De ce a fost furtuna de pe 17 septembrie 2017 atât de puternică?

Astăzi, 17 septembrie, se împlinesc 4 ani de la unul dintre cele mai puternice evenimente meteorologice de pe teritoriul României, cel puțin de când se fac măsurători climatologice.

Astfel de furtuni sunt destul de rar întâlnite în zona Europei, dar destul de des în SUA, în zona Marilor Câmpii, și se caracterizează prin intensificări puternice ale vântului, ploi torențiale, frecvente descărcări electrice și grindină. Asemenea furtuni, după cum vom vedea, au o formă liniară, iar rafalele de vânt depășesc adesea 90 de km/h, deplasându-se cu viteză foarte mare și pe distanțe foarte mari, de peste 200, chiar 400 de km. Inclusiv denumirea lor este destul de ciudată, și anume, DERECHO.

Modul de formare al furtunilor în cadrul unui pasaj frontal rece

Pentru apariția unui asemenea fenomen, avem nevoie în primul rând de energie venită sub formă de radiații, apoi de gradient termic (diferențe de temperatură) pronunțat și, sigur că da, de fronturi reci. Iar pe lângă toate acestea, un flux puternic în altitudine, precum și umezeala scăzută de pe coloana troposferică pot crea mediul perfect pentru furtuni deosebit de puternice.

Un asemenea fenomen a fost cel din septembrie 2017, care a lovit puternic vestul țării și a creat multe pagube materiale, în urma acestuia căzând victime 8 persoane. Acum, vom analiza modul de formare și vom face analogie cu ceea ce s-a întâmplat în vestul României în septembrie 2017. Atunci, în vestul și centrul Europei acționa un imens talveg ce a adus și o masă de aer maritim polar, în timp ce sud-estul Europei și, implicit, România, se afla sub influența unor mase de aer cald, provenit de la latitudini subtropicale, deci Europa era între două anotimpuri, toamnă și vară. S-a format un puternic front rece, care se deplasa spre România. Acesta este primul factor, și probabil și cel mai important.

Înălțimea suprafeței izobarice de 500 hPa, la nivel european, pe parcursul zilei de 17 septembrie 2017

La început, ziua de 17 septembrie 2017 părea a fi una monotonă, cu un cer mai mult noros (cel mai probabil, dacă rămânea și peste zi la fel de monotonă, vorbeam de niște ploi de toamnă). Dar a ieșit soarele, iar temperatura a crescut rapid, la aproximativ 32 de grade celsius, cea mai ridicată valoare la ora 14 (mai târziu, la Zimnicea se semnalasera 37.5 grade celsius).

Înălțimea și temperatura suprafeței izobarice de 850 hPa, în după-amiaza zilei de 17 septembrie 2017

Insolatia puternică a dus la încălzirea stratului de aer din apropierea solului, imprimandu-i o accelerație pozitivă și, deci, a început mișcarea ascendentă. Ajungând la un anumit nivel, numit punct de rouă, vaporii de apă continuti de particula de aer au început să condenseze (să devină picături mici de apă). Acum vom reveni cu o observație, și anume, când are loc evaporarea, este nevoie de energie, pentru a face moleculele să evadeze din masa de apă, prezenta sub formă de căldură (căldură latentă de vaporizare). Când vaporii de apă condensează, această căldură este degajata în atmosferă (căldură latentă de condensare), astfel încât cu cât umezeala este mai mare, cu atât este eliminată mai multă căldură latentă, care nu face altceva decât să intensifice și să continue mișcarea ascendentă a particulei de aer, astfel încât se formează un nor cu mare dezvoltare pe verticală (Cumulonimbus). Nivelul unde se oprește mișcarea ascendentă este nivelul convecției (coincide de obicei cu vârful norului). Astfel se formează celula (termen științific pentru furtună).

Ciclul de viață al unei celule convective simple, precursorul unui episod puternic de instabilitate

În plus, a intervenit și frontul rece, care se formează atunci când aerul rece vine ca un bolovan și înlocuiește aerul cald, forțând-l să se ridice, formându-se astfel alte celule. La 17 septembrie 2017, prima celulă (mai exact, supercelulă!!) se formase în Serbia. La noi, aerul era destul de uscat, această uscăciune având, după cum vom vedea în cele ce urmează, un rol crucial în crearea intensificărilor de vânt.

Diagrama termodinamică realizată în urma unui sondaj aerologic la Belgrad, Serbia, în dimineața zilei de 17 septembrie 2017

Mai multe celule formează o furtună multicelulară (sistem multicelular), iar mai multe asemenea sisteme formează un sistem convectiv mezoscalar (Mesoscale Convective Sistem- MCS). Exact procesele mai sus menționate au dus la formarea unui sistem convectiv mezoscalar, cu o formă liniară (SQUALL LINE – LINIE DE GREN sau de vijelie), deasupra Serbiei. Ei bine, acești curenți de convecție atmosferici sunt exact la fel ca cei din interiorul planetei, care aduc magma la suprafață, având o componentă ascendentă și una descendentă. În cazul nostru, componenta descendentă vine sub forma intensificărilor de vânt, însoțite de ploi torențiale și uneori de grindină.

Formarea unei linii de vijelie, cu segmente arcuite- bow echo

Și acum, am revenit la uscăciunea din România. Când sistemul convectiv a ajuns în România, sigur că am avut mișcări descendente. A început ploaia. Toate bune până aici, dar datorită aerului uscat de deasupra solului, o mare parte din picăturile de apă s-au evaporat pur și simplu. Iar această evaporare, după cum am spus și mai sus, se face cu consum de căldură, astfel încât aerul se răcește brusc, densitatea sa crește (fenomen numit răcire evaporativă) și va ajunge să cadă la fel ca și cascada Duruitoarea. Acest fenomen, dacă este produs pe o arie mică, de câțiva kilometri, se numește MICROBURST. Dacă acesta se produce pe o arie mai mare de 5 km, se numește MACROBURST. Acum, curentul de aer rece se propagă pe orizontală, în fața frontului rece și va înlocui și acesta la rândul lui aerul cald din fața sa, formând posibile celule. Acesta se numește front de rafală și precede aceste lunii de gren. Astfel, se formează un bazin de aer rece în spatele furtunii, al cărui gust front va determina propagarea și menținerea la cote înalte a sistemului, precum și crearea unui gradient baric local, ce va intensifica fluxul în apropierea solului și va duce la apariția unui REAR INFLOW JET, ce ajută la intensificarea puternică a vântului, la arcuirea sistemului convectiv pe alocuri, cu formarea unui BOW ECHO, precum și deplasarea foarte rapidă a sistemului.

Formarea unui rear-inflow jet
Formarea frontului de rafală în fața sistemului noros convectiv

Când linia de gren are o lungime de peste 200, chiar 400 de kilometri, fenomenul se numește DERECHO. Exact asta s-a întâmplat și în vestul României în 2017, iar în contextul schimbărilor climatice, ne putem aștepta la o frecvență din ce în ce mai mare a fenomenelor de acest gen.De obicei, acestea au o formă arcuita, lucru observat și pe radar, sub denumirea de BOW ECHO.

Prezența ecoului arcuit (BOW ECHO) pe imaginile radar

Un indiciu al acestor fenomene il pot reprezenta norii Cumulonimbus cu particularitatea ARCUS, sau shelf cloud.

Nori Cumulonimbus capillatus arcus (shelf cloud), precursorul sistemelor convective mezoscalare

Problema cea mai mare este reprezentată de acea răcire evaporativă, care determină scăderea puternică a temperaturii particulei de aer, având loc exact opusul ascendentei puternice: aceasta va cădea rapid la sol. Curentul descendent apare, după cum am și observat, în faza matură a sistemului convectiv, când apar și precipitațiile, care pot trage un volum de aer rece (vă puteți imagina efectul conjugat al numărului mare de picături de apă și greloane de grindină).

Formarea downdraft-ului (curentului descendent al furtunii)

Iar la toate acestea, în zona curentului jet puternic a fost adusă și o masă de aer mult mai uscat, din stratosfera, care a intensificat răcirea prin evaporație. Inclusiv coliziunile dintre precipitații și jet stream-ul puternic a determinat un transfer de impuls și, deci, creșterea vitezei particulelor, de unde și intensificarea curentului descendent. Iar un alt efect important al răcirii prin evaporație a fost scăderea importantă a potențialului precipitabil, astfel încât am putut vorbi de o vijelie uscată, cu cantități de precipitații care abia au atins 10… 15 mm prin Carpații Occidentali. Imaginea perfectă a unui dry microburst, numai că la o scară incredibil de mare și, deci, cu foarte multe pagube materiale și victime.

Schemă a fenomenului de dry microburst

ANDREI ELIAS CĂLUGĂRU

Surse foto:

Furtuna devastatoare de la Timişoara – pagube, promisiuni şi vieţi pierdute

www.meteologix.com

https://www.wetterzentrale.de/de/reanalysis.php?model=cfsr&var=1&map=1

https://www.britannica.com/science/thunderstorm

http://www.faculty.luther.edu/~bernatzr/Courses/Sci123/comet/radar/severe_signatures/print_mcs.htm

http://theweatherprediction.com/habyhints2/719/

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *