Ratownictwo i ochrona ludności, Różności, Zderzenie z naturą Ariadna Koniuch

Wiatr. Wichura. Trąba powietrzna

Wiatr przenosi ciepło i wilgoć, rozsiewa nasiona roślin, zmienia krajobraz i kształtuje klimat (wiatry stałe przyczyniają się do powstawania prądów morskich). Od setek lat wiatr napędzał statki i wiatraki, dziś dzięki energii wiatrowej uprawiamy ukochane sporty i pozyskujemy energię elektryczną. Niestety potrafi również niszczyć - wiatry o prędkości kilkuset kilometrów na godzinę wyrywają drzewa, niszczą zabudowania mieszkalne i infrastrukturę.

W drugiej połowie lutego tego roku w całym kraju obowiązywało ostrzeżenie przed silnym wiatrem. Miejscami jego porywy osiągały prędkość 120 km/h. Doszło wówczas do wielu tragicznych wydarzeń. Niszczył dachy i przewracał drzewa oraz zrywał linie energetyczne, pozostawiając ponad 330 tys. odbiorców bez prądu, a w Krakowie przewrócił dźwig budowlany o wysokości ponad 21 m.

Wszystko przez potężny niż Dudley, który przetoczył się blisko Polski i przyczynił się do wystąpienia niszczących burz, wichur i trąb powietrznych. Według szacunków Polskich Łowców Burz w ciągu tych kilku lutowych dni w Polsce zaobserwowano osiem trąb powietrznych (głównie w województwie wielkopolskim i łódzkim oraz po jednym w województwie lubuskim i w Krakowie). Wstępna ocena zniszczeń wskazuje co najmniej na kategorię intensywności F2 w skali Fujity^*.

Eksperci Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW) wskazują, że trąby powietrzne w naszym kraju zdarzały się od dawna. Zaobserwowano, że obecnie przybywa gwałtownych zjawisk atmosferycznych, a ich siła rośnie. Szacuje się, że w Polsce liczba burz wzrasta o około trzy na każde 10 lat. Może to oznaczać, że z upływem lat coraz częściej będziemy mieli do czynienia silnymi wiatrami, wichurami czy trąbami powietrznymi. W tym artykule przyjrzymy się nieco bliżej wiatrom.

Starożytny wiatr

Wiatr to nic innego, jak poziomy ruch powietrza wywołany różnicą ciśnień, wiejący od wyżu do niżu. Choć zjawisko to towarzyszy ludzkości od zarania dziejów, to jednak sposób postrzegania wiatru nie jest współcześnie taki sam, jak dawniej. Starożytni widzieli w wietrze, jak zresztą w każdym aspekcie sił przyrody, pierwiastek boski. Wiatr nie tylko był uważany za życiodajne boskie tchnienie, prowadzące po wodach żaglowce, rozpędzające chmury i rozwiewające mgły, łagodzące skwar i przynoszące odnowę.

Ukazywał również swoje groźne oblicze. Według starożytnych Greków władcą wiatrów był Eol, wiatr północny nazwano Boreaszem, południowy Notosem, zachodni Zefirem, a wschodni Eurosem. Najbardziej obawiano się zimnego, silnego wiatru północno-wschodniego Euroakwilo (Eurocyklon), ponieważ niszczył zbiory owoców, przynosił burze oraz… zarazy. Jak wówczas, tak i dzisiaj jego niszczycielska moc przejawiała się w postaci takich zjawisk, jak cyklon, huragan, orkan czy trąba powietrzna.

Lęk przed gniewem bogów władających powietrznymi siłami natury towarzyszył zatem ludziom od dawna, jednak z czasem przestano tym bóstwom składać dary na ołtarzach. Miejsce obrzędów mających zapewnić bezpieczeństwo domostw i kupców zajęła chęć poznania mechanizmów powstawania niebezpiecznych zjawisk atmosferycznych, potrzebna do tego, aby móc się przed ich skutkami chronić. Z czasem poznano mechanizmy towarzyszące zjawiskom meteorologicznym, zaczęto je mierzyć, a pomiary analizować. Wprowadzono również rozwiązania technologiczne umożliwiające ich monitorowanie i prognozowanie przebiegu, tworząc systemy i rozwiązania systemowe ostrzegania przed zagrożeniami. Nie zmieniło się jednak jedno - wciąż w obliczu potęgi natury człowiek bywa bezradny.

Skąd wieje wiatr?

Słońce ogrzewa Ziemię nierównomiernie, a to dlatego, że promienie słoneczne docierają do jej powierzchni pod różnym kątem. Ukształtowanie terenu czy zbiorniki wodne również wpływają na temperaturę - powietrze nad lądem ociepla się szybciej niż nad powierzchnią wody. Gdy gazowe składniki atmosfery nagrzewają się, ich cząsteczki poruszają się szybciej, oddalają się od siebie (gęstość powietrza spada) i wznoszą, natomiast gdy się ochładzają - zwalniają, zbliżają się do siebie (gęstość powietrza rośnie) i opadają. Są to tzw. prądy wstępujące (ruch w górę) i zstępujące (ruch w dół). Zmniejszenie ilości powietrza nad ogrzanym obszarem powoduje spadek ciśnienia. Powietrze opuszcza ogrzany obszar również na boki, są to tzw. wiatry górne.

Wszechświatem rządzi prawo dążenia do równowagi, dlatego gdy ogrzane powietrze unosi się, w jego miejsce napływa powietrze chłodniejsze - i powstaje wiatr. Znaczna szerokość atmosfery w poziomym kierunku, a względnie nieduża w kierunku pionowym powoduje, że ruchy powietrza w kierunku poziomym (wiatr) odznaczają się większą dynamiką niż w kierunku pionowym. Kierunek wiatru zależy od rozmieszczenia wysokiego i niskiego ciśnienia atmosferycznego, a także od efektu Coriolisa wywołanego obracaniem się Ziemi, który na półkuli północnej skręca wiatr lekko w prawo. Wiatry wieją tuż przy warstwie litosfery (ruch poziomy w stosunku do powierzchni ziemi) z obszaru wysokiego do niskiego ciśnienia. Im większa różnica w ciśnieniu atmosferycznym, tym szybciej powietrze się porusza.

Wiatrowy słowniczek

Wiatry mogą mieć charakter stały, okresowo zmienny lub lokalny. Wiatry stałe to te, które wynikają z globalnej cyrkulacji powietrza. Należą do nich pasaty, antypasaty, wiatry zachodnie i wschodnie. Pasaty to wiatry morskie o sile od 3 do 4 w skali Beauforta. Pasaty występują w strefie międzyzwrotnikowej w odległości ponad 350 km od lądu, wieją od wyżów zwrotnikowych ku równikowej strefie ciszy (na półkuli północnej z kierunku północno‑wschodniego, a na południowej z południowo‑wschodniego). Przybierają na sile w okresie zimowym na danej półkuli. Najczęściej występują na Oceanie Atlantyckim. Antypasaty to wiatry wiejące od równika do zwrotników (na półkuli północnej z kierunku południowo‑zachodniego, a na południowej z północno‑zachodniego).

Wiatry zachodnie to wiatry stałe wiejące od zwrotników w kierunku kół podbiegunowych na obu półkulach, natomiast wiatry wschodnie wieją od obu biegunów do kół podbiegunowych. Wiatrem okresowo zmiennym jest monsun. Jego powstanie wynika głównie ze zmian pór roku i towarzyszących im różnic w intensywności nagrzewania powierzchni lądów (szczególnie Azji) i oceanów (zwłaszcza Oceanu Indyjskiego i Pacyfiku). Latem nad lądem jest dużo cieplej, powietrze się wznosi i wytwarza potężny niż baryczny, natomiast nad chłodniejszym oceanem powstaje wyż - monsun letni wieje od oceanu i przynosi opady, zimą zaś ląd szybciej traci ciepło niż oceany - suchy monsun zimowy wieje znad lądu w kierunku oceanu.

Wiatry miejscowe (lokalne) powstają w następstwie indywidualnych cech danego obszaru. Wyróżnia się dziesiątki wiatrów lokalnych, m.in.: bryzy, fen, bora, mistral, sirocco, wiatry układów barycznych, wiatry dolinne i górskie. Bryza dzienna (morska) wieje za dnia (od ok. 10 rano do zachodu) od chłodniejszego morza (gdzie nad wodą wytwarza się lokalnie wyższe ciśnienie) w kierunku cieplejszego lądu (gdzie ciśnienie atmosferyczne jest niższe), odwrotnie bryza nocna (lądowa) - powstaje od zmroku do rana, gdy ląd nocą szybciej traci ciepło niż woda (ciśnienie atmosferyczne jest wyższe nad lądem niż nad wodą). Wieje więc od wychłodzonego lądu ku cieplejszemu wówczas morzu. Zasięg tego wiatru to przeważnie kilka kilometrów. W normalnych warunkach bryza morska nad Bałtykiem może sięgać około 10 km w głąb lądu.

Innym przykładem wiatrów lokalnych jest fen - ciepły, suchy i bardzo porywisty wiatr, który wieje z gór ku dolinom. Wiatry fenowe zimą potrafią szybko stopić nawet grubą pokrywę śniegu, gdy powodują znaczne podniesienie temperatury (do 20°C w ciągu kilku minut). Cechują się niezwykłą przejrzystością powietrza. Przynoszą jednak niekorzystną sytuację biometeorologiczną, powodując pogorszenie samopoczucia, bezsenność, bóle głowy, wzrost podenerwowania i agresji, a także wzrost liczby samobójstw. Występują głównie jesienią (październik-listopad) oraz na przedwiośniu (luty-marzec). Lokalna nazwa wiatru fenowego wiejącego w Karpatach Zachodnich, w południowej Polsce, na Słowacji oraz w północnych Węgrzech to halny.

Bora jest bardzo porywistym, zimnym wiatrem opadającym, który wieje wzdłuż przymorskich, niskich zboczy w stronę ciepłych wód morskich północnego Adriatyku i wschodnich wybrzeży Morza Czarnego. Mistral to północny, chłodny, suchy wiatr występujący na południowym wybrzeżu Francji, między ciepłym obszarem nadmorskim (niż) oraz wyżem nad łańcuchami Sewennów i Alp. Sirocco to ciepły, suchy wiatr z wybrzeży północnej Afryki, przynosi gwałtowne burze do zachodniej części Morza Śródziemnego.

Wiatry układów barycznych powstają wskutek poziomego przemieszczania się mas powietrza pomiędzy lokalnymi układami wyżów i niżów atmosferycznych, kształtują tym samym pogodę w strefie swojego oddziaływania. Obszar, w którym dochodzi do przemieszczania się powietrza w górę, nazywany jest układem niskiego ciśnienia, niżem lub cyklonem, charakteryzuje się on silnymi wiatrami, zmienną, pochmurną i obfitującą w opady atmosferyczne (deszcz, śnieg) pogodą. Z kolei w rejonach, gdzie występuje układ wysokiego ciśnienia, zwany wyżem lub antycyklonem, zwykle panuje stabilna, spokojna, słoneczna pogoda.

W tym miejscu warto wspomnieć o huraganie, czyli silnym cyklonie tropikalnym, którego średnia prędkość przekracza 33 m/s (12° w skali Beauforta). Wiatr ten powstaje nad wodami Atlantyku, których temperatura sięga powyżej 26,5°C i najbardziej zagraża południowym rejonom Stanów Zjednoczonych oraz wybrzeżom Afryki. Obecnie huragany atlantyckie docierające do Europy określa się mianem orkanów. Cyklon powstały nad wodami Oceanu Indyjskiego czy Oceanu Spokojnego to tajfun. W Polsce mamy do czynienia ze sztormami o sile huraganu, nie zaś z huraganami.

W Polsce powszechnie posługujemy się pojęciem wichura - jest to wiatr o prędkości do 88 km/h zdolny łamać drzewa, zrywać dachówki i uszkadzać budynki oraz silna wichura - wiatr wiejący z prędkością do 102 km/h, który może zrywać dachy, wyrywać drzewa z korzeniami, łamać słupy energetyczne (przy wietrze powyżej 103 km/h, należy się liczyć z zagrożeniem życia).

Co to jest trąba powietrzna i jak powstaje?

Silnym wiatrom towarzyszą inne niebezpieczne zjawiska atmosferyczne, m.in. trąby powietrzne (kolumny powietrza gwałtownie wirujące w górę, ku podstawie chmury burzowej), które coraz częściej nazywa się w Polsce tornadami, a to za sprawą podobieństwa mechanizmu powstawania i coraz większych skutków, które przypominają „amerykańskie” tornada.

Powstanie trąby powietrznej zwykle towarzyszy gwałtownej formie burzy, tzw. superkomórce, która zapewnia trąbie powietrznej „paliwo”, czyli ciepłe, wilgotne powietrze. Gdy masa ciepłego, wilgotnego powietrza spotka się z powietrzem chłodnym i suchym, cieplejsze powietrze unosi się, tworząc wirujący prąd wstępujący, tzw. mezocyklon. Chmura wciągania spod siebie ciepłe powietrze i powiększa się, rośnie również prędkość przepływu powietrza. Jeżeli zawarty w chmurze superkomórkowej wir złączy się z zawirowaniem na styku mas zstępujących i wstępujących, po pewnym czasie wirujące kropelki wody z wilgotnego powietrza mezocyklonu zaczną formować chmurę w kształcie leja. Jeśli prąd ten będzie wystarczająco silny, to taka chmura odpowiednio urośnie, zetknie się z ziemią i powstanie trąba powietrzna. Siła burzy zależy od energii dostępnej w powietrzu, na którą składa się temperatura i zawartość pary wodnej. Duża dostępność tak zgromadzonej energii może umożliwić powstanie dość trwałych (trwających od kilkunastu do kilkudziesięciu minut) trąb powietrznych o znacznej silne.

Zagrożenie wichurami i trąbami powietrznymi w Polsce

Tornada zaobserwowano na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Antarktydy. W Stanach Zjednoczonych rocznie powstaje około 1200 tornad. To cztery razy więcej niż w całej Europie. W Polsce również obserwujemy trąby powietrzne. Najsilniejsza, F4 w skali Fujity, została zanotowana w Lublinie 20 lipca 1931 r. (przeczytasz o tym w artykule „Tornado stulecia”, PP 9/2021). Najwięcej ofiar (13 osób) pochłonęła trąba, która dotknęła Krosno Odrzańskie 14 maja 1886 r. W okresie od 1 stycznia 2001 r. do 9 czerwca 2020 r. na terenie naszego kraju zaobserwowano w sumie 291 trąb powietrznych (i 61 trąb wodnych). Najwięcej silnych trąb powietrznych (F2, F3 lub nawet F4 w skali Fujity) powstaje w województwie śląskim, opolskim, małopolskim, świętokrzyskim, łódzkim i mazowieckim.

Trąby wodne występują natomiast na polskim wybrzeżu, na przełomie lata i jesieni, kiedy morze jest jeszcze ciepłe, a napływające masy powietrza chłodne. Na ogół pojawiają się rano lub wieczorem. Eksperci twierdzą, że z uwagi na zmieniający się klimat powinniśmy liczyć się z nasileniem występowania u nas tego typu zjawisk.

Rejony kraju najbardziej narażone na skutki wichur, czyli miejsca, gdzie zjawisko to jest bardziej intensywne i częstsze niż w innych obszarach kraju, to Dolny Śląsk, Małopolska i południe Polski. Należy pamiętać, że wichury najczęściej występują w okresie od listopada do marca, a trąby powietrze od czerwca do sierpnia, choć w przypadku tych drugich nie da się przewidzieć konkretnego miejsca i czasu ich powstania.

Poradnik na wichurę

W tym miejscu warto przypomnieć również ABC bezpiecznych zachowań, w przypadku występowania silnych wiatrów. Aby ochronić się przed skutkami wichury, przed jej nadejściem należy: usunąć z parapetów, balkonu i obejścia wszystkie przedmioty, które mogą zostać porwane przez wiatr i stanowić zagrożenie; zamknąć okna i drzwi; przygotować oświetlenie zastępcze (latarki z zapasem baterii itp.); zapewnić bezpieczeństwo swoim zwierzętom (zwłaszcza przebywającym na zewnątrz); znaleźć bezpieczne miejsce dla swojego pojazdu (nie parkować w pobliżu drzew, reklam, szyldów i słupów energetycznych). Wichurę najlepiej przeczekać w budynku. Dobrze jest śledzić aktualne prognozy pogody i ostrzeżenia przed groźnymi zjawiskami pogodowymi publikowane w środkach masowego przekazu (telewizja, radio, Internet).

Podczas wichury w przypadku przebywania na zewnątrz należy poszukać bezpiecznego schronienia (najlepiej w budynku, absolutnie nie pod drzewami, słupami i liniami energetycznymi ani lekkimi konstrukcjami, jak wiaty przystankowe). Należy unikać otwartej przestrzeni. Jeżeli nie ma możliwości schronienia się przed wichurą w budynku, najlepiej jest schronić się w zagłębieniach terenu. Jeśli jesteś nad wodą - wyjdź z wody lub opuść żaglówkę, łódź, ponton, rower wodny, kajak itp., przycumuj je i schroń się na brzegu.

Jeżeli bardzo silny wiatr lub intensywne opady deszczu zaskoczą cię podczas podróży samochodem, najlepiej nie kontynuuj jazdy (zatrzymaj się, poszukaj bezpiecznego schronienia) Przebywając w domu, w miarę możliwości wyłącz urządzenia elektryczne i gazowe, nie korzystaj z windy (w przypadku zaniku zasilania istnieje ryzyko uwięzienia). Jeżeli jesteś w budynku, w centrum huraganowego wiatru lub trąby powietrznej, usiądź pod ścianą nośną, z daleka od okien i drzwi, najlepiej na najniższej kondygnacji, np. w piwnicy.

bryg. Ariadna Koniuch jest pracownikiem Biura Przeciwdziałania Zagrożeniom KG PSP.

* Zniszczenia powodowane przez tornado zależą od jego siły, określanej w sześciostopniowej zmodyfikowanej skali Fujity. Najsłabsze tornado, o mocy F0 z prędkością wiatru do 137 km/h, może uszkodzić dach, zbić szybę w oknie czy połamać gałęzie drzew, najsilniejsze, o mocy F5, z prędkością wiatru powyżej 322 km/h, wyrywa domy z fundamentów, zrównuje z ziemią większe, żelbetowe budynki, na kilka kilometrów przenosi wielotonowe pojazdy, zrywa asfaltowe drogi, zniekształca konstrukcje stalowe mostów i wieżowców.