Klasyki Polityki

Jeźdźcy Cumulonimbusa

Wszystko, co trzeba wiedzieć o niszczycielskich chmurach

Gdy Cumulonimbus przybiera kształt kowadełka, możemy być pewni burzy. Gdy Cumulonimbus przybiera kształt kowadełka, możemy być pewni burzy. Corbis
Nie wszystkie chmury zwiastują nieszczęścia – ale są wśród nich takie, zwane fabryką pogody, które niczego dobrego nie wróżą. Jak je rozpoznać? Jak działa taka fabryka?

Artykuł ukazał się w tygodniku POLITYKA w sierpniu 2012 r.

Pewien francuski hydrolog podzielił kiedyś powodzie na pocztowe i telegraficzne. Pocztowe to takie, przed którymi ostrzeżenie można spokojnie wysłać listem, i to niekoniecznie priorytetowym. Tak, na przykład, można było w 1997 r. ostrzec Wrocław, do którego fala kulminacyjna słynnej powodzi tysiąclecia zbliżała się przez blisko tydzień (ostrzeżenie, nawiasem mówiąc, na nic się nie zdało). Powódź telegraficzna to taka, przed którą można ostrzec kilka–kilkanaście godzin wcześniej. Zjawiska hydrologiczno-meteorologiczne, które w lipcu tego roku dotknęły Bisztynek na Warmii, dolnośląskie miasteczka w dolinie Kaczawy – Wojcieszów, Świerzawę, Złotoryję – oraz okolice Tucholi i Świecia (a wcześniej Solca Kujawskiego), należałoby chyba zaliczyć do kategorii esemesowych. Tylko korzystając z tego sposobu komunikacji, można było przygotować mieszkańców na kataklizm. Zdarzenia z Warmii, Dolnego Śląska i Kujaw na pierwszy rzut oka bardzo się różniły. Bisztynek został zniszczony przez gradobicie, dolinę Kaczawy dotknęła gwałtowna powódź, a przez Kujawy przeszła trąba powietrzna. Ci trzej jeźdźcy Apokalipsy są jednak bardzo blisko spokrewnieni. Ich ojcem jest Cumulonimbus.

W swej najgroźniejszej wersji, zwanej superkomórką burzową, jest obok cyklonów tropikalnych największą i najpotężniejszą strukturą atmosferyczną na naszej planecie. W ciągu swojego krótkiego (1–6 godz.) życia jest w stanie wyprodukować właściwie wszystko, co występuje w atmosferze, i sprowadzić na ludzi niemal wszystkie związane z tym klęski. Oprócz wody, często w wersji przechłodzonej – w postaci drobnych kropelek, a czasami kropli-olbrzymów – w tej atmosferycznej fabryce powstają kryształki lodu, płatki śniegu, krupy śnieżne, ziarna lodowe i grad. Jest Cumulonimbus źródłem szkwałów i potężnego wiatru, czasem o huraganowej sile, potrafi wytworzyć trąbę powietrzną albo całą ich serię. W jego wnętrzu tworzą się potężne prądy wstępujące i zstępujące, niezwykle groźne dla lotnictwa. Poza tym ta komórka burzowa jest potężną elektrownią. Obliczono, że energia jednej burzy jest równoważna czterodniowemu zużyciu elektryczności przez całe Stany Zjednoczone.

Skomplikowany okaz

Chmury mają zwyczaj trzymać się swoich pięter. Najwyższe zajmują chmury pierzaste (Cirrus), dolne – chmury warstwowe (Stratus), natomiast chmury typowe dla średniego piętra – Cumulus – mają zwyczaj zaglądać zarówno do sąsiada od dołu (Stratocumulus), jak i do tego u góry (Cirrocumulus). Natomiast Cumulonimbus łamie wszelkie zwyczaje i reguły. W stadium dojrzałym, mając swoją podstawę kilkaset metrów nad ziemią, potrafi sięgnąć poza granicę troposfery, a więc na wysokość 10–12 km (a w strefie międzyzwrotnikowej nawet do 20 km). Nietrudno go wypatrzyć, zwłaszcza na otwartej przestrzeni (gorzej mają mieszczuchy, którzy widzą tyle nieba, ile nad głową). Początkowo wygląda dość niewinnie, przypomina wielki kalafior o oślepiająco białych wierzchołkach i szaroniebieskiej podstawie. W nomenklaturze meteorologicznej to jeszcze Cumulus congestus. Ale chwilę potem zaczyna szybko rosnąć wzwyż. Podstawa chmury robi się szarogranatowa, a śnieżnobiałe wierzchołki, widoczne już z daleka, zwiastują silny opad.

Jeżeli do tego w szczytowej partii tworzy się potężnych rozmiarów kowadło, możemy być pewni burzy. Ale którędy przejdzie, czy przyniesie jedynie pioruny i ulewny deszcz, czy katastrofalny opad, gradobicie, szkwał czy tornado – tego już nie jesteśmy w stanie przewidzieć. Życie Cumulonimbusa, choć krótkie, jest niezwykle skomplikowane.

Podstawowe mechanizmy rządzące powstawaniem komórki burzowej rozszyfrowano już dość dawno. Żeby mogła zaistnieć, musi być obecny – nawet dość niewielki – obszar powietrza wilgotnego i cieplejszego od otoczenia. W tworzącej się w takich warunkach chmurze typu Cumulus zapoczątkowana zostaje konwekcja – powstaje prąd wstępujący, który zasysa ciepłe i wilgotne powietrze znad powierzchni ziemi i wynosi je w postaci ogromnych bąbli, jeden za drugim, coraz wyżej – aż na 10–12 km. Po drodze pokonuje poziom zerowej temperatury. Nie oznacza to bynajmniej, że kropelki wody budujące chmurę zamieniają się natychmiast w płatki śniegu lub lodowe drobiny. Kropelki w postaci tzw. wody przechłodzonej potrafią zachować się w stanie płynnym nawet przy –20 st. C. Gdy jednak pojawią się pierwsze kryształki lodu, następuje na nich kondensacja pary wodnej – tworzą się płatki śniegu i krople deszczu na tyle duże i ciężkie, że prąd wznoszący już sobie z nimi nie radzi. Powstaje prąd zstępujący niosący deszcz, a najczęściej gwałtowną ulewę. Jeżeli chmura jest odpowiednio duża – a warto dodać, że pojedyncza komórka burzowa jest raczej rzadkością, zwykle powstaje 3–6-komórkowa rodzinka – ilość deszczu w bardzo krótkim czasie (ta faza ewolucji komórki burzowej trwa nie dłużej niż 20 min) bywa ogromna. W komunikatach meteorologicznych padają wtedy liczby: 40, 60, 90, 120 l na m kw. Pół biedy, jeśli te litry wyleją się nad obszarami nizinnymi o rozbudowanej sieci rzecznej. Zdarzają się wtedy podtopienia, zalane ulice, piwnice i garaże, zalane przejścia podziemne czy nawet stacje metra. Co innego w górach i obszarach podgórskich – wtedy zaczyna się kataklizm.

W krainie św. Jana Nepomucena

Podróżujący drogami Polski południowej, a zwłaszcza Dolnego Śląska, znają go dobrze – kamienna postać w komży i birecie, z krzyżem w ręku, nierzadko z wyobrażeniem mostu i rzeki. Ten niepokorny kapłan, Jan z czeskiego Pomuka (obecnie Nepomuka), żyjący w XIV w., po zatargu z królem poniósł śmierć męczeńską w nurtach Wełtawy. W tym miejscu ujrzano na wodzie pięć gwiazd (zdobią jego aureolę). To wydarzenie zapewne sprawiło, że cieszył się wielką czcią w Czechach i sąsiednich krajach. Św. Jan Nepomucen stał się patronem tonących i orędownikiem podczas powodzi. Także opiekunem mostów. Gdy w XVIII w. został kanonizowany, całe terytorium monarchii Habsburgów zaroiło się od figur i innych wyobrażeń świętego. Południowa Polska, zwłaszcza Śląsk, wiodą w tym prym. Nie bez powodu.

Śląsk, zwłaszcza Sudety i ich przedgórze, ma odwieczny problem z powodziami. Dotykają ten region zarówno powodzie wielkie (obszarowo i czasowo), jak i błyskawiczne (esemesowe). Klasycznym przykładem była powódź z początku lipca tego roku, która błyskawicznie objęła miasteczka i wsie w dolinie Kaczawy: Świerzawę, Wojcieszów, Złotoryję. W oczach mamy zapewne jeszcze identyczną historię z Bogatynią w 2010 r., kiedy nikomu prawie nieznana rzeczka Miedzianka gruntownie zniszczyła to podgórskie miasteczko. A kilkanaście lat temu, rok po słynnej powodzi tysiąclecia, coś podobnego spotkało dwa uzdrowiska nad Bystrzycą Dusznicką – Duszniki i Polanicę-Zdrój. Podobnych zdarzeń można by wiele wyliczyć także z terenu Górnego Śląska i Małopolski. To jest właśnie metoda działania Cumulonimbusa: krótki, ale bardzo intensywny deszcz nad niewielkim obszarem – kilkunastu, kilkudziesięciu kilometrów kwadratowych. Rzeki górskie i potoki mają bardzo wąskie, kamieniste doliny. Wypełniają się wodą w okamgnieniu i potężna fala błyskawicznie dociera do miejscowości, w których nierzadko nie spadła nawet kropla deszczu. Woda znika niemal równie błyskawicznie, jak się pojawiła. A krajobraz, jaki pozostawia, znamy dobrze z telewizji. Straty są liczone w milionach złotych.

Wróg rolników

Można powiedzieć, że Cumulonimbus ma w swoim arsenale pewne wyspecjalizowane instrumenty. Grad aż do tegorocznego lipca był w Polsce (i nie tylko w Polsce) przekleństwem rolników. Gradobicia bowiem występują najczęściej w miesiącach letnich, ale najbardziej upodobały sobie maj, gdy uprawy są w stadium wzrostu. Wyliczono, że grad powoduje straty w ziemiopłodach dochodzące do 15 proc. oczekiwanego plonu w skali kraju. W tym roku jednak dokonał w Polsce wyczynu niezwykłego – zaatakował miasto. W Bisztynku nie ocalał podobno ani jeden dach. Gradziny wielkości, jak opowiadano i pokazywano, kurzych jaj porozbijały dachówki, powybijały szyby, zniszczyły karoserie samochodowe. Jak rodzi się grad, najlepiej obrazuje historia (przypomniana przez prof. Zbigniewa Sorbjana z USA w jego książce „Meteorologia dla koneserów”), jaka przydarzyła się przed laty niemieckim szybownikom. Historia tragiczna.

W 1930 r. pięciu niemieckich pilotów szybowcowych wleciało w obszar burzy w Górach Reńskich. Dostali się w pułapkę prądów wznoszących i opadających. Kiedy stracili kontrolę nad swoimi maszynami, wszyscy wyskoczyli ze spadochronami. Potężne prądy powietrzne natychmiast wzniosły ich w obszary o temperaturach ujemnych. Następnie opadli w dół, ale tylko na chwilę, gdyż po chwili porwał ich kolejny prąd wznoszący. Po kilku takich lotach stali się ludzkimi gradzinami. Kiedy wreszcie spadli na ziemię, byli zupełnie zamarznięci i tylko jeden z nich przeżył.

W górnych partiach komórki burzowej temperatura może sięgać –30 st. C. Prądy wstępujące są bardzo intensywne, a ich prędkość w regionach równikowych może osiągać nawet 200 km/godz. Bryłki gradowe zwykle mieszczą się w przedziale 0,5–5 cm, chociaż w wielu częściach świata odnotowano gradziny znacznie większe. W 1925 r. koło Hamburga spadł kawał lodu o wymiarach 24x12x12 cm. We wrześniu 1970 r. w stanie Kansas po burzy znaleziono gradzinę, która ważyła ok. 11,5 kg. Nie brakuje również doniesień o morderczych skłonnościach gradu. Amerykański meteorolog Randy Cerveny z Arizona State University wymienia kilka śmiertelnych przypadków z USA. Ale przypomina, że najbardziej śmiercionośny opad zdarzył się w Indiach. W 1888 r. bryłki lodu wielkości pomarańczy zabiły 246 osób w Moradabad i Bareilly. Śmierć jednych spowodowały uderzenia gradu, inne zmarły z wyniku wychłodzenia zasypane zwałami lodu o grubości ponad metr. W naszych czasach, w kwietniu 2005 r., potężne gradobicie w prowincji Syczuan uśmierciło 18 osób i zraniło 25.

W Polsce grad jest zjawiskiem znanym od zawsze. Z analiz meteorologów wynika, że najczęściej nawiedza województwa południowo-wschodnie: małopolskie, świętokrzyskie i lubelskie oraz teren Pojezierza Kaszubskiego. Wyrysowano nawet ponad 130 szlaków gradowych – miejsc, gdzie powtarzalność tego zjawiska jest największa. Na razie nie bardzo radzimy sobie z przewidywaniem gradobić, a i próby zapobiegania ich powstawaniu nie zdały egzaminu. Nawiasem mówiąc, ksiądz Benedykt Chmielowski w swojej encyklopedii „Nowe Ateny” (XVIII wiek) proponował: „...chmurze gradowej pokazać wielkie zwierciadło, i przeciwko niey wystawić, kędy inędy obróci się”.

Trąba z wirówki

Swoje szlaki w Polsce mają też trąby powietrzne. Najczęściej pojawiają się w rejonie Opola, a strefa ich występowania obejmuje Wyżynę Małopolską, Lubelską oraz szeroki pas z południowego zachodu na północny wschód z Równiną Kutnowską, Mazowszem, rejonem Podlasia, Pojezierza Mazurskiego i Suwalszczyzną. Lipcowe tornado w rejonie Borów Tucholskich pojawiło się na północno-zachodnim skraju tej strefy. Zniszczyło ponad sto zabudowań i powaliło 400 ha lasów. Były to skutki, jak na tornado, dość łagodne. W 2002 r. trąba powietrzna w Puszczy Piskiej zniszczyła 45 tys. ha lasów. Wielkich zniszczeń dokonała też w 2008 r. na Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej.

Trąby powietrzne są jednymi z najbardziej zagadkowych zjawisk meteorologicznych, w zasadzie zupełnie nie do przewidzenia. O ile burze i chmury gradowe można dziś śledzić i przewidywać ich siłę oraz kierunek przemieszczania (wykorzystuje się do tego radary meteorologiczne), o tyle wiedza o mechanizmie powstawania i funkcjonowania trąby powietrznej dopiero raczkuje. Trąbę można zacząć śledzić dopiero wtedy, kiedy już powstanie, ale wtedy już niestety robi swoje.

Królestwem trąb powietrznych, zwanych tam tornadami, są Stany Zjednoczone. Powstaje ich tu rocznie ok. 800, a być może znacznie więcej. Stwierdzono, że lubią się przechadzać Aleją Tornad, która przebiega przez Teksas, Oklahomę, Kansas, Nebraskę, Iowa i Południową Dakotę. Są bardzo precyzyjnie śledzone z lądu i z powietrza. Dzięki temu funkcjonuje w miarę sprawny system ostrzegawczy, daleko mu jednak do doskonałości (w 2011 r. tornada uśmierciły w Stanach ok. 550 osób).

Lata obserwacji i eksperymentów pozwoliły na rozpoznanie mechanizmu powstawania tornad. Ich źródłem jest oczywiście Cumulonimbus, a ściślej superkomórka burzowa. Tym, co odróżnia superkomórkę odpowiedzialną za powstawanie tornad od zwykłej komórki burzowej, jest występujący w niej ruch wirowy prądu wstępującego. Dlatego w przepisie na superkomórkę tego rodzaju, oprócz wilgoci i zróżnicowania temperatur, potrzebne są jeszcze silne wiatry o zmiennym kierunku na różnych wysokościach. To one wprawiają kolumnę prądu wstępującego w ruch wirowy. Dzięki temu Cumulonimbus rozrasta się do niebywałych wysokości, aż do stratosfery. Obszar powietrzny z prądem wznoszącym o promieniu od 1,5 do 5 km zaczyna wirować z prędkością ok. 80 km/godz. Burza może powodować rozwój wirów na niskim poziomie i kiedy cały twór jest już ukształtowany, powstaje tornado.

Atmosfera musi się wyszumieć

Czy ma uzasadnienie dość powszechne przekonanie, że wszystkich tych groźnych zjawisk jest coraz więcej i są coraz groźniejsze? Opinie klimatologów nie są jednoznaczne, ale wielu skłania się ku tej tezie. Prof. Halina Lorenc z IMGW uważa, że w ostatnim 10-leciu nastąpił wzrost częstości występowania trąb powietrznych. Z kolei dr Witold Lenart, klimatolog z Uniwersytetu Warszawskiego, analizował dawne mapy zawierające dane o liczbie dni z burzami nad obecnym terytorium Polski. Przed stu laty na przeważającej części kraju notowano 16–18 burzowych dni w roku. W połowie ubiegłego wieku było ich już średnio 21, a u progu naszego wieku notowano 26. Dr Lenart twierdzi, że można z dużym prawdopodobieństwem przewidywać, że obecnie średnia zbliża się do trzydziestu.

Klimatolodzy zgodni są jednak, że przyczyną wzrostu liczby tych zjawisk jest ocieplenie klimatu – w ciągu ostatniego stulecia w naszej strefie o ok. 1 st. Prawdą jest, że w to ocieplenie mało kto wierzy poza klimatologami. A rzecz polega na nieporozumieniu. To ocieplenie nie przekłada się bowiem na nasze odczucia. Odczuwa je przede wszystkim atmosfera, która otrzymuje dodatkową porcję energii. Co z nią robi? Intensyfikuje wszystkie procesy: wzmaga cyrkulację cyklonalną, tworzy więcej burz, sprzyja wzrostowi tempa parowania, co sprawia, że nasze Cumulonimbusy są większe, niosą więcej deszczu i gradu, częściej powstają niszczycielskie trąby.

Po prostu dodatkowa energia musi się w jakiś sposób rozładować. Na naukowe potwierdzenie, że tak się właśnie dzieje, musimy jeszcze poczekać. Klimatologia wymaga zgromadzenia danych z okresu jednak nieco dłuższego niż 10 lat.

Niżu ani widu

Jeszcze za wcześnie na stuprocentową pewność, ale wygląda na to, że ominęła nas w tym roku wielka powódź letnia – taka, jakiej doświadczyliśmy dwa lata temu w maju, wcześniej w 2001 i 1997 r., a jeszcze wcześniej w 1960, 1958, 1934 i 1903 r. Sprawca takich powodzi jest inny niż nasz krajowy Cumulonimbus i pochodzi z zagranicy. Niektórzy nazywają go niżem genueńskim. Rodzi się w rejonie Alp, po ich południowej stronie. Wkrótce odwiecznym szlakiem rozpoczyna energiczną wędrówkę na wschód. Przemyka się u podnóża Alp, mija, kropiąc nieco deszczem, Austrię, rozpędza się nad Morawami, zachodnią Słowacją i Niziną Węgierską i pomknąłby dalej nad Ukrainę, dając obfite, ale niekoniecznie katastrofalne, deszcze w Karpatach, ale zwykle wyhamowuje go ośrodek wysokiego ciśnienia nad wschodnią częścią kontynentu. Niż szturmuje bezowocnie Karpaty, próbuje się przedrzeć Bramą Morawską (czyli doliną górnej Odry) i w ciągu 3–7 dni pozbywa się całej wilgoci, którą nasiąkł w strefie śródziemnomorskiej. Niestety, głównie zasilając rzeki po polskiej stronie – czasem tylko karpackie, czasem tylko sudeckie, a niekiedy jedne i drugie (1997 r.).

Ominęła nas też w tym roku powódź „normalna”, wywoływana, gdy latem zgodnie z odwiecznym scenariuszem nasuwa się nad Polskę od zachodu front chłodny, a związany z nim ośrodek niskiego ciśnienia zatrzymuje się nad wschodnią Polską lub Ukrainą. W strefie tej występują wówczas obfite opady w kilku następujących po sobie dniach. Maksymalne przyrosty stanów wód w rzekach mogą dochodzić do 4 m. W Karpatach i Sudetach deszcze nawalne mogą trwać wówczas nawet 3 dni, a występują wyłącznie w półroczu letnim, najczęściej w lipcu i czerwcu. W pamięci mieszkańców Polski południowej ta rytmiczność w przebiegu zjawisk pogodowych jest od wieków zakodowana, a tzw. świętojanka – wezbranie lub powódź w ostatniej dekadzie czerwca – nie jest niczym nadzwyczajnym.

Więcej na ten temat
Reklama

Czytaj także

Historia

O Niemcach, którzy z konieczności zostali Polakami

Książka naszego redakcyjnego kolegi Piotra Pytlakowskiego „Ich matki, nasi ojcowie”, której fragment publikujemy, opowiada o losach niemieckich dzieci mieszkających na ziemiach, które po II wojnie światowej przypadły Polsce.

Piotr Pytlakowski
15.09.2020
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną