Rodzaje burz

Burze potrafią różnić się od siebie wieloma czynnikami. Jedne są krótkotrwałe, inne z kolei potrafią utrzymywać się przez wiele godzin. Podczas niektórych można dostrzec błyskawice, gdy podczas jeszcze innych słyszymy tylko grzmoty. Różnią się także siłą i rozmiarem. Niekiedy nasz kraj nawiedzają duże i niszczące układy burzowe, a czasem występują małe i słabe burze. W tym artykule przedstawiamy wszystkie rodzaje burz – jak powstają, jak je rozróżnić i jakie niosą zagrożenia.


Zasadniczo burze dzielą się na frontowe i wewnątrzmasowe. Taki podział rozróżnia warunki powstania. W pierwszym przypadku zjawiska burzowe powstają na granicy dwóch mas powietrza, a w drugim w jednej masie powietrza. Burze wewnąrzmasowe dzieli się jeszcze na termiczne oraz adwekcyjne. Termiczne powstają w gorącym i wilgotnym powietrzu. Na skutek nagrzewania dolnych partii troposfery powietrze unosi się do góry tworząc tym samym prądy wstępujące (konwekcja), które są warunkiem powstawania burzy.

Adwekcja to inaczej napływ masy powietrza. Burze adwekcyjne powstają w chłodnej masie powietrza, kiedy napływa cały czas zimniejsze powietrze. W dolnej części troposfery występuje nagrzane, cieplejsze powietrze. Chłodna masa wypycha ciepłą do góry, tym samym tworząc konwekcję. Powstawać one mogą cały rok, tak samo jak frontowe.


Za to burze termiczne notuje się od kwietnia do początku października. Najgroźniejsze burze to burze frontowe. Powstają one najczęściej na froncie chłodnym, kiedy to dużo chłodniejsza masa powietrza “podcina” cieplejszą ku górze.

Obszerniejszy podział burz dotyczy ich kształtu i powierzchni. Te czynniki należy obserwować na obrazach radaru opadowego. Zwłaszcza należy zwrócić uwagę na kształt rdzenia burzy, czyli obszaru najmocniejszych opadów. Do klasyfikacji burz posłużymy się wyidealizowanymi obrazami.


Rodzaje burz można przewidzieć za pomocą prognozowanych parametrów. Podstawowym parametrem jest CAPE, czyli energia potencjalna dostępna konwekcyjnie. Wyraża się ją w J/kg. W naszych szerokościach geograficznych mogą przyjmować maksymalne wartości do około 4000-5000 J/kg. Jest to właściwie warunek powstawania burz. Bez występowania CAPE nie ma prawa wystąpić żadna burza (czyli bez konwekcji, która warunkuje burze).

Ważnym parametrem jest wilgotność na poziomach kilku kilometrów. Kiedy jest jej bardzo mało, może nie powstać żadna burza. Poza tym ważne są czynniki kinematyczne, czyli związane z wiatrem. Wyróżniamy tu SRH, LLS oraz DLS. Ten pierwszy parametr to skrętność wiatru. Podaje się go na wysokości 0-1 km i 0-3 km. Wartości mogą przyjmować kolejno 300 m²/s² i 600 m²/s², jednak podczas występowania CAPE  wysokie wartości SRH są dość rzadkie. Występują one, kiedy w pobliżu przechodzi niż. Ten parametr jest odpowiedzialny za organizację burz w większe układy burzowe.

LLS to ścinanie wiatru na poziomie 0-1 km, a DLS 0-3 km. LLS w przybliżeniu warunkuje liniowe kształty burz, a więc burze wiatrowe. DLS jest odpowiedzialny za prędkość przemieszczania się burzy. Im większy, tym burze szybciej się poruszają. Także DLS warunkuje grad. Większe jego wartości mogą oznaczać grad o większej średnicy.


Dość ważną rolę w przebiegu burz odgrywa konwergencja wiatru, czyli zbieżność. Gdy występuje ona na danym obszarze, to tam zazwyczaj powstaną burze. Energia w przybliżeniu jest “kumulowana” do jednego obszaru.

 

Pojedyncza komórka burzowa

Jest to zawsze pierwsze stadium powstawania jakiegokolwiek rodzaju burzy. Pojedyncza komórka burzowa to nic innego jak pojedynczy Cumulonimbus. Najczęściej są to burze termiczne, kiedy powstają popołudniu upalnego dnia. Mogą pojawić się już przy wartościach CAPE 100-300 J/kg. Ich wielkość to kilka bądź kilkanaście kilometrów. Mają jeden wyraźny rdzeń w okrągłym kształcie, zresztą jak cała strefa opadowa. Są one lokalne, więc prognozy dotyczące pojedynczych komórek burzowych mogą wskazać jedynie możliwość ich wystąpienia w danym rejonie.

Głównym zagrożeniem jakie mogą nieść to silne opady deszczu. Kiedy są stacjonarne lub przemieszczają się bardzo powoli (DLS bliskie lub równe 0), mogą powodować lokalne podtopienia.

Zbliżającą się pojedynczą komórkę burzową widzimy najczęściej jako odizolowanego od innych chmur Cumulonimbusa capillatusa. Wokół niej mogą powstawać mniejsze chmury konwekcyjne, takie jak Cumulus mediocris czy congestus.

Podczas przechodzenia tej burzy błyskawice generalnie są dobrze widoczne ze względu na nie tak gęste smugi opadowe. Jej przejście trwa zazwyczaj od 15 do 45 minut. Natężenie opadów z tej burzy rośnie podobnie szybko jak maleje po przejściu rdzenia.

Burza wielokomórkowa

Kolejną odmianą jest burza wielokomórkowa, czasem nazywana klastrem burzowym. Jest to drugie stadium rozwoju większych układów burzowych, ale też może być końcowym etapem rozwoju burz w danym dniu. W przypadku burzy wielokomórkowej mamy do czynienia z kilkoma rdzeniami. Te rdzenie to nic innego jak Cumulonimbusy. Pomiędzy nimi znajduje się także strefa opadu. Można wówczas mówić o Cumulonimbusach wbudowanych w Nimbostratusie. Aby powstała burza komórkowa potrzeba więcej energii konwekcyjnej, toteż CAPE powinien osiągać wartości zbliżone do 500-750 J/kg przy dość dobrych warunkach kinematycznych.

Zagrożenia jakie może nieść ta burza to w dalszym ciągu nawalny opad deszczu. W tym przypadku jest ono większe niż podczas pojedynczej komórki burzowej. Opad trwa z reguły od 45 do nawet 120 minut. Czasami padać może dłużej kiedy burza jest rozleglejsza. Natężenie opadu jest zmienne, czasem opad może niemal zanikać, gdy za kilka minut nadchodzi ulewny deszcz bądź śnieżyca.

Zbliżająca się burzę wielokomórkową zdradza kilka widocznych Cumulonimbusów nieodizolowanych od siebie. Są one jakby połączone ze sobą. Zdarza się, że jeden Cumulonimbus zanika, a w innym miejscu rośnie kolejny.

Mezoskalowy układ konwekcyjny (MCS)

Kiedy mamy do czynienia z lepszymi warunkami kinematycznymi, burza może się zorganizować w MCS. Taka forma burzy może być rozległa. W skrajnych przypadkach zajmuje obszar województw. Mają już spójny rdzeń, który przybiera kształt bardziej liniowy niż okrągły. Przypomina on często wałek. Aby powstała taka burza parametry SRH 0-1 km i 0-3 km muszą przynajmniej kolejno mieć wartość 50 m²/s² i 70 m²/s². DLS i LLS powinny mieć 15 m/s i 5 m/s. Kluczowa może okazać się konwergencja.


Przy wyższych wartościach kinematycznych CAPE niekoniecznie musi być duże. Może być mniejsze niż 1000 J/kg. Z reguły MCS-y są najsilniejsze późniejszym popołudniem, a czasem wieczorem lub w nocy. Prognozowanie rejonu występowania takich burz jest łatwiejsze. Można w przybliżeniu określić jego trasę, te zjawiska nie są już lokalne. Miejscowa może okazać się intensywność tych zjawisk. Różni się ona w czasie i w terenie. Na przykład po prawej stronie MCS-a wiatr będzie wiał 60-80 km/h, a po lewej 80-90 km/h. Po pewnym czasie prawa strona może się wzmocnić i tam będą silniejsze porywy wiatru.

Mezoskalowy układ konwekcyjny może przybierać różne formy. Klasyczną odmianą MCS jest Bow Echo, ale o tym później. Opady podczas przechodzenia tego układu burzowego są charakterystyczne. Często przychodzą one gwałtownie. Pierwsza fala deszczu nadchodzi z najsilniejszym wiatrem. Takie zjawisko to downburst. Jest on często mylony z trąbami powietrznymi, ponieważ potrafi uczynić większe szkody niż tornado (ze względu na lokalność trąby). Czasami jednak prędkość wiatru podczas downburstu jest zbliżona do słabszych tornad. Po pierwszym uderzeniu nawalnego deszczu opad z reguły stopniowo słabnie, choć możliwe są jeszcze wzrosty natężenie opadów z powodu w budowanych chmur konwekcyjnych na tyle burzy.


Kiedy MCS jest zasobny w wodę, błyskawice chowają się za gęstymi smugami i słyszymy tylko grzmoty, ewentualnie widzimy błyski. W nocy jednak błyskawice są już widoczne. Czas przejścia samej strefy opadowej mezoskalowego układu konwekcyjnego jest zbliżony do burzy wielokomórkowej. Mocniejsze jednak zazwyczaj przemieszczają się bardzo dynamicznie i mogą przejść trochę szybciej. Za to wielkie układy z dużą tylną strefą opadową mogą przechodzić nawet przez kilka godzin (sam opad).

Nadejście takiej burzy zdradza szeroka i spójna linia Cumulonimbusów. Często wydaje się, że jest to jedna wielka i szeroka chmura burzowa. Kowadło z reguły jest bardzo dobrze rozwinięte. Nierzadko MCS wygląda z daleka jak chmury pierzaste, które im dalej tym są ciemniejsze i zmieniają się na warstwowe. Na kilka lub kilkanaście minut przed natarciem burzy często można dostrzec chmurę szelfową. Jest ona zapowiedzią silniejszych porywów wiatru.

Te 3 rodzaje burz mogą się zmieniać jedne w drugie. Istnieją następujące procesy:

  1. Pojedyncza komórka burzowa
  2. Burza wielokomórkowa
  3. MCS
  4. Burza wielokomórkowa
  5. Rozpad

W tym przypadku mamy do czynienia z klasycznym cyklem MCS-a. Pojawia się pojedyncza komórka burzowa. W jej pobliżu tworzą się następne (mniej więcej w jednej linii) i zaczynają się łączyć. Powstaje burza wielokomórkowa, a następnie organizuje się tworząc MCS. Ten wówczas za jakiś czas się rozpada poprzez pogarszające się warunki burzowe. Rdzeń się dzieli na kilka mniejszych i znów mamy do czynienia z burzą wielokomórkową. Wyładowania atmosferyczne powoli zanikają, ponieważ zanikają rdzenie. Na końcu pozostaje strefa opadowa, która często w nocy występuje na większym obszarze. Na drugi dzień niekiedy zalega zachmurzenie, zwłaszcza po większych układach. Wtedy może ono uniemożliwić burzom rozwój, kiedy pojawią się warunki do inicjacji burz.


Poniższy cykl powstaje przy gorszych warunkach burzowych. Pojedyncze komórki po uformowaniu się w burze wielokomórkową nie są w stanie się zorganizować przy słabszej kinematyce i jest to końcowe stadium rozwoju burzy. Następnie mamy do czynienia ze stopniowym rozpadem. Zachmurzenie związane z resztkami po burzach w takich przypadkach jest mniejsze niż w sytuacji, gdy powstanie MCS.

  1. Pojedyncza komórka burzowa
  2. Burza wielokomórkowa
  3. Rozpad

Bow echo

Jest to szczególna odmiana układu MCS. Potrafi być niezwykle groźna. Jest to typowa burza wiatrowa. Aby powstała warunki kinematyczne muszą być już bardzo dobre, co w połączeniu z dość wysokim CAPE jest rzadkim zestawieniem. Od czasu do czasu to nad naszym krajem przechodzą bardzo silna nawałnica z niszczącym wiatrem. W dodatku jej droga przemieszczania się jest bardzo długa. Tak silne burze przebywającą daleką trasę nosi nazwę zjawiska derecho. Występuje ono co kilka lat. W XXI wieku pojawiły się:

  • 11 sierpnia 2017
  • 19 lipca 2015
  • 23 lipca 2009
  • 29 lipca 2005
  • 11 lipca 2002

Podczas przechodzenia tego rodzaju burzy porywy wiatru zazwyczaj sięgają lub przekraczają 100 km/h. Niekiedy generuje nawet wiatr o prędkości 120 km/h. Wartości wyższe niż 130 km/h zdarzają się bardzo rzadko. 11 sierpnia 2017 podczas przejścia bow echo zanotowano prędkość wiatru przekraczającą 150 km/h. Bardzo prawdopodobne, że maksymalne podmuchy mogły sięgać 160-170 km/h! Są to już ekstremalne wartości, które zdarzają się niezwykle rzadko.


Najsilniejsze podmuchy występują w charakterystycznym ugięciu na łuku. Na grafice występuje ono z lewej strony. Jego charakterystyka opadowa jest podobna do tej ze zwykłego MCSu. Przy przechodzeniu bow echo mamy do czynienia niemal zawsze z chmurą szelfową.

 

Linia szkwału

Szczególnym przypadkiem MCS-a jest linia szkwału. Jego występowanie często wiąże się z przechodzeniem frontu chłodnego. Jest to wąska linia Cumulonimbusów z dość nieprzerwanym rdzeniem. Linia szkwału to typowa burza wiatrowa. Generuje krótkie i intensywne podmuchy wiatru wraz z opadami deszczu. Często porusza się bardzo szybko.

Na naszej stronie można na bieżąco śledzić radar opadów i detektor burz. Zachęcamy również do sprawdzania prognoz burz.