Kā mēģināt prognozēt pērkona negaisu?
"Pērkona negaiss ir dabas parādība, kad spēcīgas gaisa/vēja strāvas, mākonī, izraisa lietus lāšu un krusas graudu sadursmes, radot elektriskos lādiņus. Starp lādiņiem uzzibsnī milzīga dzirkstele — zibens."
Šajā rakstā mēģināšu izskaidrot: 1. - Kas ir, un kā rodas pērkona negaiss? 2. - Kā pašam mēģināt noprognozēt pērkona negaisu. Uzreiz brīdinu-šajā rakstā tiks izmantota zinātniska terminu valoda un saīsinājumi. :)
Zibens izlāde virs Jelgavas 29.08.2022.
Kas ir, un kā rodas pērkona negaiss?
Kā jau minēju raksta pirmajos vārdos - pērkona negaiss ir dabas parādība, kad vēja strāvas, mākonī, izraisa lietus lāšu un krusas graudu sadursmes, radot elektriskos lādiņus starp kuriem uzzibsnī zibens, bet kas ir pats pirmais pērkona negaisa ierosinātājs? Negaisu ierosinātāji:
1. - Zema atmosfēras spiediena apgabals un ar to saistīta atmosfēras fronte: Mūsu reģionā šie ir galvenie plašu un spēcīgāku negaisu ierosinātāji, jo ar šīm atmosfēras frontēm mūsu reģionā parasti iepūst vēsāks vai siltāks gaiss. Šājā gaisa masu sadursmju joslā bieži veidojas lieli gubu mākoņi, kas tad arī nes lietusgāzes un negaisu.
2. - Karsta, mitra gaisa masa - nestabilitāte: Ja mūsu reģionā ieplūdusi karsta un mitra gaisa masa, tas ir viens no ierosinātājiem, kas var veidot pērkona negaisus. Precīzāk - ierosinātājs ir nestabilitāte, kas liek karstajam gaisam celties augšup un kondensēties.
Negaisu veidošanās process:
Pērkona negaisa attīstības process, vairumā gadījumu sākas ar mierīgām, skaidrām debesīm. Apstākļi var būt dažādi, bet ņemsim par piemēru saprotamāko scenāriju: 0 . (Clear Air Stage) - Silta, karsta pavasara/vasaras diena. Jūtams liels gaisa mitrums - sutīgs laiks. Siltais gaiss uzsāk augšupplūsmu.
1. (Cumulus Stage) - Siltais/karstais gaiss no piezemes sāk arvien intensīvāk celties augšup. Tiek sasniegts 0°C isotermas līmenis, kurā gaisā esošais mitrums sāk kondensēties. Sāk veidoties pirmie nelielie gubu mākoņi. 2. (Developing Stage) - Vienā punktā siltais/karstais gaiss uzsāk ļoti intensīvu augšsuplūsmu (warm updraft) Gubu mākoņi veidojas arvien intensīvāk un sāk strauji celties augšup un pieaugt izmērā. Labi redzama vertikāla attīstība augšup siltajam gaisam ceļoties augstāk un kondensējoties. Zem mākoņa var sākt pilēt retas, rupjas lietus lāses, jo palēnām sākas aukstā gaisa plūsmu nonākšana uz zemi (cold downdraft).
3. (Mature Stage) - Siltā gaisa augšupplūsma sasniedz maksimumu. Gubu mākoņi būtībā eksplodē, ļoti strauji pieņemas lielumā un augstumā. Mākoņu virspuse strauji izplūst lielā laktā. Tajā pašā laikā sākas ļoti intensīva aukstā lejupplūsma, kas uz zemi nonāk ļoti stipras lietusgāzes, krusas un brāzmaina vēja veidā. Sākas aktīva zibeņošana, jo mākoņu iekšpusē lietus, krusas un sīko ledus kristāliņu sadursmju rezultātā veidojas elektriskais lādiņš. Turpinoties spēcīgām lietusgāzēm, aukstais gaiss izplūst uz visām pusēm, un tādejādi tiek iztraucēta siltā gaisa pieplūde negaisa mākonim. 4. (Dissapating Stage) - Ļoti spēcīgās lietusgāzes ar brāzmaino vēju un iespējams arī krusu, auksto gaisu ir novadījušas uz zemi un tas ir izplatījies visapkārt negaisam. Siltā gaisa pieplūde negaisam ir pārtraukta pilnībā, tas vairs nespēj saņemt enerģiju un atlikušās lietus masas nokrīt uz zemi un mākonis izlīst.
https://pressbooks-dev.oer.hawaii.edu/atmo/chapter/chapter-14-thunderstorm-fundamentals/
Kā pašam mēģināt noprognozēt pērkona negaisu?
Negaisu prognozēt ir ārkārtīgi grūti, un pateikt precīzi, ka piemēram plkst-16:30, Jelgavā būs negaiss, nav iespējams, un ja ir iespējams, tad tikai kādu +/- 1h pirms tas notiek. Šajā blogā vairāk pamācīšu saprast negaisu prognozēšanai paredzētās kartes, un aptuveni noprognozēt negaisu attīstībai esošos apstākļus, kas jums pašiem var palīdzēt tālāk saprast - vai un cik lielā mērā iespējams pērkona negaiss.
Lasi blogu, un seko līdzi prognozes veidošanai soli pa solim. Ja nepieciešams vari vēlreiz atkārtot šo procesu, kad vien tas ir nepieciešams.
Visa pamatā ir pērkona negaisa ierosinātājs. Bez ierosinātāja negaisa veidošanās ir faktiski neiespējama. Ierosinātāju veidus jau noskaidrojām sadaļā "Kas ir un kā rodas negaiss?", vari aplūkot vēlreiz, bet tagad koncentrēsimies uz to - kā atrast ierosinātāju. Primārais, plašu un spēcīgāku negaisu ierosinātājs, kā jau noskaidroji ir karsts un mitrs gaiss. Šie ir 2 elementi, kas baro negaisu un ļauj tam veidoties. Mums būs jāapskata 4 parametri, kuri ir paši nepieciešamākie, lai secinātu, vai ir labvēlīgi apstākļi pērkona negaisu attīstībai.
Karstums (https://meteologix.com/lv/model-charts/swisshd-eu/2019061100/latvia/theta-e.html ) - ja tā drīkst teikt - nodrošina to, kam pēcāk celties augšup. Karstā laikā, viskārtākais gaiss bieži ir tieši piezemes slānī - vieta no kurienes tiek uzsākts negaisa dzīves cikls.
Mitrums (https://meteologix.com/lv/model-charts/swisshd-eu/2019061100/latvia/theta-e.html )- nodrošina to, ka līdz ar karsto gaisu būs kam celties, un pietiekamā augstumā kondensēties. Ja gaiss būs vienkārši karsts, bet sauss - nekas nenotiks, nebūs kam kondensēties, bet ja piezemē esošā, karstā gaisā ir mitrums, tas pie atbilstošiem apstākļiem tad ar augšupplūsmas palīdzību var celties augstāk atmosfērā, kondensēties un veidot gubu-negaisa mākoņus.
Nestabilitāte (https://meteologix.com/lv/model-charts/swisshd-eu/2020061100/latvia/mixed-layer-cape.html )- nodrošina to, ka karstais, mitrais gaiss, kas atrodas piezemes slāni, tiks celts augstāk atmosfērā, kur tas kondensēsies, veidos gubu mākoņus, kas pēc tam var nest negaisu. Vienkāršāk - cik daudz enerģijas būs pieejams negaisiem.
Nokrišņi (https://meteologix.com/lv/model-charts/swisshd-eu/2019061100/latvia/radar-reflectivity.html )- pastāv iespējamība, ka aplūkojot visus iepriekš minētos parametrus, tie ir ļoti atbilstoši, bet atmosfērā ir traucējoši apstākļi, kas neļauj tiem realizēties, tāpēc ir svarīgi noslēgumā aplūkot arī prognozēto nokrišņu karti, lai saprastu - vai modelis aprēķina tādu iespējamību, ka šajos atbilstošajos apstākļos var izveidoties lietusgāzes, kuras tad arī pavadīs pērkona negaiss.
Viena no vietām, kur var labi aplūkot aktuālās, augstas izšķirtspējas prognozes šiem parametriem nākamajām 3 dienām ir "meteologix.lv" Saites uz parametru kartēm ir pieejamas uzreiz aiz parametra apraksta augstāk. Karstums un mitrums: par laimi ir izstrādāts speciāls parametrs ar nosaukumu "Theta-E". Šis parametrs apvieno sevī 2 parametrus - gaisa temperatūru un mitruma daudzumu, tādejādi 2 svarīgākos negaisa attīstības elementus apvieno vienā, uzskatāmā kartē. Šeit galvenais princips - jo lielāka vērtība, jo labāk. Lielākas Theta-E vērtības norāda uz siltāku un mitrāku gaisu, kas ir kritiski nepieciešams negaisu attīstībā. Zem kartes pievienoju arī grafiku ar vērtību atšifrējumu un izskaidrojumu.
https://meteologix.com/lv/model-charts/swisshd-eu/2019061100/latvia/theta-e.html
Aptuvens vērtību atšifrējums. Katra situācija tomēr ir atšķirīga tāpēc uz šo atšifrējumu nevar paļauties pilnībā, bet lielākajā daļā gadījumā vērtībās zem 33°C norāda uz vēsu un sausu gaisa masu, kurā negaisu attsītībai nav labvēlīgu apstākļu. Vērtības ap 36-39°C joprojām norāda uz vēsu un diezgan sausu gaisu, bet kļūst arvien labvēlīgāki negaisu attīstībai, savukārt labas vērtības negaisu attīstībai parasti sākas no 45-48°C.
Theta-E vērtību atšifrējums
Nestabilitāte: parametrs, kas labi raksturo atmosfēras nestabilitāti ir CAPE (Convective Available Potential Energy). Šī parametra kartē uzrādītās vērtības norāda uz to, cik nestabila ir atmosfēra un vienkāršotāk - cik daudz enerģijas būs pieejams negaisiem lai tie veidotos. Ja iepriekšējā parametrā guvāt apstriprinājumu, ka gaiss ir karsts un mitrs, tad papildus tam ir jābut arī nestabilam, lai tas celtos augšup un veidotu gubu-negaisa mākoņus. Tāpat, kā iepriekšējais parametrs, arī šis parametrs negarantē negaisa veidošanos, bet gan norāda uz to, cik labvēlīgi apstākļi ir negaisu attīstībai un cik potenciāli spēcīgi tie var būt. Zem kartes parametra vērtību apraksts.
https://meteologix.com/lv/model-charts/swisshd-eu/2020061100/latvia/mixed-layer-cape.html
Aptuvens vērtību atšifrējums. Līdzīgi, kā ar iepriekšējo parametru arī šeit situācijas var bū atšķirīgas, bet lielākajā daļā gadījumu, vērtības zem 200 J/kg ir lielākoties nelabvēlīgas negaisu attīstībai. Vērtības ap 400-800 J/kg ir pietiekamas, lai radītu lokālus un relatīvi mērenus negaisus. Vērtības ap 1000-1500 J/kg jau ir pietiekamas lai veidotos spēcīgi negaisi. Vērtības ap 2000-3000 J/kg jau norādu uz īpaši lielu atmosfēras nestabilitāti un īpaši lielu enerģijas daudzumu negaisiem - tie var būt ļoti stipri, un vērtības virs 3000 J/kg jau norāda uz ekstremāli lielu nestabilitāti un ekstremāli daudz enerģijas negaisiem - tie var būt ekstremāli spēcīgi.
CAPE vērtību atšifrējums
Nokrišņi: Vēl viena karte, kas jau vairāk dod gala slēdzienu - vai gaidāms negaiss. Šajā kartē attēlota skaitliskā modeļa simulētais nokrišņu zonu izvietojums (ja tādas ir) noteiktā laikā. Faktiski šajā kartē datormodelis aprēķina to, kā izskatītos faktiskā nokrišņu radara aina dotajā laikā, tikai šī ir prognoze, un to nesajauciet - radars uzrāda, to, kas notiek pašlaik, šī ir tikai prognoze, kas mēģina simulēt - kā varētu izskatīties radars dotajā laika brīdī. Ja iepriekšējās kartēs redzējāt lielas Theta-E vērtības, lielas CAPE vērtības, bet šeit neredziet nokrišņus tajā brīdī - atmosfērā tomēr nebūs labvēlīgi apstākļi lai veidotos negaisi, savukārt, ja ieraugāt kartē, ka modelis sola spēcīgas lietusgāžu zonas - ar ļoti lielu varbūtību veidosies negaisa mākoņi. Šo karti, gan vēlams skatīties ļoti aptuveni, lai vienkārši gūtu kopainu - kur veidosies spēcīgākās lietusgāzes, kur tās virzīsies un kad tās visvairāk iespējamas jūsu apkārtnē. Zem kartes krāsu skalas izskaidrojums.
https://meteologix.com/lv/model-charts/swisshd-eu/2019061100/latvia/radar-reflectivity.html
Aptuvens vērtību atšifrējums.
CAPE vērtību atšifrējums
Ja esi izlasījis tik tālu un gribi noskaidrot - vai gaidāms negaiss, tad atbildi uz šiem jautājumiem:
- Vai tavā reģionā eksistē jebkāds negaisu ierosinātājs?
- Vai prognožu kartē uzrādās paaugstinātas Theta-E vērtības (vismaz 36-39°C)?
- Vai tiek uzrādīta arī nestabilitāte, jeb CAPE (vēlams vismaz 500-700 J/kg)?
- Vai papildus iepriekš minētajiem parametriem radara simulācijas produktā uzrādās lietusgāžu zonas?
Ja uz visiem jautājumiem atbilde ir "Jā!", tad ar lielu pārliecību var teikt - gaidāms pērkona negaiss. Protams viss ir atkarīgs arī no daudz citiem faktoriem, bet tā kā apskatoties šos 4 parametrus un to kartes, secināji, ka tavā reģionā eksistē negaisa ierosinātājs, ir karsta, mitra gaisa masa, liela nestabilitāte un modelis prognozē lietusgāzes, tad tas nozīmē, ka visi apstākļi ir ļoti labvēlīgi lai veidotos pērkona negaiss.