Supercela a druhy supercel

Jedná se o bouřkovou buňku, která je výjimečná svou dlouhou existencí, až několik hodin, výjimečně dnů. Supercela se skládá z jedné bouřkové buňky, která se neustále obnovuje. Typickým příznakem supercely je silný rotující výstupný proud a odklon od středního směru větru. Tento odklon se nejčastěji projevuje při pozorování radarových snímků.

Bouře se většinou stáčí doprava od směru středního větru, tedy po směru hodinových ručiček při pozorování shora. Výjimečně lze pozorovat opačné stáčení. Vhodnými podmínkami pro vznik supercely jsou vysoké hodnoty CAPE (convective available potential energy), což je energie, která se může nad daným místem uvolnit a způsobovat vznik konvektivní oblačnosti a bouřek. Další podmínkou je silný vertikální střih větru, který způsobuje náklon výstupného proudu. Pod pojmem vertikální střih větru si lze představit změnu směru a rychlosti větru s výškou.

Supercela se může rozštěpit na dvě sekundární supercely, které se vyznačují opačnou rotací výstupného proudu. Následně se od sebe vzdalují a jedna zpravidla zaniká (Řezáčová, 2007). Supercela se nemusí vždy projevovat intenzivními projevy počasí. Lze pozorovat silné multicely, které se mohou projevovat extrémněji než supercely. Ale supercela disponuje specifickými vlastnostmi, které u multicel a jejich systémů pozorovat nelze. Některé druhy supercel se projevují velmi slabě, ale vykazují typické supercelární rysy.

Rozhodujícím příznakem supercely je existence mezocyklony. Jedná se o rotující vír spojený s výstupným proudem v supercele. Tento víru se vyznačuje cyklonální nebo anticyklonální rotací. Mezocyklona zpravidla existuje maximálně několik hodin a její horizontální rozsah je 3–8 km. Mezocyklona vzniká transformací horizontální vorticity, která vzniká při výraznějším vertikálním střihu větru, na vorticitu vertikální. Díky rotaci mezocyklony dochází k poklesu tlaku ve středních úrovních bouřkového oblaku. Díky tomuto poklesu tlaku dochází k zesilování výstupného proudu, který živí samotnou bouři, což prodlužuje její dobu existence. Mezocyklony lze detekovat dopplerovskými meteorologickými radary.

Mezi další charakteristiky supercely patří přestřelující vrcholek (z angl. Overshooting top), rozsáhlá kovadlina, která se rozšiřuje po i proti směru střihu větru. Při základně lze pozorovat rotující oblačnost tzv. stěnový oblak (z angl. wall cloud). Vystupuje z oblačnosti směrem dolů, vizuálně působí jako stěna a v této oblasti je nejpravděpodobnější vznik tornáda.

Druhy supercel

Klasická supercela (CS)

Bouře kompenzuje výstupný updraft dvěma sestupnými proudy. Čelní sestupný proud (FFD) je situován severovýchodním směrem od mezocyklony a charakterizují jej silné srážky. Druhý, týlový sestupný proud (RFD) bývá naopak beze srážek. Při závěrečném stádiu bouře, kdy mezocyklona okluduje, se rozšiřují srážky i do RFD. Bouře je nejčastější producent tornád. Na dopplerovském radaru se nejčastěji bouře identifikuje díky hook echu.

Low Precipitation Supercell (LP supercela)

Bouře charakterizuje malé a relativně slabé srážkové jádro, které je dobře oddělené od updraftu (vzestupný proud). Updraft je v tomto typu bouře dominantní a silně nakloněný. Bouře se oproti jiným typům méně uchyluje doprava od středního směru větru. FFD (čelní sestupný proud) a RFD (týlový sestupný proud) jsou znatelně slabší a RFD nemusí dokonce být vizuálně přítomný.

LP supercela stejně jako klasická supercela se formuje v prostředí se silným střihem větru. Stále jsou však podmínky vedoucí ke vzniku LP supercely nejasné. Důležitým faktorem je také vertikální rozložení vlhkosti v troposféře. Vizuálně lze tento typ bouře identifikovat podle vytesaných stínů připomínající tvar vývrtky a často velice štíhlého vzhledu základny updraftu. To protože se LP supercely často formují v oblastech s nižší vlhkostí, většinou na suchých liniích (dry lines).

LP supercely se v majoritních případech rozpadnou, transformace na klasickou nebo HP supercelu je málo pravděpodobná. Může se tak stát když se LP supercela dostane do velice vlhkého prostředí. Klasické supercely se mohou rozpadávat, ale přitom stále udržovat rotaci updraftu, čímž se začnou stále vice podobat LP supercele. Tomuto procesu se přezdívá downscale transition. Tornáda se v těchto bouřích tvoří jen sporadicky, a pokud se už zformují, bývají slabá.

Bouře se vyznačuje malým srážkovým jádrem, čili nepřináší vysoké srážkové úhrny. Často ale způsobuje intenzivní krupobití s velkými kroupami. Radarová odrazivost bouře je velice slabá a bez pro supercely typického hook echa, přestože zrovna může obsahovat tornádo.

Jak bylo avizováno, LP supercely mohou vznikat na tzv. dry lines (suchých liniích). Dry line je zjednodušeně definovaná jako hranice mezi vzduchovými hmotami, které mají podobné teploty, ale různé relativní vlhkosti. Existují určité podobnosti mezi dry lines a atmosférickými frontami. V obou případech se jedná o rozhraní mezi dvěma vzduchovými hmotami různých charakteristik a v obou případech se zde vyskytuje konvergentní větrné pole. Tato konvergence je důvodem vzniku potencionálně silnějších bouřek, protože slouží jako spouštěcí faktor (iniciace).

Dry line ale neposkytuje tak silnou iniciaci, jako např. studená fronta. Je to proto, že rozdíl v hustotě mezi teplou sušší vzduchovou hmotou a teplou vlhčí vzduchovou hmotou není tak výrazný jako mezi teplou vlhčí vzduchovou hmotou a chladnou sušší vzduchovou hmotou. To znamená, že jen omezené množství konvektivních proudů, které zvedají teplý a vlhký vzduch, může prorazit zádržnou vrstvu a vytvořit bouři. S takovou omezenější iniciací vznikají spíše izolované bouře než rozsáhlejší bouřkové systémy. Izolované bouře se pak snadněji mohou vyvinout v supercely. Tyto situace jsou ovšem typičtější pro USA, kde oddělují vlhký vzduch z Mexického zálivu a suchý pouštní vzduch pocházející ze států na jihozápadě.

Tvrzení, že teplý sušší vzduch má vyšší hustotu, než teplý vlhčí vzduch se může zdát trochu neintuitivní. Můžeme si v tomto případě pomoct Avogadrovým zákonem, který zní takto: Stejné objemy všech plynů obsahují za stejného tlaku a teploty vždy stejný počet molekul. Vlhký vzduch je tedy lehčí, než vzduch suchý. Je to na základě odlišných relativních molárních hmotností mezi sušším a vlhčím vzduchem. Vodní pára obsažena ve vlhkém vzduchu má relativní molární hmotnost 18, zatímco suchý vzduch ale považujeme za plyn s relativní hmotností vyšší, téměř až 30.

High Precipitation Supercell (HP supercela)

Tuto bouři charakterizuje mnohem silnější srážkové jádro, které může ovinout celou mezocyklonu. Tento jev je velice nebezpečný, protože za dešťovým šlojířem se může skrývat tornádo. Díky silným srážkám bouře často způsobují záplavy. Dále se v nich vytváří silné downbursty. Na rozdíl od klasických a LP supercel mají nižší potenciál k tvorbě ničivého krupobití, protože se v bouři vyskytuje větší množství přechlazené vody, která na površích ledových krystalků mrzne, čímž se uvolňuje latentní teplo a dochází k oteplování povrchů krystalků. Kroupy tak nemohou dorůstat větších rozměrů.