeme létat s větroni.
Obr. 2 Podrobnější schéma vlnového a rotorového proudění, zdroj: ucebnice.horskasluzba.cz
Rotorové proudění
Jak ukazuje obrázek 1, tak v nižších výškách za svahem vznikají rotory. Zde se vzduch otáčí a tomuto se říká rotorové proudění, tedy rotující. Umístění těchto rotorů může být někdy viditelné a to v důsledku vzniku oblaků typu Cumulus fractus. Pro viditelnost je tedy zapotřebí dostačující vlhkost vzduchu pro vznik tohoto oblaku. Obecně se charakterizuje rotorové proudění následovně.
Proudění vzduchu v závětří hor, vázané na vertikálně slabší vrstvu vzduchu s dostatečně silným prouděním, které je přibližně kolmé k ose hřebenu. Tato vrstva má převážně stabilní stratifikaci (ČMeS, online 2022).
Rotory mají válcovitou podobu s horizontální osobu otáčení, souběžnou s osou překážky. Zde existuje silná turbulence, kterou musí letadlo většinou proletět a dostat se do oblasi s laminárním prouděním vlnového typu, tedy bez turbulence. Tam může letoun stoupat až do výšek 7-11km (Dvořák 2017).
Rotory se sobě postupně vzájemně přibližují a to někdy až do takové míry, kdy vzniknou dva opačně rotující rotory. S nimi se spojuje až extrémně silná turbulence. Oblakům Cumulus fractus (kupovitý oblak podoby roztrhaných cárů) se proto říká rotorový. Jde o válcovitý oblak, vznikající v horní části víru s horizontální osou. Tento vzniká tedy při těchto typech proudění v závětří hor. rotorovým oblakem je též zvláštnost arcus, nazývaný také jako roll cloud. Více informací nabízíme v klasifikaci oblaků (atlasu).
Další proudění kolem svahů
Vedle turbulentního proudění a dalšího typu vlnového proudění při proudění přes překážku máme laminární proudění. To se vyskytuje nad hladkými povrchy a ve větších výškách, kde proudění již neovlivňují dané terénní nerovnosti. Ukazuje to do jisté míry obrázek 1, kde ve větších výškách již nemá svah na proudění zdaleka takový vliv jako v malých výškách nad ním. Takže tam určitě již nemůžeme hovořit o vzniku vln nebo dokonce rotorech. Dále se zmiňme o existenci vírového proudění. Za vírové proudění považuje teorie proudění v oblasti, které se váže na vrstvu vzduchu s rostoucí rychlostí větru s výškou. Tato rychlost většinou nepřesahuje 10m/s a na úrovni hřebenu dojde k jejímu ustálení. Za překážkou vznikne jeden vír s horizontální osou a značná turbulence existuje pouze za překážkou. Zpravidla nedochází ke vzniku vlnových oblaků, čímž se proudění liší od vlnového.
Reference
Použitá a doporučená literatura:
DVOŘÁK, P. Letecká meteorologie 2017. Cheb: Svět Křídel, 2017
DVOŘÁK, P. Pozorování a předpovědi počasí. Cheb: Svět Křídel, 2012
DVOŘÁK, P. Atlas oblaků 2016. Cheb: Svět Křídel, 2016
SKŘEHOT, P. Velký atlas oblaků. Brno: Computer Press, 2008
KLOUBOVÁ, M. Orografické vlnové proudění v Česku. Bakalářská práce. Online 2016. Dostupné na docplayer.cz.
ČESKÁ METEOROLOGICKÁ SPOLEČNOST. Meteorologický slovník výkladový a terminologický. Online, cit. 2022.