Wykład 8 Pogoda w układach wysokiego ciśnienia

Transkrypt

1 Wykład 8 Pogoda w układach wysokiego ciśnienia Kierunek napływu powietrza oraz układ baryczny możemy określić z map rozkładu ciśnienia, które są prezentowane na wielu serwerach internetowych, a także w programach telewizyjnych. Na mapach, poza rozkładem wyżów i niżów zaznaczone są też fronty. Omówieniu rodzajów frontów i zjawiskach występujących w strefach frontowych poświęcone będą następne wykłady. Zjawiska lokalne jak bryza, burza, szkwał nie są przedstawiane na mapie synoptycznej. Analizując obraz wyżów i niżów na mapie synoptycznej w pierwszym przybliżeniu można przyjąć, że powietrze płynie równolegle do izobar (linii równego ciśnienia) w ten sposób, że wyższe ciśnienie jest po prawej stronie (na półkuli północnej, na południowej po lewej). Tak więc w wyżu powietrze wiruje zgodnie z ruchem wskazówek zegara, w niżu odwrotnie. Taki kierunek ruchu ujawniają chmury, zaś przy powierzchni na skutek tarcia o podłoże wiatr odchyla się w kierunku niższego ciśnienia o kąt zależny od szorstkości podłoża, który wynosi nad urozmaiconym terenem stopni, nad morzem stopni. W sytuacjach utrzymywania się wyżów stacjonarnych kąt odchylenia wiatru od izobar (wówczas słabo zarysowanych) może dochodzić do 90 stopni. Znając podstawową zasadę ruchu powietrza możemy z odwzorowania układów na mapie łatwo stwierdzić, jaki będzie zasadniczy kierunek napływu. I tak, gdy wyż znajduje się nad Rosją, a niż nad Anglią ciepłe powietrze płynie nad Polskę z południa, w sytuacji odwrotnej wyż nad Anglią, a niż nad Ukrainą napływa chłód znad Skandynawii.

2 Gdy wyże obejmują południe Europy a niże przechodzą nad Skandynawią płynie do Polski powietrze znad Atlantyku, na ogół wilgotne i latem niezbyt ciepłe. Wyż skandynawski i niże alpejskie czy bałkańskie zapewniają w Polsce napływ ciepłego i suchego powietrza ze wschodu. Oczywiście występuje całe spektrum sytuacji pośrednich, mniej lub bardziej klarownych co do kierunku napływu. Zdarza się także niekiedy, że kierunki napływu na różnych poziomach w atmosferze zdecydowanie różnią się (nawet do 180 stopni) a prawie regułą jest zmiana prędkości z wysokością i nie tylko w warstwie granicznej na skutek zmniejszania się tarcia. Taka zmienność powodowana jest obecnością w atmosferze stref frontowych i występowania prądu strumieniowego, o czym później. Przez około 60-70% czasu nad obszarem szerokości umiarkowanych, do których należy środkowa Europa, dominuje cyrkulacja z zachodniej ćwiartki (NW, W i SW). Powietrze znad Atlantyku przemieszcza się latem z prędkością km/h, jesienią i zimą km/h - tak więc w ciągu doby przepływa km latem a w chłodnej porze roku nawet km. Zdarzają się też napływy z prędkościami dochodzącymi do 100 km. Taki ciąg zachodni zapewnia zazwyczaj między strefami frontowymi zmienną pogodę, sporo chmur kłębiastych przemieszczających się po niebie niesionych szybkim wiatrem, po południu opady przelotne, ale o niewielkiej intensywności i krótkotrwałe. Zdecydowanie rzadziej od cyrkulacji zachodniej zdarzają się kilkudniowe okresy dominacji wyżu rosyjskiego lub skandynawskiego. Mamy wówczas w Polsce latem okres pięknej, upalnej pogody, niekiedy dni kończą się wieczorną burzą przeciągającą się także na godziny nocne.

3 Opady mogą wówczas być intensywne, ale skrajnie nierównomierne rozłożone w terenie. Zimą dominacja wyżu rosyjskiego, niekiedy połączona z jego przemieszczaniem się nad Skandynawię powoduje napływ suchego i mroźnego powietrza kontynentalnego, dając okres mroźnej zimy. Natomiast wiosną, w maju i początku czerwca występują okresy dominacji wyżu angielskiego, gdy nad Polskę napływa tak chłodne powietrze znad Skandynawii, że zdarzają się nawet przymrozki. Takie napływy z północy pojawiać się mogą także i w czerwcu i lipcu, ale niosą już nieco cieplejsze powietrze. W warunkach klimatycznych naszego kraju nie można definitywnie stwierdzić, który typ cyrkulacji łączy się z określonym okresem ciepłej pory roku. Wprawdzie mądrość ludowa zawarta w przysłowiach wiąże niektóre dni z dalszym przebiegiem pogody, lecz doświadczenie uczy, że bardziej chodzi o zgrabny rym jak o prognozę. Trafność takich prognoz można porównać do rzutów monetą. W ogólnodostępnych serwerach internetowych znaleźć można prognostyczne mapy synoptyczne dla obszaru Europy i okolic na 384 godzin (16 dni), które w prostych sytuacjach sprawdzają się w miarę dokładnie. Oczywiście im dłuższy okres prognozowania tym jego dokładność maleje. Mogę jednak stwierdzić, że olbrzymi postęp w numerycznym prognozowaniu stanu atmosfery doprowadził obecnie do prawie pewnego prognozowania położenia głównych układów synoptycznych na 5-7 dni. Trochę gorzej jest z jakością prognozy gradientu ciśnienia (a z tego prognozą prędkości wiatru). Przykładem dalekosiężnych prognoz pola ciśnienia jest GFS (Global Forecast System ) Mapa ze strony Kolorem oznaczono wysokość powierzchni jednakowego ciśnienia poziomu 500 hpa

4 czy ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), wspólnego przedsięwzięcia krajów UE ( Mapa ze strony p!120!europe!pop!od!oper!public_plots! !!/ W ciepłej porze roku cyrkulacja zachodnia jest znacznie słabsza w porównaniu z późną jesienią, zimą czy wczesną wiosną. Dlatego też dominującym latem układem ciśnienia jest wyż jego wschodni czy północny skraj, centrum i wreszcie skraj zachodni lub południowy. W poszczególnych częściach układu wyżowego panują zdecydowanie inne pogody. Mniej więcej co 45 dni przechodzi front, wymienia masę powietrza i po nim rozwija się następny wyż - najbardziej wyczekiwany przez prezenterów pogody układ ciśnienia. Prognoza jest prosta - słonecznie, bez opadów i słaby wiatr. Jednak pogody w wyżach nie są wcale tak proste, poniżej przedstawię cykl rozwoju, trwania i zanikania układów wyżowych nad środkową Europą i Polską. Wyż skandynawski zaczyna się wzrostem ciśnienia po froncie chłodnym i napływem na południe zdecydowanie chłodniejszego powietrza pochodzącego znad Skandynawii, które płynie nad słabo ogrzanymi wodami Bałtyku i dociera niewiele zmienione nad Mazury i Pomorze. Przy silniejszym gradiencie ciśnienia występuje wówczas silny, niekiedy nawet sztormowy wiatr z kierunku północnego ; zaś przy słabym gradiencie pojawia się bryza dzienna wiejąca z północy na polskim wybrzeżu Bałtyku. W sumie na wschodniej krawędzi wyżu można liczyć się z chłodnym wiatrem północnym. Bardzo charakterystyczną cechą tego napływu powietrza jest szczególnie dobra widzialność sięgająca nawet km i charakterystyczny, seledynowy kolor nieba po stronie przeciwnej od niskiego słońca. W dzień obserwujemy tworzenie się chmur kłębiastych

5 cumulus o niewielkim rozwoju nie dających żadnych opadów i zanikających przed wieczorem. Pojawiają się przed południem w odległości kilkunastu kilometrów od brzegu, zanikają przed wieczorem. Jednocześnie z zanikaniem chmur słabnie wiatr, który po okresie nocnego uciszenia budzi się znów następnego dnia około godziny W okresie jesieni pojawienie się wyżu skandynawskiego kończy okres ciepłej i mglistej pogody. Raptownie zanika zachmurzenie warstwowe, może na chwile pojawić się w ciągu dnia kłębiaste (na wybrzeżu, Pomorzu i Warmii), w godzinach nocnych brak chmur i znacznie spada temperatura. Wiosną pojawianie się wyżu skandynawskiego łączy się z krótkotrwałym, okresowym wzrostem zachmurzenia kłębiastym, nawet z opadami przelotnego deszczu lub krupy śnieżnej. Znaczny kontrast między chłodnym morzem a wygrzanym lądem sprzyja rozwojowi takich chmur, układających się często w pasma równoległe do wybrzeża, zaś czas przechodzenia takich pasm wynosi 1-2 godziny. Przy silnym napływie z NW pojawiają się kilka razy w ciągu dnia, odstęp między nimi wynosi 2-4 godziny. Pogoda pomiędzy nimi jest czysta, ale obserwuje się zwiększenie prędkości i porywów wiatru z odchyleniami w lewo (na przykład NW przed pasmem, N po jego przejściu). Jest wyraźnie zimniej, w czasie północnego napływu powietrza spodziewać się należy chłodnych (przymrozkowych) nocy szczególnie w maju i czerwcu. W tych też miesiącach obserwuje się najczęstsze przypadki napływu z północy, w maju nawet do przysłów weszli chłodni ogrodnicy i zimna Zośka. Wzrost ciśnienia trwający 1,5-2 dni jest sygnałem, że wyż skandynawski rusza na południe. Wówczas naturalną tendencją zmiany kierunku wiatru jest skręcanie w lewo po wietrze NW spodziewać się można N i NE. Trwający dalej skręt wiatru na E i SE łączy się z równoczesnym jego słabnięciem. Taka kolejność zmiany wiatru i zwolnienie wzrostu ciśnienia dowodzi podchodzenia w nasz rejon centrum

6 wyżu wówczas dostajemy się w inne pogody, związane ściśle z centralną częścią chłodnego wyżu. W tym obszarze przyczyną utrzymywania się słonecznej pogody jest inwersja osiadania, która nie pozwala na znaczniejszy rozwój chmur. Skierowane na południe we wschodniej części wyżu chłodne powietrze łatwo ogrzewa się od zdecydowanie cieplejszego lądu, dlatego już od maja temperatura w dzień łatwo przekracza 20 stopni, ale noce i poranki są dalej chłodne. W centralnej części wyżu nie występuje istotny gradient ciśnienia i tym samym wiatry są słabe, ale nad większymi zbiornikami można zauważyć pojawianie się bryzy. Szczególnie łatwo powstaje nad Bałtykiem w maju i w czerwcu, gdy morze jest jeszcze bardzo chłodne. W centrum wyżu na niebie pojawiają się rano i trwają do późnego popołudnia niewielkie baranki cumulusy dobrej pogody. gdy chmury te są na niebie pojawia się okresami, co około 15 minut nieznacznie silniejszy wiatr, wynikający z odrywania od podłoża porcji cieplejszego powietrza. W okresie późnojesiennym, zimowym i przedwiośnia centrum wyżu jest obszarem, w którym zachodzi wypromieniowanie i tym samym znaczne spadki temperatury w okresie nocnym. Spadki w miesiącach zimowych sięgać mogą do -20 stopni a przy gruncie i niżej. Zupełnie inny charakter maja pogody w centralnej części ciepłego wyżu, którego centrum ulokowane jest na południe od naszego kraju nad Austrią, Czechami, Słowacją czy Rumunią. Wyż, który ma tam ośrodek jest w ciepłej porze roku mocno zmodyfikowany przez wpływ terenu. Pochodzi na ogół z masy powietrza morskiego, z reguły z wyżu utworzonego nad Wyspami Brytyjskimi, który przez wiele dni powolnego napływu nad środkową Europę utraciła zasoby pary wodnej, które wypadły wcześniej nad zachodnią Europą, bliżej granicy kontynentu z oceanem. Nad Polską latem panuje wówczas słoneczna, piękna

7 pogoda, często upalna (powyżej 30 stopni w dzień), chmury cumulus rozwijają się późno i zajmują co najwyżej 2/8 części nieboskłonu, a ich podstawy są wysokie. Kolor nieba jest przymglony, niekiedy o opalizującym odcieniu, wiele jest cirrusów. Wiatr w obszarze upalnego, południowego wyżu jest słaby, na ogół SW i S, bardzo zależny od warunków lokalnych. Ogólnie nad całym krajem pogoda północnej części wyżu zapewnia wysoką temperaturę, wiele słońca i słaby wiatr. W okresie jesieni pogoda centralnej części ciepłego wyżu jest opisywana jednym słowem mglisto. Gdy temperatura spadnie poniżej zera większość zasobów pary wodnej przechodzi w szron czy szadź osadzającą się na gałązkach, drutach, płotach. Gdy jest śnieg na podłożu szadź krystalizuje też na jego powierzchni. W wyżach zimą dominująca jest inwersja radiacyjna, nie zanikająca w ciągu dnia nawet słonecznego. Pod inwersją utrzymują się przez wiele dni chmury warstwowe stratus, z których pada mżawka lub śnieg ziarnisty, a widzialności są ograniczone. Układy wyżowe z centrum na południe od Polski są stacjonarne, ale ich pulsowanie niekiedy powoduje, że strefa frontowa przebiegająca nad Bałtykiem przesuwa się na południe, przechodząc nad wybrzeże czy pojezierza. Często zdarza się, że pólnocna część kraju jest pod wpływem stref frontowych, południe jeszcze w stacjonarnym wyżu. Nawet najdłużej trwający wyż wycofuje się znad środkowej Europy, wchodzimy wówczas w obszar zachodniej część wyżu i zbliżania się frontu Najczęściej spotyka się jeden z dwóch przypadków : wycofanie się wyżu na wschód lub na południe. Gdy wyż wycofuje się na wschód, nad Białoruś i centralną Rosję do Polski zaczyna napływać znacznie cieplejsze powietrze z południowej Europy. Spodziewać możemy się okresu upalnego, z pogodnym dniem, ale z możliwością wieczornej burzy. Gdy zaś wyż wycofuje się na Słowację, Ukrainę i Rumunię otwiera się droga do napływu powietrza znad Bawarii i Czech, na ogół wygrzanego i ze znacznymi zasobami wilgoci, co spowoduje, że nadchodzący front będzie aktywny burzowo i przyjść może o każdej porze doby.

8 Objawem rozpoczęcia się wycofywania wyżu znad Polski jest stopniowy, nieznaczny spadek ciśnienia, zmiana kierunku wiatru na S i SE i niewielki wzrost jego prędkości do umiarkowanego. Wiatr w miarę podchodzenia frontu zmienia kierunek na bardziej zachodni (zachodzi, idzie za słońcem). Bardzo charakterystycznym objawem tego typu pogody jest nie zanikanie wiatru w godzinach późno popołudniowych i wieczornych, czasem nawet zaczyna wiać nieco silniej jak w dzień szczególnie gdy rano była jeszcze cisza. Także charakterystyczne jest pojawianie się od zachodniej części horyzontu cirrusów najwyższych chmur pierzastych, stopniowo zaciągających zachodnią część horyzontu. Późną jesienią i zimą wycofywanie się wyżu na wschód czy południe jest pierwszą odznaką zbliżającej się odwilży. Jeśli w centrum wyżu utrzymywało sie zachmurzenie stratusem to na skraju układu, w miarę wzrostu prędkości wiatru i słabnięcia inwersji warstwa chmur gwałtownie zanika. W górach w takich sytuacjach występuje wiatr halny. Wiosną na skraju układu wyżowego występuje gwałtowne ocieplenie i zazwyczaj wybuch wegetacji. MOst,