Bezmála tři století víme, že blesk je elektrický výboj. Stále ale není jasné, jak přesně vzniká, a není možné jej předpovědět. Přispět k vyřešení bouřkové hádanky by mohl model elektrizace oblačnosti, na jehož vývoji pracuje Jana Popová z Ústavu fyziky atmosféry AV ČR..

Většinou blesky vznikají v bouřkovém oblaku, který se nazývá cumulonimbus. Známe ho z letní oblohy – jedná se o typický velmi vysoký huňatý oblak, který se roztahuje do velkých výšek. V našich zeměpisných šířkách roste zpravidla do 5 až 12 tisíc metrů, výjimečně až do 15 kilometrů.

Pro vznik elektrického výboje je důležité, aby oblak obsahoval různé částice, takzvané hydrometeory, kterými jsou vodní kapky, krupky, ledové krystalky a další, a také přechlazenou vodu. Těžší částice propadávají do nižších hladin oblačnosti a narážejí přitom do lehčích, nesených vzduchem.

Tím si vyměňují náboj. Následně se v takovém oblaku vytvářejí centra opačné polarity – obecně se dá říct, že v jeho dolní části se nachází centrum záporného náboje, v horní části naopak centrum kladného.

Rodné místo blesk

Ve skutečnosti je rozložení center komplikovanější a přesný proces elektrizace oblaku dosud není zcela vědecky objasněný.

Dnešní metody poznání umožňují meteorologům zjistit, kdy a zhruba kde budou panovat podmínky pro vznik konvektivních bouří, potažmo bouřek. V reálném čase pak dokážou podle směru větru a dalších aspektů určit, kudy se bouřková oblačnost bude posouvat.

Jestli ale bouřlivé počasí vyprodukuje blesky, kolik jich bude a kde uhodí, to se konstatovat nedá.

A právě přispět k přesnějším předpovědím počasí je cílem výzkumu vědecké skupiny, jíž je Jana Popová součástí.

 

Bouřky na Hromové hoře

Výzkum se větví dvěma základními směry: Prvním je shromažďování a analýza dat z měřicích přístrojů na meteorologické observatoři Milešovka na stejnojmenné hoře. Druhým pak vývoj a zdokonalování počítačového modelu elektrizace oblačnosti, který dokáže simulovat vznik a chování blesků.

Nepřehlédnutelné dominantě Českého středohoří Milešovce se před více než 100 lety, kdy na vrcholu vznikla meteorologická observatoř, běžně říkalo Donnersberg neboli Hromová hora. Vítr tam prý nefouká jen asi osm dní v roce, nádherný výhled do okolí často zahaluje mlha a kopec jako osamělá dominanta vysloveně přitahuje blesky. K výzkumu bouřek ideální podmínky.

METEK…

Tým z Ústavu fyziky atmosféry AV ČR sleduje bouřky nad Milešovkou prostřednictvím dvou radarů – jeden podává detailní informaci o oblaku přímo nad radarem, druhý poskytuje prostorová data v okolí.

Radar METEK vypadá jako bílá kovová bedna zhruba velikosti ledničky s vertikálně zaměřenou nepohyblivou anténou. Říká se mu také oblačný profiler, protože měří oblačnost v úzkém vertikálním profilu (a to až do výšky 14 km) – výsledkem jeho měření je časový průřez oblakem nad Milešovkou, respektive nad radarem.

„Oblačný profiler je velmi citlivý na částečky obsažené v oblaku. Proměří, jestli se v oblaku nacházejí kroupy, krupky, ledové krystalky, sníh anebo déšť a jak jsou rozvrstvené. Pro nás je to důležité z toho pohledu, že právě některé tyto částečky, zejména ledové krystalky a krupky, jsou klíčové pro vznik blesku,“ vysvětluje Jana Popová.

Takový obrázek složení oblaku nad Milešovkou ale neposkytuje prostorový přehled o bouřce.

… a FURUNO

Proto před pár lety pořídili druhý radar, který disponuje pohyblivou anténou a umí proměřovat atmosféru v různých elevačních úhlech. Jedná se o srážkový radar FURUNO instalovaný v listopadu 2020 na vrcholu vyhlídkové věže na Milešovce ve výšce 860 metrů.

Současné nastavení radaru má dosah 30 km. Kombinací informací z obou radarů, z nichž každý zpracovává jiné charakteristiky oblačnosti, se vědci například snaží objasnit, v čem se liší bouře doprovázené blesky od bouří, které přinášejí pouze srážky.

Srovnávají také, v čem jsou jiné bouřky přímo na Milešovce od těch, které zuří několik kilometrů od kopce.

Jak se modeluje blesk

Druhou větví výzkumné práce je tedy spolupráce na vývoji už zmiňovaného modelu elektrizace oblačnosti, jehož hlavním autorem je numerický matematik Zbyněk Sokol. Jde o specializovaný software, který umožňuje explicitně popsat proces elektrizace v simulovaném („ideálním“) bouřkovém oblaku.

Program vznikl už před pár lety a postupně se upravuje, zpřesňuje a vylepšuje, aby dokázal simulovat také reálné bouře.

Budeme toho někdy schopni?