Fizyka opadów gradu

Opady gradu to powszechne zjawisko towarzyszące chmurom Cumulonimbus. Grad dużych rozmiarów jest jednym z głównych czynników niszczących (obok tornad, szkwałów i ulew) w czasie gwałtownych burz.

Spadek ciała w atmosferze

Siły działające na ciało spadające w atmosferze

Siły działające na ciało spadające w atmosferze

Aby lepiej zrozumieć istotę gradobić trzeba poświęcić chwilę fizyce związanej z tym zjawiskiem. Po procesie wzrostu w chmurze (który może składać się z wielu cykli) kula gradu wypada poza prąd wstępujący lub osiąga masę, której nie jest w stanie „udźwignąć” prąd wstępujący. Gradzina rozpoczyna proces spadania pod wpływem siły grawitacji. Nie jest to jednak jedyna siła działająca na spadającą kulę gradu (tak byłoby w próżni) – wraz ze wzrostem jej prędkości rośnie skierowana przeciwnie do kierunku spadania siła oporu aerodynamicznego (patrz rysunek). Tylko początkowo ciało spada ruchem jednostajnie przyspieszonym, a wraz ze wzrostem jego prędkości (i wzrostem siły oporu) jego przyspieszenie jest coraz mniejsze. Ciało przyspiesza do momentu, gdy rosnąca siła oporu powietrza zrówna się z siłą grawitacji. Wówczas osiąga ono tzw. prędkość graniczną i dalej porusza się ruchem jednostajnym. W praktyce oznacza to, że skaczący z wysokości kilku kilometrów spadochroniarz tuż przed otwarciem spadochronu osiągnie podobną prędkość do słynnego „człowieka-pająka”, któremu przy wspinaczce na wysokości 300 metrów powinęła się noga. Ta prędkość w dolnej troposferze w przypadku człowieka wynosi od około 200 km/h (ręce i nogi rozłożone) do ponad 300 km/h (ciało zwinięte w kłębek). Felix Baumgartner osiągnął podczas spadania ponad 1300 km/h, co jednak wynikało ze znacznie mniejszej gęstości powietrza w wyższych warstwach atmosfery.

Czytaj dalej

Zaszufladkowano do kategorii Artykuły | 6 komentarzy

Stabilizacja pogody i stopniowe ocieplenie

Układ wyżowy widoczny nad Morzem Bałtyckim będzie mieć w najbliższym czasie decydujący wpływ na pogodę w kraju; 3.09.2014, godzina 14 // źródło: www.wetter3.de

Układ wyżowy widoczny nad Morzem Bałtyckim będzie mieć w najbliższym czasie decydujący wpływ na pogodę w kraju; 3.09.2014, godzina 14 // źródło: www.wetter3.de

Początek września przyniósł praktycznie w całym kraju pogodę, która przypomniała, że jesień już blisko. W wielu miejscach, zwłaszcza na zachodzie Polski wystąpiły długotrwałe opady deszczu, pojawiło się również zachmurzenie warstwowe, które skutecznie uniemożliwiało pojawienie się słońca i wzrost temperatury. Bardzo dużo wody deszczowej spadło na Opolszczyźnie, południu Wielkopolski oraz na Śląsku, gdzie miejscami sumy dobowe przekroczyły 50mm – między innymi taki opad wystąpił w Raciborzu, gdzie dobowy opad wyniósł aż 59,0 mm.  Jednak aktualnie Polska dostała się pod wpływ rozległego wyżu z ciśnieniem w centrum około 1030 hPa, który znajduje się teraz nad Bałtykiem i powoli przesuwać się będzie na wschód w stronę Rosji.

Temperatura na wysokości 2 metrów, 4.09.2014 godz.14 // źródło: meteomodel.pl

Temperatura na wysokości 2 metrów, 4.09.2014 godz.14 // źródło: meteomodel.pl

Już dziś, zwłaszcza na południu i w centrum temperatura przekroczyła 20 °C. W związku z osuszaniem powietrza i osiadaniem związanym z układem wyżowym niebo rozpogodziło się i tylko po południu pojawiały się nieliczne chmury kłębiaste. Kolejne dni przyniosą wzrost temperatury związany z napływem nieco cieplejszego powietrza z południowego – wschodu oraz intensywnym nasłonecznieniem.  Jutro temperatura maksymalna na 2 metrach wyniesie od 19 °C – 20 °C nad morzem i w dolinach górskich przez 21 °C na wschodzie, 22-23 °C w centrum i na zachodzie do 24 °C na Dolnym Śląsku i Opolszczyźnie. W całym kraju pojawi się sporo słońca, miejscami będzie nawet bezchmurnie, tylko na północy i wzdłuż zachodniej granicy miejscami pojawi się trochę niegroźnych chmur. Wiatr będzie słaby i umiarkowany, do 35-40 km/h. Czytaj dalej

Zaszufladkowano do kategorii News, Prognozy | 3 komentarze

Prognozowane kolejne burze

PROGNOZA SIŁY I AKTYWNOŚCI BURZ DLA POLSKI,
Ważna od 01.09.2014 godz. 08:00 CEST do 02.09.2014, godz. 08:00 CEST

SYTUACJA SYNOPTYCZNA:

Część Polski będzie w zasięgu zatoki niżowej związanej z aktywnym układem niskiego ciśnienia, którego centrum znajdzie się nad Półwyspem Apenińskim. Nad naszym krajem obecne będą strefy frontowe – szczególnie istotny z punktu widzenia możliwości rozwoju głębszej konwekcji będzie pofalowany front (w przypadku obszaru RP będzie to ciepły odcinek), przed którym prognozowany jest rozwój silniejszej zbieżności wiatru w warstwie granicznej. W większej odległości od frontu obecny będzie ciepły i wilgotny sektor, który także ma faworyzować rozwój burz termicznych. Północna i północno – wschodnia Polska będzie w zasięgu wyżu z centrum ulokowanym nad Europą Północną.

OMÓWIENIE:

Prognoza konwekcyjna na dzień 01.09.2014 oraz noc z 01/02.09.2014

Prognoza konwekcyjna na dzień 01.09.2014 oraz noc z 01/02.09.2014

… Obszar objęty możliwością rozwoju burz …

W bezpośredniej strefie oddziaływania ciepłego frontu i związanej z nim dość silnej zbieżności wiatru w dolnej części warstwy granicznej, a także na wschód od nich, w środowisku zalegania ciepłego sektora, prognozowane jest silniejsze nagromadzenie wilgoci, które objawi się średnim stosunkiem zmieszania pary wodnej z suchym powietrzem w dolnych 500 metrach troposfery do 10-12 g/kg. Podwyższona zawartość wilgoci spodziewana jest również ponad warstwą graniczną, co w połączeniu z nieco zwiększonym gradientem pionowym temperatury w środkowej troposferze, może doprowadzić do pojawienia się energii SBCAPE na poziomie 200-1200 J/kg (prognozy GFS pod względem jej natężenia są niepewne). Największe jej wartości wyliczane są dla dzielnic południowo – wschodnich i częściowo południowych. Analizy oparte zarówno na prognozach modelu GFS, jak i UMPL wskazują, że najsilniejsza konwergencja wystąpi w środowisku mniejszej chwiejności termodynamicznej (zwłaszcza zachodnia i środkowa część paragrafu), częściowo pokrywając się z jej podwyższonymi wartościami w rejonach Polski południowej. Po burzach, jakie wystąpiły w dniu wczorajszym i miejscami występują do chwili obecnej, pojawiają się pewne wątpliwości odnośnie rodzaju i wielkości zachmurzenia na okres dzisiejszej prognozy, które może znacznie osłabić prognozowane środowisko termodynamiczne. Model UMPL na całym obszarze objętym możliwością wystąpienia burz spodziewa się zachmurzenia piętra wysokiego i średniego, a im dalej w kierunku zachodnim, północno – zachodnim, częściowo południowo – zachodnim oraz południowym – również warstwowego (wpływ ciepłego frontu). Jednocześnie z prognoz opartych na tym modelu wynika, że wzdłuż dość silnej zbieżności (szczególnie częściowo obszary środkowe i południowe) może dojść do silniejszego rozwoju mocno uwodnionych formacji burzowych, mogących organizować się w niezbyt dobrze uformowane struktury wielokomórkowe, podczas których głównym zagrożeniem będą ulewne opady deszczu (całkowita wodność troposfery do 30-35 milimetrów). Słaby i bardzo słaby przepływ poziomy powietrza w środkowych warstwach troposfery (zaledwie 2-5, lokalnie 7 m/s na powierzchniach izobarycznych 700-500 hPa) będzie sprzyjać wolno i bardzo wolno przemieszczającym się ośrodkom konwekcyjnym, które miejscami mogą przynosić nadmierne opady deszczu, skutkujące lokalnymi podtopieniami. Im dalej w kierunku wschodnim i południowo – wschodnim, tym modele nie prognozują wystąpienia istotnych czynników sprzyjających silniejszemu rozwojowi burz, jednak zwiększona zawartość wilgoci w dolnej i środkowej troposferze może zapewnić korzystne środowisko dla inicjacji głębokiej konwekcji, objawiającej się na ogół pojedynczymi ośrodkami burzowymi, podczas których również należy się liczyć z silnymi oraz ulewnymi, przelotnymi opadami deszczu. Najmocniej wypiętrzone chmury burzowe mogą też wykazywać się zwiększoną aktywnością elektryczną oraz generować opady małego gradu i punktowo silniejsze porywy wiatru. Najkorzystniejsze warunki dla burz spodziewane są w godzinach popołudniowych, wieczornych i częściowo nocnych.

Czytaj dalej

Zaszufladkowano do kategorii Prognozy | 18 komentarzy

Prognoza konwekcyjna na dzień 31.08.2014 i na noc 31.08.2014/01.09.2014

PROGNOZA SIŁY I AKTYWNOŚCI BURZ DLA POLSKI
Ważna od 31.08.2014, godz. 08:00 CEST do 01.09.2014 godz. 08:00 CEST

SYTUACJA SYNOPTYCZNA:

W niedzielę przez nasz kraj przejdzie ośrodek niżowy, który przywędruje do nas znad okolic Morza Północnego. Znaczna część Polski nadal będzie znajdować się w ciepłej, polarnomorskiej masie powietrza. Po południu od zachodu wkroczy chłodny front atmosferyczny, który oprócz ochłodzenia przyniesie także opady deszczu i burze.

OMÓWIENIE:

…Obszar objęty możliwością burz…

Prognoza konwekcyjna na dzień 31.08.2014 i noc 31.08.2014/01.09.2014

W strefie przedfrontowej prognozowany jest wzrost bezwzględnej wilgotności powietrza do 15 stopni punktu rosy, co powinno przełożyć się na wzrost potencjalnej energii konwekcji CAPE do 600 J/kg. Parametry kinematyczne osiągną niewielkie do umiarkowanych wartości. DLS 0-6 km na poziomie ok 10 m/s w strefie największej chwiejności i przepływ poziomy powietrza na wysokości barycznej 300 hPa do 20 m/s. Takie warunki w połączeniu z przedfrontową zbieżnością wiatrów mogą doprowadzić do powstania klastrów opadowych bądź burzowych, na drodze których największym zagrożeniem mogą być intensywne opady deszczu. Uwodnienie troposfery sięgające 32 mm będzie ku temu sprzyjać. Podczas burz wiatr może osiągać 70 km/h, a grad o średnicy 1 cm także nie jest wykluczony. Za sprawą frontu i zbieżności wiatru najwięcej burz powinno pojawić się na zachodzie kraju, jednak pojedyncze komórki burzowe możliwe są w całym kraju. Pierwsze wyładowania mogą powstawać w godzinach około południowych, a ostatnie zanikną najprawdopodobniej w pierwszej części nocy.

Zaszufladkowano do kategorii News, Prognozy | 97 komentarzy