Wilgotność powietrza przed burzą: Co warto wiedzieć?
- Szczegóły
Każdy z nas zna to uczucie - upalny letni dzień, nagle niebo ciemnieje, zapada specyficzna cisza, a my zaczynamy się czuć jak w saunie. Choć temperatura na termometrze się nie zmienia, parność staje się trudna do zniesienia.
Dlaczego przed burzą odczuwamy duszność?
Gdy Słońce chowa się za chmurami burzowymi, moglibyśmy oczekiwać, że zrobi się chłodniej. Jednak powietrze w tym czasie nasyca się parą wodną - napływa bardziej wilgotna masa powietrza, a dodatkowo parowanie z nagrzanego podłoża wzrasta. Pot, który normalnie chłodzi nasze ciało, nie może skutecznie odparować ze skóry. To wzrost wilgotności sprawia, że powietrze wydaje się duszne i ciężkie, a nasz organizm zaczyna odczuwać parność.
Ciśnienie przed burzą
Wbrew popularnemu przekonaniu, tuż przed burzą ciśnienie nie wzrasta nagle i drastycznie. Najczęściej obserwujemy stopniowy spadek o kilka hPa, związany z obecnością niżu i konwekcją. Wilgotność względna faktycznie może wzrosnąć, ale zwykle nie skokowo, tylko w ciągu kilku godzin.
Zwierzęta i pogoda
Nie tylko ludzie odczuwają zmianę pogody. Owady, gdy powietrze robi się bardziej wilgotne, mają cięższe skrzydła i zaczynają latać bliżej ziemi. Za nimi podążają jaskółki, które łatwiej wówczas polować na nisko latające owady.
Jak powstaje burza?
Przepis na burzę jest prosty. Potrzebna jest zawarta w powietrzu para wodna, wysoka temperatura przy powierzchni ziemi i niska w wyższych warstwach atmosfery. Im więcej wilgoci w powietrzu i im większa różnica temperatur, tym silniejsza będzie burza.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Pomiary wilgotności i różnicy temperatur pozwalają określić, ile energii może wytworzyć się w atmosferze. To tak zwana "energia potencjalna dostępna konwekcyjnie", po angielsku convective available potential energy, w skrócie CAPE. Wartość CAPE znajdziemy w kilku aplikacjach pogodowych (m. in. Windy czy IMGW).
Ciepłe powietrze jest lżejsze od chłodnego, więc unosi się do góry - niczym balon na ogrzane powietrze. Zjawisko to nazywa się konwekcją.
Gdy ciepłe powietrze napotyka warstwy zimnego, ulega schłodzeniu. W zimniejszym powietrzu mieści się mniej pary wodnej. Para się skrapla, czyli ulega kondensacji, a krople wody tworzą chmury (sama para wodna jest niewidoczna).
Dlaczego chmury burzowe powstają tak szybko?
Podczas skraplania się pary wodnej (czyli kondensacji) wydziela się ciepło, przez co powietrze szybciej się unosi. Dlatego chmury burzowe sięgają bardzo wysoko, na kilkanaście kilometrów.
Gdy energia konwekcji wyczerpie się (zwykle po około pół godziny), wznoszący się prąd powietrza ustaje. Wtedy krople wody spadają na ziemię w postaci ulewnego deszczu lub gradu. Często towarzyszą mu wyładowania atmosferyczne: błyskawice i pioruny. Wraz z deszczem spada też schłodzone powietrze, dlatego podczas burzy zrywa się silny wiatr.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Gdy jest upalnie, a wilgotność powietrza duża, powstają lokalne burze. Gdy na ciepłe powietrze nasuwa się masa chłodniejszego, powstaje chłodny front atmosferyczny. Towarzyszą im często burze frontowe, które układają się w linie.
Rzadziej powstają superkomórki konwekcyjne. Tworzą się w sprzyjających warunkach, gdy unoszące się powietrze dodatkowo zaczyna wirować. Superkomórki burzowe mogą rozciągać się nawet na kilkaset kilometrów. To superkomórki odpowiadają za najbardziej gwałtowne huragany, trąby powietrzne i tornada.
Podczas przeciętnej burzy unosi się aż 500 milionów kilogramów pary wodnej, a zgromadzona energia sięga miliona kilodżuli (to więcej niż energia uwolniona w wybuchu bomby atomowej w Hiroszimie). Podczas burz powstają nawet rozbłyski gamma - promieniowania o najwyższej możliwej energii.
Dlaczego zbierało się na burzę, ale nie pada?
Zwykle gorące i zasobne w wilgoć powietrze nadciąga nad cały kraj lub jego sporą część. Bardzo trudno jest przewidzieć, w którym dokładnie miejscu rozwinie się burzowa chmura.
Wypiętrzające się chmury mają średnicę kilku do kilkunastu kilometrów. To dlatego jedną miejscowość może czekać oberwanie chmury, a w odległej o kilka kilometrów nie spaść ani jedna kropla deszczu.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Stan atmosfery w danym miejscu jest tak złożony, że mogą go obliczyć tylko potężne superkomputery. A i to tylko pod warunkiem, że mają aktualne dane pomiarów atmosfery (takich jak temperatura, wilgotność i ciśnienie).
Czy czuć w kościach, że będzie burza?
Gdy powietrze się unosi, spada ciśnienie powietrza przy powierzchni ziemi. Jeśli w letni dzień ciśnienie szybko spada, może oznaczać to, że gdzieś niedaleko wypiętrza się właśnie burza. Jeśli mamy barometr (mają go też niektóre sportowe zegarki), możemy to sprawdzić sami.
Bez barometru czują to niektórzy szczególnie wrażliwi na zmiany pogody. Szybki spadek ciśnienia może wywoływać u nich zaburzenia koncentracji, rozdrażnienie i senność. U osób cierpiących na choroby stawów mogą nasilić się bóle. Zbliżająca się burza może też wywołać atak migreny, skoki ciśnienia krwi, a nawet wahania poziomu cukru we krwi.
Jak powstają burze? Szczegółowy opis
Burze są fascynującymi zjawiskami atmosferycznymi, których powstawanie opiera się na złożonej interakcji kilku kluczowych czynników.
Proces powstawania burzy rozpoczyna się od niestabilności atmosfery. Niestabilność ta oznacza, że powietrze ma tendencję do swobodnego wznoszenia się, gdy zostanie poddane początkowemu impulsowi. Dzieje się tak, gdy temperatura powietrza spada gwałtownie wraz z wysokością, co sprawia, że ciepłe, wilgotne powietrze przy powierzchni ziemi jest lżejsze od otaczającego go chłodniejszego powietrza.
Kolejnym niezbędnym elementem jest wilgoć. W atmosferze musi znajdować się wystarczająca ilość pary wodnej. Gdy ciepłe i wilgotne powietrze unosi się, ochładza się i para wodna zaczyna kondensować, tworząc kropelki wody lub kryształki lodu. Proces kondensacji jest kluczowy, ponieważ uwalnia on ciepło utajone, które dodatkowo ogrzewa unoszące się powietrze, sprawiając, że staje się ono jeszcze bardziej wyporne i przyspiesza swój ruch w górę.
Trzecim warunkiem jest mechanizm wznoszący (tzw. “lift”), który inicjuje ruch powietrza w górę. Bez tego “kopnięcia” niestabilna atmosfera mogłaby pozostać stabilna. Do mechanizmów wznoszących zaliczamy:
- Ogrzewanie słoneczne: Słońce nagrzewa powierzchnię ziemi, która z kolei ogrzewa przylegające do niej powietrze.
- Zbieżność wiatru: Kiedy strumienie powietrza zbiegają się z różnych kierunków lub z różnymi prędkościami, muszą unieść się w górę, aby się rozładować.
Gdy te trzy warunki są spełnione, rozwija się chmura burzowa, czyli cumulonimbus.
Fazy rozwoju burzy
- Faza cumulusa (rozwoju): Ciepłe, wilgotne powietrze wznosi się w silnych prądach wstępujących. Para wodna kondensuje, tworząc widoczną chmurę.
- Faza dojrzała: Chmura osiąga znaczną wysokość (nawet do 15-20 km), a w jej wnętrzu dochodzi do intensywnej kondensacji i tworzenia się lodu oraz gradu. W tej fazie pojawiają się zarówno silne prądy wstępujące, jak i zstępujące (spowodowane opadaniem skondensowanej wody i gradu).
- Faza rozpraszania: Prądy zstępujące zaczynają dominować, odcinając dopływ ciepłego, wilgotnego powietrza. Chmura zaczyna zanikać, a opady stopniowo słabną.
Powstawanie wyładowań atmosferycznych (błyskawic i grzmotów)
Wewnątrz chmury cumulonimbus, w silnych prądach wznoszących i zstępujących, cząsteczki lodu i gradu zderzają się ze sobą. Te zderzenia prowadzą do separacji ładunków elektrycznych. Zazwyczaj dodatnie ładunki gromadzą się w górnej części chmury, a ujemne w dolnej. Gdy różnica potencjałów elektrycznych staje się wystarczająco duża, następuje gwałtowne wyładowanie elektryczne - błyskawica.
Kluczowe czynniki wpływające na powstawanie burz
- Wysoka niestabilność atmosfery: Im większa różnica temperatury między dolnymi a górnymi warstwami atmosfery (czyli im szybciej temperatura spada z wysokością), tym większa niestabilność i potencjał do silnego wznoszenia się powietrza. Miarą tej niestabilności jest często wskaźnik CAPE (Convective Available Potential Energy).
- Duża wilgotność w dolnych i środkowych warstwach atmosfery: Obfitość pary wodnej jest kluczowa.
- Uskok wiatru (zmiana prędkości i/lub kierunku wiatru z wysokością): Chociaż nie jest to warunek absolutnie konieczny dla każdej burzy, silny uskok wiatru jest niezbędny do rozwoju najbardziej zorganizowanych i groźnych typów burz, takich jak superkomórki. Uskok wiatru pozwala na oddzielenie prądów wstępujących od zstępujących, co umożliwia burzy dłuższą żywotność i zwiększa jej potencjał do generowania tornad i dużego gradu.
- Wysokie temperatury powierzchni ziemi: Ciepłe powietrze przy ziemi jest bardziej skłonne do unoszenia się i inicjowania konwekcji. Dlatego burze są najczęstsze w ciepłych miesiącach (w Polsce od wiosny do wczesnej jesieni).
Rodzaje Burz
Burze, choć wszystkie charakteryzują się wyładowaniami atmosferycznymi (błyskawicami i grzmotami), występują w kilku odmianach, różniących się genezą, intensywnością i towarzyszącymi im zjawiskami.
- Burze Termiczne (Jednokomórkowe): Są to najprostsze i najczęściej występujące burze, powstające zazwyczaj w wyniku silnego nagrzewania się powierzchni ziemi, co prowadzi do unoszenia się ciepłego, wilgotnego powietrza i tworzenia chmur Cumulonimbus. Charakteryzują się stosunkowo krótkim czasem trwania (zazwyczaj od 20 do 40 minut) i ograniczonym zasięgiem. Opady deszczu są intensywne, ale punktowe.
- Burze Wielokomórkowe: Składają się z kilku komórek burzowych (pojedynczych burz termicznych) znajdujących się w różnych fazach rozwoju. Nowe komórki tworzą się zazwyczaj na przedniej krawędzi układu, podczas gdy starsze zanikają z tyłu. Burze wielokomórkowe są bardziej zorganizowane niż jednokomórkowe i mogą utrzymywać się przez kilka godzin.
- Burze Superkomórkowe: Są to najbardziej zorganizowane i najgroźniejsze rodzaje burz. Charakteryzują się obecnością mezocyklonu - wirującego prądu wstępującego powietrza. Dzięki temu, superkomórki mogą utrzymywać się przez wiele godzin i przemieszczać na duże odległości, generując ekstremalne zjawiska pogodowe.
- Burze Frontalne: Powstają wzdłuż frontów atmosferycznych, czyli obszarów styku mas powietrza o różnych właściwościach. W zależności od rodzaju frontu (ciepłego, zimnego, zokludowanego), burze frontalne mogą mieć różną intensywność i zasięg.
- Linie Szkwałowe (Squall Lines): Są to długie, wąskie pasma burz, często rozciągające się na setki kilometrów, które tworzą się przed zimnym frontem atmosferycznym lub w jego obrębie. Charakteryzują się silnymi, zorganizowanymi porywami wiatru (szkwałami), intensywnymi opadami deszczu, a także częstymi wyładowaniami atmosferycznymi.
Wiatr to nic innego jak ruch powietrza. Ale nie byle jaki - to konkretny, poziomy ruch, który czujemy na własnej skórze.
Prowadzone na całym świecie obserwacje ujawniły wpływ aerozoli na pogodę, w tym ich zdolność do wzmacniania zachodzącej w dużych chmurach burzowych konwekcji (przenoszenia ciepła na skutek przemieszczania się mas cieczy lub gazów). Wcześniejsze badania sugerowały dwa mechanizmy, poprzez które stężenia aerozolu mogą wpływać na intensywność konwekcji - oba polegają na uwalnianiu utajonego ciepła do atmosfery, gdy wilgoć w chmurach skrapla się („faza ciepła”) lub zamarza („faza zimna”), co ułatwiają unoszące się w powietrzu cząsteczki.
Jednak związek pomiędzy aerozolami a zwiększoną konwekcją pozostaje niejasny i stanowi główną przeszkodę w zrozumieniu obecnych i przyszłych poważnych zagrożeń pogodowych.
Chociaż wyniki pokazały, że symulacje w wysokiej rozdzielczości mogą odtworzyć obserwowany związek między aerozolami a konwekcją, Abbott i Cronin odkryli, że żaden z wcześniej proponowanych mechanizmów nie może w pełni wyjaśnić tego ożywienia. Autorzy oferują trzecią możliwość: wysokie stężenia aerozoli zwiększają wilgotność środowiska, wytwarzając więcej chmur, które mogą mieszać więcej skondensowanej wody z otaczającym powietrzem.
tags: #wilgotność #powietrza #przed #burzą

