Konvekční bouře – 3. díl: aerologický diagram - pokračování

30.07.2013

Aby na obloze vznikaly konvekční oblaky, musí atmosféra splňovat několik podmínek, z nichž nejdůležitější je instabilita ovzduší. Pokud je atmosféra instabilní (labilní), znamená to, že podporuje výstupné pohyby vzduchu. Opakem je stabilní ovzduší, které výstupným pohybům zamezuje. V jakém z těchto dvou stavů se atmosféra nachází, zjistíme pomocí křivky teplotního zvrstvení na aerologickém diagramu, jejíž průběh porovnáme se suchou a nasycenou adiabatou.

Přesněji řečeno si musíme všímat sklonu křivky teplotního zvrstvení, tedy toho, jak se s přibývající výškou mění teplota vzduchu v atmosféře. Podíváme-li se v letních měsících na aerologický diagram, který byl naměřen v nočních či ranních hodinách, většinou je na něm vidět přízemní teplotní inverze. Poznáme ji tak, že teplota od povrchu do určité výšky neklesá, ale naopak roste. Část křivky, která zobrazuje inverzní zvrstvení je ukloněna směrem zleva doprava. Inverze znamená, že atmosféra je v těchto částech vertikálního profilu absolutně stabilní, a tedy nepodporuje výstupné pohyby vzduchu. Často při této situaci vznikají mlhy.

Protože je ale léto a sluneční záření má dostatečnou sílu, krátce po východu Slunce se většinou sklon křivky změní tak, že teplota s výškou klesá. Pokles teploty s výškou ovšem nutně neznamená existenci instabilního teplotního zvrstvení. Zde přichází na řadu již zmiňované porovnání sklonu křivky teplotního zvrstvení s adiabatami. Pokud má křivka zvrstvení menší sklon než obě adiabaty, je atmosféra stále absolutně stabilní. I kdyby byl určitý objem vzduchu vyzvednut nějakým vnějším působením (např. hnán větrem přes hřeben hor), jeho teplota by byla v každém okamžiku nižší a tato část vzduchu by tedy byla stále těžší než okolní vzduch, který by mu tak stoupání neumožnil. Po překonání horského hřebenu by sledovaný objem vzduchu klesnul zpět do údolí. Je tedy zřejmé, že při existenci absolutně stabilního ovzduší se nemusíme konvekčních bouří obávat.

Pokud se sklon teplotní křivky zvýší tak, že bude větší než sklon nasycené adiabaty, ale nižší než sklon adiabaty nenasycené, pak je atmosféra podmíněně instabilní. V modelovém příkladu výstupu vzduchu přes hory bude nenasycený vzduch od země stoupat pouze vlivem vnějšího působení (již zmiňovaný vítr). Během výstupu se ale bude vzduch ochlazovat a bude v něm kondenzovat vodní pára. Postupně může dojít až k úplnému nasycení vzduchu vodní párou, a tedy ke vzniku oblaku. Při kondenzaci se uvolňuje tzv. latentní teplo, které způsobí celkové oteplení daného objemu vzduchu, který se od této chvíle bude ochlazovat pomaleji než okolní vzduch. Bude tedy teplejší a lehčí než okolí a atmosféra bude podporovat jeho samovolný výstup. V případě podmíněně instabilního zvrstvení mohou vznikat silné bouřky především v horách a také při výstupech na frontálních rozhraních studených front.

V odpoledních hodinách horkých letních dnů se může sklon teplotní křivky ještě více zvýšit. Zpravidla se tak děje v přízemní vrstvě, kde se vzduch silně prohřeje od zemského povrchu, zatímco výše je o poznání chladněji. Tím je dán rychlý pokles teploty vzduchu s výškou. Vlivem slunečního záření se pak může určitá část povrchu ohřát více než okolí a s ní i vzduch nad ní (např. zorané pole se ohřeje více než les). Teplejší vzduchová bublina pak může začít samovolně stoupat. Za této situace panuje v atmosféře absolutně instabilní zvrstvení. Pokud daný den teplota při zemi dosáhne či překročí hodnotu tzv. teploty konvekce, je zaručené, že budou vznikat konvekční oblaky. Zda se vyvinou až do stádia bouřkového oblaku však záleží na tom, jaká je míra instability v celé troposféře. Nenachází-li se ve středních hladinách troposféry výrazná stabilní (často inverzní) vrstva, pak je velká pravděpodobnost vzniku tzv. bouřek z tepla.

Aby byl výčet nožných teplotních zvrstvení atmosféry kompletní, nesmíme zapomenout na zvrstvení indiferentní. To nastává, pokud v některé části vertikálního profilu teplota s výškou neklesá ani neroste a křivka je tak přibližně rovnoběžná s vertikální osou. Teplota se s výškou tedy nemění a stejně jako v případě inverze je atmosféra absolutně stabilní. Indiferentní zvrstvení je spíše teoretickou úvahou a v přírodě se téměř nevyskytuje. Pokud ano tak jen ve vrstvě vzduchu o nepatrném vertikálním rozměru.

Téma instability atmosféry a jednotlivých typů teplotního zvrstvení je mnohem složitější a pro potřeby článku bylo značně zjednodušeno. Pokud se o tuto problematiku zajímáte hlouběji, doporučuji k přečtení uvedenou literaturu.

1) BEDNÁŘ, J. (2003): Meteorologie: úvod do studia dějů v zemské atmosféře. Praha, Portál, 224 s. ISBN 80-7178-653-5

2) DVOŘÁK, P. (2004): Letecká meteorologie. Svět křídel, Cheb, 221 s. ISBN 80-86808-09-2.

3) PLOS, R. et al. (2010): Paragliding, moderní učebnice létání s padákovými kluzáky. Svět křídel, Cheb, 231 s. ISBN 978-80-86808-78-9.