Aktuality SHMU

Extrémne úhrny zrážok v závere júla 2016

10.8.2016 | METEOROLÓGIA | ANALÝZA | CYRIL SIMAN, JOZEF PECHO

Prívalové povodne, v anglickej literatúre nazývané tiež ,,flash floods“, vznikajú dôsledkom vysokej intenzity zrážok, ktoré spadnú v krátkom čase (rádovo desiatky minút). Povodne tohto typu sa u nás vyskytujú najčastejšie pri intenzívnych búrkach a zvyčajne spôsobujú v našich klimatických podmienkach rýchlu deštrukciu pôdy, úrody, majetku, a v najhoršom prípade môžu viesť aj k ujme na zdraví či životoch ľudí. V závere júla sme na našom území zaznamenali niekoľko prípadov intenzívnych zrážok, ktoré sa viazali na výskyt búrok a viedli k vzniku prívalových povodní.

Úvod

Okrem elektrických, optických a akustických javov, ktorých existencia je kritériom pre definovanie búrky, sa s ich výskytom spájajú aj iné nebezpečné javy. Ide predovšetkým o krupobitie, silný nárazový vietor a intenzívne zrážky.

Všeobecne platí, že najvyššie úhrny zrážok sa vyskytujú tam, kde je najvyššia intenzita, a súčasne najdlhšie trvanie zrážok. Intenzita dažďa je najčastejšie vyjadrená množstvom spadnutej zrážkovej vody (napr. v mm) za určitý čas (napr. za 15 minút). Viac o hodnotení intenzity zrážok sa môžete dočítať TU [1]. Vysoké intenzity zrážok možno očakávať vo všetkých základných typoch konvektívnych štruktúr od jednobunkových (v angl. literatúre označované pojmom single cells), kde patria aj supercelárne - až po viacbunkové v ang. literatúre tzv. mesoscale convective systems (u nás sa používa slovenský ekvivalent mezoškálové konvektívne systémy). Mezoškálové konvektívne systémy sa organizujú do zhlukov (multicell clusters), prípadne čiar (multicell line) a ich zrážkové oblasti dosahujú v priemere aj viac ako 100 km. V extrémnych prípadoch môže nastať situácia, kedy danú lokalitu zasiahne celá séria za sebou postupujúcich zrážkových oblastí konvektívneho systému. Celkový úhrn zrážok môže vtedy dosiahnuť výnimočne aj hodnoty od 50 do 100 mm (50 až 100 litrov na m²) za 1 hodinu.

Intenzitu zrážok významne ovplyvňuje množstvo vodnej pary (v spodnej a strednej troposfére), ktoré prúdi do oblaku. Ďalej závisí od dynamiky procesov tvorby zrážkových častíc, ako aj rýchlosti výstupných pohybov vzduchu. Dôležitým faktorom podmieňujúci vznik vysokých úhrnov zrážok má aj vertikálny strih vetra, ktorý podporuje vťahovanie okolitého vzduchu do oblaku. Silný strih vetra navyše vedie k organizácii výstupných pohybov a môže viesť k tvorbe supercelárnej konvekcie a konvektívnych systémov. Viac o vzniku superciel sa dočítate v tejto analýze.

Trvanie atmosférických zrážok je silne ovplyvňované pohybom búrky (prípadne konvektívneho systému) a jej odpovedajúcej zrážkovej oblasti. Pri multicelárnych systémoch je dôležitá rýchlosť tvorby nových konvektívnych buniek. Prívalové zrážky vznikajú v prípade, keď sa jednotlivé konvektívne bunky pohybujú pomaly. To môže viesť k situácii, kedy nad jednou oblasťou súčasne dosiahne vrcholné štádium vývoja viacero konvektívnych buniek. Takáto situácia môže nastať v dvoch základných prípadoch. V prvom prípade dochádza k vývoju nových konvektívnych buniek na zadnej strane konvektívneho systému, proti smeru pohybu starších buniek (obr. 1). V tomto prípade môže dôjsť k spomaleniu postupu konvektívneho systému - niekedy hovoríme o ukotvenom vzniku konvektívnych buniek. V druhom prípade sa jednotlivé konvektívne bunky systému pohybujú po približne rovnakej dráhe a intenzívne zrážky tak opakovane zasahujú rovnakú oblasť (obr. 2). Tento typ postupu búrok je označovaný ako reťazový efekt (angl. train effect), [2]. Viac sa o procesoch ovplyvňujúcih trvanie zrážok dočítate TU [3].

Prívalové povodne vznikajú ako dôsledok intenzívnych zrážok v kombinácií s viacerými faktormi krajinného prostredia ako napríklad morfometrické parametre reliéfu (sklon svahu a horizontálna členitosť), ktoré zásadne ovplyvňujú rýchlosť odtoku v povodí, ďalej tiež veľkosť a tvar povodia, ale napríklad aj stav a charakter vegetácie a pod. Určitý vplyv, aj keď v prípade bleskových povodní nie rozhodujúci, majú aj špecifické hydrologické podmienky povodia (vysoká nasýtenosť povodia z predchádzajúcich zrážok). Viac o prívalových podvodniach na Slovensku sa dočítate TU [4].

Obr. 1: Schematické znázornenie troch etáp vývoja multicelárneho systému. Jednotlivé bunky sú označené písmenami A až E. Fialové šípky znázorňujú výstupné a zostupné prúdy, divergenciu prúdenia na vrchole konvektívnej bunky, resp. pri zemskom povrchu. Symbol studeného frontu lokalizuje výskyt čela studeného výtoku z konvektívnej bunky. Pohyb jednotlivých buniek je označený červenou šípkou (pohybujú sa zľava doprava). Plochy s odtieňom sivej farby predstavujú radarovú odrazivosť v dBZ [5]

Obr. 2: Schéma znázorňujúca jednotlivé typy konvektívnych systémov s rôznym smerom pohybu a rôznou intenzitou zrážok v mieste pozorovania (krúžok s bodkou). Šrafážou je odlíšená radarová odrazivosť (tmavšia - vyššia radarová odrazivosť). V prvom prípade konvektívna línia postupuje kolmo na smer postupu a zrážky sú intenzívne, no krátko trvajúce. V druhom prípade sa línia pohybuje rovnobežne so smerom línie a zrážky tak trvajú dlhšiu dobu. V treťom prípade sa spolu s líniou pohybuje aj oblasť vrstevnatých (stratiformných) zrážok, pohyb je rovnaký ako v druhom prípade a po intenzívnom daždi nasleduje dážď s nižšou intenzitou. V poslednom prípade je systém rovnaký ako v treťom prípade, ale smer pohybu je takmer rovnobežný so smerom línie. Grafy v dolnej časti obrázku naznačujú časovú závislosť intenzity zrážok v danom bode. Červená šípka znázorňuje aktívnu oblasť konvektívneho systému, kde pozorujeme vysokú bleskovú aktivitu a výdatnejšie zrážky. Zelená šípka označuje oblasť stratiformných zrážok s nižšou intenzitou [5]

Synoptická situácia počas posledného júlového týždňa

V období od 25.7 do 31.7. sa naše územie nachádzalo vo vlhkej a teplej vzduchovej hmote. Vo štvrtok 28.7. postupoval cez naše územie ďalej na východ studený front. V piatok 29.7 postupoval studený front cez územie Poľska a svojím južným okrajom ovplyvnil (inicioval tvorbu búrok) aj počasie na našom územi. V nedeľu 31.7. postúpil na naše územie od západu ďalší, výrazný studený front. Počas celého obdobia sa v našej oblasti udržiavalo len slabé výškové prúdenie, čoho dôsledkom bol veľmi pomalý a ťažko predpovedateľný pohyb búrok. Vznik a aj ďalší vývoj búrok bol viazaný väčšinou na orografické prekážky, prípadne výtok studeného vzduchu, ktorý inicioval vznik ďalších búrok v blízkom okolí (gust front). O výdatných zrážkach, ktoré boli spojené s downburstom sme informovali v tejto analýze. Prehľad najvyšších hodinových úhrnov zrážok je možné vidieť na obr. 3. V nasledujúcom texte sa budeme podrobnejšie venovať významným zrážkovým úhrnom, ktoré boli zaznamenané dňa 29.7 v Revúcej, a dňa 31.7 v Kremnických Baniach a Komárne.

Obr. 3: Najvyšší hodinový a polhodinový úhrn zrážok na staniciach SHMÚ v období od 25.7 do 31. 7. 2016

Extrémne úhrny zrážok v Revúcej

Po prechode studeného frontu vo štvrtok 28.7 sa dusno na našom území síce čiastočne zmiernilo, no ešte aj v piatok 29.7 sa na juhu stredného a na juhovýchode Slovenska udržiaval vlhký vzduch, čo dokumentujú vysoké hodnoty teploty rosného bodu (obr. 4). Hodnoty energie instability - CAPE, ale tiež predpovedaný strih vetra (pre uvedené obdobie) si môžete pozrieť TU. Podmienky na tvorbu intenzívnych búrok tak na našom území pretrvávali, pričom impulz k ich vzniku podporil aj studený front postupujúci cez Poľsko ďalej na východ. Intenzívnym a výdatným zrážkam, ktoré v Revúcej začali o 15:48 a skončila o 18:48 LSEČ, predchádzala búrková činnosť v severovýchodnej časti Stolických vrchov a Revúckej vrchoviny, ako aj vo Volovských vrchoch (animácia družicových záberov - MSG Near Natural). V obci Slavošovce spadlo za hodinu 34 mm zrážok. Následne došlo k vzniku takmer stacionárnej a takmer na rovnakom mieste regenerejúcej sa konvektívnej bunky v oblasti medzi obcami Mokrá Lúka a Muráň (animácia radarových odrazivostí - Kojšovská hoľa CAPPI 2 km). V meste Revúca, ktoré leží medzi spomínanými obcami, má SHMÚ k dispozícii údaje z dvoch zrážkomerných staníc. Na automatickej zrážkomernej stanici na severnom okraji mesta Revúca spadlo za 3 h (mm/3 h, mm/1 h) takmer 112 mm zrážok (čo približne zodpovedalo dennému úhrnu zrážok na tejto stanici) . Prehľad priebehu zrážkovej udalosti z Revúcej je možné detailne vidieť na obr. 5, na ktorom sú znázornené minútové úhrny zrážok. Na zrážkomernej stanici umiestnenej v centre mesta v blízkosti toku Zdychava spadlo za 3 h až 127 mm (za 24 h 133 mm), čo je ďaleko najvyšší denný úhrn v júli v tejto lokalite aspoň od roku 1951, a a zodpovedá približne 200 až 500 ročným zrážkovým úhrnom (Ide teda o úhrn, ktorý sa teoreticky vyskytuje raz za 200-500 rokov - táto informácia slúži najmä na ilustráciu toho, o akú mimoriadne odľahlú hodnotu v skutočnosti ide; obr. 6).

Obr. 4: Predpoveď teploty rosného bodu a vetra v hladine 925 hPa (cca 800 m n. m.) dňa 29.7. o 14:00 LSEČ

Obr. 5: Minútová intenzita zrážok - údaje z automatickej zrážkomernej stanice lokalizovanej na severnom okraji mesta Revúca

Obr. 6: Najvyššie denné úhrny zrážok na stanici Revúca od roku 1951 s vyznačením n-ročnosti denného úhrnu

Obrazová príloha A

Obr. Aa: Zatopený dvor v meste Revúca

Obr. Ab: Zatopené okolie hypermarketu TESCO v meste Revúca

Obr. Ac: Zatopený úsek cesty medzi mestom Revúca a obcou Mokrá lúka

Obr. Ad: Pole medzi Revúcou a obcou Mokrá Lúka odkiaľ povrchovo odtekala zrážková voda do spomínanej obce

Obr. Ae: Mierny sklon svahu medzi poľnohospodársky využívaným poľom a obcou Mokrá Lúka pripsel k zaplaveniu obce

Obr. Af: Priepusty na vodu sa pri intenzívnom daždi po čase upchali množstvom priplaveného materiálu

Obr. Ag: Zaplavené záhradky v obci Mokrá Lúka

Obr. Ah: Zaplavené boli aj dvory domov

Obr. Ai: Veľký tlak vody ničil aj oplotenia jednotlivých pozemkov

Obr. Aj: Zaplavené záhradky v obci Mokrá Lúka

zdroj: fotky poslala Ivana Simanová (prvé tri fotky) a Lukáš Ján z Revúcej (ďalšie fotografie)

Extrémne úhrny zrážok v Kremnických Baníach a Komárne

Po prechode studeného frontu v piatok 29.7 prenikol na naše územie prechodne o niečo suchší vzduch a sobota 30.7 tak bola jediným dňom v poslednom júlovom týždni, kedy sme nezaznamenali žiadne výrazné úhrny zrážok. Avšak vo večerných hodinách začal na naše územie opäť prúdiť teplejší a hlavne vlhký vzduch od juhozápadu. Teplá a vlhká vzduchová hmota sa nad naším územím udržiavala ešte aj v nedeľu 31.7. (obr. 7). Posledný júlový deň tak bolo opäť na viacerých miestach nášho územia dusno a pred studeným frontom, ktorý postupoval cez strednú Európu ďalej na východ, sa tak znova vytvorili priaznivé podmienky pre vznik intenzívnych búrok. Hodnoty CAPE, a tiež predpovedaný strih vetra je možné vidieť TU. Tvorbu kopovitej oblačnosti sme na záberoch z družice mohli pozorovať už predpoludním (animácia družicových záberov - MSG Near Natural) a krátko popoludní vznikli prvé intenzívne búrky. Pozornosť najviac pútala búrková činnosť v oblasti Kremnických vrchov, a tiež v Komárne. Intenzívny dážď zasiahol aj meteorologickú stanicu v Kremnických Baniach. Z údajov o minútových úhrnoch zrážok vidieť, že celá zrážková udalosť začala o 12:38 a skončila o 14:44 LSEČ, pričom intenzívne zrážky trvali do 13:57 h. Počas tohto časového intervalu sa vyskytli spolu štyri kratšie trvajúce obdobia, počas ktorých zrážky dosiahli intenzitu prívalového dažďa (2 a viac mm za 1 min). V nasledujúcich minútach mal dážď miernu intenzitu a postupne ustával (obr. 8). Na animácií poľa radarových odrazivostí nie je možné presne určiť o aký typ konvektívneho systému sa jednalo, tak ako to vysvetľujeme v teoretickej časti analýzy. Denný úhrn zrážok na tejto stanici dosiahol až 122 mm, pričom za hodinu tu spadlo až 72 mm (mm/1h, mm/3 h). Opäť tak ide o extrémne vysoký denný úhrn, ktorý sa v tejto oblasti nevyskytol minimálne od roku 1951 (obr. 9).

Intenzívne zrážky, krupobitie, ale aj silný vietor priniesla aj búrka v Komárne a blízkom okolí. Na animácií radarových odrazivostí možno pozorovať niektoré radarové črty supercely. Zrážkomerná stanica v Hadovciach (severozápadne od Komárna) namerala úhrn zrážok 47 mm/1 h. Večer a v priebehu noci postupoval cez naše územie studený front, na ktorom sa vytvorila výrazná línia búrok, ktorá zasiahla opäť aj Komárno. Úhrn za 24 h tak na tejto stanici dosiahol až 79,1 mm. Ide o najvyšší denný úhrn zrážok v tejto lokalite aspoň od roku 1951 (obr. 10). Treba súčasne aj pripomenúť, že oveľa vyššie úhrny boli v tento deň zaznamenané na maďarskej strane, v meste Komárom. Podľa operatívnych údajov tam denný úhrn vysoko presiahol hodnotu 170 mm (pravdepodobne aj viac ako 200 mm).

Problémy v dotknutých lokalitách však nespôsobili ani tak uvedené denné úhrny, ako skôr veľmi vysoké, v niektorých prípadoch extrémne krátkodobé intenzity dažďa dosahujúce až 3,0-3,5 mm/min (napr. Kremnické Bane, Kráľová pri Senci či Nitra), resp. 50,0-73,0 mm/hod. (Kremnické Bane – 73, Banský Studenec – 72 (polhodinový úhrn !), Tatranská Lomnica – 69 či Zemplínske Hamre – 65). Uvedené hodnoty minútovej či hodinovej intenzity dažďa sa pritom v konkrétnych lokalitách nevyskytujú častejšie ako raz za 100-200 rokov. Na obrázku č. 10 sú záznamy nebezpečného počasia v období od 25. do 31.7., väčšinou išlo o hlásenia, ktoré sa týkali silného dažďa.

Obr. 7: Predpoveď teploty rosného bodu a vetra v hladine 925 hPa (cca 800 m n. m.) dňa 31.7. o 14:00 LSEČ

Obr. 8: Minútová intenzita zrážok - údaje z automatickej zrážkomernej stanice v obci Kremnické Bane

Obr. 9: Najvyššie denné úhrny zrážok na stanici Kremnické Bane od roku 1951 s vyznačením n-ročnosti denného úhrnu

Obr. 10: Najvyššie denné úhrny zrážok na stanici Komárno - Hadovce od roku 1951 s vyznačením n-ročnosti denného úhrnu

Obrazová príloha B

Obr. Ba: Okrem prívalového dažďa sme z Komárna obdržali aj hlásenia o krúpach

Obr. Bb: Podobne ako v Revúcej a v Mokrej Lúke voda nestíhala odtekať kanalizáciou a voda tak rýchlo zaplavila ulice mesta

Obr. Bc: Zaplavené ulice Komárna

Obr. Bd: V Komárne sme zaznamenali aj škody spôsobené vetrom

Obr. Be: Aj napriek mnohým výjazdom hasičov si obyvatelia museli pomáhať aj sami ako vedeli

zdroj: http://sziakomarom.sk/ozonviz-komaromban-kepekkel-es-videokkal/

Obrazová príloha C

Obr. Ca: Silný dážď podmil hlavnú cestu, ktorá vedie cez Kremnické Bane (Foto: nasziar.sme.sk, prebraté z netky.sk )

Obr. Cb: Rozbúrený Kremnický potok (Foto: Jana Morová, prebraté z tvnoviny.sk)

Obr. Cc: Voda zatopila v Kremnici pivnice (Foto: Ivka Bieliková, prebraté z tvnoviny.sk)

Obr. Cd: Cesta I. triedy medzi Žiarom nad Hronom a Turčianskymi Teplicami, ktorá vedie cez Kremnické Bane bola na niekoľko dní uzavretá Foto: nasziar.sme.sk, prebraté z netky.sk)

Obr. 11: Záznamy nebezpečných prejavov počasia v období od 25.7.2016 do 31.7.2016, väčšinou silný dážď (viac na www.eswd.eu).

Záver

Aj keď do konca tohtoročného leta nám ešte chýbajú tri týždne, už teraz sa dá povedať, že jeho priebeh je vo všetkých hlavných rysoch dosť odlišný od leta 2015. Zatiaľ čo minuloročné leto bolo extrémne teplé (na väčšine nášho územia skončilo ako najteplejšie od začiatku meteorologických pozorovaní), súčasne bolo aj veľmi suché. Tohtoročné leto, aj keď je zatiaľ veľmi teplé (jún aj júl boli teplotne silne nadnormálne), je navyše aj podstatne vlhkejšie ako to minuloročné. To sa prejavilo v pomerne veľkom počte dní a nocí, kedy pociťujeme dusno, ale tiež výskytom intenzívnych búrok. Podstatnou črtou prebiehajúceho leta sú tiež časté prechody výrazných studených frontov, ktoré tiež iniciovali vznik výrazných konvektívnych systémov, ktoré priniesli výdatné zrážky. Práve preto sme zatiaľ v lete 2016 nepozorovali podobne dlhé periódy s výskytom vysokých denných maxím teploty vzduchu prekračujúcich 35 °C ako v lete 2015. Na začiatku, a na východe ešte aj v prvej polovici leta, prevládalo na Slovensku suchšie počasie s deficitom vlahy. Výdatné júlové zrážky, ktoré sa na mnohých meteorologických staniciach zaradili medzi najvyššie aspoň od roku 1951, však tento nedostatok rýchlo vykompenzovali. Úhrn zrážok dosiahol v júli 2016 na Slovensku predbežne v priemere asi 150 mm, čo je 170 % dlhodobého priemeru za obdobie 1901-1990. Leto 2016 sa tak svojim charakterom nápadne podobá na letá 1998, 1999, 2010, 2012 či 2014. Charakteristickou črtou tohtoročného leta nie sú extrémne vysoké teploty, ale výskyt intenzívnych búrok a výdatných prívalových zrážok, ktoré sú s nimi spojené.

Stále väčší počet publikovaných vedeckých analýz poukazuje na to, že existuje súvislosť medzi zvyšovaním priemernej globálnej teploty vzduchu a výskytom intenzívnych zrážkových úhrnov v niektorých regiónoch sveta. V posledných dvoch až troch dekádach registrujeme najmä v mimotropických oblastiach častejší výskyt extrémnych zrážok. Rastie nielen frekvencia ich výskytu, ale zvyšujú sa aj absolútne rekordy maximálnych denných či hodinových úhrnov. (S výnimkou monzúnovej oblasti Ázie a oblastí s častým výskytom tropických cyklón, extrémy zrážok v tropickom pásme nezaznamenali žiadne zásadné zmeny – je to aj preto, že z týchto oblasti väčšinou chýbajú kvalitnejšie údaje.) Od polovice 20. storočia sa intenzita krátkodobých zrážok zvýšila na severnej pologuli až o 7 %, čo je už veľmi podstatný nárast. Okrem toho, dnes už vieme napríklad aj to, že s rastúcou teplotou atmosféry sa zvyšuje intenzita zrážok konvektívneho pôvodu rýchlejšie ako je tomu pri plošne rozsiahlejších stratiformných zrážkach (viac TU [6]). Hlavnou príčinou tohto trendu je stále vyšší obsah vodnej pary v zemskej atmosfére, ktorý rastie ako následok zvyšovania priemernej globálnej teploty atmosféry a povrchu oceánov. Tento fakt pritom potvrdzujú nielen pozemné či satelitné merania. Preto, ak nad pevninami nastanú vhodné poveternostné podmienky, môže v konkrétnych prípadoch spadnúť v priemere o 20 až 50 % viac zrážok, než tomu bolo napríklad pred 50 rokmi. Ešte väčším problémom je rastúca intenzita zrážok. Tento trend je dominantný predovšetkým v miernych a polárnych šírkach severnej pologule, kde je rast teploty najrýchlejší. Nakoniec, súvis medzi vyššou teplotou oceánov a extrémnejšími zrážkami potvrdzuje aj štúdia v časopise Geophysical Research Letters (viac TU [7]).

Zdroje:

[1]: http://www.shmu.sk/sk/?page=1095&highlight=slovn%C3%ADk

[2]: Řezáčová D., Novák P., Kašpar M., Setvák M. 2007. Fyzika oblaku a srážek. Praha: Academia, 2007. 576 s. ISBN 978-80-200-1505-1

[3]: http://www.eumetrain.org/satmanu/CMs/Cb/navmenu.php?page=7.0.0

[4]: http://www.vuvh.sk/download/ManazmentPovodi_rizik/zbornikPrispevkov/Konferencia/Prispevky/SekciaC/Blaskovicova_Poorova_a%20kol.pdf

[5]: Doswell Ch. A. III., Brooks H.A., Maddox R.A.: Flash flood forecasting: An ingredients-based methodology. Wea. Forecasting, 11, 1996, s. 560-581.

[6]: http://www.nature.com/ngeo/journal/v6/n3/full/ngeo1731.html

[7]: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014GL059532/full

Dokumentácia - reporty:

Revúca

http://www.cas.sk/clanok/430574/v-revucej-zasahuju-hasici-mesto-aj-cesty-su-uplne-zaplavene/
http://www.aktuality.sk/clanok/359951/v-revucej-vyhlasili-iii-povodnovy-stupen-voda-zaplavila-25-ulic/
http://revuca.dnes24.sk/v-revucej-su-zatopene-desiatky-ulic-v-meste-vyhlasili-3-povodnovy-stupen-245818
http://www.topky.sk/cl/10/1564725/Pohroma-v-Revucej--Meteorologovia-varuju-pred-silnymi-burkami--plati-vystraha-3-stupna-
http://roznava.dnes24.sk/intenzivna-prietrz-mracien-sposobila-skody-nedaleko-roznavy-zasahuju-hasici-245815
http://www.imeteo.sk/novinka/17723
http://www.imeteo.sk/novinka/17721
http://roznava.korzar.sme.sk/c/8227415/revucu-a-okolie-zasiahli-privalova-povoden-voda-nicila-domy-aj-zahrady.html?ref=trz