WSZYSTKO O BURZACH

CO TO JEST BURZA?

Burza jest gwałtownym zjawiskiem meteorologicznym polegającym na wystąpieniu co najmniej jednego wyładowania atmosferycznego. Jest nieodłącznie związana z silną konwekcją oraz chmurą burzową Cumulonimbus. Konwekcja to przemieszczane cząsteczek gazu wywołane różnicami temperatury w obrębie większej objętości tego gazu. Polega na tym, że porcja powietrza podgrzana od dołu rozpręża się a jej objętość rośnie, gęstość natomiast maleje. Niniejsza sytuacja powoduje ruchy wstępujące, czyli wznoszenie się pod wpływem siły wyporu i kompensacyjny ruch ku dołowi w sąsiedztwie porcji. Jest to cyrkulacja, która nosi nazwę komórki konwekcyjnej. W czasie konwekcji, gdy przekroczony zostanie poziom kondensacji, tworzą się chmury kłębiaste, które w czasie bardzo intensywnej konwekcji sięgać nawet tropopauzy. Te chmury to wspomniane już wyżej Cumulonimbusy. Nauką zajmującą się genezą i występowaniem burz oraz procesami fizycznymi związanymi z komórkami burzowymi jest keraunologia.

 

JAK POWSTAJĄ BURZE?

Burze rozwijają się najczęściej późnym popołudniem, latem. Do powstawania tego zjawiska niezbędne są takie czynniki jak:

  • szybki spadek temperatury wraz z wysokością (chwiejność atmosfery),
  • duża wilgotność masy powietrza (unoszenie wilgotnego powietrza przyspiesza procesy kondensacji pary wodnej, ponadto im powietrze jest bardziej wilgotne, tym ochładza się wolniej w trakcie unoszenia, co dodatkowo wpływa na siłę prądów wstępujących a dodatkowo im wyższa temperatura powietrza przy ziemi, tym powietrze będzie bardziej „lekkie” i łatwiej będzie się unosiło),
  • czynnik unoszący, którym może być zderzenie mas powietrza (front atmosferyczny) albo np. pasmo górskie.

 

JAK POWSTAJE PIORUN?

Zanim wyjaśnimy czym jest piorun na samym początku należy wyjaśnić, iż to zjawisko jest połączeniem efektu świetlnego (błyskawicy) z efektem dźwiękowym (grzmotem).

Powstanie pioruna jest ściśle związane z zasadami elektryzowania ciał. Każdy z nas uczył się na lekcjach fizyki, że każde ciało posiada ładunek elektryczny. Znamy dwa rodzaje ładunków: dodatnie i ujemne. Ciała naładowane tego samego znaku odpychają się, natomiast naładowane ładunkami różnych znaków się przyciągają. Ładowanie i rozładowanie ciał bardzo często zachodzi w przyrodzie a towarzyszy temu przeskok iskry (błyskawica) i trzask (grzmot). Piorun to nic innego jak wynik rozładowania elektrycznego, które zachodzi między chmurami bądź między chmurą a ziemią. To, że chmury burzowe elektryzują się sprawdził Franklin, doświadczalnie puszczając latawce i obserwując iskry przeskakujące między końcem namokniętej linki a ziemią.

Im większa wilgotność powietrza tym łatwiej dochodzi do wyładowania. Rozmieszczenie ładunków zależy od krzywizny przedmiotu (ładunki gromadzą się głównie na ostrzach i kształtach wypukłych). Ładunek (piorun) poruszać się będzie po najmniejszej drodze oporu.

Grzmot spowodowany jest nagłym zwiększeniem ciśnienia i temperatury powietrza wskutek uderzenia pioruna powodując jego szybkie rozszerzenie się powietrza, co z kolei wywołuje grom dźwiękowy. Na długość dźwięku będzie miała wpływ długość samego wyładowania (wspomniany wyżej piorun dodatni jest głośniejszy z uwagi na długość drogi, jaką pokonuje). Długość grzmotu zależy od miejsca w którym się znajduje obserwator:

ODLEGŁOŚĆ BURZY (m) = SEKUNDY x 340

 

ROZWÓJ BURZ

Faza wzrostu to wstępna faza rozwoju silnych prądów wstępujących. Powietrze unosi się a po przekroczeniu temperatury punktu rosy powstają chmury kłębiaste (Cumulus). Każda burza powstaje z cumulusów – chmur kłębiastych powstających w wyniku konwekcji. Cumulus ma prawo się dalej rozwijać do większych rozmiarów albo zniknąć za kilkanaście minut. Gdy mamy dzień z wysoką temperaturą powietrza i jednocześnie wysoką wilgotność powietrza z powstaje Cumulus mediocris bądź cumulus congestus. Powietrze się unosi i jak wcześniej wspomniano maleje wraz z wysokością.

W fazie rozwoju rozpoczynają się idealne warunki sprzyjające rozwojowi burz. Możemy zauważyć jeszcze większe i wyższe chmury Cumulus congestus, które mogą dawać opady deszczu. Deszcz pada dzięki zimnym prądom zstępującym. Z niniejszych formacji tworzą się chmury kłębiasto – deszczowe: cumulonimbus, które kojarzymy z burzą, ulewą, gradem oraz silnymi wiatrami, jednak znamy przypadki, że cumulus congestus może generować wyładowania atmosferyczne. W tej fazie niekiedy pojawiają się chmury szelfowe, chmury stropowe, gradobicia, rzadziej trąby powietrzne.

W fazie rozpadu zanikają chmury kłębiaste i opady. Dominują chmury pierzaste oraz warstwowe. Z zanikających chmur burzowych czasami pozostawiają malownicze, osamotnione kowadła. Zanikaniu również mogą towarzyszyć mammatusy, które w Polsce występują głównie w okresie wiosennym.

 

ODMIANY CHMUR BURZOWYCH

Cumulonimbus calvus: duża chmura w kształcie kalafiora. Rzadziej generuje wyładowania atmosferyczne, ale przynosi silniejsze opady deszczu i gradu, a czasami trąbę powietrzną. wygląd takiej chmury robi wrażenie. Jednak pakiet powietrza powoli natrafia na inwersje termiczną w tropopauzie. Otóż wtedy temperatura otoczenia szybko rośnie, a naszego pakietu cały czas spada.

Cumulonimbus capillatus: powstaje, gdy wartości termiczne są równe i energia konwekcyjna rozchodzi się na boki (bo nie może już dalej się unosić). W ten sposób tworzy się kowadło burzowe.

 

PODSTAWOWY PODZIAŁ BURZ

Burze termiczne: występują ciepły w dzień na granicach wysokiego ciśnienia, gdy ziemia zostaje nagrzania a istnieje duży spadek temperatury wraz z wysokością, co powoduje powstanie silnych prądów wstępujących unoszących wilgotne powietrze, które się ochładza i skrapla tworząc chmurę cumulonimbus. Takie burze występują zazwyczaj po południu mogą trwać do późnej nocy.  Są to głównie pojedyncze komórki burzowe, które się przekształcać w większy kompleks burzowy. Dają silne opady deszczu, wyładowania, grad a czasem nawet trąby powietrzne. Taka burza często poprzedza chłodne fronty atmosferyczne (powstają bez wspomagania frontowego i adwekcyjnego). W Polsce występują od wczesnej wiosny do wczesnej jesieni.

Burze frontalne: powstają na chłodnym froncie atmosferycznym (rzadziej na ciepłym), gdy masy chłodnego powietrza wypierają ciepłe, wilgotne powietrze. Przed frontem chłodnym następuje duża konwekcja przy której na odpowiedniej wysokości następuje przekroczenie temperatury punktu rosy i proces kondensacji pary wodnej – tworzy się cumulonimbus. Burze frontalne, mogą występować o każdej porze doby i najczęściej są to niebezpieczne burze wielokomórkowe dające nawalne opady deszczu i gradu. Generują także dużo wyładowań atmosferycznych, trąby powietrzne czy linie szkwału. Występują latem, rzadziej wiosną i jesienią.

Burze adwekcyjne: powstają poprzez adwekcję, czyli napływ danej masy powietrza. Masa powietrza może mieć różne właściwości. Może być arktyczna, kontynentalna czy tropikalna. Szczególnie groźne burze mogą wystąpić przy napływie wilgotnej i gorącej (tropikalnej) masy powietrza. Mogą pojawić się w całym roku nawet zimą – wówczas nazywane są burzami śnieżnymi.

 

SZCZEGÓŁOWY PODZIAŁ BURZ:

Pojedyncza komórka burzowa: Ich cechą charakterystyczną jest to, że przemieszczają się z wiatrem. Dość rzadko występują, ponieważ często się zdarza, że większość komórek stopniowo tworzy następne. Może wywoływać takie zjawiska jak: wyładowania atmosferyczne, silne opady deszczu i gradu, rzadziej tornada (ale o słabej skali) Tak oto powstaje pojedyncza komórka burzowa.

Burze wielokomórkowe: występują dzięki prądom wstępującym i zstępującym, które tworzą następne komórki. Są dosyć gwałtowne mogą i trwać nawet wiele godzin. Towarzyszą im intensywne opady gradu, deszczu, wywołują silne wiatry oraz tornada. Burze wielokomórkowe bardzo często występują na frontach atmosferycznych przyjmując postać linii szkwałowych w tym charakterystycznej sygnatury radarowej Bow Echo.

Superkomórki burzowe: 

Szczególny rodzaj pojedynczej komórki burzowej, która może utrzymywać się przez wiele godzin, charakteryzująca się się silnymi rotacyjnymi prądami wstępującymi tzw. mezocyklon, w przeciwieństwie do pojedynczych komórek burzowych nigdy nie poruszają się ze średnim wiatrem. osiąga rozmiary od 20 do 50 km i sięgają do tropopauzy. Superkomórka burzowa ma wiele charakterystycznych cech oraz rodzajów. Można ją rozróżnić z obrazów radarowych, a nawet z bezpośredniego obserwowania chmury burzowej. Pierwszą taką cechą jest overshooting top, który świadczy o silnej konwekcji. Jest to długotrwałe zjawisko, które może trwać do kilkudziesięciu minut. Wygląda jak górka na samej górze chmury (ponad kowadłem). Kolejną charakterystyczną dla superkomórki cechą jest Wall Cloud. Jest to chmura wyglądająca jak spodek. Umiejscowiona jest poniżej podstawy chmury burzowej. To ona generuje tornada.

 

RODZAJE SUPERKOMÓREK BURZOWYCH:

  • Superkomórka klasyczna jest to najzwyklejsza burza superkomórkowa. To właśnie ona generuje najsilniejsze tornada; daje silne opady deszczu i gradu oraz mocne porywy wiatru. Łatwo ją odnaleźć na radarze odbiciowości.
  • Superkomórka niskoopadowa (LP) daje słabe opady deszczu, rzadko generuje grad, ale za to może wytworzyć trąbę powietrzną. Zazwyczaj tworzy się w suchych masach powietrza, ale gdy natrafi na wilgotną to może zamienić się w superkomórkę klasyczną lub nawet wysokoopadową.
  • Superkomórka wysokoopadowa (HP) jak nazwa wskazuje, wytwarza silne, nawet nawalne opady deszczu i gradu o średnicy dochodzącej do nawet 6-7 cm. Jest to najgroźniejszy typ superkomórki, gdyż generuje powodzie lokalne i błyskawiczne. Tworzy nawet tornada, a gdy będzie znajdować się za gęstą kurtyną opadów może być niezauważalne i tym samym bardzo niebezpieczne.
  • Superkomórka lewo- i prawoskrętna: gdy jedna superkomórka klasyczna dzieli się na kilka superkomórek (splitting storm), tworzą się dwie oddzielne burze: superkomórka lewo oraz prawoskrętna. Jedna przemieszcza się w lewo, a druga w prawo. Ciekawostką jest, że częściej występują burze prawoskrętne.
  • Minisuperkomórka to mniejsza superkomórka burzowa, jednak także jest niebezpieczna i należy traktować ją tak samo jak klasyczną, nisko czy wysokoopadową. Również generuje trąby powietrzne. Może wystąpić w gorszych warunkach do rozwoju burz niezauważalne i tym samym bardzo niebezpieczne.