Powstawanie burz

Burze od zarania dziejów są fascynacją, a jednocześnie przekleństwem ludzkości. Burza ma istotny wpływ zarówno na życie człowieka i innych organizmów żywych jak i na środowisko.

Zdjęcie 1.

Najprościej definiując burza to wyładowania elektryczności atmosferycznej przejawiające się krótkim i silnym błyskiem (błyskawica) oraz trzaskiem lub dudnieniem (grzmot). Zależnie od warunków meteorologicznych, w jakich dochodzi do rozwoju burz, wyróżnia się burze powstające na frontach atmosferycznych oraz burze powstające wewnątrz danej masy powietrza. Pierwsze z nich występują w wąskiej strefie o długości kilkuset kilometrów, a drugie występują pojedynczo i mają charakter lokalny (Woś, 2006). W każdym momencie na Ziemi szaleje blisko 2 000 burz..

Zdjęcie 2.

Warunkiem powstania burzy jest konwekcja (przenoszenie ciepła do góry – wstępujący prąd powietrza) oraz odpowiednia wysoka wilgotność powietrza. Pierwszą oznaką zachodzącej konwekcji są chmury pionowe Cumulus (chmury kłębiaste), a następnie Cumulonimbus (chmury kłębiasto-deszczowe). (Rys. 1)

Rys. 1

W rozwoju chmury burzowej wydziela się trzy fazy (Rys. 2):

1. Faza wzrostu;
2. Faza dojrzała;
3. Faza rozpadu.

1. Faza wzrostu

Kiedy ciepłe i wilgotne powietrze zaczyna wędrować ku górze, po przekroczeniu pewnej wysokości osiąga poziom kondensacji (skraplania) pary wodnej i zaczyna się rozwijać chmura kłębiasta o dużej rozciągłości w pionie. Para wodna ulega skropleniu na jądrach kondensacji (mikroskopijne cząsteczki dymu, pyłu, kryształki soli, zarodniki roślin, bakterie, kropelki cieczy oraz jony). Poziom kondensacji pary wodnej stanowi zarazem wysokość, na jakiej znajduje się podstawa tej chmury. Kolejne porcje unoszącego się powietrza powodują jej rozrastanie się. Prędkość prądów wstępujących wynoszą w dolnej części chmury 1.5-3.0 m/s i około 5.0-8.0 m/s w górze. Chmura burzowa, czyli rozbudowana chmura kłębiasta, nazywana jest Cumulonimbusem (Cb). Duże chmury Cb mogą zawierać około 250 kilometrów sześciennych powietrza, z czego mniej więcej połowa pochodzi z dolnych warstw troposfery. Mimo, że chmura odznacza się dużą wodnością, nie występują jeszcze opady w warstwie powietrza pod chmurą.

Cumulonimbus to potężna, gęsta chmura o dużej pionowej rozciągłości, w kształcie góry lub wielkich wież. Przynajmniej część jej wierzchołka jest gładka, włóknista lub prążkowana i prawie zawsze spłaszczona. Część ta rozpościera się często w kształcie kowadła, które może być rozciągnięty na setki kilometrów, przez silny wiatr wiejący w wyższych warstwach atmosfery (prądy strumieniowe).

Cumulonimbus składa się z kropelek wody i, zwłaszcza w górnej części, z kryształków lodu. Zawiera również duże krople deszczu oraz często płatki śniegu, krupy śnieżne, ziarna lodowe lub grad. Kropelki wody mogą być silnie przechłodzone. Silnie rozbudowane chmury burzowe tworzą najwyższe struktury spotykane na naszej planecie.

2. Faza dojrzała

W stadium dojrzałości burzy, które trwa od kilkunastu do kilkudziesięciu minut, z mieszaniny przechłodzonych kropelek wody i kryształków lodu w środkowych warstwach chmury mogą tworzyć się krople deszczu i z chmury wypadają produkty kondensacji pary wodnej w postaci silnego deszczu lub gradu. Jednocześnie występuje rozwój prądów zstępujących, których prędkość  przy podstawie chmury dochodzi do 8.0 m/s. Powoduje on wewnątrz chmury, szczególnie w jej najniższych partiach, poziome różnice temperatur, co zwiększa prędkość prądu wstępującego, nawet do ponad 25,0 m/s. Chmura rozrasta się ku górze o kolejne 3 000 metrów lub więcej i zwiększa swoją objętość. Bąbel chmurowy objętości 250 kilometrów sześciennych osiąga 420 kilometrów sześciennych, a jednocześnie w jego górnych warstwach leżących powyżej 10 km, w temperaturze poniżej -50 stopni Celsjusza, następuje zlodzenie kropelek wody. Chmura rozwija się tak długo, jak długo unosi się ciepłe powietrze. W fazie tej notowane są wyładowania elektryczne.

3. Faza rozpadu

W ostatnim stadium rozwoju chmury burzowej dominują prądy zstępujące powietrza, słabną opady i zanikają różnice temperatury pomiędzy chmurą a powietrzem ją otaczającym. Kontury chmury ulegają rozmyciu i stają się mniej wyraźne.

Rys. 2

Sezon burzowy w Polsce trwa przez cztery miesiące: maj, czerwiec, lipiec i sierpień, gdzie notuje się od 20 do 30 dni z burzą. W kwietniu i we wrześniu występuje od 5 do 15 dni z burzą, zaś w miesiącach od października do marca występują z reguły pojedyncze dni z burzą.

Opracowanie tekstu: Łukasz Pietrzak

Autor rysunków: Daria Babś

Autor zdjęć: Jakub Stradomski

Edycja: Jakub Stradomski

Literatura:

1. Hamblyn R.: Wielka Księga Chmur, Warszawa 2010;
2. Matuszko D.: Chmury i pogoda, Kraków 2006;
3. Tamulewicz J.: Wielka Encyklopedia Geografii Świata – Pogoda i klimat Ziemi, Poznań 1997;
4. Wasilewski T.: Zrozumieć pogodę, Poznań 2008;
5. Woś A.: Meteorologia dla Geografów, Poznań 2006;
6. Przewodnik Obserwatora Burz – SOB