Co padá z oblaků

Hovoří o tom Martin Novák z pobočky Českého hydrometeorologického ústavu v Ústí nad Labem - Kočkově.

Jak tedy srážky vznikají?

Martin Novák: To, že se vyskytují vodní kapky nebo ledové krystalky v atmosféře, nestačí. Podmínkou vzniku oblaků jsou výstupné pohyby, které ty droboučké kapičky drží ve vzduchu a nepustí je, aby začaly padat. Vztlaková síla výstupních pohybů je větší, než tíha těch kapiček nebo ledových krystalků. To znamená, že je třeba vymyslet nějaký mechanismus, jak zvětšit ty kapky nebo krystalky tak, aby už byly natolik těžké, že se ve vzduchu neudrží a začnou vypadávat směrem k zemi. A to je právě háček. Ono dochází samozřejmě ke spojování kapek mnoha mechanismy - například elektrostaticky, když se potkají kapky s různými náboji a nebo jedna nabitá a druhá nenabitá; nebo aerodynamicky, když se liší rychlosti sousedních kapek, které se pak mohou spojovat nárazy. U takhle malých částic nemůžeme zanedbat ani takovou věc jako je Brownův pohyb, to znamená nějaké jejich chaotické pohyby. Ale všechny tyto způsoby vedou jenom k tomu, že se nám ta původní hodně maličká kapička zvětší na nějakou maličkou kapičku, která ještě pořád padat nemůže. I pokud se čirou náhodou najde jedna, která překročí tu hranici a měla by tendenci padat, tak jakmile narazí do nějaké jiné kapky, většinou to skončí tak, že se "rozpleskne", ta její soudržnost zmizí a zase se z ní stanou hodně malé kapičky, které k zemi nevypadávají. Ukazuje se, že v mírných šířkách, kde je intenzita pohybů v atmosféře menší, je podmínkou vypadávání srážek to aby oblak byl smíšený a obsahoval jak vodu, tak led. Potom může docházet k tomu, že se potkají kapička vody a ledový krystalek, na který kapka zdánlivě přimrzne. Ve skutečnosti to je tak, že díky rozdílnému napětí vodních par nad ledem a vodou dojde k tomu, že se ta vodní kapička jakoby vypaří a vzniklá vodní pára se přidá do krystalické mřížky ledového krystalku. Výsledek je každopádně stejný, jako kdyby namrzla - ledový krystalek zvětší svůj objem a tím samozřejmě i hmotnost a pokračuje dál. Může potkat další kapku a teprve když se vytvoří dostatečně velký a těžký ledový krystalek, začnou vypadávat srážky. Ať jsou srážky kapalné nebo tuhé, vždy mají svůj počátek ve formě ledu. Vypadávají v podobě velkých ledových krystalků, které cestou k zemi buď roztají nebo ne. Další problém je v tom, kdy je vlastně oblak smíšený. Všichni si z fyziky pamatují, že bod mrazu, tedy 0°C, je bod, kdy zamrzá voda, ale ono to v atmosféře není pravda. V atmosféře se kapičky vyskytují v podobě přechlazené vody a podle experimentálních měření mrznou a mění se v led až při teplotách kolem -10 až -12°C. To znamená, že smíšený oblak nebude takový, který bude mít spodní hranici pod izotermou 0°C a horní nad ní v tom chladnějším vzduchu. Rozhodující izoterma bude právě někde kolem těch -10 až -12°C a kolem ní musí ten oblak být rozložen. Pokud má meteorolog předpovídat srážky, měl by si umět výšku oblačnosti správně určit.

Předpovídat srážky zjevně není nic jednoduchého... Co všechno se jako srážky označuje? Jak a podle čeho je meteorologové třídí a klasifikují?

Sněžení|foto: Jan Rosenauer

Martin Novák: To je otázka poněkud komplikovaná... To, co jsme zatím popisovali, byla jen část srážek - tzv. srážky padající. Pak jsou i srážky tzv. usazené. To jsou srážky, které vznikají úplně jiným způsobem. Vznikají přímo na zemském povrchu a nebo na předmětech, které na tom povrchu jsou, díky izobarickému ochlazování. To znamená většinou radiačním principem, kdy zemský povrch, případně ty předměty na něm, vyzařují dlouhovlnné záření. V nočních hodinách ho dostávají velice málo zpátky, tím pádem dochází k prochlazování, a při tom samozřejmě je ochlazovaná i ta vrstvička vzduchu, která bezprostředně souvisí s povrchem země nebo těch předmětů. Ten vzduch se může ochladit natolik, že už není schopen pojmout vodní páru a dochází ke kondenzaci, případně při hodně nízkých teplotách k sublimaci, kdy může dojít k přímému přechodu v led. Vznikají potom jevy, kterým říkáme rosa, jíní, jinovatka, námraza. To jsou všechno usazené srážky. Ty padající známe jako déšť, sníh a tak dále - je možné je zase rozdělit z různých hledisek. Prvním z nich není ani tak intenzita srážek, jako spíš proměnlivost té intenzity. Podle toho rozeznáváme srážky trvalé a přeháňky. Trvalé srážky jsou typické tím, že je jejich intenzita velice málo proměnlivá, ať už v čase, nebo v prostoru. Dá se tedy očekávat, že když prší, tak prší na velké ploše zhruba stejně a bez toho, že by se intenzita nějak výrazně měnila v čase. Přeháňky jsou pak typické tím, že jejich intenzita je jak prostorově, tak časově hodně variabilní. Známe to sami - chvilku prudce leje, pak zase spadne jenom pár kapek, pak znovu začne prudce pršet. Na jednom konci města je "slejvák", na druhém konci města nespadne ani kapka a podobně. To je přesně charakteristické pro přeháňky. Česká terminologie tady není zrovna nejpřesnější, protože trvalé srážky neznamenají, že musí pršet dlouho, jen ta intenzita není proměnlivá - známe trvalé srážky, které trvají třeba pět, deset minut. To slovo "trvalé" je trošičku zavádějící. Druhé dělení padajících srážek je podle jejich formy. Třeba u těch trvalých mluvíme o tom, že padá déšť, déšť se sněhem nebo sníh, stejně tak přeháňky mohou být dešťové, sněhové nebo smíšené. Pak ale existují ještě takové formy, jako třeba zmrzlý déšť. Ten vzniká, když vypadává déšť a někde nad zemí je prochlazená vrstva, předpokládá se nějaké inverzní vrstvení, a ty kapalné srážky v téhle vrstvě stihnou zmrznout. Potom existuje mrznoucí déšť. To zase předpokládá, že srážky dopadají v kapalném skupenství na podchlazený zemský povrch, který má teplotu alespoň jeden, dva stupně pod nulou; v okamžiku dopadu ty srážky okamžitě namrzají a vzniká ledovka, která je asi nejnebezpečnějším zimním jevem z hlediska nejen sjízdnosti, ale i schůdnosti veškerých komunikací a opravdu může způsobit velké komplikace. Potom existují takové typy srážek, jako jsou sněhová zrna, sněhové krupky, kroupy, ledové jehličky a tak dále. Asi by mohl vzniknout samostatný hodinový pořad, který by se věnoval tomu, jaké všechny druhy srážek jsou, a proč vypadají tak, jak vypadají.

Meteorologové pochopitelně atmosférické srážky sledují a v případě těch padajících i měří. Jak se takové sledování a měření provádí?

Meteorologové se také snaží vývoj srážek předpovídat - na budoucí hodiny i na nejbližší dny. Jak to dělají?

Když se podíváme na průběh srážek během roku nebo během dne, existují nějaká období nebo časové rozpětí, kdy prší víc nebo kdy prší častěji?

O srážkách by se dalo hovořit ještě daleko podrobněji a déle, náš prostor je však omezen. Není také naším úmyslem zahltit vás detaily a daty. Základní představu o tom, jak srážky vznikají, jak je meteorologové pozorují, měří a předpovídají, jste i tak jistě udělali. Možná teď budete shovívavěji hodnotit práci prognostiků, pokud se někdy takříkajíc "netrefí". I když bychom si nejspíš přáli opak, meteorologie je zkrátka věda, která zkoumá jevy v mnoha ohledech nevyzpytatelné a jen obtížně předpověditelné. A v tom je zároveň její krása. S tímto konstatováním by jistě souhlasil i náš dnešní host Martin Novák z pobočky Českého hydrometeorologického ústavu v Ústí nad Labem - Kočkově.

Vysíláno v Planetáriu č. 34/2009, 22. - 28. srpna (repríza z ledna 2008).
Přepis: NEWTON Media, a.s. Redakčně upraveno.
Kompletní rozhovor si poslechněte ZDE (17:14).