Využití radarů při chladném počasí Nebezpečné povětrnostní jevy (zejm. konv. bouře) a jejich detekce Milan Šálek salek@chmi.cz Problémy s využitím radarů v horských oblastech •Problémy: –částečné nebo úplné zastínění –orografické zesílení mechanismem „seeder-feeder“+specifický rozdělení kapek •Řešení (nedokonalé): –více (blízkých) radarů (X-band ?) –korekce na orografické zesílení: Klimatologie nebo numerické (NWP) modely Povodně v červenci 1997 •Intenzívní trvalé deště v době od 5. do 8. července 1997 •silné orografické zesílení an070500 an070600 an070700 an070800 an070900 R0706Z r0708z 6-hodinové srážky na stanici Lysá hora a Ostrava-Mošnov a rychlost větru na stanici Lysá hora v období 5.7.-8.7.1997 Problémy s využitím radarů v chladném klimatu (nebo v zimní sezóně) •Problémy: –při sněžení menší odrazivost vlivem pevné fáze (dielektrická konstanta) –částečná kompenzace tvarem vloček –nižší výška tvorby i zesílení srážek –při vyšších teplotách častý Bright Band •Řešení: –více „vzájemně se vykrývajících“ radarů (X-band ?) –VPR korekce 01Rrea00120050227 02Rrea00220050228 3_0502270600_srazkomery_2 1_0502270600radar_puvodni_2 2_0502270600radar_adjustovany_2 4_0502270600kombinace_2 3_0502270600_srazkomery_2 Využití metod dálkové detekce pro analýzu a předpověď nebezpečných povětrnostních jevů (NPJ, angl. Severe Weather) •NPJ: Atmosférické jevy představující riziko pro zdraví a majetek občanů •Úloha dálkové detekce: identifikace a zpřesnění vývoje NPJ, především v mezoměřítku (desítky km) a s časovým předstihem předpovědi do několika hodin (nowcasting) •Velmi významná úloha: Nebezpečné (silné) konvektivní bouře, menší úloha při výskytu jevů „synoptických“ rozměrů (stovky-tisíce km, např. Kyrill) Využití metod dálkové detekce při výskytu NPJ (pokr.) •Identifikace typu jevu (koncepčního modelu, např. typu fronty, konvektivního systému apod.) – – Konvektivní bouře •Hluboká (vlhká) konvekce (tj. se srážkami), která je provázená nebezpečnými povětrnostními jevy •Konvektivní bouře pro svůj vývoj vyžaduje – dostatek vlhkosti –(podmíněnou) instabilitu – •Stádia vývoje konvektivní bouře –stádium vývoje –stádium zralosti –stádium rozpadu Konvektivní bouře •Stádium vývoje –rostoucí Cb, silný vzestupný proud –malé srážky –trvání kolem 10 minut –ojedinělé blesky DevelopingStage Konvektivní bouře •Stádium zralosti –přítomné vzestupné i sestupné pohyby –výskyt silného deště, četných blesků, silného větru a krup –možnost výskytu tornáda –trvá 10-20 minut, ale i několik hodin v závislosti na typu bouře MatureStage Konvektivní bouře •Stádium rozpadu –Slábnoucí výstupné pohyby a srážky –ještě trvá nebezpečí silného větru a blesků DissipatingStage Typy konvektivních bouří •Jednobuněčná bouře (Single Cell, Pulse): –většinou slabá, krátkodobá •Multicela (Multicell, Multicell Cluster): –nejběžnější typ –oblast buněk které se pohybují/vyvíjejí se přibližně stejným směrem •Squall Line (Multicell Line): –Více buněk, které jsou organizovány do výrazné linie, •Supercela (Supercell): –Nejsilnější typ bouře, provázená extrémním počasím – Silná konvektivní bouře (severe convective storm) •Konvektivní bouře se považuje za silnou (nebezpečnou), jestliže splňuje aspoň jednu z následujících podmínek (platné pro USA): –Kroupy v průměru 2 cm a více –Vítr v nárazech 100 km a více –Výskyt tornáda ThunderstormSpectrum2 Jednobuněčná bouře •20-30 minut •Jen ojediněle nebezpečná •Silný déšť a tornádo jen vzácně •Neinteraguje s ostatními buňkami • • SCTstormdiagram Jednobuněčná bouře SCTstorm 05180920 05180930 05180940 05180950 Multicela •Nejběžnější typ bouře •Každá buňka v multicele je v rozdílném stádiu vývoje •Každá buňka může trvat 20-30 minut, ale celá multicela i několik hodin •Přítomné přívalové srážky, downbursty, kroupy malé až střední velikosti, ojediněle i slabá tornáda Multicela MCCTstormdiagram Multicela MCCTstorm Squall line – od 29.4. •Pás bouřek, které vykazují zřetelnou zónu húlav u přední hranice bouří •Nejsilnější srážky jsou ve středu pásu •Je zdrojem přívalových srážek, krup a tornád •Silné downbursty někdy vedou k „prohnutí“ a k tzv. “bow echo”, které diagnostikuje silný vítr ve velkém rozsahu („derecho“) Squall line MCLTstormdiagram Squall line MCLTradar Squall line – Bow Echo MCLTBowEchodiagram Squall line – Bow Echo MCLTBowEcho Supercela •Vzácný typ bouře, ale s velmi nebezpečnými projevy •Výstupný proud rotuje (mesocyklóna) •Výskyt velkých krup (až kolem 5 cm) •Extrémní srážky •Silné downbursty •Silná tornáda • Supercela Klemp1987 Supercela SuCTstormTornado Supercela SuCTornado Supercell-model Supercela Supercela SuCTstormpic Logo_CHMI_bez-zkratky - nejsilnější tornáda vždy vázána na tzv. supercelární bouře (supercely) - pouze asi 15 až 20% všech supercel je doprovázeno tornádem - slabší tornáda mohou mít nesupercelární původ - čím silnější tornádo, tím je pravděpodobnost jeho výskytu menší - na určitý počet slabších tornád připadá vždy jedno tornádo silnější - tornáda se vyskytují na celém světě, pouze někde častěji než jinde - každé místo na Zemi může být zasaženo tornádem (kromě polárních oblastí), pouze pravděpodobnost výskytu je různá Tornádo - vír s vertikální osou rotace, vyskytující se pod konvektivními bouřemi, který se alespoň jednou během své existence dotkne zemského povrchu a je dostatečně silný, aby na něm způsobil škody Logo_CHMI_bez-zkratky obr1a Typická struktura tornáda obr1b obr1c obr1d 1 – spodní základna bouře, 2 – „wall cloud“, 3 – rotující sloupec nebo kužel vzduchu, 4 – kondenzační chobot, kornout či nálevka, 5 – vír prachu, větví, trosek… Logo_CHMI_bez-zkratky Neplést si TORNÁDA s HURIKÁNY, CYKLÓNY, TAJFUNY… N16L Logo_CHMI_bez-zkratky Tornáda: Tropické cyklony: typický průměr: desítky až stovky METRŮ 500 až 1500 KILOMETRŮ doba života: desítky sekund až desítky minut jeden až dva TÝDNY ch124 claude2 Hurikány, tajfuny, cyklony tromba_Zemek Logo_CHMI_bez-zkratky Img0017 Nezaměňovat tornáda s prašnými či písečnými víry, vznikajícími nad prohřátým terénem za slabého proudění !!! Logo_CHMI_bez-zkratky Tromba - souhrnný název pro všechny víry s vertikální osou rotace (tedy zahrnující jak tornáda, tak prašné či písečné víry, „vodní smrště“ a další podobné jevy), bez ohledu na mechanizmus jejich vzniku Logo_CHMI_bez-zkratky wtrspout Logo_CHMI_bez-zkratky tornado1 tornado2 tornado5 Logo_CHMI_bez-zkratky tornado15 may4photo tornado13 pic13 Oklahoma City, 3. května 1999 Logo_CHMI_bez-zkratky a407 Aerial vortexloops moore bk_MS Logo_CHMI_bez-zkratky !Outbreak_map Logo_CHMI_bez-zkratky 6 9 Logo_CHMI_bez-zkratky 5 4 mwctornado7 Logo_CHMI_bez-zkratky okla5b Obrázky radaru Twin Lakes, OK, 3.5.1999, 23.56 UTC vlevo: Z, vpravo: Doppl. rychlost (k radaru: zeleně) Logo_CHMI_bez-zkratky Tornádo 31. května 2001 video závěrečné fáze tornáda, savé víry Logo_CHMI_bez-zkratky 133 obr17-vlevo_uprostred Tornádická supercela v Posázaví 31.5.2001 obr17-vlevo_dole obr17-vpravo_nahore Logo_CHMI_bez-zkratky 135 Logo_CHMI_bez-zkratky 114 MS2 Logo_CHMI_bez-zkratky Image16ss MS2 Logo_CHMI_bez-zkratky 118 Logo_CHMI_bez-zkratky 116 Logo_CHMI_bez-zkratky 123 Logo_CHMI_bez-zkratky 20. července 2001 Brno Tornado1s Tornado3s Tornado4s Tornado5s Logo_CHMI_bez-zkratky 20. července 2001 Brno bm_letiste1 bm_letiste2 bm_letiste3 bm_letiste4 Logo_CHMI_bez-zkratky DOWNBURST, MICROBURST burst = vřítit se, vybouchnout, prudké zvýšení … Cb-schema downburst-anim běžný downdraft („sestupný konvektivní proud“) prudké zesílení downdraftu = downburst, microburst Logo_CHMI_bez-zkratky DOWNBURST, MICROBURST burst = vřítit se, vybouchnout, prudké zvýšení … Microburst1 Microburst2 „DOLŮ-STUDENO-VZDUCHO-PLESK“ „PROPAD STUDENÉHO VZDUCHU“ J Logo_CHMI_bez-zkratky Image3brighter Downburst 31. května 2001 (Posázaví) DOWNBURST, MICROBURST Logo_CHMI_bez-zkratky DOWNBURST, MICROBURST Microburst 31. května 2001 (Posázaví) Tornado Fujita Scale F Scale Type Strength Winds 0 Gale Weak 40-72 mph 1 Moderate Weak 73-112 mph 2 Significant Strong 113-157 mph 3 Severe Strong 158-206 mph 4 Devastating Violent 207-260 mph 5 Incredible Violent 261-318 mph