Jak to vlastně je s tím aerologickým diagramem

Meteorologové vypouštějí několikrát denně balónové sondy, měřící tyto parametry a vysílající je do pozemního střediska. Jedním z možných datových výstupů je pak graf, který se nazývá aerologický diagram a ten je velmi důležitý při předletové přípravě pilotů, nejen těch plachtařských.

Pro plachtaře je však aerologický diagram zřejmě hlavním předpovědním podkladem.

Vertikální rozložení teploty a vlhkosti vzduchu je totiž velice podstatné pro vývoj termiky a výškový vítr zase ovlivňuje rychlost letadla vůči zemi, jeho snos a celkovou taktiku letu. Tento článek by měl napomoci začínajícím a středně pokročilým plachtařům, kteří se v aerologickém diagramu chtějí vyznat a zatím ještě nevědí, co v něm vlastně která čára znamená. Jak si ukážeme, z diagramu můžeme vyčíst velmi zajímavé věci!

Předně však berme v úvahu, že diagram nepopisuje všechno, co bychom chtěli a není možné z něho vyvodit stoprocentní výsledky.

  Meteorologie je přesná věda, pracující s nepřesnými veličinami; o aerologickém diagramu to platí zvlášť důrazně.

Proč? Vyjmenujme si to v několika bodech:

– sonda startuje čtyřikrát denně z Prahy a z Prostějova. Tyto dvě aerologické stanice rozhodně nevykryjí podmínky nad celým územím ČR. Nad Brnem může situace vypadat jinak, než nad Prostějovem. Stačí i velmi malá teplotní změna a termika funguje úplně jinak. Podobně je tomu s vlhkostí, která má silný vliv na vývoj a rozvoj oblačnosti. Nad Brnem může být skoro jasno, nad Prostějovem se budou kupovitá oblaka slévat do vrstvy a zastiňovat sluneční svit, takže tam na dlouhé hodiny bude termika utlumena.

– sonda startuje každých 6 hodin a mezi tím se mohou podmínky v atmosféře poněkud měnit. Po startu letí sonda asi 2 hodiny a teprve pak jsou k dispozici výsledky měření a graf. V letním středoevropském čase dostaneme ranní výstup ze 6. hodiny UTC (tj. 8. hodiny SELČ) až asi v 10 hodin SELČ a to už potřebujeme téměř startovat k přeletu a mít taktiku promyšlenou. Musíme tedy taktizovat s pomocí půlnočního aerologického diagramu, jenž bývá na internetu vypublikován kolem 4. hodiny ranní. Pokud se mezi půlnočním a ranním výstupem podmínky v atmosféře zhorší, nemusíme tuto informaci již zastihnout a pak se můžeme za letu divit, že to nejde tak dobře, jak se původně zdálo.

– sonda může být ovlivněna dalšími faktory. Například při průletu ojedinělým oblakem vyhodnotí vlhkost jako 100% a my pak na základě vysoké vlhkosti mylně předpokládáme, že se bude např. utvářet vrstevnatá oblačnost z původních kumulů, tzv. deka, tlumící rozvoj termiky.

– aktuální aerologický diagram musíme proto doplnit ještě podle předpovědí, ale ty se počítají jen pro pevně stanovené hladiny a co se děje mezi těmito hladinami, to předpovědní model nepostřehne. Předpovědní aerologické diagramy jsou proto dosti neúplné a někdy zavádějící. Drobná výšková inverze může zcela omezit termiku; vidíme-li tuto inverzi na aktuálním diagramu a posuzujeme její další vývoj na základě předpovědního modelu, můžeme se dost zmýlit. Model například vypočítává hodnoty na hladině moře, v hladině 900 hPa, dále v hladině 850 hPa, atd. Přitom hladina 900 hPa leží někde kolem 300 m MSL a hladina 850 hPa zhruba v 1500 m MSL. Model vypočte např. hodnotu teploty v jedné a v druhé hladině a spojí je úsečkou – tak vznikne předpovědní graf. Jestli bude kdesi mezi těmito hladinami malá teplotní inverze, to se nepozná.

Snad je tedy lepší opírat se z větší části o aktuální a z menší o předpovídaný stav vertikálního průběhu teploty v atmosféře.

Co tedy jednotlivé křivky v grafu znamenají? Na diagramech z ČHMÚ, které naleznete také na Aerowebu.cz , vidíme dvě nepravidelné křivky – červenou a modrou. Červená čára značí průběh teploty vzduchu podél vertikály, modrá čára znamená průběh teploty rosného bodu. Rozdíl obou teplot, který odpovídá vzdálenosti obou křivek podél vodorovné osy, symbolizuje relativní vlhkost. Víme, že teplota rosného bodu může být nejvýše stejná, jako teplota vzduchu.

 Když jsou tedy obě křivky v určité výšce „v zákrytu, na sobě", pak v tom místě je vzduch stoprocentně nasycen vodní parou a musí tam existovat oblak nebo mlha.

Naopak, čím jsou obě křivky od sebe dál, tím sušší je vzduch.

Na vlhkosti vzduchu například závisí, zda se bude vůbec utvářet konvektivní oblačnost při termice a když ano, jak bude mít vysoko základny.

Na grafu jsou ještě další čáry, téměř přímkové. Oranžová čára s poklesem o 10°C na 1 km výšky značí tzv. nenasycenou adiabatu. To je křivka, ukazující změnu teploty s výškou pro nenasycený vzduch (tedy takového, kde není zkondenzovaná vodní pára, není v něm oblak), jestliže tento vzduch bude nějakým způsobem přinucen k vertikálnímu pohybu. To může nastat buď v termice anebo při vanutí větru přes horskou překážku. V případě, že ve skutečné atmosféře klesá teplota vzduchu s rostoucí výškou o více než 10°C na 1 km, vznikne při výstupu vzduchového objemu již v malé výšce jistý rozdíl teplot mezi stoupajícím objemem vzduchu a okolní nehybnou atmosférou, totiž stoupající objem vzduchu bude teplejší než okolní atmosféra.

Tím nastanou vhodné podmínky pro vznik samovolného výstupu vzduchu, tj. termiky.

Posuzujeme-li, zda nastane termika či nikoliv, pohlédneme určitě nejdřív právě na toto kritérium instability – zhodnotíme, zda vertikální změna teploty dosahuje či dokonce přesahuje hodnotu 1°C/100 m výšky čili 10°C/1 km výšky. Pozorujeme-li půlnoční diagram, nesmíme zapomenout, že ve vrstvě nejnižších několika set metrů v noci vzduch poměrně dost vychládá a vertikální průběh teploty vůbec neodpovídá kritériu instability.

Však také každý plachtař ví, že v noci termika nebývá.

Pro předpověď termiky musíme vzít v úvahu předpoklad denní teploty v nadcházejícím dni a podle toho „dotvarovat" teplotní křivku v její spodní části. Pak teprve rozpoznáme, jak velký pokles teploty vzduchu s výškou nás toho dne čeká a odtud odvodíme, jestli bude atmosféra stabilní či instabilní. Stejně tak, jak blízko zemského povrchu vzniká v noci tenká teplotní inverze, objevuje se v nejaktivnější části dne velmi silně instabilní zvrstvení v rozmezí od zemského povrchu do výšky několika desítek až stovek metrů. To je plachtaři jistě vítáno, protože silná instabilita těsně u země přináší výborné podmínky pro odtrhnutí termických bublin.

Právě pomocí nenasycené adiabaty snadno rozeznáme, zda se teplota (červená čára) atmosféry mění tak, aby atmosféra byla instabilní nebo ne – přímo v grafu porovnáváme obě čáry a vidíme, zda křivka teploty je vůči nenasycené adiabatě strmější, méně strmá anebo zhruba totožná.

V diagramu, který můžeme vidět na internetových stránkách ČHMÚ, je vyznačena také VKH a KKH.

 Zkratka VKH znamená výstupnou kondenzační hladinu – to je taková výška, v níž dojde ke kondenzaci vodní páry, pokud je vzduch nucený k výstupu do výšky. K tomu dochází například při proudění přes horskou překážku, kde nad návětrnou stranou vzduch stoupá nikoliv „dobrovolně", ale nuceně.

KKH znamená konvektivní kondenzační hladinu.

 Zde nastává kondenzace vodní páry při termickém výstupu, tedy takovém, kdy vzduch stoupá sám od sebe, protože je teplejší a lehčí, než jeho okolí. KKH je tedy hladinou, kde najdeme základnu kupovité oblačnosti při dané teplotě a vlhkosti. Protože se vzduch během dne vysušuje, dochází postupně ke zvyšování KKH a kupovitá oblaka mohou dokonce během dne úplně zaniknout, neboť KKH pak výše, než jaký je dostup termických proudů.

Na diagramu najdeme ještě tabulku s bouřkovým Faustovým indexem, jenž nám napovídá, jestli je stav atmosféry natolik instabilní, aby došlo k bouřkám. Je však potřeba považovat tento index pouze za zběžné vodítko, nikoliv za směrodatnou veličinu.

Na levé straně diagramu je výšková stupnice a současně údaje o atmosférickém tlaku– tlak je totiž také možno považovat za vyjádření vertikální souřadnice.

Levá strana diagramu nám tudíž přímo ukazuje, jaký je tlak vzduchu v dané výšce a můžeme z toho posoudit, zda je v příslušné hladině nižší, standardní či vyšší tlak vzduchu. Pravá strana diagramu vyjadřuje směr a rychlost větru v různých hladinách. Vítr se měří sice nepřetržitě během výstupu sondy, do grafu se vynáší jen zlomové hladiny, ve kterých se výraznější změna vektoru větru.

Co lze z aerologického diagramu vyčíst a předpovědět, to bude obsahem dalšího článku.