Problematičnost předpovědi konvekční činnosti

Bude dnes bouřka v Praze? Odpověď může znít ano i ne. Bude zítra bouřka v Praze? Odpověď může znít pravděpodobně ano, avšak ne nijak významná. Bude za čtyři dny riziko výskytu bouřky v Praze? Odpověď může znít tak, že na takto dlouhou dobu dopředu nelze konvekční činnost ve vztahu ke konkrétnímu místu předpovídat. A že to nyní vypadá, že se bouřky na území ČR budou tvořit jen ojediněle. Jinými slovy předpovídat konvekční činnost je nesmírně obtížné a to zvláště za určitých synoptických situací. Objasnit čtenáři a každému, kdo se denně zejména v tomto období rozčiluje nad tím, že platí na území ČR mnoho výstrah před silnými bouřkami a že jsou tyto předpovídány každý den a v daném místě se ještě žádná bouřka neobjevila, natož nějaká silná. Proč nelze bouřky někdy téměř vůbec předpovědět? Proč tak nelze činit pro konkrétní místa? Jak bouřky předpovídají předpovědní numerické modely? Kdy lze bouřky předpovědět přesněji? Na jak dlouho má smysl předpovídat konvekční činnost? Na tyto a mnohé další otázky nabídne odpovědi další text.

I středně velké město nemusí bouřka zasáhnout celé

Pokud se vrátíme k otázkám a odpovědím v úplném úvodu tohoto článku, tak je třeba konstatovat, že nelze jednoznačně odpovědět na to, zda se v daném místě vyskytne v konkrétní den bouřka či nikoli. Zejména velká města a to nejen Praha, ale i Brno, Ústí nad Labem a další jsou pro lokální bouřky jednoduše moc velká území. V určité omezené části takové lokality se může objevit bouřka s úhrny až 40mm a krupobitím, jinde nemusí pršet vůbec (příkladem mohou být bouřky minulý týden, ale i ty současné a též ty očekávané). Větší město mohou zasáhnout dvě lokální bouřky a přesto se na území takového města najdou zcela suchá místa. Vlivem velké lokálnosti výskytu bouřkové činnosti proto nelze nikdy předpovědět to, zda se v konkrétním místě objeví bouřka v daný den nebo nikoli či zda se tam objeví za daný den více bouřek. Pravděpodobně to ani nikdy možné nebude, neboť by musel být vyvinut podrobný model, který by dokázal hodně přesně odhadnout podmínky pro výskyt konvekce v daném místě alespoň na kratší dobu dopředu. Lokalizovat konvekční činnost je totiž možné dle konkrétního místa až v aktuálním čase dle podmínek nastalých, nikoli simulovaných. Můžeme tedy odhadovat výskyt bouřky v konkrétním místě až teprve rozvoj bouřkové činnosti započne. Je to pozdě z hlediska potřeby přípravy konkrétních míst na významnou lokální konvekci, ale jinak to možné není. Možnosti předpovídání výskytu a intenzity bouřek jsou rozebrány v dalších odstavcích textu.

Výskyt bouřek závisí na podmínkách v dané lokalitě

O podmínkách výskytu konvekce a podmínkách pro její rozvoj již byla zmínka v některých publikovaných textech dříve. Nyní trochu obecněji, proč nelze lokalizovat bouřky. Při výskytu lokální konvekce závisí vždy na stavu atmosféry v konkrétním místě, resp. nad konkrétním místem. Jsou dány základní předpoklady a poté něco, co rozvoj konvekce vyvolá, spustí, podnítí. V daném místě může vznikat a dosti dobře se vyvíjet konvekční oblačnost (oblaky Cumulus) a přesto nedojde k dostatečnému nárůstu a transformaci na oblak bouřkový (Cumulonimbus) a oblak tedy nebude produkovat bouřky či případně ani přeháňku, která je za důsledek konvekční činnosti též považována (rozumějme tím srážkovou činnost v důsledku konvekční oblačnosti bez výskytu bouřkových projevů). Toto místo kde tedy nejsou vhodné podmínky pro dostatečný rozvoj konvekce vyúsťující v bouřku či přeháňku má určité ohraničení. Volně tedy přejdeme do místa, kdy už tyto podmínky pro vznik bouřek dostatečné jsou a tam se budou bouřky tvořit a mohou být klidně i silné. Takové místo nemusí být od původního (od místa bez dostatečných podmínek) vzdáleno moc daleko, ale třeba 3-5 km. Tak vznikají lokální bouřky. Podmínky pro rozvoj a další vývoj konvekce se během času mění, proto může docházet nejen při postupu dané bouřky unášené prouděním v troposféře z místa vhodného pro konvekční růst do místa nevhodného, ale i v samotném místě s aktuálně dostačujícími podmínkami pro konvekční činnost k rozpadu vzniklé bouřkové či přeháňkové činnosti. Vždy jsou obecně nejvhodnější podmínky pro rozvoj a další vývoj či intenzitu konvekční činnosti během dne a v období s nejintenzivnějším slunečném svitem, nejvyššími teplotami vzduchu a zemského povrchu, ale také za splnění dalších podmínek, o nichž bude ještě stručně řeč. Nejvhodnějším obdobím pro vznik konvekce (tzv. bouřky z tepla, často velmi lokální konvekční činnost) je přibližně polovina května až červenec a z hlediska dne 11. až 15. hodina. Pro příklad lokální bouřky nemusíme opravdu chodit vůbec daleko. Například bouřky 30.5.2018, kdy vznikla velmi lokální bouřka nad centrální částí Prahy. Na ostatním území Prahy byla vidět sice zlověstně tmavá mračna, byly slyšet hromy a foukal čerstvý vítr, nicméně po srážkách ani vidu (obr. ).

Podmínky pro vznik a rozvoj konvekce

Podmínkami pro možnost výskytu konvekční činnosti rozumíme stav atmosféry popsaný určitými veličinami. Mezi veličiny důležitými pro konvekční procesy jsou zejména dostatečná energie potenciálně dostupná pro konvekční procesy (CAPE), udávaná v joulech na kilogramy. Hodnoty od 1 000 J/kg jsou již předpokladem pro vznik konvekce, hodnoty nad 2 500J/kg dávají už velkou pravděpodobnost konvekce. Nicméně ne samy o sobě! Pokud nebudou splněny další podmínky, může být energie CAPE i na 5 000J/kg a bouřky vznikat nebudou. Atmosféra musí mít instabilní (jinak řečeno nestabilní) zvrstvení. To vyjadřujeme Lifted Indexem, udávaných v holých hodnotách (záporné hodnoty značí velkou nestabilitu). Hodnoty kolem -2 dávají pravděpodobnost konvekce, hodnoty -4 či -5 i významnější konvekce. Též nesmí existovat zádržná vrstva konvekce v podobě teplotní inverze, vyjádřena tzv. CIN s holými hodnotami. Tato veličina je vyjádřena zápornými hodnotami. Pro výskyt bouřek je potřebné, aby byly tyto hodnoty pokud možno zcela nulové. Nad daným územím musí být dostatečná vlhkost vzduchu, aby mohlo docházet ke kondenzaci a vzniku či následnému dalšímu rozvoji (růstu)oblaků. Vlhkost dodává specifická synoptická situace (rozložení tlaku), viz dále. Hovoříme zde o bouřkách nefrontálních (postupujících neorganizovaně a tedy bez podpory přechodu atmosférické fronty).

Též existují faktory podporující intenzitu konvekce, které se na jejím průběhu tedy podílejí podporou vývoje konvekčních oblaků. Avšak bez nich se konvekční činnost více méně obejde. Jde o střih větru (rozdíly směru a rychlosti větru v různých atmosférických výškách), udávaný v m/s. Hodnoty 10 až 25m/s značí mírnou podporu konvekce, vyšší hodnoty i značnější podporu konvekce. Opět při nesplnění základních podmínek může být střih větru výrazný a konvekce nulová. Střih větru má obecně vliv na vznik oblačnosti a to i vrstevnaté s produkcí intenzivního deště. A dále jde též o helicitu či další parametry signalizující riziko vzniku tornádických jevů. Helicita s hodnotami do 200 neznačí nijak vysoké riziko tornádických jevů, ale helicita nad 250 a zejména nad 300 již ano.

Synoptické příčiny lokálních bouřek a jejich chování

V tomto odstavci budou stručně shrnuty nejčastější synoptické příčiny, za kterých se na našem území v teplé části roku nejčastěji vyskytují zmíněné lokální a těžko předpověditelné bouřky, se kterými se setkáváme i nyní. Mezi nejčastější příčinu patří vliv:

  1. Tlakové níže
  2. Brázdy nízkého tlaku vzduchu
  3. Nevýrazné tlakové oblasti s vlhkým vzduchem (tlakové “bahno”)
  4. Výškové tlakové níže

Vliv oblasti nízkého tlaku vzduchu, resp. jinými slovy nízký tlak nad daným územím (v našem případě nad střední Evropou) za přílivu teplého vzduchu dodává vlhkost vzduchu a zejména v období intenzivního slunečního svitu působí typický denní chod oblačnosti v tomto období. Tato situace je příčinou současných a očekávaných lokálních bouřek v ČR. Tyto mohou být i dosti silné. V nočních a ranních hodinách je při této situaci zpravidla skoro jasno až polojasno či zcela jasno. Během dne začne docházet k ohřívání povrchu slunečním svitem a toto je nerovnoměrné a to vždy (důvod různých povrchů a tvaru povrchu). Vlivem ohřívání povrchu vzniká lokálně konvekční činnost (oblak Cu – přeháňka – oblak Cb – bouřka). Odpoledne a k večeru je tedy oblačno až skoro zataženo. Později večer opět poměrně rychle až malá oblačnost či jasno. Další den se situace opakuje. Podobná situace s určitými komplikacemi může též nastat při výskytu nízkého tlaku vzduchu ve vyšších hladinách atmosféry. Bouřky mohou být podle podmínek i velmi silné. Obdobné projevy nastávají při vlivu brázdy nízkého tlaku vzduchu, kdy dané území neovlivňuje přímo tlaková níže (útvar s uzavřenými izobary), ale jen její brázda. A konečně nevýrazná tlaková oblast vyplněná vlhkým vzduchem zajisté též za přílivu teplého vzduchu.

Tato situace může mít různé projevy, ale v případě vlhkého vzduchu dochází v teplé části roku též k neorganizovanému výskytu přeháněk a bouřek, i silných. Za těchto situací se vyskytuje konvekce lokální a neorganizovaná, kdy tato nemá jednoznačný postup. Jednotlivé konvekční buňky mohou dle podmínek slábnout či zanikat a další opět jinde (o něco málo dále od daného místa) opět vznikat. Bouřkové oblaky jsou jen unášeny prouděním v dané výšce, avšak rychleji dochází často k jejich zániku, než se stačí přesunout nad jinou oblast. Zde tedy hraje roli hlavně místo vzniku, aneb kde budou vhodné podmínky pro vznik konvekce. Toto a maximálně pak místa bezprostředně navazující na toto místo taková bouřka zasáhne a místa navazující již často v zeslabené formě. Další místa dle podmínek může zasáhnout opět v silnější formě. Oproti frontální konvekci, kdy konvekční činnost podporuje přechod atmosférické fronty jako pomyslné čáry určující rozhraní dvou fyzikálně odlišných vzduchových hmot (teplá a studená). Za takových podmínek je postup bouřek o poznání jasnější. Tyto putují v očekávaném směr postupu fronty. Bouřky se tvoří spíše lokálněji, ale nejsou zpravidla tak lokální jako ty při výše uvedených situacích. Také existence podpory fronty udržuje bouřky aktivní a v určité intenzitě s méně častým střídáním intenzit a zánikem bouřkových buněk. Buňky se mohou více seskupovat a zasáhnou tak větší území než uvedený typ konvekce výše. Při mimořádně vhodných podmínkách vzniká konvekce, která zejména v užším pásu zasahuje velké území. Vznikat mohou také obrovské bouřkové komplexy zasahující též velká území s neustálou obnovou bouřkových buněk, které mají o poznání delší životnost než lokální neorganizované bouřky. To už jen pro doplnění o druhou “tvář” možné konvekční činnosti, ale nyní zpět ke konvekci lokální a k možnostem její predikce, viz poslední odstavec článku.

Možnosti predikce lokální konvekce u nás

Dostáváme se k poslední problematice a těžké otázce, jak takovou lokální a nevyzpytatelnou konvekci předpovídat? Jak nejlépe ji předpovídat tak, aby byla zachována nějaká rozumná úroveň předpovědi počasí hodná současné vyspělé době s existencí vyspělých technologií. Nutno dodat, že na předpovědi se musí vždy podílet meteorolog a jeho funkce tak rozhodně zastupitelná není a nebude. A jeho funkce nastupuje hlavně ve složitých situacích, s nimiž si modely neumí vždy zcela dobře poradit. Není v silách numerických modelů (techniky) a ani meteorologů předpovídat detailně a s většími časovými odstupy zmíněnou lokální konvekci, stejně jako další problematické meteorologické jevy. Musíme proto předpovědi zobecnit a též tvořit pravděpodobnostní prognózy. Jak bylo už řečeno, nelze předpovědět lokální bouřku pro danou konkrétní lokalitu (například pro Brno – Venkov nebo pro obec Praskačka, která se nachází u Hradce Králové). Předpovídat bouřky pro okres už je snazší, ale není to možné s větším upřesněním a s větší jistotou. Pro okres můžeme předpovídat míru pravděpodobnosti výskytu bouřek a to, zda tam budou bouřky silné nebo nikoli. Podle toho pak můžeme stanovit určitou míru pravděpodobnosti jejich výskytu i z hlediska dané menší lokality v daném okrese. Pokud zůstaneme v Královéhradeckém kraji a v okrese Hradec Králové, tak můžeme předpovědět pravděpodobný výskyt bouřek v okrese Hradec Králové třeba jako “místy bouřky” s pravděpodobností výskytu např. 40% na území okresu. Bouřka se tak může vyskytnout i v obci Praskačka. Výsledná situace může být následující. Bouřka se objeví na některých místech okresu HK a dále se objeví například v Hradci Králové, kde bude v jeho severovýchodní části (pozn. obec Praskačka leží jihozápadně od města) i silná s výskytem krupobití a v obci Praskačka spadne jak se říká pět kapek nebo vůbec nic. Bouřkové projevy odtud budou patrně i velmi dobře slyšitelné, ale jádro bouřky tudy neprojde.

Pro kraj se předpovídají bouřky také snáze, avšak opět můžeme použít pouze a opětovně “místy bouřky” a není zaručeno a rozhodně není při takové situaci ani možné, aby se bouřky objevily všude. Vždy se tedy vyskytne několik míst bez výskytu bouřek se srážkovou činností. A podobně je to při předpovědi pro celou naší republiku, kde můžeme i upřesňovat. Pak může znít předpověď na “místy, na jihu a jihovýchodě Moravy jen ojediněle bouřky”. Taková prognóza je poté hodně obecná a říká nám, že je nutné počítat lokálně s bouřkami, popřípadě upřesňuje v jakých větších celcích pravděpodobněji a v jakých naopak. Též může upřesňovat místa, kde mohou být bouřky i silné.

Praktické příklady konvekce z minulých let

Příklady lokální i organizované konvekce na území ČR se zobrazením pomocí radarových snímků, na kterých konvekci velmi dobře odhalíme ihned od jejího vzniku, kdy začne produkovat srážkovou činnost. Před tím vidíme vznik konvekčních oblaků a to hlavně bouřkových (Cu, Cb) též dobře na snímcích z družice. Níže jsou uvedeny vybrané příklady konvekce s komentářem na území ČR z minulých let a začneme rovnou nejaktuálnější situací, současnými bouřkami.

Bouřka Praha 30.5.2018Obr. 1 Lokální bouřková činnost v ČR 30.5.2018 v 17:45 SELČ, zdroj. chmi.cz

Bouřky 30.5.2018: Na snímku vidíme lokální bouřkovou buňku v centru Prahy, která zasahuje tedy jen toto centrum. Bouřková buňka postupovala dále k východu a při svém postupu slábla, následně se rozpadala. Další lokální bouřku vidíme severně od Prahy. Lokální bouřka přinesla například přívalový déšť do městské části Prahy 2.

Bouřky 30.5.2017 14.45hObr. 2 Bouřková činnost v ČR 30.5.2017 ve 14:15 SELČ, zdroj: chmi.cz

Bouřky 30.5.2017: Přesně před rokem se v ČR také vyskytovaly lokální a silné bouřky. Bouřka severně od Prahy produkuje lokálně i kroupy. Není ale tak lokální jako bouřka označená na obrázku 1. Další bouřky, silnější, se vyskytují na pomezí Pardubického a Olomouckého kraje.

Bouřky 16.6.2016 18.15hObr. 3 Bouřková činnost v ČR 16.6.2016 v 18:15 SELČ, zdroj: chmi.cz

Bouřky 16.6.2016: Výskyt silných bouřek, které byly též velmi lokální, se v ČR vyskytl například i v uvedený den odpoledne, v podvečer a večer. Na snímku z radaru vidíme vznikající buňky v pásu jihozápadní část středních Čech až střední Polabí.

Bouřky 23.5.2016 16.45hObr. 4 Bouřková činnost 23.5.2016 ve 14:45 SELČ, zdroj: radar.bourky.cz, chmi.cz

Bouřky 23.5.2016: Velmi silné bouřky v uvedený den byly organizovanější. Tvořily se na zvlněné studené frontě postupující zvolna přes naše území. Pokračovaly poté i následující den, kdy se v ČR objevilo i tornádo. Na snímku vidíme bouřkový pás s různě aktivními a rozvinutými bouřkami v pásu jižní až severozápadní Čechy. I na frontě se zajisté intenzita bouřkových buněk neustále mění.

804Obr. 5 Bouřkový oblak Cumulonimbus (jeho okraj), viditelný mezerou mezi ostatní připojenou oblačností

Pamatujme na to, že oblak Cumulonimbus je mohutným oblakem, nicméně vertikálně. Jinými slovy je mohutný do výšky a nikoli do šířky. Proto nikdy nezasahuje velká území, míra lokálnosti jeho výskytu je ale různá. Rozsáhlejší konvekci tvoří akumulace bouřkových buněk, více bouřkových oblaků. Nyní nás čeká konvekce lokální i nadále, kdy budou vznikat jen bouřkové buňky s krátkou životností. Proto je vždy nutné při takovýchto situacích a obecně během letního období při výskytu konvekční činnosti počítat se sníženou spolehlivostí předpovědí počasí a je na místě brát tyto prognózy více orientačně.

Meteo Aktuality

Od malička mě fascinuje voda, hydrologie, která je všude okolo a tedy i v atmosféře, kde za spolupůsobení dalších dějů přináší fascinující procesy a jevy. Mnohdy jde o extrémní a o to zajímavější jevy. Ne méně se zabývám klimatologií, která hodnotí dlouhodobý stav počasí - klima. Vazby a vzájemné ovlivňování těchto oborů studuji dnes a denně a rád přináším seriózní informace z oblasti těchto věd. Proto jsem v roce 2011 na internetu založil projekt Meteo Aktuality a nyní jsem majitel a hlavní správce tohoto webu. Ať se vám zde líbí a najdete tu to, co potřebujete a třeba klidně i něco navíc.