Vznik a vývoj cyklony
Stejně jako v článku Vznik a vývoj anticyklony bude v tomto popsáno totéž, jen půjde o vznik a vývoj cyklony. Plus dále doplňující informace týkající se dalších charakteristik cyklony včetně převažujícího průběhu počasí v našich podmínkách. O opačném tlakovém útvaru vůči anticykloně najdete základní informace též na naší stránce Tlakové útvary. Tento příspěvek rozšiřuje informace uvedené na zmíněné stránce či dna dalších stránkách, kde je problematika cyklon probrána. Pro speciální informace o názvosloví cyklon doporučíme náš článek Cyklona, cyklón, tajfun či hurikán. V tomto textu bude výklad zaměřen na vznik, rozvoj a další vývoj cyklony a na spojení se systémem front. To vše s popisem specifických prvků počasí jako praktického zaměření vliv cyklony na dané území nachází se v mírném klimatu střední Evropy.
Na úvod je též možno říci, že cyklony jsou z více úhlů pohledu mnohem zajímavějšími útvary. A to synopticky, prognosticky i prakticky. Cyklony přinášejí extrémní počasí v podobě mnoha různých druhů. Extremita počasí je značná a okamžitě patrná.
Vznik a vývoj cyklony se bez vlhkosti neobejde
Na úvod je třeba uvést, že existuje několik druhů cyklon v závislosti na úhlu pohledu. Tímto je většinou faktor zeměpisných podmínek či meteorologických podmínek nebo způsob konkrétní tvorby cyklony. Základní dělení je tedy na cyklony tropické a mimo tropické. Tropickými cyklonami se v tomto článku zabývat nebudeme, v našich podmínkách se totiž nevyskytují. O nich pojednává stručně článek, na který odkazujeme v prvním odstavci tohoto textu. Mimo tropické cyklony jsou ty cyklony, které vznikají právě mimo tropické oblasti klimatu. Cyklony můžeme také dělit podle způsobu vzniku a to na frontální a místní. Oběma typům se budeme věnovat zde v dalších odstavcích a kapitolách.
V oblasti cyklony nemusí být nutně velká oblačnost a trvale pršet, i když velmi často tomu tak bude. O tom všem přesvědčí další text.
V dalším textu se budeme věnovat nejprve vzniku místních cyklon, poté vzniku cyklon frontálních. Každý vznik cyklony a její další vývoj závisí na vlhkosti vzduchu. Cyklona potřebuje pro vznik a vývoj dostatečné množství vlhkosti. Největším zdrojem vlhkosti jsou velké vodní plochy, proto nad oceány jsou nejvhodnější podmínky pro vznik cyklon. Proto jsou tropické cyklony také považovány za nejvýznamnější cyklony. Jen stručně uveďme, že tyto vznikají nad velmi teplými vody oceánů. Tam, kde se dokáže vypařit velké množství vody za krátký čas. Jak bylo již uvedeno, v tomto článku zůstaneme u mimo tropických cyklon typických pro středoevropské počasí.
Vznik místních cyklon a počasí v nich
Tyto druhy cyklony jsou méně významné a podmínky ke svému vzniku mají jen někdy. Cyklony se tvoří hlavně v letním období nad pevninou v případě výskytu nevýrazné tlakové oblasti. Tyto nemají vazbu na atmosférické fronty a většinou se po svém vzniku dále nerozvíjejí. Vznikají z důvodu výskytu termické konvekce, tedy termických stoupavých proudů přehřátého vzduchu. I proto se u nich prosazuje denní chod, kdy vznik se odehrává během dne. Naopak jejich slábnutí a rozpad v noci, kdy nejsou pro termické projevy podmínky. Vznik také cyklony se nejsnáze odehraje nad oblastí s rozdílným povrchem. A to na rozhraní mezi pevninou, kde se vzduch významně rychle ohřívá a sousedící vodní hladinou s nižší teplotou. Od tohoto se odvíjí i teplota vzduchu v okolí takových povrchů. Vlivem teplotních rozdílů nastávají i rozdíly tlakové.
Vzhledem k tomu, že tyto druhy cyklon jsou nevýznamné a většinou bez vývoje, i projevy počasí na nich jsou slabé. V oblasti jejich výskytu je spíše málo oblačné počasí, místy během dne s přeháňkami či bouřkami. Zde s tedy uplatní často i výskyt zmenšené oblačnosti bez větších projevů obecně cyklonálního počasí. Z toho vyplývá, že při vlivu této cyklony na průměrně velké území nemusí v létě na mnoha místech tohoto území ani pršet, ani se významněji zvětšit oblačnost. Takže ani znatelněji rozfoukat vítr. Změnu tlaku vzduchu patrně poznáme, pokles tendence tlaku zaznamená. V zimním období mohou takové cyklony vzniknout nad vodní hladinou moře. Do skupiny místních c\klon mohou patřit i zestárlé původně frontální cyklony (viz další kapitoly).
Frontální cyklony ovlivňují počasí u nás nejčastěji, mnohdy významně
Zásadními cyklonami jsou ty frontální, se kterými je jak napovídá název spojen frontální systém. Pro upřesnění zopakujeme, že tento systém je tvořen teplou a studenou frontou. Ty se po určitém čase spojí a od bodu spojený (okludování, viz okluzní bod) jsou okluzní frontou.
Vznik frontální cyklony:
- Na studené frontě existující cyklony
- Na stacionárních frontách
- U okluzního bodu existující cyklony
- Na teplé frontě existujících cyklony
První dva uvedené způsoby vzniku jsou nejčastější. Na studené frontě mohou vzniknout současně dvě cyklony a na studené frontě druhé cyklony může vzniknout i další a podobně. Takže na jedné frontě může být cyklon několik. Tyto budou v různých stádiích vývoje a hovoříme o jedné sérii či rodině cyklon. Střed každé nové cyklony v dané rodině vzniká a přesouvá se po jižnější dráze, než je střed původní cyklony. Na stacionárních frontách jde o vznik cyklon v počátečním stádiu. Co se týče vzniku na teplých frontách a vzniku cyklon v blízkosti okluzního bodu, jde o ojedinělé případy.
Dalším vývojem cyklony po vzniku nazýváme jejím prohlubováním. To signalizují určité znaky, zejména se jedná o:
- Velký horizontální rozdíl teploty ve výškové frontální zóně
- Cyklonální zakřivení rozbíhajících se izohyps při zmenšení křivosti ve směru proudění
- Významný příliv studeného vzduchu v týlu vznikající cyklony nad rámec přílivu teplého vzduchu v přední části
Nutno objasnit použité pojmy. Výšková frontální zóna je oblastí větších rozdílů teploty a tlaku vzduchu ve středních a horních vrstvách troposféry mírných šířek. Izohypsy jsou čáry spojující na mapě místa shodnými hodnotami nadmořské výšky.
Mladá cyklona
Ve stádiích vývoje cyklony jako tlakového útvaru, jehož existence počíná vznikem a konče zánikem, jsou důležitá dvě. Jde zejména o situace mladé cyklony a cyklony okludované. Cyklona vznikne v situaci, kdy je na povětrnostní mapě alespoň jedna izobara uzavřena. Zanikne v situaci, kdy přestává být uzavřena poslední izobara. Do doby vzniku a po zániku cyklony jako útvaru jde o brázdu nízkého tlaku vzduchu. Jedná se o synoptický útvar související s cyklonou, ale nejde o cyklonu. Po vzniku jde tedy o mladou cyklonu, což je samostatná fáze a to první fáze ve vývoji cyklony. Vznik cyklony je podmíněn viditelností první uzavřené izobary dělitelné pěti.
Následujícím vývojem cyklony přibývá uzavřených izobar, dobře vyvinutá cyklona jich má uzavřených několik. Současná má tato dostatečně vyvinutý teplý sektor. Pro přesnost zopakujme, že tím je oblast mezi teplou a studenou frontou systému cyklony.
Okludovaná cyklona
Okludovaná cyklona vzniká s tvorbou okluzní fronty systému teplé a studené fronty dané cyklony. Studená fronta, jak bylo již uvedeno, dohání teplou a spojuje se s ní. Místo spojení front je okluzním bodem. Jakmile studená fronta v prvním bodě teplou dohoní, nastává zokludování. Zpočátku po zokludování cyklony dále klesá tlak v jejím středu. Cyklona je právě ve vrcholné fázi vývoje. Prohlubuje se do situace, kdy ztratí teplotní asymetrii. To je situace, kdy na přízemní mapě pozorujeme teplotní rozdíly v různých oblastech cyklony a izotermy nejsou na výškových mapách rozloženy symetricky kolem přízemního či výškového středu cyklony. Pokud vertikální osa cyklony svírá s horizontální plochou menší úhel, jsou dány velmi dobré podmínky pro další prohlubování cyklony.
Po určitém čase od okluze cyklony dochází k jejímu slábnutí, přesněji řečeno vyplňování. Tento čas mezi okluzí a začátkem vyplňování je různý. Může to být několik málo hodin, ale maximálně však 2 dny. Při vyplňování dochází k vyrovnávání hodnot teploty ve všech částech cyklony a dochází k rozpadu frontálního rozhraní. Rychlost vyplňování závisí na rovnoměrnosti rozložení teploty a symetričnosti teplotní stavby cyklony. Čím jsou tyto uvedené faktory větší, tím dochází k rychlejšímu vyplňování cyklony a tato směřuje k zániku. Vyplňování ovlivňují i další faktory. Cyklona vykazující znaky rychlého prohlubování, většinou poté vykazuje znaky naopak rychlého vyplňování a tedy slábnutí vedoucího k jejímu rozpadu.
Regenerace cyklony
Stejně jako u opačného útvaru, anticyklony, dochází i v případě cyklon k procesu regenerování. To v případě cyklony znamená nové zesílení slábnoucí cyklony. Procesů vedoucích k regeneraci cyklony může být mnoho. Nejčastěji dochází k regeneraci cyklony při zvýšení rozdílů teploty v horizontální rovině oblasti, tedy s narušením symetrie teploty.
Příčiny regenerace
Nejčastější příčiny regenerace:
- Průnik nové fronty do cyklony
- Vývoj nové cyklonu poblíž okluzního bodu
- Spojení s cyklonálním útvarem malého rozsahu na studené frontě
Při průniku nové fronty do cyklony jde o případ deformace fronty, která se přiblížila k původní cykloně. Na nově vzniklé cykloně se vytvoří nový systém front (teplá a studená), klesá v určité oblasti tlak vzduchu. Na pozadí původní cyklony začíná vznik nové. K tomuto procesu dochází nejčastěji v případě, kdy je vzduch za novou frontou podstatně chladnější než vzduch ve vyplňující se a zanikající cykloně. V podmínkách Evropy jde o vývoj na arktické frontě.
Poblíž okluzního bodu vzniká nová cyklony jen výjimečně. Vznik cyklony tímto způsobem znamená cyklonu většinou s jen jednou uzavřenou izobarou, která je dělitelná pěti. Další vývoj takto vzniklé cyklony spíše nemají.
Posledním způsobem je spojení s cyklonálním útvarem malého rozsahu v oblasti studené fronty. Tato fronta souvisí s vyplňující se původní cyklonou. Nová cyklona se přesouvá rychleji, takže středy cyklon se přibližují. Od počátku mají oba uzavřené izobary. V případě staré cyklony se izobary více rozevírají a to až původní cyklona zanikne. Platí, že čím rychleji se prohlubuje nová cyklona, tím rychleji původní zaniká.
Intercepce (zachytávání) srážek na větvích a jehličí nízké borovice lesní při významně dlouhotrvajícím dešti. Voda již při delším trvání srážek stéká či zkapává po větvích a po kmenu, zkapává z jehličí.
Převažující průběh počasí v oblasti cyklony v mírném klimatu
Prvky počasí v cykloně je vhodné rozdělit podle stádia vývoje cyklony. Tyto se totiž liší ve stádiu vzniku, kdy jde o mladou cyklonu. A také ve stádiu největšího rozvoje, kdy se cyklona stává okludovanou. Vždy platí, že počasí v oblasti cyklony je obecně nepříznivé. Byť samozřejmě s tímto tvrzením opatrně, na toto tvrzení je třeba pohlížet z obecného hlediska. Protože se hodně oblačné počasí se srážkami, rychlejším větrem, horší dohledností, poměrně chladnější počasí ve vztahu k aktuálnímu období a často extrémní počasí označuje za špatné čili nepříznivé. I to je ale na druhé straně velmi důležité pro mnoho činností a musí vždy nastat. Mimochodem i proto, aby se počasí mohlo poté opět zlepšovat – i v tomto případě jde o relativní pojem. Právě toho počasí charakterizuje cyklonu. Dále podrobněji rozeberme jaké přesně počasí čekat v jejích vývojových stádiích.
Počasí v mladé cykloně
V této fázi vývoje cyklony, tedy po vzniku cyklony a systému front je v oblasti níže několik charakteristických oblastí. Jde o studený sektor a jeho přední, střední a týlovou část a poté jde o teplý sektor. Teplý sektor je uzavřen ve studeném sektoru daného systému cyklony. Studeným sektorem rozumíme oblast se studeným vzduchem vůči okolí s rozdílnou vzduchovou hmotou. Vzduch v přední části je studenější než následující vzduch, přechází teplá fronta a projevy počasí s ní spojené. Již ve studeném vzduchu přibývá vysoké, následně střední oblačnosti. Mění se směr větru. S příchodem fronty přichází srážková oblačnost Nimbostratus a nízké oblaky Stratus. Ty následují i za frontou, kde se otevírá teplý sektor cyklony. V tom se oblačnost protrhává a převládá většinou nízká oblačnost Stratus, která se postupně transformuje na Stratocumulus. Zejména v létě vzniká oblačnost Cumulus.
Přední část: Teplá fronta a teplý sektor
V chladné části roku může mít tento sektor tvar brázdy a vlivem vývoje výstupných pohybů vzduchu bude vznikat oblačnost s trvalými srážkami. Pokud budou mít izobar v teplém sektoru tvar hřebene. V takovém případě budou sestupné pohyby vzduchu působit protrhávání nízkých oblaků i v zimním období.
Pro detailní informace o průběhu počasí v našich podmínkách odkazujeme na naší stránku: Počasí na teplé frontě.
Zadní část: Studená fronta a studený sektor
Teplý sektor končí přechodem studené fronty, kde je počasí spíše ve znamení přeháněk. V zimním období i deště nebo sněžení, v letním často bouřek. Za frontou se opět otevírá studený sektor. Vzduch v této části je studenější než vzduch před přechodem fronty. Ve studeném vzduchu za frontou se vyskytují oblaky Stratocumulus a vznikají oblaky Cumulus, které produkují další přeháňky a to ve vztahu k dalšímu vývoji synoptické situace.
Pro detailní informace o průběhu počasí v našich podmínkách odkazujeme na naší stránku: Počasí na studené a okluzní frontě.
V týlové části studeného sektoru se průběh počasí značně liší. Pokud tlak silně stoupá, nevzniká v této oblasti nijak významná kupovitá oblačnost Cumulus. V noci může dojít k celkovému vyjasnění, během dne ale lze čekat vznik plošších kupovitých oblaků. Jde o situace přesunu studeného a suchého vzduchu, v takových případech se uplatní silné noční radiační ochlazování. V případě vysoké vlhkosti a instability studeného vzduchu vzniká významná konvekční oblačnost s výskytem četnějších přeháněk.
Společné znaky
Průběh počasí v dané lokalitě silně závisí na tom, jak daleko od tohoto místa cyklona postupuje. Význačné projevy počasí a to často i extrémní, zaznamenáme v blízkosti cyklony. Pokud bude cyklona postupovat přímo přes dané území nebo velmi blízko, bude se počasí projevovat významně a vliv cyklony a jejích částí tedy určitě nepřehlédneme ani v praxi.
V blízkosti středu cyklony:
- Dlouhodobě velká oblačnost
- Intenzivní a trvalé srážky v několika vlnách nebo četné prudké bouřkové srážky a další projevy bouřek
- Často silný až extrémní vítr s nárazy
- Silný pokles tlaku, který bude střídán jeho silným vzestupem
- Velké změny teploty vzduchu
- Srážky i v teplém sektoru cyklony
Oblačnost se při přechodu středu cyklony téměř protrhávat nebude po celou dobu přechodu níže. Půjde o výskyt trvalých srážek nebo v létě častých a plošnějších bouřek s nebezpečnými projevy. Velké povodně mohou vyvolat kombinace trvalých a zesílených konvenčních srážek. V blízkosti středu cyklony rotuje oblačnost ve smyslu proudění v cykloně a přechází před dané místo více krát. S tím souvisí výskyt několika srážkových vln. Teplý sektor cyklony v jejím středu není, v malé vzdálenosti od středu je velmi krátký a teplota jen krátce zakolísá. Rychle nstává opětovné ochlazení a příchod studené ho sektoru. V teplém sektoru se oblačnost ani neprotrhá a naopak se mohou vyskytovat slabé srážky.
Vítr a srážky
V oblasti středu níže i následně v teplém sektoru často fouká silný až extrémní vítr s nárazy. A to do přechodu studené fronty. Při této situaci se vyskytly v minulých letech významné větrné situace u nás spojené s vlivem až velmi známých významných cyklon zvaných například “Sabine”, “Vaia”, “Herwart” a další. V silném proudění se i v zimě setkáme na studených frontách se slabými bouřkami. Tyto mohou být bleskově nevýznamné, ale srážkově velmi významné. Produkovat mohou prudký déšť, husté sněžení nebo sněhové krupky. Vždy záleží na konkrétních teplotních vlastnostech vzduchu vyskytujícího se v daném místě v konkrétním ročním období. V našich podmínkách však některé části cyklony v létě chybí. A jde zde především o teplou frontou, která do centrální Evropy zpravidla nezasahuje. Příliv teplého vzduchu se odehrává bez jejího výskytu.
Tlak a teplota
V oblasti středu níže významně kolísá tlak. Před příchodem cyklony silně klesá, kolísá při případném přechodu atmosférických front. Silně stoupá po přechodu cyklony a jejím vzdalování se od dané oblasti. Teplota se mění v závislosti na situaci a přechodech front. Stoupá po přechodu teplé fronty a je i velmi vysoká vůči aktuálnímu období v teplém sektoru. Po přechodu studené fronty prudce klesá.
