Podmínky pro vznik a rozvoj bouřkové činnosti

Tento článek rozebere detailněji jaké podmínky musejí být splněny pro existenci konvekční činnosti s následkem vzniku bouřek a podle kterých veličin a jak je o tom rozhodováno. Za splnění jedné podmínky bouřka určitě nevznikne, je k tomu zapotřebí splnění několika podmínek, resp. jinými slovy musejí dosáhnout jisté veličiny konkrétních hodnot. Podmínky pro vznik bouřkové činnosti. O těchto bude řeč níže v textu, na úvod si uvedeme základní podmínky a poté to, které veličiny je prezentují.

OBSAH ČLÁNKU

1. Vznik bouřky
2. Podmínky pro vznik bouřkové činnosti
3. Energie CAPE
4. Zádržná vrstva CIN
5. Spouštěče konvekce
6. Stabilita atmosféry
7. Podmínky pro intenzitu konvekce a její rozvoj
8. Střih větru a helicita
9. Kde sledovat očekávané podmínky pro vznik a intenzitu bouřek

Najdete zde odpovědi minimálně na tyto otázky:

Proč vzniká bouřka? Za jakých podmínek určitě bouřka nevznikne a za jakých naopak zcela jistě ano? Které veličiny určují vznik konvekční činnosti? Kdy bývají nejčastěji splňovány podmínky pro vznik bouřkové činnosti a její rozvoj? Které veličiny mohou ovlivnit sílu bouřek? Existuje mnoho otázek k této problematice, která by měla být probrána dále v tomto textu, který se pokusí na tyto otázky odpovědět a to co možná nejvíce široce a přesto srozumitelně.

Kdy vzniká bouřka?

Za splnění několika podmínek pro vznik bouřkové činnosti v troposféře. Z hlediska období v roce se tak děje zpravidla v teplé části roku a to přibližně od dubna do září s maximem od poloviny května do poloviny srpna. Typické konvekční bouřky vznikají pouze v teplé části roku, tj. v období uvedeném výše. Jinak mohou vznikat i tzv. zimní bouřky a to v silném proudění na výrazných frontálních systémech. Dle denního chodu vznikají bouřky zpravidla během dne, nejčastěji odpoledne a v podvečer (cca od poledních hodin do 17 hodin).

Z hlediska projevů můžeme hovořit o bouřce teprve se vznikem elektrických výbojů (blesků) v oblaku a to v bouřkovém oblaku zvaném Cumulonimbus (dále zkratkou Cb). V minulém článku byl popsán tzv. “život” bouřky a vysvětlen tam byl tedy mimo jiné i její vznik, tj. vznik oblaku Cb. V tomto článku se zaměřme na podmínky, které jsou potřebné pro vznik a případně rozvoj a intenzitu bouřek. Někdy bývá mylně uváděno, že ke vzniku bouřky postačí jedna podmínka, ale rozhodně tomu tak není.

Podmínky pro vznik bouřkové činnosti

Často se o nich hovoří a čteme nebo slýcháme např. “nejsou vhodné podmínky pro vzniky bouřek”. Nyní se podíváme na to, jaké to vlastně jsou podmínky a proč jsou pro vznik bouřek důležité. Řeč bude o vzniku konvekčních bouřek, typických pro teplou část roku, tedy tzv. konvekční sezónu. Možná se někdy divíte, že jsou teploty vzduchu poměrně nízké a vznikají poměrně významné bouřky. Například při teplotě kolem 18°C se mohou objevit poměrně významné bouřky, naopak při teplotách kolem 30°C nemusí bouřit několik dní.

Jsme právě u mnoha různých podmínek, které musejí být splněny současně a jde o určité veličiny, jejichž hodnoty (stav veličin) jsou udávány v určitých jednotkách. Bouřka vznikne pravděpodobněji při vyšší teplotě než při nižší, avšak neplatí to samo o sobě. Vývoj bouřky musí být podpořen dalšími faktory, podle nichž též předpovídáme sílu bouřkové činnosti. Základem pro vznik konvekčních bouřek je dostatečně vysoká teplota vzduchu a prohřátý zemský povrch od intenzivního slunečního svitu (čím více dní trvá slunné a horké počasí, tím lépe). Je tedy dostatečně vysoká energie potřebná pro konvekční procesy (CAPE).

Spouštěč konvekce

Bouřkovou činnost musí něco “spustit”, důležitá je vlhkost vzduchu. V suchém vzduchu nebudou bouřky vznikat ani při extrémně vysoké teplotě vzduchu a energii CAPE. Tzn. je důležitý příliv vlhkého vzduchu, např. společně s cyklónou, nejčastěji se studenou frontou nebo v brázdě nízkého tlaku vzduchu či v nevýrazné tlakové oblasti vyplněné vlhkým a teplým vzduchem. Důležité je znát výšku kondenzační hladiny a tedy základny oblaků, tj. hladinu od níž budou konvekční oblaky vznikat. Velmi důležité je zvrstvení atmosféry, tzv. stabilita. Bouřky vznikají v nestabilním vzduchu bez výskytu teplotní inverze. O tom podávají informace parametry CIN a Lifted Index.

Rozvoj a sílu bouřek podporují další faktory/veličiny jako je střih větru (DLS a LLS), helicita (SRH) a další. Podrobněji o nich je pojednáno v dalších odstavcích. Bude-li vzduch dostatečně labilní (instabilní) a vlhký, budou vznikat četné bouřky i při relativně nízké teplotě vzduchu a ne příliš vysoké energii CAPE.

Teplota vzduchu a energie CAPE

Energie dostupná pro konvekci (dále jen CAPE – Convective Available Potencial Energy) je základem konvekčních bouřek, ale sama o sobě vznik bouřky určitě nevyvolá. V centru tlakové výše může být velmi vysoká teplota vzduchu, konvekční procesy budou mít mnoho energie, avšak v suchém vzduchu nebudou vznikat konvekční oblaky a tedy ani bouřky. CAPE je udáváno v Joulech na kilogramy.

Hodnoty dosahující 1 000 J/Kg jsou u nás hodnoty, při nich je již vyšší pravděpodobnost vzniku bouřek, hodnoty kolem 2 000J/Kg vyskytující se v letním období označují velmi vysokou pravděpodobnost vzniku bouřek a hodnoty 3 000J/Kg a vyšší se vyskytují spíše ve výjimečných případech a označují velmi vysokou pravděpodobnost vzniku bouřek. Opět toto platí ovšem při splnění dalších podmínek proto, aby vůbec bouřky mohly vznikat. Při teplotě 35°C a jasné obloze s hodnotami CAPE kolem 2 500J/Kg v suchém vzduchu či při výskytu významné teplotní inverze v dané vrstvě troposféry se nic dít nebude.

Stabilita atmosféry (Lifted Index)

Tzv. Lifted Index nám ukazuje zvrstvení atmosféry. Ve stabilním prostředí se konvekce konat nebude, naopak v nestabilním ano. Tento Index má kladné a záporné hodnoty s tím, že záporné hodnoty právě označují uvedenou nestabilitu atmosféry. Hodnoty od cca +1 do -2 označují nižší pravděpodobnost bouřek v podobě nestabilní atmosféry, dále hodnoty do -6 označuje velmi nestabilní atmosféru a hodnoty -6 nižší pak extrémně nestabilní s vysokou pravděpodobností výskytu bouřek. Opět to platí pouze při splnění dalších faktorů pro vznik bouřek. Za stabilní či zcela stabilní atmosféru lze považovat hodnoty Indexu +2 až +6, resp. nad +6.

Zádržná vrstva konvence (CIN)

I CIN (Convective Inhibition) je tzv. negativním faktorem pro vznik bouřek a jeho hodnoty musejí být nulové. To totiž ukazují, že neexistuje žádná překážka pro vznik konvekce a tedy bouřek. Kladných hodnot tato veličina nenabývá. Při mírně záporných hodnotách nelze zcela vyloučit vývoj bouřek, nicméně při hodnotách nižších se už bude tento pro konvekci negativní efekt uplatňovat a bude ji tedy bránit. Velmi častým případem je teplotní inverze v určité vrstvě atmosféry, kde by se jinak konvekce odehrávala.

Faustův Index

Dalším indexem pro stanovení pravděpodobnosti výskytu bouřek je tzv. Faustův Index. Ten ukazuje pravděpodobnost výskytu bouřek jaksi opačně oproti Lifted indexu. Tento index označuje podmínky za vhodné pro rozvoj konvekce kladnými hodnotami a to následovně. Hodnoty do +3 značí slabou konvekci převážně s výskytem přeháněk, nad +3 významnou konvekci i s výskytem bouřek. Naopak záporné hodnoty -5 až 0 mohou označovat velmi slabou až slabou konvekci, avšak spíše bez výskytu srážkové činnosti. Hodnoty pod -5 označují stabilní atmosféru.

Výška kondenzace (LCL)

Ukazuje nám, od které výškové hladiny dochází ke kondenzaci vodní páry a tedy ke vzniku oblaků. Při každé situaci jsou podmínky jiné a děje se tak v jiné výšce. Podle výšky, od které bude docházet ke kondenzaci dostaneme informaci o tom, kde se budou nacházet základny tato vzniklých kupovitých oblaků, které budou postupně dle vhodnosti podmínek přerůstat v oblaky bouřkové.

K Index

Též podává informaci o pravděpodobnosti výskytu bouřek na základě zvrstvení atmosféry podobně jako výše uvedené indexy. Jde o zobrazení holých hodnot bez jednotek.

Střih větru (DLS, LLS)

Nízký střih (LLS) a vysoký střih (DLS) větru znamená, do jaké míry se mění směr a rychlost větru s výškou. Významný střih větru máme například za situace, kdy v přízemní vrstvě troposféry fouká vítr od jihovýchodu do 5m/s a ve výšce například 3km nad povrchem to převládá vítr severozápadní o rychlosti 15m/s. K takovým situacím dochází právě při přechodu atmosférických front, kdy v přízemní vrstvě fouká ještě od JV, odkud přichází teplý vzduch a tento příliv vrcholí. Na druhé straně ve výšce je vítr už změněn s postupující frontou. Střih větru podporuje rozvoj konvekce a obecně vznik oblačnosti, která může produkovat významné srážky. V případě konvekce se může jednat o přívalové lijáky, ale také silné nárazy větru. Jde o faktor podporující sílu bouřek. Hodnoty střihu větru udáváme v m/s. Ty přesahující 20-30m/s poukazují na dosti silné bouřky.

Helicita (SRH)

Celým názvem Storm Relative Helicity jako veličina, která nám ukazuje též jak intenzivní projevy mají vzniklé bouřky. Tento faktor ukazuje zejména na přítomnost tornádových projevů, vznik tedy tromb (větrný vír nedotýkající se povrchu země) nebo přímo tornád. Helicita se udává do 1km nebo 3km výšky. Hodnoty přesahující 500-600 se považují už za poměrně významné.

Výše uvádíme a stručně popsány základní faktory podněcující rozvoj a sílu konvekční činnosti. Existují ještě mnohé další, které nám ukazují určité pravděpodobnosti. Jde převážně o zobrazení jako indexy, které označují určitou pravděpodobnost. Dále musíme zmínit tedy parametr pro predikci velikosti krup, který zobrazuje hodnoty udávané v centimetrech průměru krup.

Kde sledovat předpověď parametrů pro vznik bouřek

Pro prohlížení modelových výstupů, které ukazují předpovědi veličin (parametrů, prvků) důležitých pro vznik a rozvoj bouřkové činnosti doporučujeme zejména následující stránky: Meteomodel.pl, Wetterzentrale.de, Wetter3.de. Existuje jich ale celá řada. Tyto poskytují ovšem předpovědní mapy většiny základních prvků důležitých pro konvekci, zejména první uvedený server.

Shrnutí

Na závěr stručné shrnutí v bodech:

• Základem pro rozvoj bouřek je energie dostupná pro konvekční procesy (CAPE), ale sama o sobě není pro vznik konvekce rozhodující
• Bez dostatečné vlhkosti v atmosféře se ohledně konvekce nic neodehraje
• Sílu konvekce ovlivňuje zejména střih větru (změna jeho směru a rychlosti s výškou)
• Významné bouřky vznikají nejčastěji od května do srpna s vrcholem v červnu a červenci, z hlediska dne nejčastěji od 13. do 17. hodiny
• Významné bouřky vznikají zejména za splnění těchto parametrů: Vysoké CAPE (ideálně 2 000 nebo 3 000 J/kg a více, vysoká teplota vzduchu (nemusí být extrémně vysoká, postačí v maximech třeba do 30°C) a ideálně doba po několika dnech slunného a horkého počasí. Dále spouštěč konvekce (přísun vlhkosti, zpravidla přechod atmosférické fronty – studené či případně okluzní), pro sílu bouřek vysoký střih větru (ideálně nad 20m/s). A helicita (alespoň nad 500, ideálně nad 800), vhodná roční (ideálně polovina konvekční sezóny, tj. cca 1/2 května až 1/2 srpna) a denní (ideálně 14. – 16. hodina, ale i dříve či déle) doba. Platí pro konvekci obecně

Indikátory pravděpodobnosti vzniku bouřek

• Na významných studených frontách se splní podmínky pro silné bouřky zejména v hlavní sezóně i v nočních hodinách, kdy bouřky zpravidla nevznikají
• Za přílivu teplého a vlhkého vzduchu (zpravidla při přechodu brázdy nízkého tlaku nebo za situace nevýrazné tlakové oblasti) bude převládat denní chod oblačnosti a objeví se typické denní bouřky. Tedy ráno jasno, během dopoledne a poledne oblačno a nejčastěji odpoledne a v podvečer lokální bouřková činnost. I významná a večer opět až jasno
• Instabilitu atmosféry signalizují oblaky tvaru cimbuří, věží (Altocumulus castellanus), které se objeví nejčastěji ráno a bouřka během dne bývá pak téměř jistá

Závěr

Pokud nyní víte něco nového, má tento článek smysl. Jestliže vám to i pomůže například ve sledování bouřek nebo v tom se jim naopak vyhnout, tak má dvojitý smysl. Pokud pro vás má případně další pozitivní účinky, tak i trojitý.

TIP: Podmínky pro vznik bouřkové činnosti a jejich modelovou předpověď najdete na naší stránce Předpověď konvekce.