Zjawiska ekstremalne to takie, które wykraczają ponad przyjęte przeciętne normy, zdarzają się rzadko, tylko przy wystąpieniu szczególnych okoliczności i najczęściej niosą za sobą katastrofalne skutki dla otoczenia, w którym występują.

Spis tematów (kliknij, aby przejść do wyboru tematów)


Atmosfera

VII Ekstremalne zjawiska pogodowe

Zjawiska ekstremalne mają najczęściej charakter krótkotrwały, o trudnej do przewidzenia powtarzalności. Należą do nich:

  • Skrajnie niskie i wysokie temperatury
  • Długotrwały brak opadów i wywołana nim susza
  • Długotrwałe lub gwałtowne opady i wywołane nimi podtopienia i powodzie
  • Gwałtowne burze z wyładowaniami elektrycznymi – piorunami i możliwym gradobiciem
  • Szkwały
  • Potężne wiatry lądowe (trąby powietrzne) lub nadmorskie (cyklony tropikalne).

1. Skrajne temperatury

Temperatury ekstremalne to takie, które rażąco odbiegają od średnich dla danego obszaru i okresu w roku, choć zasadniczo o upale można mówić jedynie gdy ekstrema dotyczą najcieplejszego okresu roku, a o mrozie – najzimniejszego.

Ekstremalnie wysokie temperatury mogą być spowodowane długotrwałym wystawieniem na ekspozycje promieniowania słonecznego lub – napływem ciepłych mas powietrza z innych obszarów (np. ze strefy zwrotnikowej do strefy umiarkowanej).

Skutkami upałów mogą być:

  • Przegrzanie i awarie urządzeń elektrycznych
  • Znaczny wzrost zużycia energii związany z potrzebą chłodzenia
  • Śmierć ludzi wywołana udarami, zawałami, nadciśnieniem lub odwodnieniem lub problemy ze zdrowiem wywołane przez te zdarzenia oraz ewentualne poparzenia słoneczne i choroby skóry
  • Szybkie zużywanie się zasobów wód powierzchniowych i podziemnych
  • Szybkie psucie się żywności
  • Niszczenie powierzchni dróg asfaltowych

Upał jest szczególnie dotkliwy w miastach, gdzie do chłodzenia używa się czasem zraszaczy

Źródło: https://uml.lodz.pl/files/public/_processed_/a/d/csm_woda_2_bc03a83ba5.jpg

Ekstremalne mrozy najczęściej powodowane są napływem chłodnych mas powietrza np. mas polarnych nad obszar umiarkowany.

Skutkami mrozów mogą być:

  • Awarie środków transportu – silników maszyn, popękanie torów kolejowych, oblodzenie dróg, zaspy śnieżne, unieruchomienie transportu lotniczego
  • Awarie instalacji przesyłowych – wodociągów, kanalizacji, linii energetycznych
  • Znaczny wzrost zużycia energii związany z potrzebą ogrzewania
  • Śmierć ludzi wywołana wychłodzeniem, problemy ze zdrowiem – choroby układu oddechowego

Czasami mróz jest tak dokuczliwy, że w miastach ustawia się koksowniki do ogrzania

Źródło: https://d-art.ppstatic.pl/kadry/k/r/f4/44/5a9801e6ede98_o_large.jpg

2. Susza

Susza jest zjawiskiem hydrologicznym, ale wywołują ją procesy meteorologiczne. Oznacza długotrwały brak opadów lub bardzo znaczące zmniejszenie ich ilości w miejscu i czasie, gdzie i kiedy powinny one występować (nie mamy więc suszy na pustyniach, gdzie opady naturalnie nie występują). W przypadku długotrwałej suszy, obniżone zostają także poziomy wód gruntowych. Susze powoduje bezdeszczowa, wyżowa pogoda. Wysokie, a nawet ekstremalne temperatury sprzyjają suszy i potęgują jej skutki, ale nie są bezwzględnym wymogiem jej wystąpienia.

Skutkami suszy mogą być:

  • Poważne zmniejszenie produkcji rolnej i związany z tym wzrost cen żywności
  • Kryzys gospodarczy, zwłaszcza w sektorze rolnym
  • Przymusowe wyłączenia elektrowni chłodzonych wodą z ujęć powierzchniowych np. jezior lub rzek i związane z tym przerwy w dostawach energii
  • Unieruchomienie transportu śródlądowego
  • Niedobór wody pitnej i niezdolność do odprowadzania ścieków

Susze są najbardziej dotkliwe dla rolników

Źródło: https://alebank.pl/wp-content/uploads/2019/06/susza-pole-uprawy.jpg

3. Podtopienia i powodzie

Podobnie jak susza, także powódź (a dokładniej wezbranie) jest zjawiskiem hydrologicznym powodowanym przez czynniki atmosferyczne. Powódź to takie zwiększenie poziomu w rzece, które powoduje straty gospodarcze, a więc najczęściej zalanie okolic koryta rzeki przez wodę z tej rzeki. Powodują ją gwałtowne roztopy lub długotrwałe duże opady. Podtopienie jest z kolei lokalnym zjawiskiem (często poprzedzającym powódź) spowodowanym najczęściej przez gwałtowne ulewy i związane z tym zalanie niektórych miejsc niesąsiadujących ze zbiornikami wodnymi np. w wyniku niezdolności kanalizacji miejskiej do odbioru tak dużej ilości wody.

Skutkami podtopień i powodzi mogą być:

  • Śmierć ludzi lub zwierząt poprzez utopienie, porażenie prądem lub uderzenie ciężkimi przedmiotami niesionymi przez wodę
  • Zniszczenia infrastruktury, zwłaszcza budynków i pojazdów
  • Zniszczenia upraw
  • Zanieczyszczenie obszaru objętego zjawiskiem przez odpady niesione przez wodę
  • Zanieczyszczenie wody pitnej np. groźnymi bakteriami
  • Unieruchomienie transportu śródlądowego a lokalnie także innych rodzajów transportu

Podtopienia to coraz poważniejszy problem zabetonowanych miast

Źródło: https://d-pt.ppstatic.pl/kadry/k/r/1/e5/46/58a72b7ab6ec2_o,size,640×400,q,71,h,c83afb.jpg

4. Gwałtowne burze

Pod pojęciem burzy rozumie się takie opady, które mają charakter gwałtowny i współwystępują z nimi wyładowania elektryczne nazywane piorunami. Burze najczęściej są skutkiem upałów i towarzyszą chmurze Cumulonimbus.

Więcej o powstawaniu piorunów możesz przeczytać tutaj (kliknij).

Latem w chmurze Cumulonimbus może się także uformować grad. Grad powstaje jako kryształek lodu, który wynoszony jest w chmurze Cumulonimbus do wyższych, zimnych partii przez prądy wstępujące, gdzie obrasta płatkami śniegu. Spadek w dół chmury pod wpływem rosnącego ciężaru powoduje kontakt z przechłodzonymi kroplami wody, które w kontakcie z lodową kulą również zamarzają. Możliwe jest także ponowne wyniesie przez silne prądy wstępujące i powtórzenie procesu. Ostatecznie, gdy chmura nie jest już w stanie utrzymać lodowej kuli, spada ona z bardzo dużą prędkością na ziemię.

Możliwymi skutkami piorunów i gradobicia są:

  • Śmierć lub poparzenie w wyniku porażenia prądem
  • Uszkodzenie ciała przez spadający grad
  • Pożary wywołane uderzeniami piorunów
  • Zniszczenia budowli i pojazdów wywołane uderzeniami gradu
  • Zniszczenia pól uprawnych przez grad

Burze potrafią być bardzo groźne

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/20/B%C5%82yskawica.jpg

Grad potrafi osiągać nawet ponad 7 cm średnicy

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Grad-linijka.jpg

5. Szkwały

Szkwały to krótkotrwałe zjawiska odnoszące się do wiatru, polegające na radykalnym wzroście jego prędkości. Występuje najczęściej nad zbiornikami wodnymi, gdzie odczuwalne mogą być jego skutki. Powstaje na styku mas powietrza o różnej temperaturze, najczęściej przy udziale chmury Cumulonimbus. Ze szkwałem najczęściej współwystępują opady deszczu lub śniegu.

Skutkami szkwału mogą być:

  • Śmierć ludzi w wyniku przewrócenia lub zatopienia jednostek pływających
  • Straty majątkowe, zwłaszcza zniszczenia jednostek pływających

W 2007 r. szkwał zabił na Mazurach 12 osób

Źródło: https://r-http-bb.dcs.redcdn.pl/http/o2/tvn/web-content/m/p5/i/81dc9bdb52d04dc20036dbd8313ed055/8a5aef5a-ed37-11e1-8a41-0025b511226e.jpg

6. Trąby powietrzne (Tornado)

Trąby powietrzne (nazywane w USA Tornado) występują na wszystkich kontynentach oprócz Antarktydy (także w Europie i w Polsce, choć tu należą do rzadkości), ale w USA występują one najczęściej i mają one największą siłę. Mechanizm powstawania tornad jest dosyć złożony. Muszą ku temu zaistnieć sprzyjające warunki. W USA dzieje się tak, gdy ciepłe i wilgotne powietrze znad Zatoki Meksykańskiej przesuwa się ku północy, napotyka zimne i ciężkie powietrze znad Gór Skalistych. Zimne powietrze wypycha ciepłe ku górze, które unosząc się – skrapla i buduje potężną, chmurę burzową o wieżowym charakterze – Cumulonimbusa (Cb). W Europie w tym w Polsce, zjawisko powstaje na skutek zderzenia mas ciepłego i zimnego powietrza, wyłącznie latem.

Chmura Cumulonimbus o pionowej budowie – niezbędna dla powstania Tornado

Źródło:https://pbs.twimg.com/media/CmVOi02VUAIKd0W.jpg

Część zasysanego powietrza odbija się następnie od górnej warstwy najniższej warstwy atmosfery – Tropopauzy i powraca ku ziemi jako powietrze chłodne. Jednoczesne intensywne zasysanie ciepłego powietrze ku górnej warstwie chmury oraz opad zimnego powietrza ku ziemi prowadzi do powstania ruchu wirowego. Między centrum wiru, a skrajem powstaje olbrzymia różnica ciśnienia, która wzmaga wiatr.

Mapa przestrzennego mechanizmu powstawania Tornado w USA

 

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/43/Tornado_Alley_Diagram.svg/1920px-Tornado_Alley_Diagram.svg.png

Gdy opadające powietrze dotknie ziemi, powstaje charakterystyczny lej – wąska podstawa dotykająca ziemi i olbrzymia, rozbudowana chmura nad nią.

Tornado w Stanach Zjednoczonych

Źródło: https://www.worldatlas.com/r/w728-h425-c728x425/upload/d6/2f/71/shutterstock-104794319.jpg

Szczególnie narażone na Tornado są środkowe Stany Stanów Zjednoczonych – Teksas, Oklahoma, Kansas, Kolorado, Nebraska i Dakota Południowa. Obszar ten nosi nazwę “Alei Tornad”.

Obszary i liczba zanotowanych Tornado w latach 1950-2006 

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/Tornado_Alley.gif

Skutki Tornad zależą przede wszystkim od ich prędkości. Mierzy się je w skali Fujity od EF0 o EF5. Najgroźniejsze są tornada od EF3 do EF5, czyli takie, których prędkość wiatru przekracza 200 kilometrów na godzinę (a nawet 300 km/h). Zniszczenia mogę być duże – taka siła wiatru pozwala nie tylko porwać dachu budynków, samochody czy zwierzęta gospodarskie, ale nawet zniszczyć budynki do samych fundamentów. Zasięg działania Tornad jest jednak relatywnie mały – pas zniszczeń może mieć maksymalnie kilkaset metrów szerokości, choć znane są tornado, których szerokość mierzono w kilometrach, należą one do rzadkości. Tornado może jednak przebyć długą drogę, z reguły kilka do kilkunastu kilometrów, lecz w USA zdarzały się tornada (następujące po sobie kilka tornad), których łączny pas zniszczeń wynosił ponad 300 kilometrów.

Nowoczesne metody prognozowania pogody umożliwiają informowanie mieszkańców z wyprzedzeniem o nadchodzącym zagrożeniu. Ludność zwykle chroni się w piwnicach swoich domów lub specjalnie do tego przystosowanych schronach budowanych przez lokalne władze.

Skutkami trąb powietrznych mogą być:

  • Śmierć ludzi wywołana porwaniem przez wiatr lub przygnieceniem przez przedmiot niesiony przez wiatr
  • Zniszczenia budowli, obiektów infrastruktury, pojazdów
  • Zniszczenia dużych obszarów lasów

7. Cyklony tropikalne

Zjawiskiem o wiele groźniejszym od trąby powietrznej jest cyklon tropikalny. Jest to najpotężniejszy rodzaj wiatry znany na ziemi, którego siła potrafi równać z ziemią całe miasta.

Do wystąpienia cyklonu konieczne jest spełnienie dwóch podstawowych czynników: obecność ciepłej (minimum 25-27 stopni Celsjusza) wody oceanicznej o głębokości minimum 50 m oraz odległość minimum 500 km na północ lub południe od równika (co umożliwia zaistnienie siły Coriolisa wprowadzającej powietrze w ruch wirowy). Z tego powodu cyklony tropikalne występują niemal wyłącznie w strefie zwrotnikowej oraz ewentualnie w miejscach nieco oddalonych od zwrotników ale poddanych działaniu ciepłych prądów morskich. Na półkuli północnej ruch wirowy odbywa się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a na półkuli południowej zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

Obszar występowania cyklonów tropikalnych na świecie

Źródło: https://eoimages.gsfc.nasa.gov/images/imagerecords/7000/7079/tropical_cyclone_map_lrg.gif

Cyklony tropikalne występują w różnych miejscach – w USA nazywa się je Huraganami, z kolei we wschodniej Azji – Tajfunami. W zachodniej Azji i wschodniej Afryce nazywają się po prostu Cyklonami, na Filipinach Baguio, a w Australii Willy-Willy. Zjawisko podobne do cyklonu tropikalnego (ale o innej genezie) w Europie nazywa się Orkanem.

Podobnie jak w przypadku trąby powietrznej, początek powstawania cyklonu tropikalnego wiąże się z rozwojem potężnych chmur burzowych (głównie Cumulonimbusów). Coraz bardziej rozbudowany system zasysający ciepłe powietrze znad oceanu nabiera cech ruchu wirowego. W centrum układu powstaje obszar bardzo niskiego ciśnienia, który napędza dalszy wzrost prędkości wiatru. Zasysanie jest tak intensywne, że brakuje powietrza przy ziemi, w związku z czym wciągane jest także powietrze napływające z góry, które spływa do centrum układu tworząc tak zwane oko cyklonu, czyli obszar spokojny i bezwietrzny z obecnymi prądami stępującymi bardzo niskim ciśnieniem o szerokości kilkudziesięciu kilometrów.


Huragan Katrina uderzający w USA – jeden z najsilniejszch w historii (zdjęcie satelitarne)

Źródło: https://www.nnvl.noaa.gov/images/high_resolution/105v1_20050828-HURKatrina_.png

Cyklon niesie ze sobą nie tylko wiatr o niezwykle dużej prędkości (który mierzy się w 5-cio stopniowej skali  Skala Saffira-Simpsona i może dochodzić nawet do 300 km/h), ale też olbrzymie opady związane z obecnością chmur burzowych.

Skutkami cyklonów tropikalnych mogą być:

  • Śmierć ludzi wywołana porwaniem przez wiatr lub przygnieceniem przez przedmiot niesiony przez wiatr
  • Zniszczenia budowli, obiektów infrastruktury, pojazdów na masową skalę, a nawet zagłada całych miast
  • Zniszczenia dużych obszarów lasów i obszarów uprawnych
  • Wtłoczenie na ląd wody morskiej w postaci powodzi przybrzeżnej i związane z tymi skutki typowe dla powodzi