Nebezpečné meteorologické jevy: Námraza II.
V předchozí části - Nebezpečné meteorologické jevy: Námraza I. jsme popsali základní charakteristiku námrazy, jaké jsou její dopady na letadlo, podrobně jsme popsali, jak taková námraza vzniká, a co dělat když vám ani odmrazovací systémy nepomůžou. V této části pozemní přípravy se zaměříme na možnost detekce podmínek pro vznik námrazy na základě dostupných informacích o počasí. Tím dokážete vyhodnotit riziko vzniku námrazy a připravit si strategii pro minimalizaci intenzity a doby vystavení takovým podmínkám. Pro potřeby nejhoršího stupně můžete mít připravená zadní vrátka pro co nejrychlejší opuštění takových podmínek.
K vyhodnocení rizika vzniku námrazy musíme nejprve zjistit teplotní rozsah a absolutní vlhkost, respektive vodní obsah ve vzduchové hmotě (oblaku), podél plánované trati. V úvahu musíme brát i to, zda se na trati setkáme s nestabilní vzduchovou hmotou, s přecházející frontou nebo terénní překážkou, která je schopna vytlačit vzduch směrem vzhůru.
O svahovém efektu, při kterém dochází ke vzniku orografické mlhy se více dočtete v našem článku - Najděte se v mlze I. a II.
Důležitou informací je i vrchol a základna oblačnosti a jejich relativní poloha vůči tzv. hladině bodu mrazu (hladina ve které teplota klesne na bod mrazu) a příslušným terénem.
Pokud si to shrneme, potřebujeme pochopit problematiku vzniku oblačnosti, svahového efektu, vlivu ročního období a vlivu fronty, abychom dokázali spolehlivě vyhodnocovat nebezpečí vzniku námrazy.
Vznik oblačnosti
Jak již bylo několikrát zmíněno, ke vzniku námrazy na povrchu letadla je zapotřebí teplota pod bodem mrazu a dostatečné množství vlhkosti. Stav, kdy je dosaženo dostatečné vlhkosti ke vzniku námrazy, nám indikuje právě oblačnost, ať už pouhou existencí nebo jejím doprovodem v podobě srážek. Dosažení teploty mrazu je už pak jen záležitostí klesající teploty s rostoucí výškou. Z toho můžeme vytvořit relativně primitivní závěr, že námraza je nejintenzivnější v blízkosti vrcholu oblačnosti, kde je největší množství vody v tekutém stavu. Obecně se jedná o oblast, kde oblak dosáhl svých nejsilnější konvekce, největšího ochlazení a kondenzace.
Z předchozí části - Námraza I. však už víme, že velmi intenzivní námraza, konkrétně vlivem SLD, může vznikat i pod základnou oblačnosti.
Ve většině případů vzniku námrazy dochází ve spojení se stratovitou nebo kupovitou oblačností. Ke vzniku námrazy v cirrovité oblačnosti dochází jen zřídka. O tom s jakou oblačností se můžeme setkat nám napoví informace o stabilitě, nebo nestabilitě vzduchové hmoty.
Stratovitá oblačnost
Altostratus translucidus; zdroj: https://cloudatlas.wmo.int
Stratovitá oblačnost může být vertikálně rozdělena do jedné či více horizontálních vrstev velkého rozsahu. Takové vrstvy se mohou časem slévat do jedné a vytvořit vrstvu o tloušťce přesahující několik tisíc stop. Vznik takové oblačnosti je zapříčiněn vertikálním pohybem vrstev stabilní vzduchové hmoty. Zpravidla se jedná o oblačnost s malým obsahem vody, oproti kupovité oblačnosti, přesto ale existuje stratovitá oblačnost i s vyšším obsahem.
S námrazou se zde můžeme setkat ve výšce nepřekračující 15 000 stop nad terénem. Oblast existence podmínek pro tvorbu námrazy obvykle nebývá širší než 3 000 ft.
Doporučená reakce pilota na SLD
Indikace
Vrstevnatá oblačnost s malým vertikálním rozvojem.
Popis oblačnosti v předpovědi (GAMET, SWL mapa, letová předpověď).
Reakce
Pokud pozorujete tvorbu námrazy ve stratovité oblačnosti:
Okamžitě aktivujete odmrazovací systémy.
Sledujte vývoj situace.
Proveďte změnu výšky o 3 000 stop dle možností terénu a schopnostech letadla.
Proč?
Let v konstantní výšce ve stratovité oblačností vede k dlouhodobému vystavení námraze. Dlouhodobá aktivace odmrazovacích systému vede ke snížení výkonnosti, vyčerpání zdrojů (chemické odmrazování), opotřebení zařízení (možnost poruchy).
Změna výšky o 3 000 stop většinou stačí k opuštění oblasti tvorby námrazy i přesto, že letadlo zůstane v oblačnosti.
Kupovitá oblačnost
Kupovitá oblačnost je výsledkem dostatečné vlhkosti a nestabilní vzduchové hmoty. Její vertikální rozsah závisí na tom, jak moc je vzduchová hmota nestabilní. Na rozdíl od stratovité oblačnosti se vyznačuje větším vertikálním a menším horizontálním rozsahem. V průměru dosahuje buňka kumulů v horizontální rovině 2 až 6 NM. Rozsah může být značně rozšířen podél čar konvektivní oblačnosti (též čáry instability), ve shlucích oblaků a v oblastech, kde konvektivní oblačnost prorostla stratovitou oblačnost.
Projevy námrazy v kupovité oblačnosti jsou sice krátkého charakteru, napříč tomu se může jednat až o velmi silnou intenzitu námrazy. Jelikož vznik takové oblačnosti může být velmi rychlý a je doprovázen velkým množstvím vody, může dojít ke vzniku SLD.
S námrazou se zde můžeme obvykle setkat v hladině okolo 27 000 stop při teplotě mezi +2°C a -25°C
Cumulonimbus capillatus praecipitatio incus mamma; zdroj: https://cloudatlas.wmo.int
Doporučená reakce pilota
Indikace
Oblačnost s velkým vertikálním vývojem.
Popis oblačnosti v předpovědi (GAMET, SWL mapa, letová předpověď).
Reakce
Pokud je teplota v rozmezí +2°C až -25°C a jste schopni udržovat vizuální odstup od oblačnosti:
Obleťte oblačnost.
Proč?
Projevy námrazy v kupovité oblačnosti jsou sice krátkého, ale velmi silného charakteru a představují riziko pro bezpečné provedení letu.
Svahový efekt
Stejně jako při vzniku Orografické mlhy, i podmínky pro tvorbu námrazy vznikají vytlačováním vlhkého vzduchu po návětrné straně terénní překážky, jako je samotný kopec, hora nebo hřeben.
Orografický mrak je vlivem silného větru pozorován i za vrcholem na závětrné straně; zdroj: https://cloudatlas.wmo.int
Ukázkovým příkladem jsou Alpy při přechodu zejména studené fronty, nebo při pouhém jižním prouděním. Riziko námrazy je v takovém případě umocněno přesunem vzduchu od moře, kdy může být předpokládáno, že vzduch bude dostatečně vlhký. Po dosažení úpatí Alp v severní Itálii dochází k vytlačení vzduchu po jižní (návětrné) straně, k jeho adiabatickému ochlazení a vzniku oblasti s rizikem tvorby velmi silné námrazy. Takové riziko vzniká hlavně na návětrné straně a za vrcholem překážky. Na závětrné straně většinou panují příznivější podmínky a z důvodu rozdílného teplotního gradientu vlhkého a suchého vzduchu by měla být na severní straně vyšší teplota vzduchu.
Hornatý terén nás také může limitovat v možnostech úniku z oblasti námrazy.
Altocumulus lenticularis; zdroj: https://cloudatlas.wmo.int
Při vyšší rychlosti proudění (více než 15 kts ve směru ±30° kolmo na hranu hřebene) a stabilním teplotním zvrstvením může docházet ke vzniku vlnového proudění (horská vlna). Při takovém proudění vznikají oblaka typu altocumulu lenticularis ve vrcholech vlny ve vzdálenosti až 500 km za překážkou. Tato oblaka jsou signalizací místa s možností tvorby velmi silné námrazy.
Doporučená reakce pilota
Indikace
Proudění vlhkého vzduchu kolmo na překážku ( ±30°)
Varování v předpovědi (GAMET, SIGMET, SWL mapa, letová předpověď).
Reakce
Animace rizika vzniku námrazy při letu podél hřebene a na závětrné straně hřebene; zdroj: https://aircrafticing.grc.nasa.gov/
Pokud je vaše trasa plánována podél návětrné strany terénní překážky, nebo plánujete přeletět přes hřeben a je předpovídána námraza:
Zvažte let podél závětrné strany, ale buďte obezřetní na mechanickou turbulencí při horské vlně.
Proč?
Vlhký vzduch je vytlačen po návětrné straně, ochlazován a následně kondenzuje. Vlhké a chladné prostředí je ideální pro tvorbu velmi silné námrazy.
Roční období
Zima
V zimních měsících v mírném klimatickém pásu dochází k rychlému nárůstu ledu spíše ve výškách pod 15 000 stop nad terénem. V tomto rozsahu je obsažena většina přechlazené vody. Čím více na sever, tím je hladina bodu mrazu níže. V určité zeměpisné šířce pak dosáhne země, což vyloučí možnost letu v nízké výšce za účelem úniku před námrazou.
V mírném pásu nízké teploty vedou ke stabilnějším vzduchovým hmotám obsahující menší množství vody. Častým výsledkem je stratovitá oblačnost. Přesto v jižnějších částech (jih USA) mohou být zimní měsíce příznivější pro kupovitou oblačnost než letní měsíce na severu USA.
Léto
Během léta jsou vzduchové hmoty teplejší a tím jsou schopny pojmout větší množství vody. Vyšší teplota zemského povrchu může vytvořit teplotní nestabilitu, která vede k silné konvekci a tvorbě kupovité oblačnosti.
S námrazou se v tomto období můžeme setkat v hladině 16 000 stop nad terénem a výše. Takové podmínky neumožňují některým letadlům vystoupat nad oblast tvorby námrazy. Nejlepší volbou v takovém případě je vyhnutí se oblačnosti obletěním.
Vliv front
Atmosférická fronta je tenká přechodová vrstva mezi vzduchovými hmotami o rozdílné teplotě, vlhkosti, rychlosti a směru větru atd. Podle charakteru vzduchové hmoty je v základním rozdělení dělíme na teplé, studené a okluzní fronty. Právě v oblastech blízko fronty existují podmínky nejvíce napomáhající ke vzniku námrazy z důvodu zvýšených vertikálních pohybů vlhkého vzduchu.
Teplá fronta
Animace pohybu teplé fronty; zdroj: https://aircrafticing.grc.nasa.gov/
Případ, kdy relativně teplejší vzduchová hmota „vytlačuje” studený vzduch. Ve skutečnosti lehčí teplý vzduch vykluzuje po ustupujícím studeném vzduchu a vytváří se klín s teplou frontou na jejich styčné ploše.
Cirrus uncinus (háčkovitý); zdroj: Fir0002; https://commons.wikimedia.org/wiki
Při takovém výkluzovém pohybu je teplých vzduch rozpínán a ochlazován, čímž dochází k nárůstu relativní vlhkosti a kondenzaci vodních par. Teplá fronta je tak snadno identifikovatelná pomocí stratovité oblačnosti v blízkosti fronty a až několika stovek kilometrů před ní. Přítomnost cirrovité oblačnosti, zejména cirrus uncinus, taktéž vypovídá o přibližující se teplé frontě ve vzdálenosti asi 800 km od počátku přeháněk (cca 30 hodin).
Schéma teplé fronty následované studenou frontou; zdroj: autor
Vznik námrazy ve spojení s teplou frontou je znám především v zimních měsících. Stratoviná oblačnost typu altostratus (déšť se většinou vypaří před dopadem na zem) a nimbostratus (déšť většinou dosáhne země) jsou, jak je známo, producenty přetrvávajících středních až silných dešťů. Tuto oblačnost bychom mohli hledat v sektoru 2C a 3C nad frontální čarou na obrázku výše. Tato oblast je vzdálená asi 200 NM před průsečíkem fronty se zemí, též čára fronty. Všimněte si také skokového rozdílu hladiny bodu mrazu na hraně teplé fronty. Tím, že se oblačnost nachází nad frontálním rozhraním (hladina bodu mrazu ve vyšší výšce → okolní teplota nad bodem mrazu), produktem pravděpodobně budou střední až silné deště. Tím jak vodní kapky propadají do sektoru 3C (hladina bodu mrazu v nižší výšce), dostávají se do oblasti s teplotou vzduchu pod bodem mrazu. Výsledkem je, že vodní kapky zůstanou v tekutém a stanou se přechlazenými (supercooled). Dopady mrznoucího deště neboli SLD jsou nám již dobře známy z předchozího povídání.
Doporučená reakce pilota
Indikace
Stratovitá oblačnost
Synoptická situace a její předpověď (GAMET, SIGMET, SWL mapa, letová předpověď).
Reakce
Pokud je trasa letu plánována podél teplé fronty
Zvážte kolmé prolétnutí na směr pohybu fronty a následný let za teplou frontou.
Zvažte let v alternativní hladině.
Proč?
Teplý vzduch stoupá po spodní chladnější vzduchové hmotě, což může vést ke vzniku mrznoucího deště nebo mrholení. Ve většině případech je změna výšky o 3 000 stop dostačující, avšak byly zaznamenány oblasti se vznikem námrazy v oblasti teplé fronty o tloušťce až 10 000 stop.
Vzhledem k velkému horizontálnímu rozsahu nemusí být laterální vyhnutí účinné.
Studená fronta I. druhu
Studená fronta se pohybuje rychleji než teplá fronta a zároveň je plocha fronty nakloněna na opačnou stranu a s menším sklonem, než je tomu u teplé fronty. Studená fronta I. druhu se v Evropě objevuje především v zimních měsících. Oblast za frontou je většinou ve velkém rozsahu pokryta vrstevnatou stratovitou oblačností. Většinou nebývají širší než 5 000 ft.
Studená fronta II. druhu
Studená fronta II. druhu se v Evropě objevuje především v teplé části roku. Intenzivní konvekce je obvykle omezena na vývoj oblačnosti pouze v úzkém seskupení o šířce několika desítek mil v blízkosti čáry fronty. Tato oblačnost se může vyvinout v bouřkovou oblačnost se silnými přeháňkami, turbulencí, kroupy a velké množství přechlazených vodních kapek.
Přechod studené fronty II. druhu - letiště Kyjov; zdroj: Pavel Mík
Doporučená reakce pilota
Indikace
Stratovitá oblačnost za frontou (I. druhu)
Kupovitá oblačnost v úzkém pásu v blízkosti čáry fronty (II. druhu)
Synoptická situace a její předpověď (GAMET, SIGMET, SWL mapa, letová předpověď).
Reakce
Pokud je trasa letu plánována podél studené fronty I. druhu:
Zvážte let před frontou.
Buďte připraveni změnit hladinu o 3 000 stop v případě vzniku námrazy.
Pokud jde o studenou frontu II. druhu:
Doporučený průlet studenou frontou; zdroj: LANDBERG, Bruce. Safety Advisor: Weather No. 1 [online]. AOPA Air Safety Foundation, 2008
Zvážte kolmé prolétnutí na směr pohybu fronty a následný let za studenou frontou.
Postupujte podle standardních technik pro vyhnutí se bouřkám.
Nespoléhejte se na povětrnostní radar. Buňky, které zatím nejsou na radaru viditelné, mohou způsobit námrazu.
Proč?
Studená fronta I. druhu:
Námraza zde může být významná, ale lze z ní uniknout změnou výšky o 3 000 stop.
Vzhledem k velkému horizontálnímu rozsahu nemusí být laterální vyhnutí účinné.
Studená fronta II. druhu:
Silné stoupavé proudy spojené s přechodem studené fronty mohou vést ke vzniku podmínek vhodných pro tvorbu námrazy.
Oblast je většinou omezena v horizontálním rozsahu.
Okluzní fronta
Schéma studená okluze - chladnější vzduch se podsouvá pod chladný vzduch před teplou frontou, která ztrácí kontakt se zemí; zdroj: autor
Ke vzniku okluzní fronty dochází v případě, kdy studená fronta dožene teplou frontu. Teplý vzduch mezi studenými vzduchovými hmotami je následně vytlačen do vyšší hladiny. Odlišujeme teplou a studenou okluzi. Jejich vznik závisí na tom, zdali se chladnější vzduch nachází v sektoru před teplou frontou, nebo za následující studenou frontou. Okluzní fronta může nést charakteristiky studené i teplé fronty. Riziko vzniku velmi silné námrazy může být způsobeno v důsledku mrznoucího deště nebo mrholení.