Jak tworzą się superkomórki podczas burzy?

Reklama

wt., 09/14/2021 - 14:36 -- MagdalenaL

Fot: MDESIGNER125 / GETTY IMAGES / ISTOCK

Niektóre burze niosą za sobą tornada, ekstremalne porywy wiatru i ogromne gradobicia. Jest to wywołane zjawiskiem fizycznym, podczas którego chmury przedostają się do stratosfery.

Chmury kłębiaste cumulonimbusy są typowe dla większości burz: ciepłe, wilgotne powietrze unosi się aż do tropopauzy, gdzie nie ma możliwości dalszego rozprzestrzeniania się: rozchodzi się na boki i tworzy charakterystyczną górną granicę chmury burzowej w kształcie kowadła. W niektórych przypadkach jednak powietrze nadal prze w górę do stratosfery, co oznacza najwyższy stopień alarmowy na Ziemi. Dzieje się tak, ponieważ powstałym superkomórkom burzowym towarzyszą ekstremalne wiatry, a nawet tornada i często ogromne gradobicia. Zespół kierowany przez Morgana E O'Neilla z Uniwersytetu Stanforda opisuje w czasopiśmie "Science", jak dochodzi do tego tzw. skoku hydraulicznego i jak można go wykorzystać by poprawić prognozy takich zjawisk.



Wcześniejsze badania wykazały, że skok ten jest widoczny na obrazie satelitarnym około pół godziny przed wystąpieniem pierwszych silnych zjawisk atmosferycznych na powierzchni Ziemi. Są one spowodowane silnymi prądami wznoszącymi, które obracają się z prędkością do 240 kilometrów na godzinę. Kiedy uderzają w tropopauzę, która oddziela troposferę od stratosfery powyżej, wypychają ją w górę
i powodują uderzenie w stratosferę. Silne prądy wciągają tam wybrzuszenie chmury, do momentu rozerwania
i uwolnienia pary wodnej oraz kryształków lodu, które są wyrzucane do warstwy atmosfery.
Tworzą one teraz cirrusów nad (AACP): nad właściwym „kowadłem” chmury tworzy się kolejny wierzchołek chmur cirrus, który wznosi się kilka kilometrów nad cumulonimbusami i może być widoczny na zdjęciach satelitarnych. Takie zjawisko może osiągnąć wysokość do 15 kilometrów i blokować prądy powietrzne
w stratosferze. Spowolnione powietrze opada następnie w dół po zawietrznej stronie wierzchołka chmury, osiągając prędkość wiatru do 380 kilometrów na godzinę. To właśnie tutaj powstaje kondensacja: w trąbie powietrznej zimne, suche powietrze stratosferyczne miesza się z ciepłymi, wilgotnymi masami powietrza z troposfery.

Strumień stratosferyczny staje się niestabilny i powstają ogromne turbulencje. "Takie prędkości wiatru na szczycie burzy nie były wcześniej obserwowane ani nawet wyobrażalne" - mówi O'Neill. Ogólnie rzecz biorąc, zjawisko to przypomina wałki wodne, które tworzą się za tamami w rzekach lub turbulencje na zawietrznej części gór, gdy są one pokonywane przez silne wiatry. Modelowe obliczenia grupy badawczej O'Neilla wskazują, że w perforowanych miejscach do stratosfery przedostaje się do siedmiu ton pary wodnej na sekundę. Łącznie prawie jedna piąta zawartości wody w stratosferze pochodzi więc z silnych burz tropikalnych, które wznoszą się ponad tropopauzę. Para wodna może pozostawać w stratosferze przez wiele dni lub tygodni i wpływać na pogodę i klimat na Ziemi, na przykład poprzez tworzenie chmur typu cirrus, które blokują światło słoneczne. Z drugiej strony, chmury te sprzyjają również niszczeniu ozonu przez CFC, a więc pośrednio zwiększają udział niebezpiecznego promieniowania UV na powierzchni Ziemi.



Podczas burzy to właśnie rozszerzanie się chmur powoduje, że np. grad może rosnąć w siłę i trwać dłużej. Ekstremalne kontrasty temperaturowe z kolei powodują powstawanie wirów i turbulencji, które następnie mogą się rozpętać w postaci silnych podmuchów i tornad. Do monitorowania tych superkomórek dotychczas głównym narzędziem były dane z radarów dopplerowskich, ale stacje mogą być również narażone na wpływ burz i zawodzić. W oparciu o badania, zdjęcia satelitarne
w przyszłości mogą poprawić prognozy.

Autor: 
Daniel Lingenhöhl; Tłumaczenie: Agnieszka Cyganik
Dział: 

Reklama