Hevlínské tornádo 14.května 2002
Již několik málo dní před 14.květnem 2002 se už na našem území vyskytovaly celkem významné místní bouřky. Většina z nich vznikla v důsledku přehřátí zemského povrchu a následného vzniku instabilního zvrstvení, tedy způsobem u nás letos asi nejčastějším. Čtrnáctého května se ale již velmi brzo ráno do západních Čech dostala středně silná studená fronta. Přízemní fronta postupovala běžnou rychlostí od západu k východu. Už kolem jedenácté hodiny dopolední se na ní v oblasti Krušných hor vytvořila mírná bouřka, dokonce někde doprovázená i vypadáváním menších krup z bouřkové oblačnosti. Tato bouřka později postupovala podél hřebenu Krušných hor, díky nimž asi také zřejmě vznikla už tak brzy. Při postupu k východními Sasku a jihozápadnímu cípu Polska se tato bouřka rozpadávala.
Synoptická situace byla pro tento den standardní pro studené fronty postupující od západu na naše území. Při zemi málo významný tlakový gradient v brázdě nižšího tlaku vzduchu zasahující od severu. Teplotní gradient podél fronty byl také malý, za frontou nedocházelo k nějak velmi výraznému ochlazování, obvykle kolem 18°C byly teploty bezprostředně za frontou. Ve větší výšce byla situace podobná, vyskytovala se zde ještě mělčí brázda, která se pomalu vyplňovala a byla doprovázena na hladině 500 hPa teplotami okolo -20°C a teploty se zde nadále zvyšovaly. Jedinou věcí, která při vhodných podmínkách pro rozpad fronty nad Čechami výraznému zeslabení fronty bránila, bylo silné tryskové proudění ve výškách nad 8 km. Zde byla patrná mírná divergence proudění a značná horizontální proměnlivost směru větru v souvislosti s frontou. Před studenou frontou panovala ve vysokých výškách pohoda, slabý až silný vítr proměnlivého směru, jak se sluší na vertikálně silnou oblast subsidence v tlakové výši nalézající se na východ od frontální zóny. V oblasti fronty už ale bylo ve výškách silné proudění o síle 40-70 knotů (kolem 20-30 m/s) a jižního směru. Patrný byl vertikální střih větru, zejména co se změn rychlosti větru týče. Za výškovou frontou již bylo proudění ustálené, slabší a západního směru, jen ve výškách nad 10 km bylo zřejmě až jihovýchodní. Bohužel nemám k dispozici mapy divergence, takže vše je odsledováno jen z profilů atmosféry z Prahy z různých období 13.-15. května. Dá se předpokládat tedy, že fronta sahala od zemského povrchu do výšky kolem 7 km a postupně se rozpadávala.
Podle analýzy synoptické situace se tedy daly očekávat na frontě místní bouřky, na východě Čech a Moravy snad i s ojedinělým krupobitím. Tak tomu také bylo. Již v brzkých odpoledních hodinách se na frontě vytvářely četné bouřkové oblaky doprovázené spíše slabými přeháňkami nebo i ojedinělou bouřkou. Dvě hodiny po poledni se k východu postupující fronta nalézala už v oblasti východních Čech a Moravy. Kumulonimby se vytvářely jak v chladnějším vzduchu za frontou, tak také ojediněle i v teplém vzduchu před frontou. Podle radarového snímku byla patrná difluence proudění podél tropopauzy. kovadliny bouřkových oblaků směřovaly za frontou spíše k SSZ a SZ, na frontě čistě k severu a byly delší díky silnějšímu proudění. Před frontou, kde byly bouřkové oblaky ojedinělým úkazem, byly méně protáhlé a spíše směřovaly k SV.
Jak již je patrné z názvu, zajímá nás hlavně tornádo, které se vyskytlo v Hevlíně blízko jižních hranic s Rakouskem. Podívejme se na celou situaci z pohledu obyvatele Hevlína na Moravě. Brzo ráno bylo poměrně chladno, protože byla dost jasná noc (vliv tlakové výše na východě). Po východu Slunce se začalo rychle oteplovat a už po poledni byly teploty přes 20°C, ojediněle možná až 24°C. Na nebi bylo vidět jen vysokou cirovitou oblačnost, která slabě bránila průchodu slunečních paprsků až na zem. Již v poledne se v Rakousku před přibližující se frontou vytvořila první bouřková buňka, která nebyla zřejmě doprovázená blesky a ani zatím nevypadávaly žádné výrazné srážky. V souvislosti s dalším oteplováním povrchu a s přibližováním se fronty od západu až severozápadu tato bouřková buňka ještě nějakou dobu sílila a její oblačnost dosáhla výšek okolo 11 km. Protože se již ve výšce začalo projevovat významné tryskové proudění jihozápadního až jižního směru, začala se v souvislosti s ním začala u tohoto bouřkového oblaku vytvářet bouřková kovadlina a rozšiřovala se k severovýchodu, tj. směrem k oblasti Hevlína. Postupně se díky převládnutí sestupného proudění v oblaku začal vývoj bouřky zpomalovat, až docházelo k jejímu pozvolnému rozpadu. Začala zde bouřka s blesky, která jen velmi pomalu postupovala spíše východním směrem. Díky proudění ve vysoké výšce se kovadlina dostala až nad Hevlín, byla pozorovatelná ze země zpočátku pohledem na jihozápad. V té době již v této bouřce začalo formování gust frontu (frontě nárazovitého větru před bouřkou) na severovýchodní straně bouřky. Tato zóna větru postupovala směrem k Hevlínu rychlostí kolem 15-20 m/s, ale možná i rychleji.
Bezprostředně po 14. hodině a 15. minutě náš smyšlený obyvatel Hevlína mohl vidět na jihozápadě hradbu nízké tmavé oblačnosti spojené s frontou nárazového větru vytvořené rakouskou bouřkou. Od severozápadu se však v tu dobu přiblížila hradba prudce se rozvíjejících kupovitých oblaků, které postupně přecházely dále k východu. Tyto oblaky již byly spojeny s aktivitou studené fronty. V důsledku existence slabě instabilně zvrstveného teplého vzduchu při zemi už stačil jen malý impuls v podobě nadzvednutí vzduchu ze země na frontální ploše k tomu, aby se vytvářely velké bouřkové oblaky. Oblačnosti na severozápad od Hevlína zatím nevytvářela déšť ani blesky, neboť se ještě nezformovaly potřebné sestupné proudy. Takový tedy mohl být asi pohled na nebe z nějakého místa v Hevlíně. Běžný pozorovatel by si nejspíš nevšiml toho, že pozorovaná oblačnost vlastně tvoří dva oddělené systémy, jeden patřící k rakouské bouřce a druhý k prudce se vyvíjejícím bouřkovým oblakům na frontě. Co se týče větru, ten vál před frontou spíše z jihovýchodu až východu a byl slabý až mírný. Za frontou ani ne 30 km západně už vál vítr západní a spíše čerstvé intenzity.
Kolem čtvrt na tři byla již zřejmě vidět v dálce jihozápadním směrem oblast rychle se pohybujících nízkých roztrhaných oblaků velmi tmavého odstínu, které měly zřejmě vzhled jednolité tmavé masy pod oblaky. Už v této době mohly být na předních oblacích vidět výběžky oblaku směřujících k zemi, ty však asi nebyly příčinou vzniku tornáda. V této době již přestalo svítit slunce a trochu se zatemnilo. Protože se již bouřkové oblaky ze severozápadního směru také dostavily k západní části obce, zřejmě nebylo patrné, že nepatří ke stejnému systému jako bouřka na jihozápadě (mimochodem už asi nešlo o bouřku, protože blesky nebyly vidět). Začaly padat malé kroupy propadající z kovadliny jihozápadního kumulonimbu, nebylo jich však mnoho. V tuto dobu (kolem 14:15-14:20) se ale zřejmě již vytvořilo první tornádo či dva víry někde nad zemským povrchem. Šlo o víry, které při zemi nadzvedávaly a vířily suchou půdu, díky čemuž byly při doteku na zem dobře viditelné jako úzký černé sloupy sahající do výšky desítek metrů. Podle zpráv hevlínských občanů bylo možné vidět dva víry, jedno výraznější na západě a jedno úzké a slabé na jihu. Později se podle výpovědi spojily oba víry do jednoho tornáda. Tornádo nepůsobilo žádné větší škody, jen dokázalo urvat nějakou větší větev ze stromu či jí zlomit a odhodit na krátkou vzdálenost. Slabé tornádo s kruhovou rychlostí zřejmě něco málo přes 120 km/h postupovalo směrem k obci, přičemž nad lesnatým nebo jiným hustým porostem přestávalo být dobře viditelné, nad půdním povrchem pak už bylo ale výrazně lépe vidět. Poté, co se tornádo přiblížilo k jihozápadní části obce mělo již asi podobu vysokého sloupu, který pronikal přes slabou vrstvu nižší oblačnosti, při zemi se vítr stáčel směrem do tornáda a vál převážně rychlostí přes 15 m/s, na okrajích tornáda však vítr dosahoval zřejmě až 25-30 m/s. Tornádo v této době bylo asi nejsilnější. Po cestě městem vytvářelp menší trosky, ze střech odlétávaly mimo tornádo ojedinělé tašky, přímo v tornádu pak vítr sbíral i desítky tašek najednou, což působilo větší škody na střechách domů. Na stromech působil velké škody, některé menší stromy převrátil, u větších stromů odnesl i středně velké větve na kratší vzdálenost. Na stavbách působilo malé škody, došlo jen ke zborcení několika málo zídek, zřejmě v důsledku střetu letících trosek. Po několikaminutovém průchodu obcí začalo výrazně slábnout, až došlo k jeho zániku v severní části Hevlína, kdy se tornádo buď zvedlo ze země do oblaku nebo se zcela rozpadlo.
Co bylo zřejmě příčinou vzniku tohoto tornáda? Především musím napřed říci, že jsem v Hevlíně nebyl, a tak pouze můžu usuzovat z několika indicií uveřejných na stránce ČHMÚ věnované tomuto tornádu, jakým způsobem asi vznikly tornádické víry a vlastní tornádo pozorované v Hevlíně. V úvahu připadají dvě možnosti. První by zahrnovala tornádo s krátkou dobou životnosti v hlavním výstupném proudu podél přízemní čáry fronty, ze kterého se tvořila nová bouřková buňka. Takovou možnost bych ale považoval za méně pravděpodobnou, protože byl v oblasti fronty jen celkem málo významný střih větru podněcující případné tornádo, a instabilita nebyla tak výrazná, aby podnítila vznik tornáda v literatuře označovaného jako "cold air funnel", které však také potřebuje pro svůj život pomalé proudění. Navíc se takováto tornáda obvykle velmi rychle rozpadají a postupují s vlastní frontou velkou rychlostí, takové tornádo trvá nejvýše pár minut,ale spíše jen pár desítek sekund. Při rychlosti fronty něco přes 40-50 km/h by se tornádo pohybovalo příliš rychle a už vůbec by nevznikly dva víry poblíž sebe, jak bylo prý pozorováno obyvateli Hevlína. Je tedy nutné vidět příčinu ve vzniku několika faktorů, které dohromady mohly zapřičinit vznik tornáda. Ani jeden faktor nutný pro vznik tornáda totiž nebyl příliš významný, střih větru byl spíše malý, instabilita také malá, a už vůbec se nevyskytovala žádná mezocyklóna v bouřce, která by mohla vytvořit silné tornádo. Hodnoty CAPE před frontou dosahovaly nejvýše 300 J.kg-1, Bulk-Richardsonovo číslo dosahovalo příznivých hodnot okolo 35 až 45, střih větru BRN ani hodnoty přes 10. Proto se před frontou vyskytovalo málo kumulonimbů a nevytvářely se rotující vzestupné proudy. V dalším odstavci tedy uvedu asi nejpravděpodobnější princip vzniku hevlínského tornáda ze 14.května. Osobě mu dávám tak 40%-ní šanci, že zcela vysvětluje vznik tohoto tornáda.
V souvislosti s dříve vzniklou bouřkovou buňkou na jihozápad od hraničního přechodu se vytvářela rozsáhlá kovadlina bouřkového oblaku, která směřovala a dále se roztahovala k oblasti Hevlína. Protože v této bouřce převládly postupně sestupné proudy, začaly z kovadliny vypadávat malé ojedinělé kroupy a ve větších výškách docházelo ke zchlazování vzduchu v důsledku intenzívního vypařování oblačných kapek pod kovadlinou a tedy nad vrstvou suchého vzduchu před frontou. I když samotná kovadlina z tohoto kumulonimbu byla ještě daleko od Hevlína, v důsledku silného proudění o síle kolem 25-30 m/s ve vysoké výšce se destabilizovalo zvrstvení pod bouřkovou kovadlinou asi již i před jejím severovýchodním okrajem. Při zemi naproti tomu bylo dost teplo, slunce nadále ještě hodně prosvítalo cirovitou oblačností a oteplovalo zemský povrch. Bouřková oblačnost propagující ze severozápadu však hrála při vzniku tornáda také velkou roli. Z rakouské bouřky se v sestupných proudech zformovala fronta nárazovitého větru (gust front) ve směru severozápad-jihovýchod a dále postupovala k severovýchodu, tj. k oblasti Hevlína, rychlostí kolem 15 m/s (běžná rychlost gust frontu), spíše však rychleji. Tento gust front pak zřejmě vytvořil při zemi vynikající podmínky pro vznik přízemní konvergence proudění s výrazným horizontálním střihem větru, a to nejen při zemi, ale také vysoko do výšky.
Potom se začala projevovat činnost fronty. Kdyby nebyla v blízkosti studená fronta, bouřka a s ní i bouřková kovadlina patřící k bouřkovému oblaku vzniklém v Rakousku by se brzy rozpadla a přinesla by jen slabé ochlazení a nevýrazné srážky, určitě by se velmi těžko mohlo vytvořit tornádo. V součinnosti s nadzvedáváním vzduchu na frontě se na krátkou dobu pozastavil rozpad bouřkové kovadliny, díky čemuž se pak vystupující vzduch po frontální ploše dostal do výšek s velmi studených vzduchem produkovaným vypařováním srážek pod kovadlinou bouřkového oblaku. Vznikly tak pod kovadlinou silné vzestupné proudy, čemuž odpovídá mírné zvýšení radiolokační odrazivosti kovadliny před jejím přechodem přes Hevlín. Rozvoj silných vzestupných proudů v kovadlině oblaku odstartovaných původně nadzvedáním vzduchové hmoty nad studenou frontou tak společně s vtahováním vzduchu do velkých výšek v důsledku silného divergentního proudění podnítilo vznik oblasti nízkého tlaku vzduchu při zemi, před gust frontem. To vše by mohlo zřejmě podnítit vznik nových bouřkových buněk, nikoliv však ještě tornáda. Třetím faktorem pak už byla jenom fronta nárazového větru (gust front), která se přiblížila od jihozápadu z rakouské bouřky. Tak poblíž Hevlína vznikla zóna konvergence s výrazným střihem větru. Na rozhraní gust frontu a několik stovek metrů před frontální čárou zřejmě vzniklo hevlínské tornádo. Vše by měly objasnit předešlé i následující obrázky, kde křížkem je označen Hevlín. Pokud bych mohl odhadovat hodnoty sledované meteorology při předpovědi bouřkových jevů, hodnoty CAPE dosahovaly v mezních hodnotách nejvýše 600-800 J.kg-1, SREH okolo 400 m2s-2, EHI ~ 1,5, CIN přibližně - 80 J.kg-1 a Bulk-Richarsonovo číslo kolem 20 (střih větru BRN ~ 40). Tyto parametry už jsou dostatečné pro vývoj slabého tornáda s krátkou dobou trvání. Takové bylo právě tornádo v Hevlíně. Původně se zřejmě pohybovalo malou rychlostí, neboť asi vzniklo ještě pár kilometrů před frontou. S tím jak fronta rychle postoupila k východu a změnily se u frontální bouřkové oblačnosti přicházející od severozápadu až západu formovat významné sestupné proudy, došlo k zániku tornáda. O tom, že se zformovaly na frontálních kumulonimbech sestupné proudy svědčí vznik bleskové aktivity několik km východně od Hevlína (vznik bouřek). Tornádo mohlo zřejmě trvat maximálně několik málo desítek minut, spíše ale méně než 20 minut. Ve zprávě ČHMÚ bylo uvedeno, že byly pozorovány zpočátku dva víry, které se postupně spojily do jednoho tornáda. Takové víry ve větším množství se vyskytují zejména na gust frontech a také jsou obvykle jen pár metrů až nejvýše několik desítek metrů široké. Tím se tedy dost liší od tornád spojených s mezocyklónami, neboť při nich je nutná rotace bud celé nebo alespoň výrazné části bouře. Podle škod uváděných ve zprávě a podle fotografií lze předpokládat, že tornádo dosáhlo intenzity F0, ve svém největším rozvoji snad i F1 s rychlostí větru na okrajích tornáda v rozmezí 100-150 km/h. Savá schopnost tornáda byla zřejmě značná.
I když mohlo tornádo vzniknout i jiným způsobem, tomuto výkladu bych věřil asi nejvíce. Jediná věc, která mě trochu zarazila, je skutečnost, že snad už tornádo bylo pozorováno i v Rakousku. Touto zprávou si ale nejsem moc jist. To by totiž znamenalo, že by se tornádo na gust frontu mohlo vytvořit i bez součinnosti se studenou frontou. Myslím si, že to není moc pravděpodobné, protože bouřka vzniklá v Rakousku a jiné bouřkové oblaky vznikající před frontou na Moravě se vyvíjely poměrně pomalu díky malé instabilitě. Takové bouřky nedokáží vytvořit silný a rychle postupující gust front, který byl v případě hevlínského tornáda nejspíš druhým hlavním motorem vzniku tornáda. Zdaleka nejdůležitějším faktorem asi byla přítomnost fronty produkující konvergenci přízemního proudění v součinnosti s přibližujícím se gust frontem. Podmínky, které se vyvíjely ve výšce jen podporovaly případné tornádo. Pokud znáte další skutečnosti, které by mohly zde popsaný proces vzniku hevlínského tornáda potvrdit nebo vyvrátit, prosím informujte mě.
Shrnu-li vše dohromady, vytvořil jsem pár bodů, tj. faktorů, řazených podle důležitosti, které asi vedly ke vzniku hevlínského tornáda:
Protože jsou tyto faktory na sobě závislé, nelze až tak bazírovat na přesném pořadí důležitosti. V každém případě doporučuji přečíst si zprávu ČHMÚ věnovanou tomuto tornádu. Na závěr uvedu přibližné znázornění situace z 3d-pohledu z jihovýchodu.
Radarové snímky upraveny ze zdrojů ČHMÚ, ostatní vytvořeny zcela autorem článku.
Vytvořil: Tomáš Psika
Datum: 6.6.2002 17:22