W dniu 19.07.2015 na terenie naszego kraju wystąpiły gwałtowne burze z bardzo silnymi porywami wiatru powodującymi liczne szkody. Był to jeden z największych incydentów burzowych w ostatnich latach – nawałnice dotknęły kilkanaście województw. Najsilniejszy układ burzowy tego dnia trwał wiele godzin pokonując w tym czasie kilkaset kilometrów. Burza ta ze względu na szkody wiatrowe wyrządzone na tak dużym obszarze została sklasyfikowana jako derecho. Artykuł podsumowuje wydarzenia z tego dnia.
Wprowadzenie
Zbliżający się układ burzowy uchwycony przez grupę pościgową PŁB
Gwałtowne burze z silnymi porywami wiatru są pospolite w naszym klimacie. Szczególnie potężne burzowe szkwały (ang. downburst lub microburst) potrafią powodować duże zniszczenia, co skłania media do błędnego używania terminu „trąba powietrzna” wszędzie tam, gdzie zostanie zerwany dach. W skrajnych przypadkach prądy spadające chmur Cumulonimbus mogą generować przy ziemi wiatr o prędkości ponad 180 km/h i szkody F2 w skali Fujity (czyli takie, jak po przejściu umiarkowanie silnego tornada), ale w przeciwieństwie do tornad wiatr z nimi związany nie ma charakteru wirowego lecz prostoliniowy. Tego typu nawałnice są jednak zjawiskiem bardzo lokalnym, obejmującym mały obszar i w sprzyjających warunkach mogą powstawać nawet w pojedynczych, zwykłych komórkach burzowych. Niekiedy burze łączą się w mezoskalowe układy konwekcyjne (MCS), które w przedniej części tworzą tzw. front szkwałowy (ang. gust front). To strefa graniczna pomiędzy prądami wstępującym i zstępującym burzy oraz miejsce powstawania nowych komórek burzowych podtrzymujących istnienie całego układu. W tym rejonie nieraz powstają efektowne wały szkwałowe (ang. shelf cloud), będące obiektem zainteresowań łowców burz (patrz zdjęcie powyżej) oraz występują bardzo silne porywy wiatru. Najlepiej zorganizowane układy burzowe (takie jak linia szkwału i bow echo) w dobrych warunkach potrafią trwać godzinami i przemierzać ogromne dystanse. W takiej sytuacji długo utrzymujący się i silny front szkwałowy może doprowadzić do wystąpienia szkód wiatrowych na znacznym obszarze. W ten sposób dochodzimy do pojęcia derecho.
Derecho to długotrwała burza wiatrowa, która spełnia następujące warunki:
1) Wiatr w wielu punktach na drodze burzy przekracza 26 m/s i szkody wiatrowe występują w pasie o długości przynajmniej 460 km (lub 400 km). Różne źródla podają różną długość w zależności od tego czy chodzi o 250 mil morskich czy angielskich.
2) Powinna istnieć wyraźna chronologia czasowa porywów wiatru wskazująca na podmuchy spowodowane jednym układem konwekcyjnym.
3) Muszą istnieć przynajmniej 3 miejsca położone od siebie w odległości 64 km lub większej, w których prędkość wiatru osiągała co najmniej 33 m/s lub zniszczenia po wietrze kategorię F1 (w skali Fujity).
4) Między kolejnymi raportami o silnym wietrze nie może wystąpić przerwa dłuższa niż 3 godziny.
Ewolucja przykładowego derecho na zdjęciach radarowych – źródło NOAA
Istotne jest, że derecho musi mieć naturę konwekcyjną (tworzą je chmury Cb). Nie wliczają się tu więc wichury towarzyszące niżom średnich szerokości (tzw. orkany) chyba, że podmuchy pochodzą z układu burzowego. Burze klasyfikowane jako derecho mają zwykle kształt mniej lub bardziej regularnej linii i w trakcie swego trwania często formują bow echo. Układy bow echo to obok superkomórek najgroźniejszy typ burz występujący w naszym klimacie. Znane są one (zarówno w Europie, jak i w Ameryce Północnej) z ekstremalnie silnych podmuchów powodujących wielkie szkody, czego przykładem może być klęska w leśnictwie w dniu 04.07.2002 (Puszcza Piska i okolice). Na zdjęciu radarowym z prawej pokazana jest ewolucja przykładowego układu burzowego sklasyfikowanego w USA jako derecho. Widać, jak z kilku komórek powstała linia burz, która szybko przekształciła się w bow echo.
Dekompozycja derecho pod kątem silnych porywów wiatru – źródło NOAA
Grafika po prawej ilustruje dekompozycję derecho. Na obszarze oddziaływania burzy wiatrowej (dlugości setek kilometrów) można wyróżnić regiony silnie dotknięte przez nawałnice tworzące klastry (ang. downburst clusters). Taki klaster jest generowany zwykle przez najgwałtowniejszą część układu burzowego, która potrafi utrzymać się przez dłuższy czas (zwykle jest to wybrzuszenie bow echo ale może być też np. silna superkomórka). W obrębie klastrów można wyróżnić mniejsze regiony, gdzie pojawiły się bardzo silne prądy spadające (downburst), wśród których można wyróżnić jeszcze mniejsze obszary z wyjątkowo silnymi podmuchami (microburst) – to w tych rejonach szkody wiatrowe sa największe. Dekompozycja derecho na klastry jest widoczna również na mapie raportów ESWD z 19.07.2015 zamieszczonej w dalszej części artykułu. Więcej informacji dotyczących tematyki derecho i bow echo można znaleźć na naszej stronie w dziale „Publikacje”.
Warunki meteorologiczne z dnia 19.07.2015
Mapy poziomu 500 hPa z godziny 15 i 21 UTC (17 i 23 CEST) – źródło ESTOFEX
Mapy poziomu 850 hPa z godziny 15 i 21 UTC (17 i 23 CEST) – źródło ESTOFEX
Na mapie poziomu 500 hPa widać, że tego dnia Polska znajdowała się po wschodniej stronie fali górnej w strefie bardzo silnego wiatru w środkowej troposferze (ponad 25 m/s na poziomie 500 hPa). Nasz kraj leżał na obszarze oddziaływania frontu atmosferycznego oddzielającego powietrze zwrotnikowe od polarnomorskiego (wyraźny kontrast termiczny widoczny na mapie poziomu 850 hPa). Na froncie wystąpiło dynamiczne zafalowanie i rozpoczęła się dość intensywna cyklogeneza (powstał niż z własnym systemem frontów – ciepłym i chłodnym). W późniejszych godzinach (21 UTC) przyspieszający front chłodny już wyraźnie wypycha zwrotnikową masę na południowy-wschód. W rejonie fali frontowej i frontu chłodnego pojawiło się silne wspomaganie konwekcji w postaci konwergencji i ruchów wznoszących oraz bardzo duże ścinanie wiatru w dolnej troposferze. Już na poziomie 850 hPa wiatr miejscami przekraczał 20 m/s, a za sprawą niżu dolnego pojawił się też silny skręt wiatru w dolnej troposferze.
Mapy synoptyczne dolne z godziny 15 i 21 UTC (17 i 23 CEST) – źródło ESTOFEX
Na mapie synoptycznej dolnej (15 UTC) wyraźnie widać niż w rejonie Kujaw – towarzyszy mu silna zbieżność wiatru oraz bardzo duży kontrast termiczny (przekraczający 15 stopni). To właśnie w rejonie omawianego niżu uformował się układ burzowy typu bow echo. Późnym wieczorem (21 UTC) front i związane z nim strefy przedfrontowej zbieżności przesunęły się bardziej na południe kraju, w związku z czym wystąpiły tam silne zjawiska burzowe.
Diagramy aerologiczne z Wrocławia i Lindenbergu z godziny 12 UTC (14 CEST)
Diagramy z Wrocławia i Lindenberga ukazują warunki aerologiczne w momencie formowania się burzy, która następnie została sklasyfikowana jako derecho. We Wrocławiu (100-150 km na południowy-wschód od formującej się burzy) widoczna jest umiarkowana chwiejność (SBCAPE około 1000 J/kg) i bardzo duży pionowy gradient temperatury sprzyjający silnym porywom wiatru (8 stopni/km w warstwie 2-4 km nad ziemią). Pionowy profil wiatru ukazuje silny skręt i wzrost prędkości przepływu wraz z wysokością. W związku z tym pojawiły się podwyższone pionowe uskoki wiatru prędkościowe (DLS 18 m/s, 0-3 km shear aż 20 m/s) oraz kierunkowe (SRH3 326 m2/s2). Zwraca uwagę duże ścinanie w dolnych 3 km troposfery, które szczególnie sprzyja liniowym mezoskalowym układom konwekcyjnym (linia szkwalu, bow echo) z silnymi porywami wiatru. Parametr DCP (Derecho Composite Parameter) osiągnął dużą wartość 1,2. W Lindenbergu (około 100 km na północny-zachód od formujących się burz) warunki termodynamiczne zostały wyraźnie zmienione przez opad deszczu, co ukazują zmniejszone pionowe gradienty temperatury i bardzo duża wilgotność w całym profilu troposfery. Natomiast warunki kinematyczne są jeszcze bardziej sprzyjające gwałtownym burzom od tych wrocławskich. Pionowe uskoki wiatru osiągają nadzwyczaj duże jak na lato wartości (DLS 28 m/s, 0-3 km shear 27 m/s, SRH3 372 m2/s2) i ponownie ich większa część przypada na dolne 3 km troposfery. Uwzględniając kierunek przepływu na mapach górnych oraz dane synoptyczne z map dolnych można wnioskować, że w rejonie przejścia derecho warunki termodynamiczne były bardziej zbliżone do tych z Wrocławia, a kinematyczne do tych z Lindenbergu. Połączenie warunków (fala na froncie i front chłodny, chwiejna masa zwornikowa, odpowiednia kinematyka) było tego dnia wyjątkowo sprzyjające gwałtownym burzom. W związku z tym zdecydowaliśmy się w prognozie konwekcyjnej wydać drugi stopień zagrożenia (następnie auaktualniony do stopnia trzeciego, najwyższego). Stopień trzeci zagrożenia został wydany po raz pierwszy od niemal 6 lat (poprzednio – przypadek derecho z dnia 23.07.2009).
Przebieg burz
Mapa raportów ESWD z nakreślonymi trasami przejścia burz
Burze z 19.07.2015 dotknęły duży obszar Polski powodując szkody drzewostanu i mienia. Niestety jedna osoba zginęła i kilkanaście zostało rannych. Straż pożarna interweniowała około 6000 razy. Do Europejskiej Bazy Gwałtownej Pogody (ESWD) członkowie naszego stowarzyszenia (podziękowania dla Artura Surowieckiego, Igora Laskowskiego i Wojciecha Pilorza) zgłosili aż 491 raportów. To prawdopodobnie jednodniowy rekord liczby raportów dla naszego kraju. Zdecydowana większość z nich dotyczyła bardzo silnych i niszczących porywów wiatru. Oprócz burzy zaklasyfikowanej jako derecho, dużo szkód spowodowały też wieczorem i w nocy gwałtowne burze na południu kraju. Na mapie obok widoczne jest pokrycie obszarowe raportów oraz podział na cztery regiony z uwzględnieniem chronologii wydarzeń (podany czas CEST, czyli obowiązujący w Polsce). Podział wynika z obecności czterech silnych ognisk burzowych na terytorium Polski tego dnia.
Zdjęcie satelitarne z 16:05 UTC (18:05 CEST) ukazujące m.in. bow echo – źródło sat24.com
Region I. Na tym obszarze powstał układ burzowy w formie linii szkwalu/bow echo, który następnie został zaklasyfikowany jako derecho. Lokalizacja początków burzy to Saksonia we wschodnich Niemczech. Tam powstała niewielka multikomórka, która w kilku miejscowościach spowodowała szkody i około godziny 14 weszła na terytorium Polski w rejonie Żarów (Lubuskie). Niewykluczone, że burza wielokomórkowa zawierała superkomórkę. Burza wyrządziła szkody w kilku miejscach Ziemi Lubuskiej, tam też niestety walące się drzewo spowodowało śmierć jednej osoby. Na północ i południe od omawianej burzy rozpoczął się intensywny rozwój komórek burzowych i tworzyła się większa burza wielokomórkowa. Po godzinie 16 w Wielkopolsce uformował się układ burzowy w formie linii szkwału. W międzyczasie burza przeszła między innymi przez Poznań czyniąc szkody. Układ burzowy kierował się na wschód i nabierał coraz większej siły (rosnące zagęszczenie raportów). Po godzinie 17 na obrazach radarowych pojawiło się wyraźne wybrzuszenie i powstało bow echo (poruszające się ponad 90 km/h). W tej fazie istnienia burza wiatrowa była szczególnie silna i niebezpieczna, co ilustruje liczba raportów ESWD z Kujaw. W tym rejonie burzy naprzeciw wyszła grupa pościgowa PŁB, która zetknęła się z potężnymi porywami wiatru i nawalnym opadem deszczu (więcej o tym na forum). Następnie MCS skierował się na północ Mazowsza i przybrał postać dojrzałą (bardzo duże wybrzuszenie i wir w północnej części układu). Tam pojawiły się kolejne zniszczenia, a następnie północna część układu zaczęła słabnąć. Mniej więcej w tym samym czasie w jego południowej części zaczęły się dobudowywać nowe, silne komórki, które po godzinie 18 na Ziemi Łódzkiej przyniosły niszczące porywy wiatru (klaster raportów wyraźnie widoczny na mapie). MCS w dalszym ciągu przesuwał się na wschód przez Mazowsze, ale teraz większą gwałtowność demonstrowała jego środkowa i południowa część (nowe komórki dobudowywały się w strefie lepszych warunków termodynamicznych). Tego rodzaju ewolucja burzy wielokomórkowej (przesunięcie „środka ciężkości” bardziej na południe) ukazuje, jak ważny dla jej przemieszczania jest kierunek rozwoju nowych komórek (a nie tylko kierunek wiatru). W ostatniej fazie układ jeszcze wzmocnił się na południu Podlasia i Polesiu (godzina 20-21), a w woj. podlaskim powstało kolejne, mniejsze bow echo. Przed 22 burza skierowała się na Białoruś, gdzie również zanotowano szkody wiatrowe (blisko granicy z Polską). Przez około 7 godzin MCS przeszedł blisko 600 km od Ziemi Lubuskiej po Podlasie. Na całej trasie burzy zostało zgłoszonych około 260 raportów do ESWD. Ciągłość raportów o szkodach spowodowanych jednym układem burzowym, wielkość obszaru dotkniętego przez burzę wiatrową (570 km w granicach Polski, ponad 700 km przy wliczeniu początków burzy w Saksonii) oraz obecność w co najmniej trzech oddalonych od siebie miejscach zniszczeń o sile F1 (Zawały na Kujawach, gm. Sypniewo na Mazowszu, Ploski na Podlasiu) każą zaklasyfikować omawianą burzę jako derecho.
Region II. Osobliwa sytuacja wystąpiła późnym popołudniem w woj. świętokrzyskim i na południu Mazowsza. Powstały tam dwie superkomórki lewoskrętne i wędrowały dalej jedna obok drugiej – to rzecz bardzo rzadko spotykana. Na mapie widać wyraźnie odmienny kierunek ich przemieszczania się (na północny-wschód) w porównaniu z innymi burzami. Podczas swojej 3-godzinnej wędrówki generowały one bardzo silne porywy wiatru i opady dużego gradu (do 3-4 cm). Ich najgwałtowniejsza faza przypadła w granicach godziny 17. Para superkomórek wędrowała około 200 km aż w rejon Siedlc, ale ich intensywność stopniowo spadała. Łącznie sprokurowały one około 50 raportów ESWD o gwałtownej pogodzie.
Region III. Gwałtowne burze wystąpiły też na południu kraju w godzinach wieczornych. Około godziny 19 na południu Opolskiego powstało kilka komórek burzowych, które stanowiły początek gwałtownej burzy wielokomórkowej. Burza w kolejnych godzinach (20-22) przeszła przez Śląsk, Małopolskę i południe Ziemi Świętokrzyskiej powodując liczne zniszczenia wiatrowe. Około 23 burza przechodziła nad Podkarpaciem i częścią Lubelszczyzny, ale jej intensywność zaczęła słabnąć. Po północy burza powędrowała na Ukrainę. W ciągu ponad 4 godzin na znacznym obszarze oddziaływania burzy (o długości powyżej 300 km) pojawiły się liczne szkody wiatrowe (zgłoszono około 90 raportów do ESWD).
Drzewa powalone przez wiatr z superkomórki burzowej – autor Wojciech Pilorz
Region IV. To jeszcze nie koniec gwałtownych burz tego dnia. Po godzinie 20 z Saksonii na Dolny Śląsk weszła nieduża burza wielokomórkowa. Prawdopodobnie w pobliżu Legnicy wykształciła się z niej długo istniejąca superkomórka burzowa. Burza skierowała się prosto na wschód i około godziny 22 przeszła przez Wrocław. Na swojej trasie dawała przede wszystkim bardzo silne i niszczące porywy wiatru. Na mapie widać wyraźnie równy i wąski pas raportów spowodowanych przez gwałtowną burzę. Superkomórka była wyjątkowo żywotna i ukazywała wciąż silny rdzeń opadowy. Około północy przeszła na północ od Częstochowy wciąż generując bardzo silne porywy wiatru. Następnie skierowała się w stronę woj. świętokrzyskiego, a jej gwałtowność wyraźnie spadła. W ciągu 4 godzin omawiana burza przeszła około 300 km, a jej skutki zostały odnotowane w 90 raportach ESWD (większość z nich związana była z działalnością jednej superkomórki). Co więcej, łącznie ze szkodami z Niemiec (pierwsze raporty między Lipskiem, a Chemnitz) obszar szkód (choć był wąski i z przerwami) miał łącznie około 480 km. Czyżby kolejne derecho? W ESWD nie widać wzmianki o zniszczeniach F1 oddalonych od siebie, ponadto istnieją wątpliwości (dotyczące części niemieckiej), czy można mówić tu o jednym układzie burzowym. Jednak należałoby się temu dokładniej przyjrzeć.
Podsumowanie
19 lipca 2015 wystąpiły dogodne warunki do rozwoju gwałtownych burz z bardzo silnymi i niszczącymi porywami wiatru. W rejonie zafalowania i frontu chłodnego pokryły się ze sobą strefy: chwiejności termodynamicznej i bardzo dużych pionowych uskoków wiatru. W związku z tym nastąpił rozwój kilku gwałtowych ośrodków burzowych. Najsilniejszy układ burzowy przeszedł przez dużą część północnej i środkowej Polski generując bardzo silne porywy wiatru i został zaklasyfikowany jako derecho. Ponadto burze z bardzo silnym wiatrem pojawiły się również w innych rejonach np. superkomórka na południowym-zachodzie, para superkomórek na Ziemi Świętokrzyskiej i Mazowszu oraz gwałtowna multikomórka na południu kraju, W wyniku nawałnic jedna osoba zginęła i kilkanaście zostąło rannych. Burze poczyniły liczne szkody w drzewostanie i mieniu, a straż pożarna interweniowała około 6000 razy. Do Europejskiej Bazy Gwałtownej Pogody (ESWD) zostało zgłoszonych niemal 500 raportów dotyczących Polski, co jest prawdopodobnie dziennym rekordem dla naszego kraju. Był to jeden z najsilniejszych incydentów burzowych w ostatnich latach.
