Wiatr o charakterze huraganowym, trąby powietrzne i wały szkwałowe są obok powodzi najbardziej niebezpiecznymi zjawiskami przyrodniczymi występującymi współcześnie w Polsce. Zmiana klimatu, przejawiająca się m.in. wzrostem temperatury powietrza oraz ogrzewaniem się oceanów, tworzy doskonałe warunki cyrkulacyjne i meteorologiczne do powstawania ekstremalnych zjawisk związanych z maksymalnymi prędkościami wiatrów. W ostatnich latach tego rodzaju zdarzenia notuje się w Polsce prawie co roku. Są groźne dla środowiska oraz społeczeństwa i powodują wymierne straty ekonomiczne. Ekstremalne wiatry występują zarówno w okresie jesienno-zimowym, jak i wiosenno-letnim, a prawdopodobieństwo ich pojawienia się jest duże i niestety wzrasta.
AUTOR: Piotr Mańczak, IMGW-PIB/Centrum Meteorologicznej Osłony Kraju
Szczegółowe badania nad maksymalnymi prędkościami wiatru w Polsce prowadziła w IMGW-PIB śp. prof. Halina Lorenc[1]. Według badaczki można wyróżnić trzy genetycznie różne przyczyny występowania silnych wiatrów w naszym kraju. Po pierwsze jest to działalność cyklonalna nad Atlantykiem, Skandynawią i środkową Europą, która przyczynia się do powstawania charakterystycznych pól ciśnienia w rejonie południowego Bałtyku lub Skandynawii, sprzyjających dużym przyrostom prędkości wiatru. Drugim typem są zaburzenia ogólnej cyrkulacji atmosfery w rejonach górskich. Bariera orograficzna stwarza wówczas dogodną sytuację do powstania ciepłego, suchego i silnego wiatru „spadającego”, znanego w Polsce jako halny lub fen. Ostatnim typem są małoskalowe wiry powietrzne powstające w sprzyjających warunkach meteorologicznych – burze termiczne, trąby powietrzne oraz szkwały. Zdarzają się jednak sytuacje, w których wymienione wyżej czynniki nakładają się na siebie, wzmagając jeszcze bardziej prędkość wiatru.
Marcowa nawałnica
4 marca 2019 roku nad zachodnią i centralną Europą występował silny zachodni strumień powietrza związany z rozległym niżem, którego główny ośrodek znajdował się nad Morzem Północnym. Niż ten stopniowo przemieszczał się nad południową Skandynawię, a w nocy nad Bałtyk, co skutkowało zwiększaniem się gradientu ciśnienia nad Polską. W zatoce niżu znajdował się chłodny front atmosferyczny, który dotarł do zachodniej granicy Polski około południa.
W ciągu dnia cały układ powoli przemieszczał się na wschód. Był to tzw. wysoki układ baryczny, co znaczy, że był widoczny nie tylko na dolnych mapach synoptycznych, ale również w środkowej i górnej troposferze. W przedniej części podsuwającej się górnej zatoki uformowały się wielkoskalowe ruchy wstępujące, sprzyjające tworzeniu się wysoko wypiętrzonych chmur, a jednocześnie wystąpił prąd strumieniowy „jet stream” – stosunkowa wąska i długa strefa silnego wiatru z osią na wysokości około 10 km. W określonych strefach tego obszaru, zwanych przez synoptyków “prawym wejściem” i “lewym wyjściem”, zachodzi tzw. dywergencja, co sprzyja rozwojowi chmur. 4 marca 2019 roku właśnie taki obszar „lewego wyjścia” przemieszczał się nad północną Polską ponad strefą frontu atmosferycznego.
Konwergencja w dolnej troposferze (zbieżność wiatru na linii frontu) oraz dywergencja w górnej jej części wymusiły rozwój chmur Cumulonimbus. Mimo że zasoby energii chwiejności nie były duże, pozwoliły na utworzenie się lokalnych burz.
W trakcie przechodzenia przez Pomorze, zjawiska na froncie przybrały wyraźną formę liniową (linia szkwałów), widoczną szczególnie na obrazach radarowych z Gdańska. Formowaniu się chmur konwekcyjnych w strukturę liniową sprzyjało silne ścinanie wiatru. Według sondażu aerologicznego z Łeby z godz. 12 UTC ścinanie w warstwie 0-6 km wynosiło około 30 m/s, a w warstwie 0-3 km prawie 20 m/s. Na meteogramie, prezentującym dane synoptyczne z tej stacji, wyraźnie widać moment przejścia frontu atmosferycznego. Między godziną 14 a 15 UTC zaznacza się duży spadek temperatury powietrza oraz nieco mniejszy spadek temperatury punktu rosy, co skutkowało wyraźnym wzrostem wilgotności względnej powietrza. Zanotowano także wzrost ciśnienia, skręt wiatru z kierunku 200° na 250° oraz poryw wiatru o prędkości 26 m/s; obserwator na stacji zaobserwował burzę.
Przyczyny
Wystąpienie huraganowych porywów wiatru 4 marca 2019 r. związane było z, nałożonymi na siebie, trzema różnymi czynnikami. Pierwszym był zwiększający się gradient ciśnienia, bezpośrednio przekładający się na wzrost prędkości wiatru. Drugim – prądy zstępujące w chmurach burzowych, które przy uderzeniu w powierzchnię ziemi powodowały nagłe podmuchy wiatru. Po trzecie – co było kombinacją dwóch wyżej wymienionych przyczyn – następowało przenoszenie pędu przez prąd zstępujący w chmurze Cumulonimbus z wyżej położonych warstw troposfery do powierzchni ziemi. Inaczej mówiąc, prąd opadający w chmurze burzowej, przechodząc przez silny strumień powietrza przepływającego horyzontalne, wzmagał się i przenosił silny wiatr z wysokości kilkuset metrów do gruntu. Na obrazie radarowym prędkości radialnej z nałożonymi chorągiewkami wiatru możemy zauważyć, że na wysokości kilkuset metrów wiatr przeważnie przekraczał prędkość 25 m/s, chwilami osiągając nawet 40 m/s. Wynikiem opisanych procesów były porywy wiatru przy ziemi, które w wielu miejscach osiągały prędkość około 25 m/s (90 km/h), a lokalnie nawet około 33 m/s (120 km/h).
Prognozy
Analizy numeryczne IMGW-PIB w dużym stopniu pokryły się z rzeczywistymi zjawiskami. Uzyskane z modelu AROME prognozy przewidywały występowanie miejscami porywów wiatru przekraczających 60 węzłów, czyli 30 m/s.
Skutki
Najsilniejsze porywy wiatru wystąpiły na Pomorzu – tam osiągały one 120 km/h [2]. Niebezpiecznie było również w województwach: zachodniopomorskim, lubuskim i wielkopolskim. Po przejściu frontu atmosferycznego w raporcie Rządowego Centrum Bezpieczeństwa odnotowano 887 interwencji związanych z usuwaniem skutków silnego wiatru (zachodniopomorskie – 366, pomorskie – 154, wielkopolskie – 92, lubuskie – 71). Zgłoszenia dotyczyły głównie połamanych drzew i konarów, a także zerwania dachów oraz uszkodzenia linii energetycznych.
Jak wskazują badania, zagrożenie związane z silnym wiatrem w Polsce jest znaczne, a zmiana klimatu powoduje, że zjawiska te są coraz częstsze i gwałtowniejsze. Dlatego bardzo ważnym aspektem jest właściwie prognozowanie i informowanie społeczeństwa przed tymi zagrożeniami. Niezbędna jest również edukacja – wielu z nas nie wie jak zachować się przed, podczas i po wystąpieniu klęski żywiołowej, jaką niesie huraganowy wiatr czy trąba powietrzna. Elementem systemu bezpieczeństwa powinna być również infrastruktura, w postaci specjalnych pomieszczeń w budynkach użyteczności publicznej, w których miejscowa ludność mogłaby się schronić.
[1] Wyniki tych prac przedstawiono w wydanej w 2012 r. książce „Maksymalne prędkości wiatru w Polsce”.
[2] Według skali prędkości wiatru opracowanej przez H. Lorenc, porywy te mieściły się w klasie VI (118-178 km/h) i należałoby je charakteryzować jako huragan/orkan.
Zdjęcie główne: Khamkeo Vilaysing | Unsplash
