Burza to intensywny opad, któremu towarzyszą wyładowania elektryczne. Jedynym rodzajem chmur, w których zachodzą wyładowania elektryczne jest cumulonimbus. Wewnątrz chmury burzowej wieje silny wiatr mieszający krople wody i drobiny lodu, które trą mocno o siebie. Lód przemieszcza się ku górze chmury, po drodze oddając elektrony wodzie. W górnej części chmury gromadzą się dodatnio naładowane kryształki lodu, w dolnej natomiast ujemnie naładowane krople wody. By powstało wyładowanie musi wystąpić odpowiednio duża różnica potencjałów pomiędzy górną i dolną częścią chmury, w przypadku wyładowań międzychmurowych, tzw. CC (Cloud-Cloud) lub pomiędzy chmurą a powierzchnią ziemi (chmura indukuje napięcię na powierchni ziemi), w przypadku wyładowań doziemnych, tzw. CG (Cloud-Ground). Wyładowania doziemne dzielą się na wyładowania ujemne (CG-) pomiędzy ziemią a podstawą chmury oraz bardzo żadkie i silne wyładowania dodatnie (CG+) pomiędzy ziemią a szczytem chmury. W przypadku wyładowań dodatnich dodatkowym zagrożeniem jest to, że mogą one nas zaskoczyć uderzając niespodziewanie nawet kilkadziesiąt kilometrów od chmury. Warto wiedzieć, że aż 85% wyładowań to wyładowania międzychmurowe. Tylko 15% piorunów sięga powierzchni ziemii.
Podstawawowym czynnik umożliwiającym powstanie chmury cumulonimbus są ruchy konwekcyjne powietrza. Każda chmura burzowa posiada swój napęd - prąd wstępujący. Ciepłe wilgotne powietrze unosi się. Po osiągnięciu odpowiedniej wysokości para wodna kondensuje się. Cząsteczki wody przemieszczają się w górę i łączą się w coraz to większe. Ostatecznie powietrze oraz krople wody/kryształki lodu ochładzają się i opadają na ziemię w postaci prądu zstępującego przynosząc wiatr oraz opad. Burza kończy swój żywot wraz z zakończeniem działalności prądu wstępującego.
Do prognozowania burz używa się modeli numerycznych takich jak Global Forecast System (GFS), czy Weather Research and Forecasting Model (WRF). Posiadają one różne parametry potrzebne do stworzenia prognozy. Najpopularniejszym i niezbędnym paramatetrem do prognozowania burz jest energia potencjalnie odstępna konwekcyjnie (CAPE). Wysokie wartości tego parametru sprzyjają rozwojowi silnych burz. Kolejnym ważnym parametrem jest Lifted Index - popularna miara niestabilności w troposferze. Jest to różnica między temperaturą powietrza na danym poziomie troposfery, a temperaturą uniesionej z powierzchni ziemi (lub z dolnej troposfery) do tego samego poziomu masy powietrza. Ujemne wartości tego parametru oznaczają niestabilność atmosfery, im te wartości są mniejsze tym większa możliwość wystąpienia burzy. Po za parametrami termodynamicznymi istotne są parametry kinematyczne. Deep Layer Share (DLS) uskok prędkościowy pionowy wiatru, to parametr, który w głównej mierze odpowiada za odizolowanie prądu wstępującego i zstępującego burzy co skotkuje dłuższą żywotnością struktury i możliwością wytworzenia silnych porywów wiatru. Kolejnym parametrem kinematycznym jest Storm Relative Helicity (SRH) określa on potencjał do wystąpienia rotacji w obrębie prądu wstępującego w chmurze burzowej i powstania superkomórki burzowej. Rośnie on wraz ze wzrostem skrętu (uskok kierunkowy) i prędkości wiatru w dolnej troposferze. Wysokie wartości bezwzględne tego parametru (również żadko występujące wartości ujemne) sprzyjają wystąpieniu superkomórek burzowych. Wartości na poziomie 150m^2/s^2 umożliwiają powstanie tornad. Kożystne warunki kinematyczne decydują o sile burz, ale nie są konieczne do ich rozwoju. Przy prognozowaniu burz należy też wziąć pod uwagę Convectiwe Inhibition (CIN), czyli parametr odwrotny do CAPE. Parametr ten posiada zawsze wartości ujemne. Odpowiada on za chamowanie rozwoju konwekcji. CIN poniżej -100J/Kg może doprowadzić do niewytworzenia się burz, nawet jeśli CAPE będzie wynosić 3000J/Kg.
Przejdźmy teraz do omówienia konkretnych warunków w atmosferze, w których powstają burze.
Burze termiczne - powstają w skutek ogrzewania się ciepłego, wilgotnego powietrza w dolnych warstwach atmosfery. Burze tego typu występują zwykle w letnie i wiosenne popołudnia oraz wieczory, kiedy powierzchnia ziemi oddaje najwięcej energii. W upalne letnie wieczory chmury burzowe powstałe w ten sposób mogą osiagać duże wysokości, co skutkuje bardzo mocną aktywnością elektryczną. Burze termiczne często powstają w warunkach słabego przepływu powietrza, niosąc ze sobą zagrożenie silnymi opadami deszczu. Czasami występuje podczas tych burz silny wiatr oraz opad gradu.
Burze adwekcyjne – Burze te są specyficznym rodzajem burz wewnątrzmasowych, występują najczęściej za chłodnym frontem atmosferycznym w strefie napływu chłodnego powietrza polarnomorskiego lub arktycznego. Chłodne powietrze nacierając na zalegające przy powierzchni ziemi cieplejsze i wilgotniejsze, często dodatkowo rozgrzewane przez promienie słoneczne powietrze, powoduje jego unoszenie się do góry. Burze adwekcyjne często pojawiają się w warunkach podwyższonych uskoków wiatru oraz silniejszego przepływu, niosą zatem często silne porywy wiatru. Zimą, późną jesienią oraz wczesną wiosną występują w postaci burz śnieżnych z silnymi opadami śniegu lub krupy śnieżnej. Burze adwekcyjne mogą występować w Polsce przez cały rok.
Burze frontowe - ten typ burz odpowiada za najpoważniejsze incydenty w naszym kraju. Burze mogą powstawać na wszystkich rodzajach frontów. Front atmosferyczny z definicji oddziela dwie różne masy powietrza. Zderzenie gorącej wilgotnej masy z suchą zimną, prowadzi do wypchnięcia ciepłego powietrza do góry i powstania rozbudowanych chmur burzowych. W dodatku przechodzeniu frontów bardzo często towarzyszą wachania ciśnienia, wzmożony przepływ powietrza oraz bardzo dobre warunki kinematyczne. Front atmosferyczny to miejsce, w którym mogą pajawić się naraz wszystkie najlepsze warunki do rozwoju burz. Burze frontowe mogą organizować się w różne formy. Od pojedynczych komórek, po złożone struktury z wbudowaną linią szkwału oraz superkomórki burzowe.
Najczęściej gwałtowne burze powstają na froncie chłodnym. Zimne powietrze wślizguje się pod ciepłą wilgotną masę doprowadzając do rozwoju burz. Z reguły chłodne fronty są najszybciej poruszającym się typem frontów co dodatkowo poprawia warunki do rozwoju silnych burz.
Komentarze