EOS: Silné kroupy jsou drahé a těžko předvídatelné

Každý rok kroupy způsobují obrovské finanční ztráty po celém světě.
Kdy ale udeří kroupy, zatím nedokážeme odhadnout. Klimatologové z celého světa spojují své síly, aby dosáhli pokroku v těchto projekcích.

V říjnu 2010 zasáhly pouštní město Phoenix silné bouřky s mnoha tornády a velkými kroupami o průměru až 5 centimetrů. Bouře během několika krátkých hodin způsobila těžké škody na majetku ve výši 2,7 miliardy dolarů, téměř výhradně způsobené poškozenými auty, rozbitými okny a zničenými střechami od krupobití.

Phoenix není sám. Rok co rok jsou kroupy pro velkou část světa jednou z nejnákladnějších přírodních katastrof. Ve Spojených státech způsobí krupobití každoročně škody ve výši přibližně 10 miliard dolarů. Je to také jedna z nejobtížněji předvídatelných událostí i pro standardní třídenní předpověď počasí, nemluvě o rozsahu klimatických změn v průběhu desetiletí.

Kvůli současným ekonomickým stimulům se vědci dlouho potýkali s přesnými předpovědi, kdy a kde udeří silné kroupy. Nová recenze mezinárodní skupiny odborníků na krupobití doufá, že objasní složitý problém předpovědi krupobití. Přehled publikovaný v únorovém čísle Nature Reviews Earth and Environment se blíže zabývá dostupnými studiemi krupobití po celém světě, aby určil současné vzorce krupobití a předpověděl, zda klimatické změny mohou zvýšit výskyt velkých krupobití.

Budování lepšího modelu

Kroupy vyžadují ke svému vzniku tři složky: konvekci (teplý vzduch stoupá a studený klesá), vlhkost ve vzduchu a různé rychlosti větru na zemi a ve výškách v atmosféře. Každá z nich musí být vhodná pro vytvoření podmínek, za kterých se mohou tvořit kroupy, ale ani tehdy není zaručeno, že kroupy dopadnou na zem před roztátím.

“Skutečným problémem, ke kterému se dostáváme, je to, že i když atmosféra vypadá, že by ve skutečnosti mohla produkovat kroupy, ve skutečnosti se to stává docela zřídka,” řekl Tim Raupach, klimatický vědec z University of New South Wales v Austrálii a hlavní autor studie. recenze. Modelování těchto „komponent“ je však nejlepším přístupem, který v současnosti modeláři mají.

Vzácnost skutečného krupobití vytváří to, co datový vědec Michael Tippett nazývá „dvojí pohromu“ – špatný sběr dat: Bouřky mají tendenci být malého rozsahu a mají krátké trvání, takže je obtížné je pozorovat. Tippett je docentem aplikované fyziky na Kolumbijské univerzitě, který se této studie nepodílel. Pokud kroupy nedosáhnou místa s krupobitím nebo je zachytí radar, údaje se obvykle skládají ze zpráv od jedinců zachycených v zóně krupobití. Ukazuje se, že zprávy obecně nejsou tak spolehlivé. I ta nejlepší data hlášení o krupobití mohou mít vážné nedostatky.

“Problém, který máte se sociálními daty, je ten, že lidé obecně přeceňují velikost krupobití,” řekl Raupach. Zprávy Crowdsourced* mohou být jednoduše fotografií krupobití v něčí ruce, takže je nemožné je přesně změřit. („Ruce každého jsou různé velikosti,“ řekl Julian Brimelow, fyzik z Environment and Climate Change Canada, který se na studii nepodílel.)

Zprávy o krupobití se shromažďují také z míst, kde se lidé během bouřky obvykle zdržují, jako jsou silnice a města. Záznamy o krupobití obvykle pokrývají krátké časové období, pouze malou oblast nebo obsahují lidské chyby, které znesnadňují použití dat pro vědecké modelování. Velká část údajů pochází z pojistných zpráv, které nejsou vhodné pro vědeckou analýzu počasí. Výsledek, řekl Brimelow, je “zmetek standardů” pro hlášení krupobití. “A to se liší podle země a času.”

Technologie detekce krupobití se zdokonalují a nástroje jako lidar a drony jsou stále dostupnější. Crowdsourced data jsou také stále běžnější. Tato zlepšení ve vykazování však stále neeliminují potřebu přesného dlouhodobého sledování.

“Pro věci, jako je změna klimatu, potřebujeme vysoce kvalitní data z dlouhých sérií,” řekl Tippett. „Takže i kdybychom všude dali podložky s kroupami, budeme muset počkat 40 let. To je důvod, proč je přístup „komponentního“ modelování atraktivní. “Myslíme si, že můžeme udělat rozumné odhady těchto rozsáhlých proměnných a alespoň získat nějaký nepřímý pohled na to, jak se mění.”

„O srážkách toho víme velmi málo, částečně proto, že jde o události malého rozsahu,“ řekla Olivia Romppainen-Martius, spoluautorka recenze a klimatická vědkyně z univerzity v Bernu. „Teprve nyní se ukázalo, že není dostatek dat a že jejich sběru je třeba věnovat nějaký čas a úsilí. Tato data budeme potřebovat k testování našich modelů proti pozorování.”

Dekódování dat o kroupách

Aby měl Raupach a jeho tým smysl v datovém nepořádku, prohlédli si všechny tyto záznamy a pokusili se shrnout obecné trendy pro všechny kontinenty kromě Antarktidy. To, co našli, nebylo zdaleka jasné.
“Někdy získáte protichůdné výsledky ze dvou meteorologických stanic vzdálených jen několik kilometrů od sebe,” řekl Raupach. „Zkusili jsme tedy udělat krok zpět a určit pro každý region, jakým směrem výsledky obecně ukazují? Nečekal jsem, že v tak malém měřítku uvidím takovou variabilitu trendů.“

Přestože výsledky byly často nekonzistentní – například různé zdroje pro USA ukázaly nárůsty, poklesy a žádné změny v krupobití – tým byl stále schopen vyvodit některé důležité závěry. “Účinky krup skutečně závisí na jejich velikosti: čím větší je, tím větší škody může způsobit,” řekl Raupach. I když studie nebyla schopna identifikovat oblasti, kde může být kroupy běžnější, identifikovala důležité trendy a mezery v datech a položila základ pro přesnější předpovědi krupobití a mezinárodní spolupráci v této otázce.

“Odvedli skvělou práci, když shromáždili všechny tyto informace,” řekl Brimelow. „V některých oblastech mohly být protichůdné signály… Opravdu hodně záleží na tom, abychom měli lepší data.“
K tomu pomáhá vytvoření mezinárodního týmu. “Měli jsme zdroje z různých oblastí světa, které sdílely své místní informace,” řekl Romppainen-Martius. Raupach zopakoval tento pocit. „Snažili jsme se najít někoho z každého regionu, který jsme pokrývali, a skončili jsme s tímto skvělým týmem. Bylo to skvělé společné úsilí.”

* Crowdsorting – Zapojení širokého spektra lidí do řešení určitých problémů inovativních výrobních činností s využitím svých tvůrčích schopností, znalostí a zkušeností formou subdodavatelské práce na bázi dobrovolnosti s využitím informačních technologií. Wikipedie.

V závislosti na teplotě vzduchu v různých ročních obdobích lze pozorovat mnoho zajímavých povětrnostních jevů. Například kroupy, sníh a sněhové pelety. Mnoho lidí si myslí, že jde o totéž: jaký je rozdíl, když je to všechno voda? Pokud se však podíváte pozorněji, mezi těmito jevy jsou jemné a velmi zajímavé rozdíly.

Sníh

Sníh je ve svém jádru jednoduše pevná forma vody. Ale když se podíváme na nádherné sněhové vločky, tak krásné a půvabné, zdají se nám skutečným zázrakem.

Jak taková krása vzniká? Především se tvoří v chladném období, kdy je venku mínusová teplota, v nimbostratových oblacích.

Mikrokapky vlhkosti ve spodních vrstvách mraků jsou přitahovány malými prachovými částicemi. Zdá se, že drží pohromadě a tvoří krystaly nejjemnějšího ledu. Když sněhová vločka začne pod silou své gravitace padat k zemi, začnou se na její „základnu“ lepit ještě menší kapičky vody ze vzduchu: tak vznikají krásné mnohohroté a symetrické tvary.

Jestliže například kroupy tvoří 95 % vody, pak sněhová vločka tvoří 95 % vzduchu – to vysvětluje její bílou barvu a velmi nízkou rychlost pádu (asi 0,9 kilometru za hodinu).

Град

Každý žák základní školy vám řekne, co jsou kroupy: je to něco mezi ledem, sněhem a deštěm. Když kapky vody zamrznou v atmosféře, padají na zem v podobě ledových krů. Navíc velikost těchto kousků ledu může být buď velmi malá (ne větší než zrnko) nebo velmi velká – velikost křepelčího vejce!

Guinessova kniha rekordů obsahuje největší kroupy, které na planetě padly a byly oficiálně zaznamenány. Ukazuje se, že největší kroupy padly 23. července 2010 v Jižní Dakotě ve Spojených státech. Velikost největší nalezené kroupy byla 47 centimetrů! A jeho hmotnost byla 900 gramů – téměř kilogram čistého ledu!

Jaký je tedy rozdíl mezi kroupami a sněhem? Za prvé, kroupy se tvoří v teplém období (od jara do začátku podzimu) z mraků cumulonimbus a bouřkových mraků (na samém vrcholu), které přinášejí silné lijáky. Většina vědců se domnívá, že kroupy se tvoří pouze současně s bouřkami.

Když teplý, vlhký vzduch začne stoupat směrem k mrakům, v samotných mracích se tvoří kapky vody. Jakmile se vzduchové hmoty začnou pohybovat, vzduch v nich se ochladí spolu s kapkami vody a prachovými částicemi. Proměňují se ve zmrzlá zárodky krup. Jakmile kroupy dostatečně ztěžknou, začnou pod tíhou vlastní váhy padat.

Někdy silné předbouřkové proudy vzduchu (například během cyklónů) zadrží kroupy nahoře (mohou „skákat“ nahoru a dolů na mrak, aniž by spadly), a pak se proces opakuje: kroupy jsou obaleny vlhkostí. vzduchové hmoty se pohybují a vlhkost zamrzá. Takto se hromadí vrstvy krup, které padají k zemi, když dosáhnou kritického množství. Když se podíváte na jednotlivé kroupy, můžete vidět něco zajímavého: malou bílou tečku uvnitř obklopenou vrstvami průhledného ledu.

Sněhové pelety

Ale sněhové pelety, jeden z nejzajímavějších atmosférických jevů, lze klasifikovat spíše jako typ krupobití než jako typ sněhu. Každý si jistě všiml takového zvláštního sněhu, který vůbec nevypadá jako sníh: sněhové vločky jsou obvykle lehké a bez tíže, vypadají jako krásné ploché vzory, ale tento sníh je poměrně velký, podobný malému, malému pěnovému plastu. To je ono – sněhové pelety.

Tento typ srážek se tvoří, jako sníh, během chladného období. Jejich způsob tvorby je však více podobný „kroupám“ – sněhové pelety se tvoří v nejvyšších vrstvách mraků: sněhové vločky z horních vrstev mraku padají do spodních a kombinují se s podchlazenými kapičkami kondenzátu. Proč není sníh, když sněhové vločky jsou „základem“ sněhových pelet? Sníh se totiž skládá ze sněhových vloček, které mají krystalický základ a symetrické tvary a zrno vypadává jako hotové bílé částice, které nemají žádnou symetrii ani průhlednost.

Mimochodem, pokud sněhové pelety v mraku klesnou ještě níže a spojí se s dalšími kapkami vlhkosti, pak spadne jiný typ srážek – ledové pelety! Na rozdíl od sněhu nejsou ledové pelety bílé, ale průhledné. Nejde však o kroupy, protože ledové zrno nemá uprostřed kapku, kolem které rostou vrstvy, a nepadá v teplém období, ale v chladné a vlhké zimě.

Nenechte si ujít nové publikace Z editoru