Kujawy: Pierwsza trąba powietrzna 2020 roku!

W poniedziałek, 4. maja, przez Kujawy przeszła trąba powietrzna. Zjawisko wystąpiło na terenach pól uprawnych i na nieużytkach. Nie spowodowało szkód. Ziemia Chełmińska była więc świadkiem pierwszego, dużego wiru atmosferycznego w tym roku w Polsce. Czy było to tornado?

Maj to szczyt sezonu tornad w Stanach Zjednoczonych. To właśnie w początku tego miesiąca, 21 lat temu, zanotowano najsilniejsze tornado w historii. W naszym kraju maj to dopiero początek sezonu burzowego. Nie oznacza to jednak, że najciekawsze i najgwałtowniejsze zjawiska występują tylko latem. Pierwszą trąbę powietrzną w 2020 roku w Polsce zanotowano na Kujawach. Nie ma informacji o szkodach. Informacje o zjawisku otrzymaliśmy od naszego obserwatora, wzbogacone później o relacje od świadków zdarzenia. Trąba powietrzna przeszła przez północne Kujawy (Ziemię Chełmińską) w okolicach Chełmży w poniedziałek, 4. maja przed godziną 11:00.

Kujawy – pierwsza trąba powietrzna w 2020 roku w Polsce

Pierwszy raport o możliwej trąbie powietrznej otrzymaliśmy o godzinie 11:16 od obserwatora SOB.033. Zawierał on zdjęcia leja kondensacyjnego, oraz chmury pyłu, wykonane z autostrady A1 na północ od Torunia, między Chełmżą a Kowalewem Pomorskim, mniej więcej na wysokości MOP Nowy Dwór. Wraz z publikacją zdjęć zjawiska w naszych mediach społecznościowych, zgłosili się kolejni świadkowie zajścia. Wśród nich był Pan Kamil Weber, który nagrał chmurę pyłu pod lejem z odległości kilkudziesięciu metrów.

Późniejsze zdjęcia z okolic Torunia (Grębocin) i Golub-Dobrzynia wskazywały na jeden i ten sam lej (zbieżność czasu i kierunku obserwacji). Zaraportowane czasy przez świadków to okres głównie między godziną 10:45 a 11:00. Pierwsza trąba powietrzna, jaka nawiedziła nie tylko Kujawy, a bardziej precyzyjnie Ziemię Chełmińską, ale i Polskę w 2020 roku, na szczęście nie spowodowała szkód i najpewniej była bardzo słaba jak na tego typu zjawisko.

Sytuacja synoptyczna

W poniedziałek 4 maja 2020 Polska znajdowała się w strefie granicznej wału wysokiego ciśnienia z centrum nad Północnym Atlantykiem i bruzdy niskiego ciśnienia znad wschodniej Europy. Dodatkowo w ciągu dnia doszło do cyklogenezy nad południowymi Niemcami i nad południową Szwecją, co miało wpływ na pogodę w zachodniej Polsce.

Dla ukazania przybliżonych warunków panujących na Kujawach w czasie zdarzenia, wykorzystano sondaże aerologiczne z trzech miast Polski, które ukazują stan atmosfery o godzinie 14 czasu lokalnego, czyli w czasie pomiaru najbliższego wydarzeniu. Analizie poddano pomiary z Wrocławia, Legionowa (koło Warszawy) i Łeby.

Ze względu na obecność wału wysokiego ciśnienia na każdym z sondaży wyraźnie zaznacza się inwersja z osiadania widoczna jako nagły wzrost temperatury wraz z wysokością oraz gwałtowny spadek wilgotności. Najlepiej widać ją w Legionowie, które znajduje się całkowicie poza oddziaływaniem wcześniej wspomnianych płytkich niżów.

Całkowita wodność atmosfery nie była wysoka. Kolumnowa zawartość pary wodnej (PWAT) zamykała się w przedziale 12-16 mm, co przekłada się na umiarkowane warunki jak na tę porę roku.

Warunki do rozwoju konwekcji w niemal całym kraju sugerowały rozwój pojedynczych komórek konwekcyjnych, które mogą generować wyładowania. Potencjalna energia konwekcji była na poziomie zerowym, lub niewielkim. Najwyższe wartości zanotował Wrocław – 40 J/kg, w Legionowie było to 13 J/kg, a w Łebie nie zaobserwowano potencjału. Index K będący niejako miarą prawdopodobieństwa burz sugerował możliwość ich rozwoju jedynie we Wrocławiu i Łebie. Wskaźnik zjawisk ekstremalnych (SWET) nieco podwyższony był także w tych dwóch miastach, ale nadal nie był alarmujący. Poziom kondensacji wahał się około 1500 m, w Łebie był niższy: około 1000 m.

Sytuacja konwekcyjna

Pierwsze chmury konwekcyjne zaczęły budować się około godziny 9:00, wraz z powstaniem pionowego gradientu temperatury, wywołanego napływem wspomnianej masy polarnomorskiej. Rozwinęły się, zgodnie z wydaną dzień wcześniej prognozą konwekcyjną, z powodu adwekcji masy polarnomorskiej, bogatej w wilgoć. Okoliczne chmury powstały nad lasami na zachód i południe od Torunia. Pierwsze opady w regionie zanotowano o 9:40, z większą rozbudową około 10:00. Mniej więcej 10 minut później z chmury kłębiastej powstałej nad rejonem toruńskiego lotniska, zaczął padać deszcz. Słabo wypiętrzona chmura w okolicach Gostkowa i Sławkowa gwałtownie się rozbudowała, według świadków generując umiarkowane opady i drobny grad.

O 10:30 zaobserwowano wzrost intensywności opadów, a 10 minut później jej spadek. Kolejne nasilenie wystąpiło około 11:10, gdy chmura przecinała autostradę A1. Wtedy też opad zajmował największą powierzchnię. Pół godziny później rozpadła się. Komórka nie była mocno wypiętrzona – dane radarowe wskazują na szczyt strefy opadu nie więcej jak 2 kilometry nad ziemią. Sama chmura również nie przemieszczała się zbyt szybko, mniej więcej z połową prędkości okolicznych opadów. Kierunek był jednak zgodny przez cały czas jej życia, co wyklucza mezocyklon. Również kształt chmury – niemal cały czas okrągły, zaprzecza obecności wirującego prądu wstępującego. Nie była to więc superkomórka.

To co dla rozwoju trąby powietrznej spod Chełmży mogło mieć największe znaczenie, to widoczny w każdym mieście uskok kierunkowy wiatru w dolnej troposferze. W Łebie przy ziemi mamy kierunek północnozachodni, a w wyższych warstwach wyraźnie zaznacza się składowa południowa. Podobnie jest w Legionowie, z tym że tam, uskok występuje na wysokości około 700m. We Wrocławiu obecność nagłej zmiany kierunku w jednej warstwie nadal jest wyraźna, jednak tam wiatr zmienia się z kierunku zachodniego na południowy.

Przebieg zdarzenia

Około godziny 10:45 niedaleko miejscowości Sławkowo w województwie kujawsko-pomorskim zeszła krótkotrwała trąba lądowa. Wir przeszedł około kilometr, choć nie można wykluczyć późniejszych, kolejnych kontaktów z ziemią. Lej, jak i chmura pyłu były widoczne z autostrady A1, a sam lej z Golub-Dobrzynia, Kowalewa Pomorskiego, czy z północnych części Torunia. Z posiadanego materiału wynika, że trąba nie uformowała pełnej kolumny, a jedynie słabo oddziaływała z ziemią. Mimo tego zdołała unieść pył z pola na znaczną wysokość, prawdopodobnie około 300-400 metrów, formując widoczny z daleka komin. Słabo widoczna kolumna piasku łączyła chmurę z ziemią, ale nie doszło do skondensowania się pary na więcej niż około 400 metrów poniżej podstawę chmury w szczytowym momencie.

Wir dotykał ziemi przez kilka minut, całość zjawiska trwała ponad dwie, ale nie więcej niż 10 minut. Kierunek przemieszczania był zgodny w ruchem okolicznych stref opadów, a więc z południowego zachodu na północny wschód. Lej przemieszczał się dość wolno, prawdopodobnie nie więcej niż 40 km/h względem ziemi. Wir przeszedł przynajmniej kilometr, jednak lej kondensacyjny widoczny był znacznie dłużej niż chmura pyłu. Trąba powietrzna nawiedziła Kujawy w okresie dość suchym, a pole na którym powstała było w trakcie orania. O pył nie było więc trudno, dzięki czemu wir był dość dobrze widoczny.

Klasyfikacja zjawiska

Już pierwsze zdjęcia pozwalały wysnuć wniosek, że mamy do czynienia z trąbą powietrzną, a nie z gustnadem, czy diabełkiem pyłowym. Choć nagranie z bliska może sugerować devila, zabrakło kilku czynników pozwalających na rozwój tak dużych wirów pyłowych. Po pierwsze, nasłonecznienie od rana było niskie, podobnie jak temperatury. Nie zanotowano też silniejszego wiatru, ani tym bardziej linii szkwałowej. To dyskwalifikuje gustnado i niemal całkowicie wyklucza dust devila.

W otrzymanych raportach widoczny jest wyraźny lej kondensacyjny, a na zdjęciu spod Kowalewa Pomorskiego (Srebrniki) udało się ująć całość zjawiska – powiązany z podstawą chmury konwekcyjnej lej kondensacyjny, oraz kolumnę pyłu dokładnie pod lejkiem. Pozostaje jeszcze kwestia tego, czy wir związany był z mezocyklonem. Już pierwsze raporty wskazywały na brak chmury stropowej, a dalsza analiza skanów radarowych niemal wykluczyła mezocyklon. Dopiero nagranie spod Torunia, ukazujące przyspieszony ruch chmur pozwoliło stwierdzić brak rotacji poza samym obszarem leja. Bezdyskusyjnie więc lej został zakwalifikowany jako trąba lądowa (landspout).

Szacowana prędkość wiatru i klasyfikacja

Zgodnie z relacją świadków, trąba pojawiła się na terenach pól uprawnych i nie wyrządziła żadnych szkód, nawet w drzewostanie. Z tego też powodu ocena jej siły jest utrudniona, choć luźny charakter chmury szczątków, niewielka średnica i krótki czas życia wykluczają silny lej. W większości przypadków trąby lądowe klasyfikowane są jako najsłabsze leje, uwzględniane przez skalę Fujity (EF0 lub EF1), choć zdarzały się nawet EF3. W Polsce najsilniejsza, zweryfikowana trąba lądowa otrzymała kategorię EF2 i została zanotowana w 2018 roku.

Chmura pyłu i drobnych, porwanych szczątków, miała średnicę podstawy nie większą niż 50 metrów. Szacując wysokość podstaw chmur konwekcyjnych na 1150 metrów (+- 50 metrów) na podstawie danych pomiarowych z Torunia, oraz porównując wysokość leja do jego szerokości można ocenić średnicę podstawy na około 35 metrów (+- 10 metrów). Przyjmując taką wartość, oraz zakładając mniej 16 obrotów leja wokół własnej osi na minutę, prędkość wiatru szacowana jest na 80-120 km/h. Jest to jednak wartość mocno orientacyjna, obarczona sporym błędem, być może także zawyżona. Dokładniejsza ocena prędkości obrotowej leja zajmie jeszcze trochę czasu.

Zgodnie z definicją, zawartą w udoskonalonej skali Fujity, trąba powietrzna, która nie wyrządziła szkód, klasyfikowana jest jako EF0. Również i w przypadku leja spod Sławkowa taki stopień przyjmujemy. Stricte wiatrowa skala Torro przewiduje stopień T1 dla większej części szacowanego zakresu. Taką też przypisujemy w naszej analizie.

Czym jest trąba lądowa?

Zgodnie z definicją, trąba lądowa to rodzaj trąby powietrznej dużej, niezwiązanej z mezocyklonem (rotującym prądem wstępującym burzy), łącząca podstawę chmury Cumulonimbus, lub mocno rozbudowanej chmury Cumulus z ziemią. Zazwyczaj są słabej siły, nie większej niż EF1, jednak zdarzały się nawet równe EF3 (w Polsce EF2). Zazwyczaj nie tworzy pełnej kolumny, tak jak mezocyklonalna trąba powietrzna (tornado). Jej podstawa to zazwyczaj rozległa chmura pyłu, nad którą zwisa lej kondensacyjny. Jeśli takie zjawisko wystąpi nad wodą, co w naszej części Europy jest częstsze niż nad lądem, wówczas mamy do czynienia z trąbą wodną. W przypadku trąby lądowej czas jej życia rzadko przekracza 15 minut.

Zazwyczaj formują się podczas rozbudowy chmury macierzystej, przez rozciągnięcie obszaru wirowości warstwy granicznej do obszaru prądu wstępującego chmury konwekcyjnej. Innymi słowy, obszar występowania zawirowań w dolnej troposferze zostaje zassany przez budującą się chmurę opadową. To z kolei powoduje niewielkie i zazwyczaj krótkotrwałe zawirowanie, które może w specyficznych warunkach wytworzyć lej kondensacyjny, a nawet trąbę lądową lub wodną. W Polsce takie zjawiska najczęściej występują przy napływie chłodnej masy powietrza polarnomorskiego nad nagrzany grunt lub ciepłe wody Bałtyku. Pionowy kontrast temperatury zwiększa siłę pionowych prądów powietrza (prądów wstępujących). Jeśli dodatkowo występują uskoki wiatru w dolnej troposferze, o leje kondensacyjne nie trudno.

Podsumowanie

Rodzaj zjawiska:
Trąba lądowa (landspout)

Siła:
EF0/T1

Szacowana prędkość wiatru w kolumnie:
80-120 km/h

Średnica leja u podstawy:
Około 35 metrów

Trasa:
Około 1 km

Czas trwania:
2-10 minut (najpewniej 2-5 min)

Szkody:
Brak

Opracowanie: Robert Marcinowicz i Daria Babś/Sieć Obserwatorów Burz