Mikrofyzika oblaků

Hodnocení stránky

Mikrofyzika oblaků: procesy ve smíšených a ledových oblacích

Výše byla řeč o vodních nebo též kapalných oblacích. Tedy o oblacích, které jsou složeny pouze z vodních kapek. V této kapitole bude řeč o mikrofyzikálních procesech v oblacích složených částečně z vodních kapek a částečně z ledových krystalků (smíšené oblaky) nebo pouze z ledových krystalků (ledové oblaky). Jde o veškeré oblaky kromě oblaků nízkého patra, které se řadí pouze k vodním oblakům. Ledové krystalky mohou v oblaku vznikat v případě, kdy tento dosáhne výšky s teplotou pod bodem mrazu. Takové jsou v prostředí, které je vhodné pro další růst. Vodní pára nacházející se v přítomnosti přechlazené vody je blízko stavu nasycení vůči vodě. Tato je ve stavu přesycení k ledu.

V případě difuzního růstu může krystal dosáhnout během několik málo minut velikosti desítek µm. V případě srážek s jinými krystalky vzniká shluk těchto krystalků označovaný jako sněhová vločka. Nejvýznamnější růst v podobě zachycování přechlazených kapek je zaznamenán u krup. Mikrofyzika má v případě ledových a smíšených oblaků větší záběr než je tomu u kapalných oblaků. Spadají sem totiž též interakce mezi ledovými částicemi i vodními kapkami.

Nukleace krystalků

Vznik krystalků mrznutím přechlazených kapek i depozicí vodní páry mohou probíhat podobně jako v kapalné fázi v podobě homogenní nukleace i heterogenní nukleace. Rozlišit lze také primární nukleace a sekundární nukleace. Primární nukleací jde o vznik krystalků ledu ve vodě nebo vodní páře. Sekundární nukleace je multiplikací nebo zvýšením ledu.

Homogenní nukleace je podobná jako u vodních kapek. Vzniká v případě, kdy statistickou fluktuací struktury vodních molekul vzniká struktura ledu a ta může existovat jako stabilní zárodek ledu. Homogenní mrznutí určuje velikosti kritického zárodku a pravděpodobností vzniku náhodným uspořádáním molekul vody. Podle výpočtů nastává homogenní mrznutí při teplotách -35 až -40°C. V běžných oblacích se mohou přechlazené kapičky vody objevit i při teplotě kolem -40°C, pod hranicí této hodnoty každá kapička homogenně mrzne. Složení oblaků při teplotách pod -40°C jsou pouze ledové krystalky. Někteří autoři uvádějí, že dle měření byly prokázány přechlazené vodní kapky i při teplotě -42°C. Údaj “kolem -40°C” se používá jako přibližný, nejde tedy ani v tomto případě o konečnou hraniční hodnotu.

Heterogenní nukleace se uplatňuje při vzniku ledových krystalků při teplotách 0 až -40°C. Výše uvedená homogenní nukleace se při tomto teplotním rozmezí nevyskytuje. Při heterogenní nukleaci musí povrch ledové částice podporovat uspořádání vodních molekul do krystalové mříže ledu. Proto musejí struktury povrchu krystalků jádra a ledu ideálně mít určitou podobnost, minimálně lokální.

Druhy nukleace

Vznik zárodku ledu vyvolaný kondenzačním jádrem může vzniknout různými procesy. Existují čtyři základní procesy:

• Nukleace heterogenní depozicí
• Kondenzační nukleace a mrznutí
• Kontaktní nukleace
• Mrznutí ponořením ledu

V prvním uvedeném případě vzniká led na jádře z vodní páry a to tedy fázovým přechodem zvaným depozice (viz výše základy termodynamiky). Proces heterogenního mrznutí při přechlazení kapky na hodnotu, kdy je tato aktivní probíhá ve dvou variantách. Pokud zde působí kondenzační jádro se vzniklou kapkou i jako ledové jádro, tak hovoříme o kondenzační nukleaci. Pokud je jakákoli částice ponořena v kapce, jde jak napovídá popis procesu o ponoření mrznutí nebo-li mrznutí na ponořeném jádru. Pakliže se kondenzační jádro v ovzduší dostává do kontaktu s kapkou, dochází ke kontaktní nukleaci ledu.

Pravděpodobnost nukleace ledu se zvyšuje se snižující se teplotou. Dále také s tím, že částice s povrchovou strukturou krystalové mřížky obdoby ledu přinášejí pravděpodobněji vhodnější jádro pro nukleaci heterogenní depozicí. Nejlepším ledovým jádrem je tedy přímo led. Za této situace se každá přechlazená vodní kapka dostane s tímto do kontaktu, okamžitě zmrzne.

Působnost ledových jader

Různé druhy látek působí jako ledová jádra při různých hodnotách teploty. Většina jader v atmosféře působí při teplotě nejčastěji kolem -15°C. V přehledu níže jsou uvedeny vybrané druhy látek a hodnoty teploty, při které tyto působí jako ledová jádra.

Látka	Prahová hodnota teploty
AgI (jodid stříbrný)	-4°C
CuS (sulfid měďnatý)	-7°C
Vulkanický prach	-13°C
Cinnabar (klencový minerál)	-16°C
Cholesterol	-2°C

V tabulce výše jsou uvedeny pro zajímavost hodnoty teploty vybraných druhů látek různých kategorií, které se při takové teplotě stávají aktivními ledovými jádry. Některé látky mohou být ledovými jádry už při teplotě -4°C či ojediněle nižší. Takové látky v atmosféře najdeme spíše zřídka. Podle četných měření střední počet ledových jader v jednom litru vzduchu se zvyšuje s klesající teplotou podle stanoveného empirického vzorce.

Závislost počtu ledových jader na teplotě vzduchu

N_F = N_F0 ecp (-α_FT)

Parametr N_F určuje počet aktivních ledových jader při teplotě, která je vyšší než teplota T. Tento vzorec je pro daný výpočet hojně užíván a sestaven byl na základě mnoha měření při teplotách -15 až -30°C. Typická koncentrace ledových jader zjištěná na základě výpočtů podle tohoto vztahu je přibližně 1 jádro v litru vzduchu při teplotě -20°C a dochází (pro hodnotu α_F = 0.6) ke zvyšování koncentrace jader asi desetkrát při snížení teploty o 4°C.

Depozice a sublimace ledu

S výskytem prvních krystalků ledu v oblaku je zde napětí vodní páry shodné nebo vyšší než napětí nasycení vůči kapalné vodě. Vzduch se nachází při takovém stavu v přesycenosti vůči ledu. Zárodečné ledové krystalky jsou ve vhodných podmínkách pro další růst. Takový stav trvá do vymrznutí nebo vypaření všech kapek.

Depozice je proces růstu ledového krystalku difuzí vodní páry v přesyceném vzduchu vůči ledu. Opačným procesem je sublimace, kdy jde o proces klesající hmotnosti ledového krystalku difuzí páry do okolí v nenasyceném vzduchu.

Růst krystalků depozicí se četně podobá růstu kondenzací (viz kapitola výše). V případě ledu se situace komplikuje nesférickým tvarem částic v podobě krystalků. Využívá se zobecněný vztah pro difuzní růst kapky.

Zobecněná rovnice difuzního růstu

dm/dt = 4πCD (ρ_v∞ – ρ_vR)

Parametr ρ_v∞ označuje hustotu vodní páry v okolí a parametr ρ_vR hustotu povrchu krystalku. Podle experimentů je při hodnotách teploty 0 až -10°C rychlost růstu malých krystalků poloviční. U velkých krystalků s významnými pádovými rychlostmi (viz výše) se zvyšuje vliv ventilace. Též zvyšuje rychlost růstu krystalku. K počátečnímu růstu krystalku dochází většinou v případě nasycení nad vodou. Maximální rychlosti růstu dosahuje krystalek za různých hodnot tlaku vzduchu a kolem hodnoty teploty -15°C.

Při vysokém přesycení nebude povrchová difuze molekul schopna kompenzovat vyšší přísun vodní páry na hranách a rozích krystalku, který padá. Vlivem tohoto faktu vznikají složitější dendrity.

Agregace a zachycování kapek

Při pádu ledového krystalu se tento může dostat do kontaktu s ostatními krystalky nebo s vodními kapkami. Podobně jako je tomu u vodních kapek samotných, viz výše. Velké shluky ledových krystalků se označují jako sněhové vločky, též dendritické krystaly.

Agregace je proces, při němž se dostanou ledové krystalky mezi sebou do kontaktu a utvoří shluk. Velké sněhové vločky jako shluky mnoha krystalků se skládají právě z 10 až 100 krystalků a tvoří je dendrity či tenké destičky.

Sloupky a silné destičky narůstají v blízkosti stavu nasycení nad ledem a nejsou tak obvyklým složením vloček. Pozorování ukázala shluk složené z ledových jehel.

Ozrnění je proces, kdy ledové krystalky zachytávají přechlazené vodní kapky. Tyto na povrchu krystalku mrznou.

Vznik ozrnění krystalku a jeho vlivy

Silné ozrnění způsobuje změnu krystalku, kdy se jeho původní podoba ztrácí a tento se mění na krupku kónického či hrudkovitého tvaru či často nepravidelného tvaru. Agregace a ozrnění se popisují modelem spojité koalescence s modifikovaným sběrovým jádrem. V případě krystalku určité velikosti se zvyšuje hodnota sběrové činnosti a to s velikostí zachycovaných kapek. V případě určité velikosti kapek se rovná hodnotě blízké 1 a od větší velikosti zachycovaných kapek směřuje k hodnotě 0. Šířka oblasti vysokých hodnot účinnosti se zvyšuje s velikostí krystalku. A to z důvodu, že pádová rychlost kapek se blíží se zvyšující se velikostí pádové rychlosti krystalku. Sběrová účinnost krystalku se odvíjí od tvaru a s velikosti se zvyšuje.

V případě krystalků druhu destiček je kolem 100µm, nižší je u sloupků s kritickou šířkou 30-40µm.  to v případě, že krystalek ještě neztrácí původní strukturu. Postupně se tento mění, jak bylo uvedeno výše, na krupku. Pokud pokračuje sběr přechlazených vodních kapek a jeho velikost překročí 5mm, vzniká z něj kroupa.

Významný vliv teploty na agregaci krystalků

Agregace krystalků významně podléhá teplotě. Na teplotě záleží také míra pravděpodobnosti, že krystalky se při srážce spojí. Největší pravděpodobnost je při teplotě -5°C a vyšší. Vzniká tím lepkavý povrch krystalků s rychlou tvorbou ledové vazby mezi krystalky po jejich srážce. Dendritické tvary krystalků, které jsou nejsložitější, se mezi sebou proplétají. Prokazují to experimenty i běžné pozorování sněhu. Velikost těchto druhů krystalků významně narůstá při teplotě nad -5°C. Naopak při teplotě pod -20°C není tento druh při procesu agregace zaznamenáván vůbec. Druhé maximum velikosti bylo zjištěno při teplotě -10 až -17°C, kdy se navzájem proplétají ramena dendritů  nárůstem při uvedeném rozmezí hodnot teploty.

Sekundární nukleace

Maximální koncentrace ledových částic lze očekávat ve vrcholových částech oblaků, které dosahují velkých výšek. Maximální koncentrace aktivních jader skutečné hodnoty i významně převyšují. Podle měření koncentrace krystalků jde o koncentrace od cca 0.01 na litr vzduchu až k hodnotám 100 na litr vzduchu. Nejvyšší koncentrace jsou zjištěny v oblačnosti vysokého patra a v arktických ledových mlhách. Jejich výskyt je častější ve starších částech oblaků při výskytu velkých přechlazených kapek.

Vysoké koncentrace krystalků v oblaku se objevují i náhled a to v důsledku vzrůstu koncentrace ledových částic v litru vzduchu z 1 na 1000 i během méně než 10 minut.

Primární nukleace ledu na ledových jádrech je základem pro výskyt ledových krystalků v oblaku. Ve vysoké oblačnosti mohou tyto vznikat ale i homogenním mrznutím ihned po nukleaci kapalných částic. Sekundární nukleace ledu je výsledkem několika procesů s multiplikací, tedy zmnožením, krystalků vzniklých v primární fázi nukleace. Sekundární nukleace je tedy souborný název pro veškeré tyto procesy.

Na základě měření bylo zjištěno několik procesů s přispěním k sekundární nukleaci ledu definované výše. Níže jsou tyto stručně popsány.

Fragmentace krystalků

Je proces udržující se samovolně v chodu se zvýšením jeho rychlosti kvadraticky při vyšší koncentraci ledových částic. Počátek určuje koncentrace částic, které vznikly primární nukleací na aktivních jádrech za poměrně vysoké teploty. Vysoké koncentrace ledu pravděpodobně nelze připisovat procesu tříštění krystalků, byť o tomto procesu existuje zatím dostatek informací.

Zvýšená koncentrace jader při vysokém přesycení

V případě překročení přesycení 1% nasycení nad vodou dochází k silně rostoucí aktivity ledových jader uplatňujících se při nukleaci a depozici či kondenzaci. V kapsách oblačného vzduchu může dojít i významnému přesycení. Toto tedy není v oblaku rovnoměrně rozloženo. V takových částech může dojít  k náhlému zvýšení koncentrace ledových částic. Jde například o rychle se vyvíjející “věže” konvekčního oblaku. Přesycení k vodě může dosahovat hodnot 5-10%.

Zvýšení účinnosti jader při kontaktu

Některé druhy aerosolu mohou působit při kontaktu s přechlazenými kapkami mrznutí při vyšší teplotě, než je teplota odpovídající aktivitě takových kondenzačních jader. A to za předpokladu, že fungují jako kondenzační jádra při jiných druzích nukleace ledu.

Vznik ledu při mrznutí kapek

Jde o rychlé mrznutí velkých přechlazených kapek s důsledkem výtrysku drobných ledových částic zevnitř kapky, která mrzne. Tento faktor může být pro multiplikaci za určitých podmínek i velmi významný. Na základě pozorování bylo zjištěno, že k uvedeným výtryskům ledu dochází, když probíhá mrznutí kapek o průměru nad 25µm a při hodnotách teploty vzduchu -3 až -8°C. Při vyšší teplotě nedochází k jednotlivému mrznutí kapek, ale dochází k jejich roztoku po ledu. A větší kapky mrznou bez roztříštění ihned.

Charakteristiky krup

Krupobití jako plošně omezený a méně častý jev v našich podmínkách se odehrává v podobě spadu největších ledových krystalků, které se mohou v atmosféře utvořit. Bodová četnost je odhadnuta na 1 den ročně. Maxima této bodové četnosti jsou ale vyšší, v některých oblastech jde o 3-10 dní za rok. Stále jde o nízké hodnoty, oproti oblastem s tzv. zvýšenou četností výskytu krup. Jde o Severní Ameriku a jižní Evropu až po jih Německa od Kavkazu.

Definici kroupy odpovídá kroupa o velikosti průměru 5mm. Většina krup, které dopadají na povrch má rozměr několik centimetrů. V ČR se jedná zpravidla o průměr 1-2cm, ojediněle ale i vyšší než 4cm.

Vývoj krup je nesmírně komplikovaným procesem, proto popis a hlavně předpověď výskytu krup v určité lokalitě jsou obtížné až téměř nemožné. Zejména velkým kroupám byla vždy věnována značná pozornost a výskyt krupobití, stejně jako vznik krup se podrobně studovalo. Růst krup se odehrává zachycováním přechlazených vodních kapek. Koncentrace krup se snižuje se zvyšující se velikostí. Extrémně velké kroupy jsou tedy řídké. Nejvíce škod působí tedy středně velké kroupy.

Malé kroupy mají symetrický tvar, většinou kulový někdy s výskytem špiček. Některé mají zploštělý tvar, který se tvoří při specifické orientaci při pádu. Velké kroupy jsou často zcela nesymetrické  ledovými výrůstky a výstupky s oblým zakončením (rampouchovité laloky). Vznikají vlivem postupného namrzání vody, tekoucí po padající kroupě.

Růst a složení krup

V konvekčních oblacích s velkým vertikálním vývojem je možný vznik krup. Tyto oblaky musejí mít převážnou část nad výškou mrznutí a musejí obsahovat dostatečnou zásobu přechlazené vody. V jiných oblacích a za jiných okolností nikoli. V oblacích se vyskytuje silný vzestupný pohyb vzduchu (updraft). Tento udržuje i velké částice v podobě krup dostatečně dlouho v prostředí oblaku.

Na růstu krup se podílí především zachytávání přechlazených kapek. Tyto namrzají na povrchu kroupy.

Již dávno tento proces růstu prokázaly právě laboratorní průzkumy a studie. Proces růstu krup lze shrnout zhruba do těchto stádií:

1. Ledové zárodky (průměr jednotek milimetrů)
2. Zárodky dostatečné velikosti pro sběr vody
3. Mrznutí další vody zachycené vzniklou kroupou
4. Pohyb krup oblakem se odehrává při tomto procesu, kroupa se i otáčí či rotuje
5. Po dosažení kritické hmotnosti kroupa vypadne z oblaku a je ukončen její růst

Výše uvedená stádia dále detailněji popíšeme podle současných poznatků fyziky oblaků a srážek. Jde o velice zajímavou a ne zcela probádanou tématiku. Důležitost podtrhuje i náhlosti a nebezpečnost výskytu padajících krup v podobě jevu tzv. krupobití.

Stádium ledových zárodků

Počátkem vzniku kroupy jsou ledové zárodky, jejichž průměr čítá jednotky milimetrů. Při řezu vzniknout kroupou jsou tyto velmi dobře patrné. Jedná se o krupky se základem v podobě jednoho ledového krystalu nebo malé zmrzlé vodní kapky. Tyto částice narůstaly vlivem zachytáváním přechlazených kapek či agregací krystalků. Též se mohou objevit zárodky kulového tvaru v podobě velké zmrzlé kapky. Aby mohla vznikat kroupa, tento zárodek musí být velký tak, aby byl schopen sbírat přechlazenou vodu. Tak poté pokračuje růst kroupy a touto problematikou se zabývají následující odstavce.

Stádium sběru přechlazené vody

Zárodek při dostatečné velikosti tedy sbírá přechlazenou vodu, která na něm namrzá. Takto pokračuje vznik samotné kroupy v oblaku. Při procesu sběru vody se uvolňuje latentní teplo ohřívající kroupu  vlivem na průběh namrzání vody.

Při teplotě -20°C zmrzne okamžitě jen 1/4 vody, kterou kroupa zachytí. Zbývající je buďto odstříknuta z povrchu nebo zmrzne pomalu a latentní teplo tohoto procesu je předání okolnímu prostoru. Pokud kroupa sbírá vodu pomalu, dochází k přibližování se hodnoty teploty kroupy hodnotě teploty oblaku.

Zachytávání přechlazené vody se odehrává hlavní na čelné straně vznikající kroupy a většina krup se při tomto procesu se kroupa otáčí, rotuje či koná další pohyby. Růst kroupy určuje bilance mezi mrznutí zachycené vody a rychlost přesunu latentního tepla přechodové fáze mrznutí. Více viz problematika fázových přechodů vody, pojednaná v tetu stránky Termodynamika atmosféry. Bilance se odvíjí od rychlosti pádu kroupy, kapalném vodním obsahu oblaku i jeho teploty.

Suchý růst a jeho charakteristiky

Pro suchý růst platí pravidlo, že jímž vznikají vrstvy jevící se v odraženém světle bíle. Teplota povrchu kroupy je pod bodem mrazu.

Přechlazené kapky v suchém růstu mrznou dříve, než jsou zachyceny další kapky. V důsledku toho vzniká ledové struktura se vzduchovými bublinami. Tyto se projevují zmíněným bílým zbarvením.

Mokrý růst a jeho charakteristiky

Mokrý nebo vlhký růst je větší rychlostí zachycování vody než transportu tepla.

V tomto případě je povrch kroupy pokryt kapalnou vodou. Teplota této vody se může též blížit bodu mrazu. Kapky, které kroupa zachytí jsou součástí kapalné vrstvy a při postupném mrznutí vzniká homogenní led bez vzduchových bublin. Takto narostlé kroupy jsou v odraženém světle průzračné. V procházejícím světle jsou světlé. Jde tedy o opačný vzhled oproti kroupám vzniklým v suchém režimu růstu.

Podle laboratorních simulací růstu krup v případě mokrého růstu může dojít zatažení kapalné vody do dutin kroupy. Tím se vytvoří houbovitá kroupa nazývaná též houbovitý led. Pokud tato kompletně zmrzne, vzniknou v ní jasně zřetelné vzduchové bubliny. V tomto případě se led v odraženém světle nejeví bílý. V případě přirozených krup je výskyt houbovitého ledu ojedinělý. Může se vyskytovat u měkkých krup, není ovšem zcela přesně zjištěno zda tyto druhy krup vznikají právě tímto způsobem.

Nové poznatky o vzniku a růstu krup

Vrstevnatá struktura krup není důsledkem jejich pohybu oblakem nahoru a dolů se střídáním mrznutí a tání, i když se s tímto tvrzením lze ještě občas setkat. Stejné je to u teorie, že vrstvy kroupy vznikají důsledkem střídání růstu depozicí a zachycování přechlazených kapek.

První teorie vycházela z toho, že kroupy jsou schopné zachytávat kapalnou vodu jen v případě výskytu pod výškou mrznutí s nutností vystoupit vysoko nad tuto výšku, aby mohla voda zmrznout. V případě druhé teorie, vrstevnaté struktury krup při experimentech prokázaly, že takové vrstvy vznikají změnami obsahu přechlazené vody a teploty oblaku. Putování krup oblakem od ledového zárodku po stav, kdy kroupa z oblaku vypadne je jedním z nejobtížněji popsatelných procesů ohledně mikrofyziky krup.

Velmi obtížnou až neřešitelnou problematikou je v případě růstu kroupy její pohyb a vlivy nesymetrie. Při růstu je třeba brát v úvahu i tepelnou bilanci růstu kroupy. Je nutno vypočítat teplotu povrchu kroupy, určenou podle tepelné bilance kroupy, kapek a vzduchu v okolí. Existuje několik rovnic pro výpočty důležitých parametrů, vztahujících se k této problematice. Vzhledem k menšímu rozsahu tématiky této stránky pouze uveďme, že jde o rychlost ohřevu kroupy při zachycování vody, rychlost uvolňování latentního tepla depozice či rychlost odvodu tepla z kroupy do okolí. Detailněji tyto rovnice a způsoby výpočtů zde popsány nebudou. Rovnice je třeba též značně zjednodušit oproti reálnému stavu. Používají se pouze pro vyjádření základních vlastností růstu krup, velmi zjednodušeně a pro kroupy malých velikostí.

Infekce oblaku

Již v minulosti probíhaly pokusy o ovlivnění chování oblaků s výskytem krup v podobě potlačení jejich vývoje. Jde o umělou infekci oblaků částicemi v podobě umělých ledových jader. V případě dodání dodatečných ledových částic  může mít za následek změnu průběhu mikrofyzikálních procesů, vedoucích k vývoji krup. Infekcí by měl vzniknout větší počet ledových částic než byl původní počet zárodků krup. Zásoba přechlazené vody je rozdělena mezi více ledových zárodků v podobě částic, co nemohou narůst do velikosti krup.

Důležité ovšem je dodat následná ledová jádra ve správný čas a do vhodné části oblaku. Tento problém nebyl vlivem rozmanitosti a proměnlivosti cirkulačního pole oblaku s produkcí krup stále zcela vyřešen. V mnohých zemích se tyto infekce provádějí běžně při boji proti krupobití. Úspěšnost těchto je předmětem diskuzí.

Pohyb a produkce krup v oblaku

Vertikální rozsah a rychlost výstupu proudu v oblaku, kde mají vzniknout kroupy, musí nabýt vysokých hodnot. Pokud má setrvat v oblaku dostatečně dlouhou potřebnou dobu kroupa o velikosti 2cm a pádové rychlosti asi 20m/s. Aby současně dosáhla růstem průměru 4cm a pádové rychlosti 30m/s, musejí mít i vzestupné pohyby vzduchu v oblaku dostatečnou intenzitu. A to takovou, aby kroupu dokázaly po celou dobu udržet obíhat v oblaku. Tato podmínka je základem pro vznik velkých krup v oblaku. A je také důkazem, že ve většině konvekčních oblaků s vývojem krup takové podmínky dosaženy nejsou. Protože jen malá část takových oblaků obsahuje velké kroupy. I vzhledem k těmto nejasnostem o rozdílech mezi jednotlivými konvekčními oblaky podoby bouřkových oblaků není možná přesnější lokalizovaná předpověď pravděpodobnosti výskytu krupobití. Předpověď výskytu krup je spíše orientační a experimentální, potýká se s řadou chyb a nepřesností.

Ve většině oblaků silných bouří dochází k vývoji ledových částí podoby malých vyvíjejí v horních částech a při pádu tají. Tyto proto nedopadnou na povrch. Pro některé bouře produkují větší kroupy oproti jiným?

Vznik zárodků a pohyb krup

Z hlediska výzkumu této problematiky se studují organizace dané bouře produkující kroupové zárodky s přesunem do míst, kde by mohly růst. Dále se studuje putování krup oblakem s možností růstu krup do velkých velikostí. Po provedených studiích bylo zjištěno, že ke vzniku kroupových zárodků dochází v menších celách s vývojem proti větru od hlavního vzestupného proudu vzduchu. Existovat může více druhů zdrojů zárodků. Jejich zdroj se může nacházet blízko výstupného pohybu vzduchu nebo i přes 20km od něj.  Zárodky mohou vznikat na závětrné části okraje výstupného pohybu vzduchu. Nebo též v oblasti stékání vody z povrchu krup rostoucích v mokrém růstu nad hladinu mrznutí či tají pod hladinou.

Označovat by se měl jako sekundární typ zárodků, kdy je již předpoklad výskytu krup v oblaku. Podle řady studií je v bouři mnoho tras, podél kterých je možný růst krup. S větším rozsahem bouře těchto přibývá, což platí i o větší složitosti pole proudění. Trasy krup se odehrávají poměrně jednoduše. Dráhy krup jsou většinou jednoduché a mají jeden výstup a jeden sestup. Vedou skrz hlavní výstupný proud nebo kolem něj.

Studie se shodují na tom, že růst krup se odehrává v dosti malém intervalu teploty od -10 do -25°C, což znamená vertikální rozsah okolo 2.5km.

Dle modelování byly zjištěny dráhy s opakovanými výstupy a sestupy částic méně často. Důležitý je pohyb zárodku a pohyb rostoucí kroupy.

Reference a doporučená literatura

ŘEZÁČOVÁ, D. SETVÁK, M. NOVÁK, M. KAŠPAR, M. Fyzika oblaků a srážek. Praha: Academia, 2007

DVOŘÁK, P. Letecká meteorologie 2017. Cheb: Svět Křídel, 2017. www.svetkridel.cz

BEDNÁŘ, J. KOPÁČEK, J. Jak vzniká počasí? Praha: Karolinum, 2005