Aktuality SHMÚ

Radiačné a advekčné ochladzovanie

V noci zo soboty na nedeľu sa vplyvom advekcie studeného vzduchu v stredných vrstvách troposféry, ochladilo na Lomnickom štíte na -8,8 °C. V nižších polohách prevažovala radiačná zložka ochladzovania a v Liesku na Orave klesla teplota vzduchu na -4,2 °C.

Šírenie elektromagnetických vĺn v atmosfére nazývame v meteorológii radiácia alebo žiarenie. Podľa zdroja delíme žiarenie na slnečné žiarenie (z 99 % je tvorené krátkovlnným žiarením - vlnová dĺžka do približne 3 µm) a žiarenie zemského povrchu a zemskej atmosféry (tvorené väčšinou dlhovlnným žiarením). Pri preniknutí žiarenia do atmosféry Zeme sa časť žiarenia odrazí späť do vesmíru, časť sa v atmosfére rozptýli a dopadne na zemský povrch. Rozdiel v tokoch žiarenia smerujúcich od zemského povrchu a k zemskému povrchu nazývame bilanciou žiarenia. Žiarenie smerujúce smerom dolu (k zemskému povrchu) prispieva k zvýšeniu energie a teda aj teploty zemského povrchu. Tu patrí najmä priame a rozptýlené slnečné žiarenie (spolu tvoria globálne žiarenie), ale tiež dlhovlnné žiarenie, ktoré emituje atmosféra. K strate energie a aj teploty zemského povrchu prispieva žiarenie smerujúce hore (od zemského povrchu). Patrí sem krátkovlnné žiarenie odrazené od hornej hranice oblačnosti a dlhovlnné žiarenie zemského povrchu a atmosféry smerujúce smerom od zemského povrchu. Rozdiel medzi krátkovlnným a dlhovlnným žiarením sa nazýva efektívne vyžarovanie. Efektívne vyžarovanie prebieha nepretržite po celý deň i v noci a spôsobuje stratu tepla zemského povrchu. Cez deň je prekryté globálnym žiarením (suma priameho slnečného a difúzenho žiarenia), v noci zostáva bez kompenzácie a preto teplota zemského povrchu klesá. Na horách je efektívne vyžarovanie intenzívnejšie ako v nižších polohách, ale radiačné ochladzovanie tu napriek tomu prebieha menej intenzívne. Dôvodom je zmenšujúca sa plocha zemského povrchu s rastúcou nadmorskou výškou (vzduch sa cez deň radiačne otepľuje a v noci ochlazduje od zemského povrchu).

Vplyvom efektívneho vyžarovania dochádza k radiačnému ochladzovaniu vzduchu - znižovanie teploty aktívneho povrchu zeme (snehová pokrývka, tráva, pole, koruny stromov,...) a priľahlej vrstvy vzduchu v dôsledku zápornej bilancie žiarenia. Intenzívne radiačné ochladzovanie vzduchu prebieha v noci a je tým väčšie, čím menej je oblačnosti na oblohe a čím slabšie je prúdenie vzduchu.

Okrem radiačného ochladzovania pozorujeme často aj advekčné ochladzovanie vzduchu. Advekcia vzduchovej hmoty je typickým príkladom translácie -  horizontálneho presunu vzduchu z miesta na miesto rovnakou rýchlosťou. Vedie k poklesu teploty vzduchu v určitej oblasti pri zemi alebo vo vyšších vrstvách troposféry, vyvolaného prílevom studeného vzduchu do tejto oblasti. Veľkosť advekčného ochladzovania je závislá na rôznych podmienkach v advehovanej vzduchovej hmote (napr. na uhle advekcie, na veľkosti rýchlosti prúdenia a na teplotnom gradiente). Advekčné ochladzovanie nastáva najčastejšie po prechode studeného frontu a v strednej Európe môže výnimočne dosiahnuť zmenu teploty vzduchu až o 20 °C za 24 h.

V noci zo soboty na nedeľu (z 22. na 23.10.) sme vplyvom advekčného ochladzovania zaznamenali v sobotu neskôr popoludní rýchly pokles teploty vzduchu na Lomnickom štíte (obr. 1). Počas spomínanej noci klesla teplota vzduchu na tejto stanici na -8,8 °C a advekciu studenej vzduchovej hmoty vidieť najlepšie na animácii teploty vzduchu v hladine 700 hPa (nižšie). V tomto prípade však nešlo o typický príklad advekcie studenej vzduchovej hmoty za studeným frontom na zadnej strane brázdy nízkeho tlaku vzduchu alebo tlakovej níže, ale o prílev studeného vzduchu, spojeného s pomalým presúvaním tlakovej níže vo vyšších vrstvách ovzdušia so stredom nad Dánskom. Na animácii tiež vidieť, že studený vzduch (s teplotou -8 °C a nižšou) sa nad časťou nášho územia udržiaval len krátky čas a v ranných hodinách začala teplota vzduchu v tejto hladine nad naším územím stúpať.

V nižších hladinách troposféry bola advekcia studeného vzduchu menej výrazná (pozri teplotu v hladine 850 hPa, priebeh teploty vzduchu na stanici Chopok a Štrbské Pleso) a na miestach so zmenšenou oblačnosťou a slabým vetrom malo rozhodujúci vplyv na pokes teploty počas noci radiačné ochladzovanie vzduchu. Najchladnejšie bolo nedeľné ráno na Orave a v oblasti Slovenského raja (obr. 2). V Liesku klesla teplota vzduchu na -4,1 °C (obr. 3).

Odlíšiť radiačné ochladzovanie od advekčného je do určitej miery možné aj z priebehu teploty vzduchu pri vizuálnom porovnaní obrázku č. 1 a č. 3. Pri radiačnom ochladzovaní je pokles teploty vzduchu pomalší a minimum teploty je spravidla dosahované tesne pred východom slnka. Dôsledkom advekčného ochladzovania dochádza k prudšiemu poklesu teploty vzduchu a minimum môže byť dosiahnuté v ktoromkoľvek čase v závislosti od teploty advehovanej vzduchovej hmoty. Toto pravidlo však neplatí vždy, v suchom vzduchu možno tiež pozorovať výrazný pokles teploty vzduchu spôsobený radiačným ochladzovaním a to predovšetkým tesne po západe slnka.

Obr. 1: Priebeh teploty vzduchu na stanici Lomnický štít.

 Animácia teploty vzduchu v hladine 700 hPa (približne 3000 m n. m.) podľa ECMWF  (beh z 22.10. 12 UTC)

Obr. 2: Teplota vzduchu o 6:00 LSEČ (analýza produkt INCA + SYNOP)

Obr. 3: Priebeh teploty vzduchu na stanici Liesek.