Pogody wewnątrzmasowe1.doc

Pogody wewnątrzmasowe - przykłady interpretacji

Niżej znajdują się trzy przykłady interpretacji pogód wewnątrzmasowych, dokonanych na podstawie przedstawionego materiału na ten temat i mapy synopycznej (ryc. 1)

Ryc. 1. Fragment mapy analizy wydanej przez Metoffice, Bracknell, 27.12.2008, 06UTC. Oznaczone (A, B, C) obszary, na których dokonano interpretacji występujących tam pogód wewnątrzmasowych

Pogoda na obszarze A (na WSW od Islandii)
Wyniki określenia kierunku i prędkości wiatru: wiatr geostroficzny z S, przywodny z SSE, prędkość wiatru geostroficznego 42 w, przywodnego ~27-30 w.
Krok 1 - jaka masa?
Z układu pola barycznego wynika, że napływające nad ten obszar powietrze płynie znad Europy po południowym skraju wyżu nad wschodnią część Pólnocnego Atlantyku w szerokościach 40°N, do około 25-30°W, poczem skręca na północ (zachodni skraj wyżu). Droga nad oceanem jest długa, prędkość przepływu początkowo jest niezbyt duża (kilkanaście do 20 w), masa powietrza (pierwotnie zimowe PPk) zdążyła się przetransformować w masę powietrza polarno-morskiego (PPm). Temperatura powietrza - kilkanaście °C (12-14), wilgotność względna 80-85%, zasób pary wodnej duży.
Krok 2 - co cieplejsze - powietrze czy woda?
Powietrze o temperaturze kilkunastu stopni napływa z południa. Woda w tym rejonie o tej porze roku (koniec grudnia) ma zaledwie kilka °C. Woda jest chłodniejsza od powietrza o kilka stopni, co oznacza, że występuje tam równowaga stała. Na tej podstawie ustalamy, że jest to przypadek odpowiadający gałęzi B.
Krok 3 - jaka jest wilgotność powietrza, jaki jest w nim zasób pary wodnej?
Ponieważ mamy do czynienia z masą PPm, wilgotność jest duża, a zasób pary wodnej również duży. Taki stan odpowiada zakwalifikowaniu tego przypadku do 1 typu właściwości higrycznych powietrza. Łącznie zatem mamy do czynienia z przypadkiem B1.
Krok 3a - dodatkowy - jaka prędkość wiatru?
W przypadku wystąpienia przypadku B1 musimy zadać sobie dodatkowe pytanie - jaka jest prędkość wiatru? Ponieważ analizę rozpoczęliśmy od określenia kierunku i prędkości wiatru, wiemy, że prędkość wiatru przywodnego nad tym obszarem wynosi 27-30 w. Jest to wartość większa od podanej jako graniczna prędkości 14 w. Zatem będziemy mieli nad obszarem A z pogodą wewnątrzmasową opisaną jako B1b.

Możemy zatem odczytać, jak kształtują się cechy pogody w tym przypadku. Są one następujące:

Wykształcenie elementów opisujących stan pogody wewnątrzmasowej:
temperatura powietrza - ocieplenie, stosownie do temperatury powietrza w masie, brak zmian lub bardzo małe zmiany temperatury powietrza w ciągu doby,
zachmurzenie - całkowite (N = 8), chmury St (Stratus) o bardzo nisko leżącej podstawie (często zaledwie 50-70 m nad wodą)
prawdopodobieństwo występowania opadów - drobne kropelki wody unoszące się w powietrzu,  mżawki, zimą możliwy opad ciekły (mżawki) lub słaby śnieg ziarnisty
widzialność pozioma - słaba (4° w morskiej skali widzialności, czyli od 0.5 - 1.0 Mm),
inne zjawiska pogodowe - widzialność odpowiadająca bardzo gęstemu zamgleniu, duży udział w ograniczeniu widzialności poziomej mają unoszone przez wiatr bardzo drobne kropelki opadu.

Możemy również dokonać straszliwego wysiłku umysłowego i wyobrazić sobie, że: a. - napływa ciepłe, bogate w parę wodną, wilgotne powietrze nad chłodniejszą wodę, b - powietrze to "od dołu" ochładza się od wody, czyli spada w nim temperatura, c - w takich warunkach dochodzi do procesów kondensacji, czyli tworzy się mgła adwekcyjna, d - jest jednak duża prędkość wiatru w warstwie przywodnej, która "podnosi" tę mgłę znad wody, przez co mamy nisko wiszącą nad nami i pokrywającą całe niebo chmurę Stratus,  e - z chmury Stratus może padać mżawka, co ograniczy nam widzialność. Nurtuje nas niepewność - czy napewno mżawka? Może śnieg, bo przecież jesteśmy na 60°N, na dodatek jest koniec grudnia [?] - no tak - ale masa jest ciepła, woda też ma temperaturę kilku stopni powyżej zera. Czyli opad będzie ciekły, bo nie ma powodów, aby był inny.
A teraz podsumowujemy wynik naszych wysiłków  - jaka tam jest pogoda? Ano taka - dmucha wiatr z południa z lekkim odchyleniem na wschód, 27-30 w (trochę mocno nami kiwa), jest dość ciepło jak na tę porę roku. Niebo całkowicie zachmurzone, a więc "szaro, buro i ponuro", widzialność podła (czyli od połowy mili do mili (4° w morskiej skali widzialności), ledwie co widać. W powietrzu pełno wody, wszystko mokre. Na szczęscie jesteśmy na ogrzewanym mostku, odziani w ciepłe gacie, sweterek i czapeczkę, mamy sprawne oba radary, w polu widzenia radaru nie mamy żadnych ech, nie grozi nam obodzenie, a do końca wachty mamy jeszcze tylko godzinkę. Czyli niemal same pozytywy.

Pogoda na obszarze B (na ESE od Nowej Fundlandii)
Wyniki określenia kierunku i prędkości wiatru: wiatr geostroficzny z N, przywodny z N-NNW, prędkość wiatru geostroficznego 35 w, przywodnego ~25 w..
Krok 1 - jaka masa?
Z analizy pola barycznego wynika, że powietrze napływa z N, gdzieś z Arktyki (Ziemia Baffina i dalej), pierwotnie jest to zatem PAk (Powietrze Arktyczno-kontynentalne). Jednak dużą odległość (~20° po szerokości; ~1200 Mm)  przepływa nad wodami niepokrytymi lodami, prędkość przepływu jest dość duża. Zatem powietrze to transformuje się w powietrze morskie, mające właściwości na pograniczu cech PAm i PPm (dokładniej - PPm z północnej granicy zasięgu). Jego temperatura może być oceniona na około 5-8°C, wilgotność na 80-85%, zasób pary wodnej jest duży.
Krok 2 - co cieplejsze - powietrze czy woda?
Obszar B znajduje się w rejonie pólnocnej części delty Golfstromu; o tej porze roku temperatura powierzchni morza w tym rejonie (~41°N, 043°W) wynosi około 18°C. Woda jest cieplejsza od powietrza powyżej 10°C, co oznacza wystąpienie silnej chwiejności w strefie przywodnej. Oznacza to że należy wybrać gałąź A.
Krok 3 - jaka jest wilgotność powietrza, jaki jest w nim zasób pary wodnej?
Ponieważ mamy do czynienia z masą PPm, wilgotność jest duża, a zasób pary wodnej w tym powietrzu dość duży. Taki stan odpowiada zakwalifikowaniu tego przypadku do 1 typu właściwości higrycznych powietrza. Łącznie zatem mamy do czynienia z przypadkiem A1.
  Możemy zatem odczytać, jak kształtują się cechy pogody w tym przypadku. Są one następujące:

Wykształcenie elementów opisujących stan pogody wewnątrzmasowej:
temperatura powietrza - ochłodzenie, stosownie do temperatury powietrza w masie, w tym przypadku silny spadek temperatury powietrza
zachmurzenie - zmienne (N szybko zmienia się w granicach od 4 do 8 i odwrotnie), dominacja silnie wypiętrzonych chmur Cu (Cu med., Cu con.), możliwe Cb,
prawdopodobieństwo występowania opadów - duże, silnych i gwałtownych opadów przelotnych; w przejściowych porach roku i zimą opadów gwałtownego śniegu i krupy często tworzących zadymki, latem - przelotnych, na ogół o dużym nateżeniu deszczy,
widzialność pozioma - w strefach opadów silnie zmniejszona, w przypadku opadów śniegu ograniczona do kilku (niekiedy nawet 1-2) kabli, poza strefami opadów zależna od przezroczystości powietrza w masie (na ogół doskonała lub bardzo dobra w masie PAm i PPm, dardzo dobra do dobrej w masie PZm)
inne zjawiska pogodowe - silny wzrost porywistości wiatru i występowanie szkwałów w szerokościach umiarkowanych i wysokich, możliwość wystąpienia burz (za wyjątkiem szerokości większych od 67°N i 55°S), w czasie burz zmiany kierunku i prędkości wiatru w stosunku do wiatru obliczonego z pola ciśnienia (okresami wiatry silne, z kierunków zmiennych).

Ze względu na wysoką temperaturę wody i bardzo silne ogrzewanie się powietrza w warstwie przywodnej nie ma mowy o wystąpieniu na obszarze B opadów stałych; wystąpią silne, przelotne deszcze. W strefach opadów widzialność pozioma  ograniczona do 1-2 Mm, poza strefami opadów widzialność bardzo dobra. Wiatr porywisty, możliwość wystąpienia szkwałów.
Jak "w całości" wygląda pogoda na obszarze B? - Wiatr N - NNW o prędkości ~25 w, stan morza V (ze względu na duży robieg fali; patrz link). Chłodno. Zachmurzenie duże z krótkotrwałymi, kilku-, kilkunastominutowymi przejaśnieniami, na niebie występują silnie rozbudowane w pionie chmury Cu o nisko leżących  podstawach. Występują opady przelotne w postaci gwałtownych deszczów, w strefach opadów widzialność słaba, poza strefami opadów - bardzo dobra.

Pogoda na obszarze C (Zatoka Biskajska)
Wyniki określenia kierunku i prędkości wiatru: wiatr geostroficzny z ESE, wiatr przywodny z E, prędkość wiatru geostroficznego ~35 w, prędkość wiatru przywodnego ~24-25 w.
 Krok 1 - jaka masa?
Nad obsszar C napływa powietrze znad Europy i wschodniej Europy (tego na ryc. 1 już nie widać, mapa została "obcięta", żeby rysunek zmieścił się na stronie). Jest to zimowe powietrze Polarno-kontynentalne. Jego temperatura nad kontynentem nie jest specjalnie niska (od zera do -3°C). Droga, jaką przebywa nad wodą jest bardzo krótka, można przyjąć, że nie uległo ono jeszcze procesom transformacji.
Krok 2 - co cieplejsze - powietrze czy woda?
O tej porze roku woda  na powierzchni Zatoki Biskajskiej ma temperaturę około kilkunastu stopni (12-14°C), powietrze temperaturę około  0°C. Woda jest cieplejsza od powietrza, wystąpi zatem równowaga chwiejna. Należy wybrać gałąź A.
Krok 3 - jaka jest wilgotność powietrza, jaki jest w nim zasób pary wodnej?
Mamy do czynienia z masą zimowego powietrza Polarno-kontynentalnego. Wiemy, że wilgotność względna takiego powietrza jest niska, a zasób pary wodnej w tym powietrzu jest mały. Nawet przy słabym wzroście temperatury wilgotność względna w takim powietrzu będzie gwałtownie się obniżać. Wybieramy typ higryczny powietrza 3. Przypadek pogody wewnątrzmasowej nd Zatoką Biskajską klasyfikujemy zatem jako A3.
Cechy pogody tego typu zapisane są jako:

Wykształcenie elementów opisujących stan pogody wewnątrzmasowej:
temperatura powietrza - ochłodzenie, stosownie do temperatury powietrza w masie, duża amplituda dobowa temperatury powietrza)
zachmurzenie - niebo najczęściej bezchmurne (N = 0), rzadziej zachmurzenie małe w dzień (N 1 do 2), wtedy wyłącznie chmury Cu hum)..
prawdopodobieństwo występowania opadów -  bez opadów,
widzialność pozioma - określona przez przezroczystość powietrza w masie, na ogół dobra do bardzo dobrej,
inne zjawiska pogodowe - wzrost porywistości wiatru w dzień, zmniejszenie się porywistości i prędkości wiatru w nocy, niewielka możliwość wystąpienia "białego szkwału"

Taki ogólny  zapis należy przybliżyć do rzeczywistości. Rzeczywiście, nad akwenem C nastąpi ochłodzenie, temperatura powietrza spadnie do zaledwie kilku stopni powyżej zera (wszak powietrze ogrzewa się od wody, my jesteśmy (będziemy) w tej właśnie warstwie). Niebo będzie bezchmurne, co oznacza, że w dzień będzie słonecznie. Oznacza to też, że w dzień będzie wyraźnie cieplej, w nocy temperatura wyraźnie spadnie. Wiatr przywodny, wschodni, około 25 w będzie porywisty, o "białych szkwałach" nie może tu być mowy (nie wystąpią).. Mimo dość dużej prędkości wiatru stan morza będzie niski (można szcować go na IV; Moderate), ze względu na ograniczony rozbieg fali. Wiemy, że przezroszystość masy PPk jest zła, zatem i zasięg widzialności poziomej będzie ograniczony, szacować go możemy jako 5-11 Mm (7° w morskiej skali widzialności; określenie słowne - widzialność dobra).