Tekst / Artykuł

Jakub SZMYD
Zakład Geoekologii i Klimatologii IGiPZ PAN – Warszawa
CHMURY SOCZEWKOWATE JAKO WSKAŹNIK
WYSTĘPOWANIA FALI OROGRAFICZNEJ
LENTICULAR CLOUDS AS AN INDICATOR
OF A MOUNTAIN LEE WAVE OCCURRENCE
Fala orograficzna to zjawisko, które polega na występowaniu w atmosferze fal
grawitacyjnych, wzbudzonych w trakcie przepływu powietrza nad wysokim
pasmem górskim (Küttner, 1939; Scorer, 1949). Falę orograficzną można porównać, przez analogię mechanizmu powstawania, do ruchu falowego wody w rzece
za progiem skalnym w dnie koryta.
Fala orograficzna jest trudna w badaniu, ponieważ występuje na dużej wysokości nad ziemią, w powietrzu przemieszczającym się z dużą prędkością i jest
niedostrzegalna dla oka ludzkiego. Bezpośrednie badania zjawiska, z wykorzystaniem lotnictwa i sondaży aerologicznych, są kosztowe i wiążą się z wieloma ograniczeniami, dlatego stosuje się metody pośrednie, w tym z wykorzystaniem obserwacji chmur gatunku lenticularis.
W Polsce chmury soczewkowate były wykorzystane do badań fali orograficznej
jedynie na obszarze Tatr. Za dzień ze zjawiskiem fali przyjęto uważać taki, w którym na stacji w Zakopanem i/lub na Kasprowym Wierchu były obserwowane, po
stronie północnej Tatr i przy południowym napływie powietrza, chmury Altocumulus lenticularis (Schmidt, 2002).
Celem pracy jest przedstawienie możliwości wykorzystywania chmur soczewkowatych jako wskaźnika występowania fali orograficznej, a także ukazanie ograniczeń tej metody. Uzyskane wnioski mogą być wykorzystane w badaniach częstości fali orograficznej na podstawie chmur soczewkowatych.
Prz. Geof. LVII, 3–4 (2012)
394
J. Szmyd
Pierwsze obserwacje chmur soczewkowatych podczas
fali orograficznej
Odkrycie zjawiska fali orograficznej i dostrzeżenie prawidłowości polegającej
na częstym powstawaniu chmur soczewkowatych w trakcie jego występowania
miało miejsce na północnym przedpolu Karkonoszy. 18 marca 1933 r. Hans D e u t s c h m a n n i Wolf H i r t h wykonywali loty szybowcowe w okolicy Jeleniej Góry
(Hirth, 1935). Czas ich trwania oraz uzyskana w trakcie nich wysokość były
nadspodziewanie duże i nie mogły być wyjaśnione ani konwekcją (mały dopływ
promieniowania słonecznego tego dnia), ani dynamicznym wznoszeniem się
powietrza wywołanym obecnością przeszkody terenowej (lot nad równiną). Silne
prądy wstępujące Hirth zinterpretował (1935) jako efekt falowego ruchu powietrza
po zawietrznej stronie pasma górskiego. Hipoteza ta została później potwierdzona
(Küttner, 1939), loty te uznano zaś za pierwsze na świecie loty falowe.
Pierwszą osobą, która dostrzegła zależność powstawania chmur soczewkowatych na północnym przedpolu Karkonoszy od występowania silnego, południowego
wiatru, był Gottlieb M a t z – pasterz, lokalnie dobrze znany z prognozowania
pogody na podstawie obserwacji chmur (Hirth, 1935). Chmury soczewkowate na
tym obszarze, prawdopodobnie od jego zniekształconego nazwiska i imienia, nazywano chmurami Moazagotl. Po odkryciu zjawiska fali orograficznej i ustaleniu, że
to nie wiatr, ale falowy ruch powietrza bezpośrednio doprowadza do powstawania
chmur soczewkowatych, termin ten wszedł do powszechnego użycia wśród lotników. Obecność nad Karkonoszami chmur Moazagotl stanowiła odtąd oznakę
występowania korzystnych warunków do lotów szybowcowych.
Charakterystyka chmur soczewkowatych
pochodzenia orograficznego
Nad pasmem górskim masa przemieszczającego się powietrza zostaje odkształcona na skutek zwężenia pionowego przekroju przepływu. Jeśli powietrze znajduje
się w stanie równowagi stałej, to poza ruchem postępowym będzie ono odtąd
wykonywało także ruch oscylacyjny w pionie. Skutkiem tego może być kondensacja pary wodnej w powietrzu i powstanie chmur. Mają one wygląd soczewki:
płaskiej lub lekko wklęsłej u dołu i wypukłej u góry, co jest uwarunkowane kształtem poziomu kondensacji pary wodnej i grzbietu fali (rys. 1).
Według Międzynarodowego atlasu chmur (1959) gatunek lenticularis wyróżnia się
jedynie wśród chmur rodzaju Cirrocumulus, Altocumulus i Stratocumulus. Pozostałe
rodzaje chmur mogą jednak także przybierać na skutek fali orograficznej mniej lub
bardziej charakterystyczny kształt soczewkowaty (Parczewski, 1953). Najbardziej
typową dla zjawiska chmurą soczewkowatą jest Altocumulus lenticularis (Ac len).
Chmury soczewkowate jako wskaźnik występowania fali orograficznej
395
poziom kondensacji pary wodnej
water vapour condensation level
Rys. 1. Schemat powstawania chmur soczewkowatych w trakcie fali orograficznej
Fig. 1. Scheme for lenticular clouds formation during a mountain lee wave
W trakcie fali orograficznej chmury soczewkowate występują w sposób uporządkowany. Układają się one w postaci regularnych pasm o mniej więcej stałej
szerokości, które są od siebie oddalone o mniej więcej jednakową odległość. Uporządkowanie to, wyrażające się także ich równoległością względem pasma górskiego, wynika z regularności ruchu falowego – powtarzania się w przestrzeni
tych samych elementów fal.
Chmury soczewkowate pochodzenia orograficznego mogą występować na więcej niż jednym poziomie, tworząc wielopiętrowy zespół zachmurzenia (chmury
odmiany duplicatus). Gdy grzbiet fali niższej osiąga poziom kondensacji pary wodnej związany z falą wyższą, możliwe jest połączenie się kolejno zalegających w pionie chmur. Fala orograficzna o bardzo dużym zasięgu pionowym może doprowadzić do powstania nie tylko chmur soczewkowatych, ale także obłoków srebrzystych
w stratosferze (Häckel, 2008).
Wykorzystywaniu chmur soczewkowatych w badaniu fali orograficznej sprzyja
fakt, że w przeciwieństwie do samego zjawiska są one łatwo dostrzegalne. Prowadzenie badań z użyciem chmur jest stosunkowo proste, gdyż do ich wykonania
nie są potrzebne przyrządy pomiarowe, a obserwacje chmur można prowadzić
z powierzchni ziemi. Rozpoznawanie chmur soczewkowatych nie nastręcza dużych
trudności, gdyż mają one charakterystyczny kształt. Historyczne ciągi obserwacji
meteorologicznych zawierające informacje na temat tych chmur to niejednokrotnie jedyny materiał dokumentacyjny, który umożliwia podjęcie rozważań na temat
przypadków fali orograficznej w przeszłości. Inne metody badań, wykorzystujące
m.in. lotnictwo, radiosondy, radary dopplerowskie i precyzyjne barometry, nie
były wówczas znane lub stosowano je okazjonalnie.
396
J. Szmyd
Zastrzeżenia odnośnie do wykorzystywania chmur soczewkowatych
jako wskaźnika występowania fali orograficznej
W trakcie obserwacji meteorologicznych mogą zaistnieć okoliczności, które
sprawią, że wnioskowanie na temat występowania fali orograficznej na podstawie
chmur soczewkowatych okaże się błędne lub nie będzie możliwe. Okoliczności te
można przyporządkować do jednego z następujących przypadków:
I. Fala orograficzna występuje, chmury soczewkowate nie występują.
II. Fala orograficzna i chmury soczewkowate występują.
III. Fala orograficzna i chmury soczewkowate nie występują.
IV. Chmury soczewkowate występują, fala orograficzna nie występuje.
I. Fala orograficzna występuje, chmury soczewkowate nie występują
Zastrzeżeniem przy wykorzystywaniu chmur soczewkowatych jako wskaźnika
obecności fali orograficznej jest możliwość jej występowania bez tych chmur. Może
to mieć miejsce w dwóch sytuacjach: gdy chmury falowe pochodzenia orograficznego nie występują (fala „bezchmurna”) lub gdy chmury te występują, nie należą
jednak one do gatunku lenticularis.
Fala „bezchmurna” występuje, gdy powietrze podczas ruchu falowego nie
wznosi się odpowiednio wysoko, by przekroczyć poziom kondensacji pary wodnej.
Bezpośrednią przyczyną fali „bezchmurnej” może być:
1) mała intensywność fali orograficznej. W trakcie fali orograficznej o niewielkiej intensywności amplituda fal w atmosferze jest mała. Powietrze w grzbietach fal wznosi się wtedy jedynie na niewielką wysokość względem pierwotnego
położenia. Następstwem tego jest ograniczona możliwość osiągnięcia poziomu
kondensacji pary wodnej oraz powstawania chmur (rys. 2a). W trakcie silnie
rozwiniętej – przyczyniającej się do powstania chmur soczewkowatych – fali orograficznej możliwe jest chwilowe osłabienie jej intensywności. Jeżeli obserwacja
przypadnie na okres zaniku tych chmur, wtedy zjawisko nie zostanie udokumentowane na ich podstawie.
2) mała zawartość pary wodnej w atmosferze. Jeżeli powietrze przemieszczające się nad pasmem górskim zawiera małą ilość pary wodnej, wtedy możliwość powstawania chmur soczewkowatych w trakcie fali orograficznej jest ograniczona, nawet przy dużej intensywności zjawiska (rys. 2b). Do zmniejszenia
ilości wilgoci w powietrzu może dojść po dowietrznej stronie pasma na skutek
procesu pseudoadiabatycznego. W trakcie wznoszenia się powietrza może tam
wystąpić kondensacja pary wodnej i opad, co sprawia, że powietrze staje się
jeszcze suchsze.
3) tłumienie ruchu falowego. Falowy ruch powietrza ulega tłumieniu w sposób
naturalny aż do wygaszenia w pewnej odległości od miejsca powstania. W trakcie
jego propagowania się możliwe jest wystąpienie czynników meteorologicznych
Chmury soczewkowate jako wskaźnik występowania fali orograficznej
a
b
c
na podstawie (based on): Parczewski (1953)
d
e
na podstawie (based on): Schmidt (1982)
f
397
J. Szmyd
398
g
h
i
j
na podstawie (based on): Parczewski (1953)
OBJAŚNIENIA / EXPLANATIONS
poziom kondensacji pary wodnej
water vapour condensation level
powierzchnia warstwy inwersyjnej
posurface of an inversion layer
powietrze ciepłe / hot air
powietrze zimne / cold air
prądy konwekcyjne
convection currents
pole widzenia obserwatora
field of view of the observer
Rys. 2. Ograniczenia możliwości wykorzystania chmur soczewkowatych jako wskaźnika obecności fali
orograficznej (objaśnienia w tekście)
Fig. 2. Restrictions on use of lenticular clouds as an indicator of the presence of a mountain lee wave
(explanations in text)
i orograficznych, które dodatkowo będą przyczyniać się do tłumienia ruchu falowego. Skutkiem przyspieszonego wygaszania fal jest ograniczenie możliwości
powstawania chmur soczewkowatych.
Chmury soczewkowate jako wskaźnik występowania fali orograficznej
399
Oddziaływanie czynników orograficznych na tłumienie ruchu falowego może
przejawiać się przez interferencję wygaszającą fal. Zjawisko to może występować
w trakcie przepływu powietrza nad równoległymi do siebie pasmami górskimi
(rys. 2c). Jeśli fala wzbudzona nad pasmem pierwszym jest niezgodna w fazie
z falą generowaną nad pasmem drugim, wtedy dochodzi do częściowego lub całkowitego wygaszenia fali (Parczewski, 1953).
Czynnikiem meteorologicznym wywołującym tłumienie fal mogą być prądy
konwekcyjne (rys. 2d). Warunkiem koniecznym wystąpienia tej sytuacji jest
wytworzenie się odpowiedniej stratyfikacji w atmosferze (warstwy falowej z równowagą stałą i warstwy podfalowej z równowagą chwiejną, rozdzielonych warstwą
inwersyjną) oraz położenie wstępujących prądów konwekcyjnych poniżej zstępujących elementów fal. W tym przypadku prądy te odkształcają ku górze warstwę
inwersyjną, co skutkuje tłumieniem fal i zanikiem chmur.
Fala orograficzna bez chmur soczewkowatych może również występować, gdy
zjawisko to doprowadza do powstania chmur falowych. Jeżeli poziom kondensacji pary wodnej znajduje się odpowiednio nisko, wtedy możliwe jest występowanie powyżej niego zarówno grzbietów, jak i dolin fal (rys. 2e, Schmidt, 1982).
Powstaje wówczas zachmurzenie całkowite, złożone z naprzemianległych pasm
jaśniejszych i ciemniejszych, odpowiadających kolejno dolinom i grzbietom fal
(chmury gatunku stratiformis, odmiany undulatus). Są to chmury falowe, jednak
nie gatunku lenticularis, dlatego ten przypadek fali orograficznej nie może być
wykryty na podstawie chmur soczewkowatych.
II. Fala orograficzna i chmury soczewkowate występują
Najkorzystniejsze warunki prowadzenia badań fali orograficznej na podstawie
chmur soczewkowatych panują w trakcie ich współwystępowania. Wśród okoliczności, które ograniczają możliwość wnioskowania na temat obecności zjawiska,
w tym przypadku można wymienić:
1) utrudnienie/uniemożliwienie obserwacji chmur soczewkowatych
a) w nocy. Ograniczenie możliwości prowadzenia obserwacji chmur w nocy
może przyczynić się do zaniżenia notowanej częstości chmur soczewkowatych,
a tym samym częstości fali orograficznej. Informacja ta ma istotne znaczenie, gdyż
zjawisko prawdopodobnie częściej występuje w nocy niż w dzień. Taki przebieg
dobowy fali jest uwarunkowany zróżnicowaniem stanu równowagi atmosfery
w tych porach dnia (częstsze występowanie nocą równowagi stałej). Największe
zaniżenie notowanej częstości chmur soczewkowatych prawdopodobnie przypada
na późną jesień, zimę i wczesną wiosnę, ponieważ w tych porach roku noc jest
najdłuższa, natomiast stratyfikacja powietrza w atmosferze jest zwykle najkorzystniejsza do wzbudzania zjawiska (częste przypadki izotermii i inwersji temperatury
powietrza).
400
J. Szmyd
b) na skutek występowania mgły oraz chmur poniżej/powyżej chmur soczewkowatych. Chmury piętra średniego i dolnego utrudniają, a niejednokrotnie uniemożliwiają dostrzeżenie chmur soczewkowatych z powierzchni ziemi (rys. 2f). Najczęściej
dochodzi do tego podczas występowania chmur Stratus, Nimbostratus i Stratocumulus, zwłaszcza gdy towarzyszy im opad. Możliwość prowadzenia obserwacji chmur
jest ograniczona także w trakcie występowania mgły. Na stacji meteorologicznej
położonej na szczycie pasma górskiego możliwe jest ograniczenie widzialności
przez chmury tzw. wału fenowego, często występującego podczas fali orograficznej.
Trudność identyfikacji chmur soczewkowatych z powierzchni ziemi może wynikać także z ich występowania poniżej chmur piętra średniego i wysokiego. Sytuacja
ta może wystąpić, gdy nad pasmo górskie napłyną chmury związane z frontem ciepłym (rys. 2g). Chmury soczewkowate słabo wyróżniają się wtedy na tle jednolitej
powłoki chmur wyższych i trudno je rozpoznać. Dodatkowym czynnikiem komplikującym identyfikację chmur soczewkowatych jest możliwość powstawania chmur
falowych związanych z frontem atmosferycznym. Na skutek przepływu ciepłego (lżejszego) powietrza po zimnym (gęstszym) powietrzu może dojść do powstania fal na
powierzchni frontalnej. W tym przypadku odróżnienie chmur związanych z falą orograficzną od chmur związanych z frontem atmosferycznym jest szczególnie trudne.
Chmury piętra średniego i wysokiego utrudniają również dostrzeżenie chmur
soczewkowatych na zdjęciach satelitarnych (Grubišić, Billings, 2008).
c) wynikające z położenia miejsca prowadzenia obserwacji. Brak odnotowania
przypadku wystąpienia chmur soczewkowatych może być skutkiem ich zasłonięcia przez przeszkodę terenową (rys. 2h I i II), a także dużej odległości między
nimi i obserwatorem (rys. 2h III).
2) niedostrzeżenie lub niepoprawne oznaczenie chmur. Okoliczność ta może
zachodzić na skutek nieuwagi lub niedoświadczenia obserwatora, a także wystąpienia chmur o mało typowym wyglądzie (rozmyte, o słabo zaznaczonym kształcie
soczewkowatym) lub o małym rozprzestrzenieniu (np. gdy poziom kondensacji
pary wodnej przecina tylko jeden grzbiet fali, położony najbliżej pasma górskiego).
3) mało szczegółowy opis chmur. Chmury soczewkowate mogą zostać rozpoznane przez obserwatora, jednak podana przez niego w dokumentacji informacja
o chmurach może obejmować wyłącznie nazwę rodzajową, nie zaś gatunkową.
W późniejszym czasie nie będzie możliwe stwierdzenie na jej podstawie, czy były
to chmury gatunku lenticularis.
III. Fala orograficzna i chmury soczewkowate nie występują
Błędne wnioskowanie na temat obecności fali orograficznej może mieć miejsce
podczas obserwacji prowadzonych w okresie bez występowania zjawiska oraz
chmur soczewkowatych. Przyczyną tego może być niepoprawne oznaczenie chmur.
Błędna ich identyfikacja obejmuje nie tylko przypadek oznaczenia chmur soczewkowatych jako chmury innego gatunku (rodzaju), ale również przypadek odwrotny.
Chmury soczewkowate jako wskaźnik występowania fali orograficznej
401
Druga z tych sytuacji może zaistnieć, gdy występujące podczas obserwacji chmury
mają cechy upodobniające je do chmur lenticularis (np. kształt zbliżony do soczewkowatego, występowanie w postaci równoległych do siebie pasm).
IV. Chmury soczewkowate występują, fala orograficzna nie występuje
Obecność chmur soczewkowatych w otoczeniu pasma górskiego świadczy
o występowaniu ruchu falowego w atmosferze, nie w każdym jednak przypadku
pochodzenia orograficznego. Mogą one powstać w obrębie fal wzbudzonych na
powierzchni granicznej między masami powietrza o różnej gęstości, wskutek ich
ruchu względem siebie (fale swobodne; Parczewski, 1953; rys. 2i). Chmury te
mogą także tworzyć się z dala od pasma górskiego, a następnie napłynąć ku niemu
w przemieszczającej się masie powietrza. Dzieje się tak, gdy do pasma zbliża się
front chłodny przyspieszony (Parczewski, 1953; rys. 2j). Powietrze ciepłe występujące nad klinem powietrza chłodnego ześlizguje się po nim, a następnie wyprzedza je. W trakcie tego ruchu natrafia ono na przeszkodę gazową w postaci masy
ciepłego powietrza wypiętrzającego się przed frontem. Zainicjowany w ten sposób
ruch falowy może doprowadzić do powstania chmur soczewkowatych.
Określanie genezy chmur soczewkowatych
Określenie genezy chmur soczewkowatych jest możliwe na podstawie informacji o ich położeniu i ruchu względem pasma górskiego oraz danych o kierunku
i prędkości wiatru. Chmury soczewkowate pochodzenia orograficznego występują
po zawietrznej stronie pasma górskiego; na dużej wysokości mogą także występować w małej odległości od niego po stronie dowietrznej (England, Ulbricht,
1980) przy silnym wietrze z kierunku prostopadłego do jego rozciągłości. Chmury
te charakteryzują się zwykle stacjonarnością położenia względem ziemi. Zmiana
warunków meteorologicznych może jednak wywołać zmianę długości i amplitudy
fal w atmosferze, a w następstwie nieznaczny ruch chmur. W trakcie zanikania
zjawiska chmury mogą oddalać się od pasma, czemu towarzyszy ich rozpad na
skutek postępującego wygaszania ruchu falowego.
O występowaniu fali orograficznej może świadczyć przeobrażenie chmur niefalowych do postaci soczewkowatej na skutek ich przemieszczenia z dowietrznej na
zawietrzną stronę pasma górskiego (Parczewski, 1953). Pomocne przy określaniu
genezy chmur soczewkowatych mogą być także chmury Cumulus fractus związane
z rotorami. Struktury te występują w trakcie fali orograficznej i mają one postać
wirów powietrza o osi poziomej znajdujących się pod grzbietami fal.
Powstawanie chmur soczewkowatych związanych z falami swobodnymi oraz
frontem chłodnym jest niezależne od rzeźby terenu, dlatego mogą one występować
zarówno po dowietrznej, jak i zawietrznej stronie pasma górskiego. Chmury te
402
J. Szmyd
mogą tworzyć się przy wietrze o dowolnym kierunku, co sprawia, że ich pasma
mogą być zorientowane względem grzbietu górskiego w dowolny sposób. Mogą
one przebiegać skośnie do grzbietu (również prostopadle), co odróżnia je od pasm
chmur soczewkowatych pochodzenia orograficznego (równoległe do grzbietu).
Chmury soczewkowate związane z falami swobodnymi oraz frontem chłodnym
charakteryzują się zmiennością położenia względem ziemi. Te drugie znamionuje
także stacjonarność położenia względem frontu atmosferycznego.
Kryterium określania genezy chmur soczewkowatych może być występowanie
ciszy atmosferycznej w dolnej partii troposfery, podczas której możliwe jest
powstanie fal swobodnych (rys. 2i), niemożliwe zaś fali orograficznej.
Określanie częstości fali orograficznej na podstawie
chmur soczewkowatych
Chmury soczewkowate mogą stanowić wskaźnik obecności fali orograficznej,
jednak w pewnych okolicznościach wnioski na temat występowania zjawiska uzyskane na ich podstawie mogą być fałszywe (tab. 1).
Skuteczność identyfikacji przypadków fali orograficznej z wykorzystaniem
chmur soczewkowatych zależy od umiejętności rozpoznawania tych chmur. Błędy
obserwacyjne mogą skutkować zaniżeniem lub zawyżeniem częstości zjawiska
(odpowiednio przypadki IIb i IIIa). Mimo niedostrzeżenia lub niepoprawnego
oznaczenia chmur soczewkowatych, możliwe jest uzyskanie prawidłowych wniosków na temat częstości zjawiska (przypadki Ia i IVb).
W przypadku wykorzystywania chmur soczewkowatych jako wskaźnika występowania fali orograficznej istotne znaczenie ma także umiejętność określania ich
genezy. Błędy popełnione w tym zakresie mogą doprowadzić do zawyżenia częstości zjawiska (przypadek IVa).
Nie każdy przypadek fali orograficznej może być udokumentowany wystąpieniem chmur soczewkowatych (przypadek Ib). Dla zapewnienia wiarygodności
wniosków na temat częstości zjawiska uzyskanych na ich podstawie konieczne
jest równoległe korzystanie z innych metod wykrywania zjawiska. Informacja ta
odnosi się zwłaszcza do pasm górskich, w otoczeniu których fala orograficzna
często występuje bez chmur soczewkowatych, na przykład pasm o małej wysokości względnej, przyczyniających się do wzbudzania zjawiska o niewielkiej intensywności (na przykład Beskid Niski; Szmyd, 2011).
Poprawność wniosków na temat występowania fali orograficznej zależy także
od miejsca, terminu i częstości prowadzenia obserwacji chmur soczewkowatych.
Pierwszy i drugi czynnik determinuje warunki widzialności chmur, natomiast trzeci
– możliwość wykrywania przypadków zjawiska o krótkim czasie trwania. Wszystkie
te czynniki mogą doprowadzić do zaniżenia stwierdzonej częstości fali orograficznej.
Chmury soczewkowate jako wskaźnik występowania fali orograficznej
403
Tabela 1. A. Wnioski na temat częstości fali orograficznej na podstawie chmur soczewkowatych
Table 1. B. Conclusions about mountain lee wave frequency based on lenticular clouds
A
Częstość fali
Informacja o chmuorograficznej
rach soczewkowaokreślona na
tych w dokumentacji
podstawie chmur
meteorologicznej
soczewkowatych
Przypadek
Opis
Ia
fala orograficzna
występuje,
chmury soczewkowate nie
występują
tak
Ib
IIa
IIb
IIIa
IIIb
IVa
IVb
Interpretacja
rzeczywista
błędne oznaczenie
chmur
nie
zaniżona
występowanie czynnika
uniemożliwiającego
powstawanie chmur
soczewkowatych
fala orograficzna
i chmury soczewkowate występują
tak
rzeczywista
poprawne określenie
częstości zjawiska
nie
zaniżona
niedostrzeżenie lub
błędne oznaczenie
chmur soczewkowatych
fala orograficzna
i chmury soczewkowate nie
występują
tak
zawyżona
błędne oznaczenie
chmur
nie
rzeczywista
poprawne określenie
częstości zjawiska
chmury soczewkowate występują, fala orograficzna nie
występuje
tak
zawyżona
geneza chmur soczewkowatych inna niż orograficzna
nie
rzeczywista
niedostrzeżenie lub
błędne oznaczenie
chmur soczewkowatych
B
Frequency of
Information about
a mountain lee
lenticular clouds in
meteorological docu- wave based on
lenticular clouds
mentation
Interpretation
Case
Description
Ia
mountain lee
wave is present,
lenticular clouds
are absent
yes
real
incorrect indication of
clouds
no
underestimated
occurrence of a factor
that prevents lenticular
clouds formation
mountain lee
wave and lenticular clouds are
present
yes
real
correctly determined
frequency of a mountain
lee wave
no
underestimated
overlooking or incorrect
indication of lenticular
clouds
Ib
IIa
IIb
J. Szmyd
404
IIIa
IIIb
IVa
IVb
mountain lee
wave and lenticular clouds are
absent
yes
overestimated
incorrect indication of
clouds
no
real
correctly determined
frequency of a mountain
lee wave
lenticular clouds
are present,
mountain lee
wave is absent
yes
overestimated
genesis of lenticular
clouds other than orographic
no
real
overlooking or incorrect
indication of lenticular
clouds
Wnioski
1. Nie każdy przypadek fali orograficznej może być udokumentowany wystąpieniem chmur soczewkowatych.
2. Nie każda chmura soczewkowata w otoczeniu pasma górskiego ma pochodzenie orograficzne.
3. Określenie genezy chmur soczewkowatych jest możliwe na podstawie informacji na temat ich położenia i ruchu względem pasma górskiego oraz kierunku
i prędkości wiatru.
4. Ograniczona możliwość wykrywania fali orograficznej na podstawie chmur
soczewkowatych występuje w nocy, przy małej intensywności zjawiska, interferencji wygaszającej fal, małej zawartości pary wodnej w powietrzu oraz w trakcie
występowania mgły i innych chmur.
5. Skuteczność identyfikacji przypadków fali orograficznej na podstawie chmur
soczewkowatych zależy od umiejętności ich rozpoznawania, oznaczania ich genezy
oraz terminu, miejsca i częstości ich obserwacji.
6. Standardowe obserwacje zachmurzenia na stacjach meteorologicznych nie
pozwalają na stwierdzenie występowania fali orograficznej. Aby było to możliwe,
należy prowadzić szczegółowe obserwacje chmur soczewkowatych.
Materiały wpłynęły do redakcji 13 II 2012.
Literatura
England J., Ulbricht H., 1980, Flugmeteorologie. Transpress, Berlin.
Grubišić V., Billings B., 2008, Climatology of Sierra Nevada Mountain-Wave Events. Monthly Weather
Review, 136, 757-768.
Häckel H., 2008, Atlas chmur. Wyd. RM, Warszawa.
Chmury soczewkowate jako wskaźnik występowania fali orograficznej
405
Hirth W., 1935, Wyższa Szkoła Szybownictwa. Główna Księgarnia Wojskowa, Warszawa.
Küttner J., 1939, Zur Entstehung der Föhnwelle. Beiträge zur Physik der freien Atmosphäre, 25, 251-299.
Międzynarodowy atlas chmur. Atlas skrócony, 1959, PIHM, Wyd. Komunikacyjne, Warszawa.
Parczewski W., 1953, Meteorologia szybowcowa. Wyd. Ligi Lotniczej, Warszawa.
Schmidt M.T., 1982, Meteorologia dla potrzeb szybownictwa. Seria Szkolenie szybowcowe. WKiŁ, Warszawa.
Schmidt M.T., 2002, Warunki meteorologiczne występowania tatrzańskiej fali orograficznej. Maszynopis,
UMCS, Lublin.
Scorer R., 1949, Theory of waves in the lee of mountains. Quarterly Journal of the Royal Met. Soc., 75,
41-56.
Szmyd J., 2011, O niektórych przypadkach fali orograficznej w Beskidzie Niskim i jej znaczeniu dla szybownictwa. Prz. Geogr., 83, 361-384.
Streszczenie
Fala orograficzna to zjawisko atmosferyczne rzadko opisywane w polskiej literaturze meteorologicznej. Jest ono trudne w badaniu, ponieważ występuje na dużej wysokości nad ziemią, w powietrzu
przemieszczającym się z dużą prędkością oraz jest niedostrzegalne dla oka ludzkiego. Bezpośrednie
badania zjawiska są kosztowe, wymagają specjalistycznej aparatury pomiarowej i wiążą się z wieloma
ograniczeniami, dlatego stosuje się metody pośrednie, w tym z wykorzystaniem obserwacji chmur.
Celem pracy jest przedstawienie możliwości wykorzystywania chmur gatunku lenticularis jako
wskaźnika występowania fali orograficznej, a także ukazanie ograniczeń tej metody. Wynikiem rozważań teoretycznych i studiów literatury są wstępne założenia procedury określania częstości fali
orograficznej na podstawie chmur soczewkowatych.
S ł o w a k l u c z o w e : chmury lenticularis, fala orograficzna, meteorologia obszarów górskich
Summary
A mountain lee wave is a weather phenomenon rarely reported in the Polish meteorological
literature. It is difficult to study because it occurs at high altitude above the ground, in the high-speed
flow of air and is imperceptible to the human eye. Direct studies of the phenomenon are limited,
they are also expensive and require specialistic equipment. Since indirect methods are used, and
cloud observations among them.
The paper presents the possibility of using lenticular clouds as an indicator of a mountain lee
wave occurrence, as well as showing the limitations of this method. As an effect of theoretical considerations and literature studies the basic methodical assumptions for a lee wave frequency research
were elaborated.
K e y w o r d s : lenticular clouds, mountain lee wave, mountain meteorology
Jakub Szmyd
[email protected]
Zakład Geoekologii i Klimatologii, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN