Embed Size (px)
Citation preview
Sveučilište u Zagrebu
Prirodoslovno – matematički fakultet
Geofizički odsjek
Diplomski rad
Ima li „Medicanea“ na Jadranu?
Amalija Božiček
Voditeljica: Doc. dr. sc. Nataša Strelec Mahović
Zagreb, ožujak 2015.
Još sredinom 90-tih kada sam bila u maloj školi u mojem mjestu, u srcu Zagorja, zapusi snijega
bili su toliki da kroz njih moje nožice nisu mogle koračati. Kako tada ralice nisu bile toliko hitre kao
danas, tata me nosio do škole. Naravno, uvijek jednim okom budna bila je i moja mama. Osim
roditelja, uvijek su tu negdje bili djedovi, bake... Tu su i moja braća, ta trojica veličanstvenih, koji me
nikad ne ostavljaju samu.
Oni koji su moje formalno obrazovanje pratili od samih početaka bili su učitelji/ce i profesori/ce.
Bez obzira na moje uspone i padove, uvijek su bili spremni otpuhati oblak neznanja u kojem sam se
nalazila i razjasniti sve nejasnoće. Kroz simetrični ciklonalni sustav s vedrom jezgrom, dajući mi
potpunu slobodu u kreiranju ovog rada, vodila me doc. dr sc. Nataša Strelec Mahović.
Tijekom studiranja provela sam dosta vremena s mladima s invaliditetom koji su me naučili da se
uvijek treba boriti, jer samo nebo nam je granica! Pokazali su mi i koliko je lako veseliti se svakoj zraci
sunca koja prodire kroz oblake, kiši koja lupa po prozoru...
Kako se meteorologija, a i znanost općenito, na jednostavan i zabavan način mogu približiti i
najmlađim članovima našeg društva naučila sam u Maloj meteorološkoj radionici. Da niti jedan
zadatak nije težak i da se sve može kad se mnogo malih složi pokazali su mi MMR-ovci.
Zbog prijatelja i kolega odlazak u školu i na fakultet bio je ugodniji. Zajedno smo izvodili
svakojake ludorije, a i muku mučili s raznim školskim tj. studentskim zadacima. Sve u svemu, bilo nam
je zabavno i nezaboravno!
I za kraj... samo kratko...
Od srca HVALA vam za sve!
Povjerenstvo:
1. Doc. dr. sc. Nataša Strelec Mahović
2. Prof. dr. sc. Branko Grisogono
3. Doc. dr. sc. Snježana Markušić
4. Doc. dr. sc. Maja Telišman-Prtenjak
5. Prof. dr. sc. Davorka Herak
Sažetak
„Medicane“ prema Mediterranean hurricane ili mediteranski uragan označava ciklonu na
Sredozemlju koja je svojom oblačnom strukturom poprimila oblik uragana. Nad južnim Jadranom 16.
i 17. travnja 2012. godine razvila se ciklona koja je svojom oblačnom strukturom izgledala kao
„Medicane“. Da bi se moglo utvrditi je li ciklona poprimila sve karakteristike „Medicanea“
napravljena je analiza osnovnih meteoroloških parametara. To je ujedno prva sinoptička analiza
„Medicanea“ u Hrvatskoj.
S obzirom na varijacije u kriterijima, radi lakšeg utvrđivanja može li se ciklonu nad južnim
Jadranom okarakterizirati kao „Medicane“, rađena je usporedba s dobro dokumentiranim
„Medicaneom“ koji se nad južnom Italijom razvio 26. rujna 2006. godine. Osim usporedbe vrijednosti
meteoroloških parametera ciklone nad južnim Jadranom s „Medicaneom“, meteorološki parametri
uspoređeni su i s osnovnim kriterijima prema kojima se određena ciklona može okarakterizirati kao
„Medicane“. U svrhu što kvalitetnije analize korišteni su i uspoređivani izlazi modela ALADIN i
ECMWF te podaci dobiveni na automatskim postajama DHMZ-a.
Na različitim nivoima analizirana su polja tlaka zraka, temperature i vjetra te vlažnost zraka.
Analizirana je površinska temperatura mora i oborina. Napravljena je usporedba parametara ciklone
koja se nad Jadranom razvila 16. i 17. travnja 2012. godine s osnovnim karakteristikama „Medicanea“
i s „Medicaneom“ koji se nad južnom Italijom razvio 26. rujna 2006. godine. Iz usporedbe vidljivo je
da ciklona nad Jadranom zadovoljava osnovne kriterije prema kojima se određenu ciklonu može
okarakterizirati kao „Medicane“.
Sadržaj
1. Uvod ............................................................................................................................. 1
2. Uragani ......................................................................................................................... 2
2.1. Mehanizam razvoja uragana ................................................................................ 4
2.2. Od tropskog poremećaja do uragana................................................................... 6
3. „Medicane“ .................................................................................................................. 9
3.1. Jesu li „Medicanei“ uragani? .............................................................................. 10
4. Usporedba ciklone na Jadranu i „Medicanea“ .......................................................... 13
4.1. Podaci i metode .................................................................................................. 14
4.1.1. Satelitski podaci ........................................................................................................ 14
4.1.2. Model ALADIN ........................................................................................................... 14
4.1.3. Model ECMWF .......................................................................................................... 15
4.2. Sinoptička analiza ciklone na Jadranu i „Medicanea“ ........................................ 15
4.2.1. Stanje atmosfere prije razvoja ciklone i „Medicanea“ .......................................... 15
4.2.2. Temperatura i tlak zraka ........................................................................................ 23
4.2.3. Visinska situacija .................................................................................................... 28
4.2.4. Vjetar ..................................................................................................................... 31
4.2.5. Relativna vlažnost zraka i oborina ......................................................................... 36
4.2.6. Površinska temperatura mora ............................................................................... 38
4.3. Ciklona je „Medicane“?! ..................................................................................... 39
5. Utjecaj klimatskih promjena na uragane, „Medicanee“ i ciklone na Jadranu .......... 41
5.1. Utjecaj klimatskih promjena na uragane ........................................................... 41
5.2. Utjecaj klimatskih promjena na „Medicanee“ i ciklone na Jadranu .................. 43
6. Zaključak .................................................................................................................... 47
7. Literatura ................................................................................................................... 48
1
1. Uvod
Tijekom ljetnih mjeseci na sjevernoj polutci može se čuti kako je obale Sjeverne Amerike
pogodio uragan. U Aziji se isti takav oblačni sustav naziva tajfun. Tijekom zime na sjevernoj polutci
moguć je razvoj oblačnog sustava istih karakteristika nad područjem južnog Pacifika. U tom slučaju
vijesti prenose informacije o ciklonima, a stanovnici Australije nazivaju ih „willy-willies“. Sve su to
sustavi koji spadaju u kategoriju tropskih ciklonalnih poremećaja. Započinju kao tropska depresija,
prelaze u oblik tropskog ciklona, a u slučajevima kada postoje povoljni sinoptički i mezoskalni uvjeti
za daljnji razvoj prelaze u oblik opasnih uragana ili tajfuna. Slični simetrični oblačni sustavi, s vedrim
okom u središtu sustava, ponekad se javljaju i nad Sredozemljem. U ovom dijelu svijeta ime im je
„Medicane“, a javljaju se uglavnom od jeseni do proljeća. „Medicanei“ su manjih dimenzija i manje
razorne moći od tropskih ciklona te okarakterizirani drugačijim vrijednostima ključnih meteoroloških
parametara od tropskih ciklona.
Sredinom travnja 2012. godine na satelitskim slikama uočen je oblačni vrtlog čiji je oblik
podsjećao na oblik kakav imaju tropski cikloni tj. uragani na oceanima i „Medicanei“ na Sredozemlju.
Oblačni vrtlog počeo se razvijati nad Otranskim vratima te je putovao prema sjeveru. Postavlja se
pitanje je li na Jadranu nastao „Medicane“ ili je to bila još jedna „obična“ ciklona?
U ovom će radu, prvi put u Hrvatskoj, biti analizirana ciklona na Jadranu koja je poprimila oblik i
karakteristike „Medicanea“. Nastojat će se odgovoriti na pitanja u kojim uvjetima dolazi do razvoja
uragana i „Medicanea“ te koliko je česta njihova pojava. Objasnit će se zašto se u različitim dijelovima
svijeta javljaju u različito doba godine te zašto su uragani vrlo često iznimno razorni sustavi koji
uzrokuju katastrofalne štete. Posebna pažnja posvetit će se analizi „Medicanea“ na Sredozemlju pri
čemu će se usporediti vrijednosti ključnih meteoroloških parametara koji ih karakteriziraju s
vrijednostima parametara vezanih uz pojavu uragana.
U drugom dijelu rada biti će napravljena analiza ciklone koja se razvila nad južnim Jadranom 16.–
17. travnja 2012. godine. Ključni meteorološki parametri bit će uspoređeni s parametrima
„Medicanea“ koji se razvio nad južnom Italijom krajem rujna 2006. godine te će se pokušati dati
odgovor na pitanje je li se nad Jadranom razvio „Medicane“.
Na kraju, analizirajući razvoj i učestalost urgana i „Medicanea“ u prošlosti nastojat će se doći do
zaključka kako klimatske promjene utječu na razvoj tropskih i mediteranskih ciklonalnih sustava.
Također će se pokušati dati odgovor na pitanje je li u budućnosti moguća češća pojava ciklona na
Jadranu koje podsjećaju na uragane i „Medicanee“.
2
2. Uragani
Uragani su sustavi niskog tlaka zraka u čijem je središtu tlak zraka često niži od 950 hPa.
Karakterizirani su velikim gradijentom tlaka od središta prema rubu sustava i izobarama u obliku
koncentričnih kružnica. Najlakše se uočavaju na satelitskim snimkama gdje ih prepoznajemo po
vrtložnom oblačnom sustavu s vedrom jezgrom koju nazivamo okom uragana (Slika 1). Promjer oka
uragana i „eyewall-a“ („zida“ sačinjenog od konvektivnih oblaka visokog vertikalnog razvoja oko oka)
je 100–200 km, a promjer cijelog uragana je reda veličine 1000 km. Brzina vjetra u tropskim olujama
veća je od 63 kmh-1 i raste od vanjskog ruba sustava prema njegovom centru. Uragane karakterizira
brzina vjetra veća od 119 kmh-1, dok u najjačim uraganima može premašiti i 250 kmh-1, a najveća je
blizu površine Zemlje i to najčešće sjeverno od centra samog uragana. U samom centru sustava
brzina vjetra naglo opada. Tropske ciklone kreću se razmjerno polako i traju u prosjeku 6 dana. U
izuzetnim slučajevima mogu trajati samo nekoliko sati ili čak do dva tjedna. Opći smjer gibanja im je
od istoka prema zapadu. Na sjevernoj polutci skreću prema sjeveru, a na južnoj k jugu. Nailaskom na
kopno zbog povećanja trenja s podlogom i smanjenja dotoka vlage tropski cikloni odumiru. Slično se
događa i u slučaju kada dođu nad more u kojem prevladavaju hladne morske struje. Često uzrokuju
velike štete u obalnim područjima, posebno ako je obala niska. Gibajući se nad oceanima, tropske
ciklone ispred sebe „guraju” vodu pa uzrokuju nastanak valova razorne snage koji predstavljaju veliku
opasnost, posebno na gusto naseljenim obalama Azije (Encyclopedia of Atmospheric Sciences,
2003.).
Slika 1. Uragan Katrina, 29. kolovoz 2005. (izvor: http://web.mit.edu/12.000/www/m2010/)
3
Diljem svijeta godišnje se razvije 80 do 90 tropskih ciklona, a snagu uragana dostiže 45 do 50
ciklona. Uragani se razvijaju tijekom ljetnih mjeseci jer je tada površinska temperatura mora najviša.
Da bi se tropska ciklona mogla razviti u uragan moraju biti zadovoljeni sljedeći uvjeti:
- površinska temperatura mora (engl. sea surface temperature, SST) veća od 26°C
- Coriolisov parametar 𝑓 različit od 0 ( 𝑓 ≠ 0)
- Slabo vertikalno smicanje horizontalnog vjetra, 𝜕
𝜕𝑧(�̅�, �̅�) ≈ 0
- Slaba statička stabilnost atmosfere, 𝑁2 ≈ 0 (gdje je N Brunt-Väisälä frekvencija)
- Relativna vlažnost troposferskog zraka najmanje 50–60% (Encyclopedia of Atmospheric
Sciences, 2003.).
Ispunjenje gornjih uvjeta ne dovodi nužno do razvoja uragana. Svoj doprinos u razvoju tropske
ciklone u uragan daje i opća cirkulacija atmosfere. Na području Atlantskog oceana najveću ulogu
imaju El Niño južna oscilacija (engl. El Niño Southern Oscilation, ENSO) i kvazi-bijenalna oscilacija
(engl. Quasi-Biennial Oscillation, QBO). Veći broj tropskih ciklona, a samim time i uragana, zabilježen
je za vrijeme pozitivne faze ENSO-a tj. El Niñoa te kada je QBO u zapadnoj fazi, odnosno kada pušu
zapadni vjetrovi na 30 hPa plohi (Encyclopedia of Atmospheric Sciences, 2003.).
S obzirom na razornu moć, prema Saffir-Simpsonovoj ljestvici, uragani se dijele u pet kategorija
(Tablica 1). Uragan najniže kategorije ima najmanju brzinu vjetra, visinu morskih valova te razornu
moć, a uragan najviše kategorije najveću. Prizemni tlak zraka je najniži kod uragana najviše, a najviši
kod uragana najniže kategorije (Encyclopedia of Atmospheric Sciences, 2003.).
kategorija tlak (hPa) vjetar (ms-1)
visina valova (m)
šteta
1 > 980 33–42 1,0–1,7 minimalna
2 979–965 43–49 1,8–2,6 umjerena
3 964–945 50–58 2,7–3,8 velika
4 944–920 59–69 3,9–5,6 ekstremna
5 < 920 ≥ 70 ≥ 5,7 katastrofalna
Tablica 1. Saffir-Simpsonova ljestvica jačine uragana (izvor: Encyclopedia of Atmospheric Sciences, 2003.)
4
2.1. Mehanizam razvoja uragana
Uragani su ciklone s vrtložnim oblačnim sustavom koji u svom središtu ima vedru jezgru tzv. oko
uragana. Iako mehanizam nastanka oka uragana i okolnog oblačnog sustava nije potpuno poznat,
može se reći da su glavni mehanizmi nastanka uragana: ukupno jačanje uragana (engl. Cooperative
intensification mechanism), linearni CISK mehanizam (engl. Conditional Instability of the Second Kind,
CISK), mehanizam površinskih tokova topline izazvanih vjetrom (engl. wind-induced surface-heat
exchange, WISHE), vrtložna interakcija (engl. Vortex interaction mechanism) i mehanizam vrućeg
tornja (engl. Hot-tower mechanism).
Mehanizam jačanja uragana pokazuje da su latentni i senzibilni tokovi topline koji dolaze iz
toplog oceana presudni za jačanje vrtloga uragana.
Nekada je linearni CISK mehanizam smatran ključnim za razvoj uragana. CISK mehanizam
objašnjava tropsku ciklogenezu koja uključuje proces stvaranja ciklonalnog poremećaja u donjem
sloju troposfere. Konvergencija vlažnog toplog zraka u atmosferskom graničnom sloju (engl.
Atmospheric Boundary Layer, ABL) uzrokovana je trenjem. Zbog konvergencije u ABL-u dolazi do
destabilizacije atmosfere tj. do dizanja vlažnog zraka. Čest zraka koja se nalazi u uzlaznom gibanju
brzo dolazi do nivoa slobodne konvekcije (engl. Level of Free Convection, LFC). Nakon što dosegne
nivo slobodne konvekcije, zrak se nastavlja dizati bez utjecaja prisile. Daljnjim dizanjem zraka dolazi
do razvoja kumulonimbusa te konvektivne oborine. Adijabatsko zagrijavanje troposfere posljedica je
oborine koja pomaže u razvoju cirkulacije na velikoj skali te se tako održava konvergencija velike
skale. CISK mehanizam zapravo odražava međudjelovanje težinskih valova i konvekcije. Njihova veza
očituje se u konvergenciji vlažnog zraka koja dovodi do konvekcije. Toplina koja se osobađa za
vrijeme konvekcije osigurava energiju potrebnu za gibanje težinskih valova (Belušić i dr., 2007.; Lin,
2007.).
Danas se WISHE mehanizam smatra najvažnijim za razvoj uragana. WISHE mehanizam bazira se
na principu Carnotova toplinskog stroja. Tijekom WISHE mehanizma razlikuju se izotermna
ekspanzija, adijabatska ekspanzija, izotermna kompresija i adijabatska kompresija. Duž spiralne
putanje čest zraka se iz okolnog područja približava „eyewall-u“. Pritom dolazi do pada tlaka zraka te
povećanja senzibilnih i latentnih toplinskih tokova te ekvivalentne potencijalne temperature
(područje a–b, Slika 2) što dovodi do povećanja entropije sustava koja se može prikazati kao:
𝑻𝜹𝒔 = 𝒄𝒑𝜹𝑻 − 𝜶𝜹𝒑 + 𝑳𝒗𝜹𝒒𝒗. (1)
U gornjoj jednadžbi temperatura zraka označena je s 𝑇, a promjena temperature zraka u blizini
oceana s 𝛿𝑇, promjena tlaka zraka označena je s 𝛿𝑝, entropija sustava s 𝛿𝑠, 𝑐𝑝 je specifični toplinski
kapacitet uz konstantan tlak, 𝛼 je specifični volumen sustava, 𝐿𝑣 označava latentnu toplinu, a 𝛿𝑞𝑣
omjer mješanja vodene pare.
5
Iako tlak zraka nad oceanom pada, temperatura zraka u blizini površine oceana približno je
konstantna tj. 𝛿𝑇 ≅ 0, a to dovodi do povećanja entropije uz pretpostavku da je 𝛿𝑞𝑣 = 0.
Temperatura zraka očuvana je zbog velikog dotoka topline s površine oceana. U međuvremenu,
dolazi do stvaranja vrtloga duž područja a–b (Slika 2) s tim da sila trenja niz površinu mora uzrokuje
smanjenje kutne količine gibanja. SST je ovdje približno konstantan, stoga se proces duž ovog
područja gleda kao izotermna ekspanzija u Carnotovu kružnom procesu.
Područje b–o (Slika 2) predstavlja adijabatsku ekspanziju u Carnotovu kružnom procesu. U
„eyewall-u“ čest zraka diže se prema vrhu oluje, a time i hladi. Očuvanju entropije duž područja b–o
doprinosi i radijacijsko zračenje iz oblačnog sustava prema atmosferi. Osim entropije ovdje je
očuvana i kutna količina gibanja. U stvarnosti se zapravo entropija čest zraka i kutna količina gibanja
mijenjaju kako čest zraka mijenja okolinu. Zbog toga se kaže da tropske ciklone nisu zatvoreni sustavi.
Na području između točaka o i o' (Slika 2) zbog zračenja energije iz oblaka u atmosferu dolazi do
smanjenja entropije sustava. Istodobno dolazi do povećanja kutne količine gibanja zbog interakcije
sustava s okolnim zrakom. Karakteristika ovog područja je očuvanje temperature te se ono može
poistovjetiti s izotermnom kompresijom u Carnotovu kružnom procesu. Iako dolazi do promjene
entropije duž područja o'–a kutna količina gibanja je očuvana (Slika 2). Ovo područje karakterizira se
kao proces izotermne ekspanzije te je ovdje zatvoren Carnotov kružni ciklus. Promjena entropije
sustava posljedica je miješanja suhog i vlažnog zraka tijekom cijelog procesa (Holton, 2004.; Lin,
2007.; Tous, Romero, 2011.).
Slika 2. Carnotov kružni proces baziran na WISHE mehanizmu a-b područje adijabatske kompresije, b-o područje adijabatske ekspanzije, o-o' područje izotermne kompresije, o'-a područje izotermne ekspanzije
(preuzeto i uređeno: Lin, 2007.)
U mehanizmu vrtložne interakcije uočava se dvodimenzionalni turbulentni tok. Zbog nedostatka
vanjske prisile turbulentni tok teži formiranju konačne amplitude poremećaja te koherentnih
vrtložnih struktura. Prisutna nasumična raspodjela vrtložnosti koncentrirana je u izoliranim vrtlozima.
Tijekom strujanja javljaju se perturbacije manjih vrtloga koji se spajaju u veće izolirane vrtloge (Lin,
2007.).
6
U mehanizmu vrućeg tornja bitna je jaka vertikalna vrtložnost zraka. Ovdje do izražaja dolazi već
postojeći površinski vrtlog konačne amplitude i/ili dovoljne snage potreban za pojavu tropske
ciklogeneze u WISHE mehanizmu. Kumulusna konvekcija nužna je za tropsku ciklogenezu jer tropski
ciklonalni oblici izvan mezoskalnih konvektivnih sustava postaju dio tropskih i/ili istočnih valova (Lin,
2007.).
2.2. Od tropskog poremećaja do uragana
U tropskom području postoje četiri osnovna ciklonalna sustava. Poredani po količini
konvektivnih oblaka od najmanjeg prema najvećem oni su: tropski poremećaj, tropska depresija,
tropska oluja i uragan (Slika 3). Osim po oblačnoj strukturi razlikuju se i u brzini vjetra, tlaku zraka,
količini oborine te posljedicama koje ostaju nakon njihova raspada.
Slika 3. Razvoj oblačnog sustava od tropskog poremećaja do uragana (izvor: http://www.aoml.noaa.gov/hrd/tcfaq/A5.html)
Tropski poremećaj nastaje u tropskom ili suptropskom području kao početno neorganizirana
nakupina konvektivnih oblaka. Formira se nad istočnim dijelom oceana odakle se premješta prema
zapadu. Premještanje tropskog poremećaja nije frontalnog karaktera već do njega dolazi pod
utjecajem istočnih vjetrova i pripadnih atmosferskih tropskih valova. Nad tropskim Atlantikom
prevladava zapadno strujanje, no tijekom sezone uragana dolazi do promjene smjera strujanja. Zbog
promjene smjera iz zapadnog u istočni, tropski poremećaji nad Atlantskim oceanom putuju od obale
Afrike prema Meksičkom zaljevu. Istočni vjetrovi kojima je poremećaj nošen poznati su pod imenom
trgovački vjetrovi (engl. trade winds). Brzina vjetra unutar tropskog poremećaja manja je od 17 ms-1.
7
Promjer poremećaja je od 200 do 600 km, a životni vijek im je približno 24 sata
(http://www.aoml.noaa.gov/hrd/tcfaq/A5.html). Zbog hladne Kanarske struje, koja se javlja duž
obale zapadne Afrike, većina tropskih poremećaja umire prije nego što se uspije organizirati u veći
konvektivni sustav. Približno 10% tropskih poremećaja uspije razviti ciklonalnu rotaciju i prerasti u
tropsku depresiju (Demaria i dr., 2001.; http://www.indiana.edu/~geog109/topics/13_severe/13
Hurricanes_nf.pdf; http://www.aoml.noaa.gov/hrd/tcfaq/A5.html).
Slika 4. Struktura tropskih ciklonalnih sustava (preuzeto i uređeno: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/hurr/stages.rxml)
Nošen istočnim vjetrom tropski poremećaj prerasta u tropsku depresiju nad područjem
središnjeg Atlantika. Za razliku od tropskog poremećaja depresija je organiziran, iako ne potpuno
zatvoren sustav konvektivnih oblaka, u kojem je jasno vidljiva ciklonalna rotacija. Brzina prizemnog
vjetra unutar tropske depresije veća je od 17 ms-1 (http://www.aoml.noaa.gov/%20hrd/tcfaq/A5.
html).
U povoljnim sinoptičkim uvjetima tropska depresija prerasta u tropsku oluju, konvektivni sustav
najsličniji uraganu. Tropski poremećaj razvija se uz obale Afrike, a u oblik tropske oluje prelazi
najčešće uz obale Meksičkog zaljeva. Iako se razvoj tropskih oluja može opaziti od lipnja do studenog,
najčešće se javljaju krajem ljeta, baš kao i uragani. Kod tropske oluje simetrični oblačni sustav oko
vedrog oka nije potpuno formiran što se može vidjeti na slici 5, a često izostane i formiranje vedrog
oka. Oborinski pojasevi (engl. rainbands) slabije su izraženi nego kod uragana. Za vrijeme tropske
oluje izmjerena količina oborine slična je količini oborine izmjerene tijekom uragana. Moguća je
pojava tornada kako kod tropskih oluja tako i kod uragana. Brzina vjetra karakteristična za tropske
oluje je između 17,5 ms-1 i 32,5 ms-1 (National Audubon Society, 1997.; http://www.aoml.noaa.gov/
hrd/tcfaq/A5.html).
8
Slika 5. Satelitska slika tropskih sustava (izvor: http://www.nasa.gov/images/content/680486main_20120824-JOYCE-GOES-.jpg)
Tropska oluja prerasta u uragan kada je izmjerena brzina vjetra veća od 33 ms-1 i kada je jasno
vidljivo vedro oko u središtu oblačnog sustava. Oko uragana promjera je 20–50 km, a prikazuje se kao
točka oko koje rotira cijeli oblačni sustav. U oku uragana pretežno je vedro vrijeme s malo ili bez
oborina. Temperature zraka su najviše, a površinski tlak zraka najniži. Oko uragana karakterizira i slab
vjetar, iako prodor jakog vjetra iz okolnog područja nije isključen. S obzirom na sinoptičku situaciju,
odnosno raspodjelu tlaka i temperature unutar oka uragana vidljivo je da je uragan ciklona s toplom
jezgrom (Encyclopedia of Atmospheric Sciences, 2003.).
Osim po jakom vjetru područje izvan oka uragana, odnosno oblačni sustav koji okružuje oko,
prepoznatljivo je i po dubokoj konvekciji. Konvektivni oblaci poredani su simetrično oko oka uragana
u istom smjeru kao i horizontalni vjetar. Promjer „eyewall-a“ može biti do 200 km. Na tom području u
jednom satu može pasti i do 74 mm oborine. Izvan „eywall-a“ intenzitet oborine znatno je manji te
doseže svega 2,4 mmh-1. Oborina je formirana u uske i dugačke oborinske pojaseve (engl. rainbands)
koji se mogu vidjeti na slici 6. Područje smanjene oborine poprima sinoptičke razmjere (preko 1000
km) i nije strogo simetrično kao jezgra uragana. Za razliku od konvektivne oborine koja se javlja u
„eyewall-u“, oborina vanjskog dijela uragana je stratiformna podrijetla (Encyclopedia of Atmospheric
Sciences, 2003.).
Slika 6. Struktura uragana (izvor: http://coastal.er.usgs.gov/hurricanes/extreme-storms/hurricanes.php)
9
3. „Medicane“
Na području Sredozemlja javljaju se ciklone slične uraganima, a nazivaju se „Medicane“ prema
Mediterranean hurricane ili mediteranski uragan. Sredozemno more okruženo je dugačkim i visokim
planinskim lancima koji pogoduju nastanku orografske ciklogeneze i stvaranju ciklona. Također velika
površina toplog mora pogoduje konvektivnoj nestabilnosti te međudjelovanje mora i atmosfere
dovodi do razvoja ciklona sličnih uraganima (Moscatello i dr., 2008.a). Sredozemlje je u svijetu
poznato kao područje nad kojim se godišnje razvije najveći broj ciklona, prosječno 1817 (Tous i dr.,
2013.), no samo se rijetke mogu okarakterizirati kao „Medicane“. U razdoblju od 1983. do 2003.
godine zabilježeno je 12 „Medicanea“. Najviše ciklona razvije se na području Genovskog zaljeva i oko
Cipra, dok se „Medicanei“ razvijaju nad središnjim i zapadnim Sredozemljem. Pojedini znanstvenici
(npr. Tous i Romero, 2011.) u svojim radovima koriste eksperimentalne relacije koje pokazuju
mogućnost razvoja ciklone u „Medicane“. Da bi se ciklona mogla nazvati „Medicane“ treba zadovoljiti
sljedeće uvjete:
- Jasno vidljivo oko ciklone
- Simetričan oblik
- Kontinuirani oblačni pokrov
- Promjer ciklone manji od 300 km
- Trajanje ciklone duže od 6 h (Tous i Romero, 2011.).
„Medicanei“ su kao i uragani posljedica termodinamičke neravnoteže između mora i atmosfere.
Formiraju se nad toplim dijelovima morske površine (𝑆𝑆𝑇 > 15 °𝐶, Cavicchia i dr., 2013.), uz
prosječnu brzinu vjetra od približno 12 ms-1 (Romero i Emanuel, 2013.; Luque i dr., 2007.). Za razliku
od uragana, koji se najčešće javljaju u ljetnim mjesecima, za „Medicanee“ su karakteristični jesenski i
zimski mjeseci, no mogu se pojaviti i u proljeće. Općenito može se reći da je za nastanak „Medicanea“
potrebno postojanje vrtložnosti u nižim dijelovima troposfere, visoka relativna vlažnost u srednjem
sloju troposfere, slabo vertikalno smicanje vjetra te velika razlika u temperaturi između mora i
atmosfere.
Analizom 12 „Medicanea“ iz razdoblja 1983.–2003. godine zaključeno je da životni vijek
„Medicanea“, brzina gibanja oblačnog sustava i putanja kojom se gibaju ovise o površinskim
tokovima topline. Što su površinski tokovi topline veći, mogućnost razvoja jačeg „Medicanea“ je veća.
Kod razvoja „Medicanea“ svoj doprinos daje i visoka vlažnost zraka koja zajedno s tokovima topline
doprinosi razvoju konvektivne naoblake. Kao i kod uragana, odmah uz rub oka „Medicanea“ formira
se oblačni sustav, tzv. „eyewall“.
Gledajući satelitske slike mogu se uočiti tri faze nastanka „Medicanea“. Prva faza je faza prije
uočavanja vedrog oka u sredini oblačnog sustava tzv. „pre–eye“ faza. Za ovu fazu karakterističan je
10
razvoj jake konvektivne naoblake i oborine. Moguće je, no nije nužno, formiranje oblačnog sustava u
obliku ciklonalnog vrtloga.
Druga faza je stacionarna. U ovoj fazi moguće je uočiti oko s osnosimetričnom oblačnom
strukturom. Sustav se giba sporo s jasnom ciklonalnom rotacijom uz najviše 17 mmh-1 oborine i
prosječnom brzinom vjetra od 12 ms-1 (Luque i dr., 2007.).
Treća faza je putujuća jer oblačna struktura putuje jasno određenim smjerom. Količina oborine
smanjena je u odnosu na prethodne dvije faze dok prosječna brzina vjetra raste na 18 ms-1 (Emanuel,
2005.; Luque i dr., 2007.; Tous i Romero, 2011.; Tous, Romero, 2013.; Romero, Emanuel, 2013.; Tous
i dr., 2013.; http://www.uib.cat/depart/dfs/meteorologia/METEOROLOGIA/“MEDICANE“S/).
3.1. Jesu li „Medicanei“ uragani?
Samo ime „Medicane“ kaže da su to uragani koji nastaju na Sredozemlju. U ovom poglavlju
uspoređeni su „Medicanei“ i uragani. Istaknute su sličnosti, ali i bitne razlike među njima. Pokazano
je da su „Medicanei“ strukturom slični uraganima no svojom veličinom i snagom, tj. razornom moći,
bitno se razlikuju.
Sličnost između uragana i „Medicanea“ uočava se već na prvi pogled gledajući satelitske slike
(Slika 7). „Medicanei“ i uragani imaju simetrični oblačni sustav unutar kojeg se nalazi vedro oko. Duž
oblačnog sustava mogu se raspoznati oborinski pojasevi (Slika 6). Za razliku od uragana čiji se
„eyewall“, tj. oblačni dio najbliži oku ciklone, isključivo sastoji od kumulonimbusa (lat. Cumulonimbus,
Cb), „eyewall“ „Medicanea“ ne mora nužno sadržavati samo Cb-e već je moguć razvoj i
nimbostratusa (lat. Nimbostratus, Ns). Zahvaljujući ovakvoj strukturi i kod uragana i kod „Medicanea“
uočava se konvergencija zraka pri tlu, dizanje i hlađenje zraka unutar oka ciklone te divergencija
zraka na vrhu oblačnog sustava. Na rubovima sustava ponovno dolazi do spuštanja hladnog zraka.
Promjer „Medicanea“ manji je od 300 km dok promjer uragana može biti veći od 1000 km.
11
Slika 7. Uragan Wilma, 2005. (lijevo) približnog promjera 1000 km „Medicane“, 26. rujna 2006. (desno) promjera manjeg od 300 km
(izvor: https://hal.archives-ouvertes.fr/file/index/docid/296883/filename/adgeo-2-217-2005.pdf)
Uragani su karakteristični za tropska područja, dok se „Medicanei“ razvijaju u umjerenim
širinama tj. na Sredozemlju. Tijekom svog razvoja uragani se kreću od istoka prema zapadu, nošeni
istočnim vjetrom, dok „Medicanei“ putuju od zapada prema istoku pod utjecajem suptropske mlazne
struje. Oblačni sustav uragana formira se oko tople jezgre. Iako topla jezgra postoji i kod
„Medicanea“, ona nije tako izražena kao kod uragana već se kod njihova razvoja uočava topla
advekcija s juga i istoka te dotok hladnog zraka sa sjevera tj. sjeverozapada.
SST bitno je veći u tropima nego na Sredozemlju. Posljedica toplijeg mora veći su tokovi topline s
morske površine u atmosferu, a oni bitno doprinose jačanju ciklona. Zbog toga su uragani snažnije
oluje od „Medicanea“. Nekoliko faza razvoja može se raspoznati u obje ciklonalne oluje. Brzine vjetra
najveće su tijekom uragana tj. u vrijeme jasno vidljivog oka ciklone, dok su kod „Medicanea“ brzine
najveće u putujućoj fazi. Koliko uragan može biti razorniji od „Medicanea“ pokazuje činjenica da
najveće brzine vjetra tijekom uragana prelaze 70 ms-1 dok kod „Medicanea“ budu približno 40 ms-1.
Brzine vjetra kod „Medicanea“ najveće su tijekom putujuće faze. Prosječne brzine tada iznose 18 ms-1
što odgovara najslabijim tropskim olujama. Brzine manje od 17 ms-1 odgovaraju tropskim
depresijama.
Osim brzine vjetra, razorniju moć uragana pokazuje i nekoliko puta veća količina oborine
izmjerena tijekom jednog sata u odnosu na količinu oborine izmjerene kod „Medicanea“. I samo
trajanje oluje jedan od pokazatelja njezine snage. Životni vijek uragana u prosjeku je 6 dana dok je
životni vijek „Medicanea“ najviše pet dana. Iako je Sredozemlje poznato kao područje s najvećim
brojem ciklona, veća je vjerojatnost da se u tropima iz tropske ciklone razvije uragan, nego da se na
Mediteranu iz ciklone razvije „Medicane“. Analize pokazuju da se godišnje iz 80–90 tropskih ciklona
razvije 45–50 uragana, dok je na Sredozemlju u 20 godina zabilježeno 12 uragana, a godišnje se
razvije 1817 ciklona (Encyclopedia of Atmospheric Sciences Emanuel, 2005.; Demaria i dr., 2001.;
Luque i dr., 2007.; Reale, Atlas, 2001.; Tous, Romero, 2011.; Tous, Romero, 2013.; Romero, Emanuel,
2013.; Tous i dr., 2013.; http://www.aoml.noaa.gov/hrd/tcfaq/A5.html).
12
Parametar Uragan „Medicane“
mjesto nastanka tropsko područje umjerene širine
doba godine ljeto jesen i zima
min SST 26 °C 15 °C
min tlak < 920 hPa 986 hPa
najveća brzina prizemnog vjetra
≥ 70 ms-1 ~ 40 ms-1
oborina 74 mmh-1 17 mmh-1
Tablica 2. Usporedba uragana i „Medicanea“
13
4. Usporedba ciklone na Jadranu i „Medicanea“
U kasnim popodnevnim satima 16. travnja 2012. godine na satelitskim snimkama nad južnim
Jadranom uočen je simetrični ciklonalni sustav s vedrom jezgrom, tzv. okom ciklone. Svojim izgledom
ciklona je podsjećala na uragane kakvi se javljaju nad oceanima u tropskom području te na
„Medicanee“ koji se razvijaju nad Sredozemljem. Postavlja se pitanje je li doista došlo do razvoja
„Medicanea“, ili je to bila samo „obična“ ciklona? Prilikom sinoptičke analize spomenutog sustava,
usporedbe radi, paralelno je rađena sinoptička analiza „Medicanea“ koji se razvio nad područjem
jugoistočne Italije 26. rujna 2006. godine.
Slika 8. Satelitska snimka snimljena MODIS instrumentom s NOAA-inog satelita Terra, 17. Travnja 2012., 09:30 UTC
14
4.1. Podaci i metode
U analizi ciklone korištene su satelitske snimke i podaci snimljeni instrumentom SEVIRI na
Meteosat 9 satelitu, rezultati ALADIN i ECMWF numeričkih modela, kao i podaci o temperaturi,
vjetru, tlaku zraka i količini oborine zabilježeni na automatskim postajama Državnog
hidrometeorološkog zavoda (DHMZ) na području Jadrana. Svi su podaci obrađivani i slike crtane
programskim paketom MATLAB i Java paketom za analizu i vizualizaciju podataka McIDAS-V.
Korištene su i sinoptičke karte s web stranice http://www.wetter3.de. Tijekom analize podataka
korišten je vremenski zapis u zoni nultog meridijana (engl. Universal Time Coordinated, UTC).
4.1.1. Satelitski podaci
U sinoptičkoj analizi situacije 16.–17. travnja 2012. korištene su satelitske slike s Meteosat
satelita druge generacije (engl. Meteosat Second Generation, MSG), snimljene instrumentom SEVIRI
(engl. Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager, SEVIRI). Osim prikaza pojedinih spektralnih
područja, od kojih su korišteni infra-crveni kanal IR10.8 µm te kanal WV6.2 µm u spektru vodene
pare, upotrebljeni su i RGB (engl. Red-Green-Blue) kompoziti Airmass (koji se sastoji od razlike kanala
WV6.2-WV7.3 µm u crvenom, IR9.7-IR10.8 u zelenom te invertiranog kanala WV6.2 u plavom dijelu
spektra) te kompozit kanala visoke rezolucije u vidljivom dijelu spektra (HRV) i kanala IR 10.8 µm.
Također je za sam prikaz oblačnog sustava u visokoj rezoluciji korištena i slika snimljena MODIS
instrumentom sa NOAA-inog satelita Terra.
4.1.2. Model ALADIN
Model ALADIN (fr. Aire Limitée Adaptation Dynamique Développement International) mezoskalni
je meteorološki numerički spektralni model za ograničeno područje. Temelji se na globalnim
modelima ARPEGE (fr. Action de Recherche Petite Echelle Grande Echelle) i IFS (engl. Intergrated
Forecast System). Osnova modela su prognostičke primitivne jednadžbe koje se rješavaju za
komponente horizontalnog vjetra, temperature, specifične vlage i prizemnog tlaka (npr. Ivatek-
Šahdan, 2007.).
Za analizu ciklone koja se formirala nad južnim Jadranom u travnju 2012. godine korišteni su
podaci o tlaku, temperaturi, vjetru, geopotencijalu, vrtložnosti i relativnoj vlažnosti zraka na
standardnim izobarnim plohama. Korišteni su i podaci o prizemnom vjetru, temperaturi, tlaku zraka
te površinskoj temperaturi mora (SST). Podaci su dobiveni izračunom modela verzije cy32t3, s rubnim
15
uvjetima iz ARPEGE globalnog modela, prostornom rezolucijom 8km, na 37 vertikalnih nivoa, u
vremenskim intervalima od 3 h.
4.1.3. Model ECMWF
Model ECMWF globalni je numerički model Europskog centra za srednjoročnu vremensku
prognozu (engl. European Centre for Medium-Range Weather Forecasting, ECMWF). Koristi se za
prognozu vremena do dva tjedna unaprijed. Osim tog modela, ECMWF operativno radi izračune
mjesečne i sezonske prognoze vremena, ali ti rezultati ovdje nisu korišteni (ECMWF, 2013.).
U ovom radu korišteni su podaci o tlaku, temperaturi, vjetru, geopotencijalu, vrtložnosti i
relativnoj vlažnosti zraka na standardnim izobarnim plohama. Korišteni su i podaci o prizemnom
vjetru, temperaturi, tlaku zraka te površinskoj temperaturi mora (SST). Promatrani podaci dobiveni su
iz determinističkog modela, verzije T1279 s rezolucijom 0.125x0.125 °, s 91 vertikalnim nivoom, u
vremenskim intervalima od 6 h.
4.2. Sinoptička analiza ciklone na Jadranu i „Medicanea“
4.2.1. Stanje atmosfere prije razvoja ciklone i „Medicanea“
a) Ciklona nad južnim Jadranom 16. i 17. travnja 2012.
S premještanjem frontalnog sustava s Atlantika nad sjeverozapad Afrike, u zavjetrini Atlasa se u
noći s 12. na 13. travnja 2012. godine formirao sustav niskog tlaka zraka. Sustav se gibao prema
sjeveroistoku, preko Sardinije i južne Italije do Jadranskog mora. Nad Italijom ciklona je dostigla svoj
vrhunac, a do njezina raspada došlo je nad Jadranskim morem u poslijepodnevnim i večernjim satima
14. travnja. Najniži tlak zraka u cikloni iznosio je 985 hPa (Slika 9), a isti je zabilježen i na automatskoj
postaji na otoku Braču. Visinska dolina u polju tlaka vezana uz spomenuti sustav vidljiva je u polju
geopotencijala na 500 hPa plohi (Slika 10). Posebno je zanimljiva raspodjela temperature na visini
plohe 500 hPa (Slika 10). Naime, u najvećem broju slučajeva dolina u polju tlaka obično je praćena i
dolinom u polju temperature, odnosno područjem hladnijeg zraka, kao što je vidljivo na istoj slici
iznad sjevernog Atlantika, uz obalu Norveške. U ovoj situaciji iznad Jadrana to, međutim, nije bio
slučaj: unutar doline u polju tlaka, iznad prizemne ciklone, uočava se područje toplijeg zraka (-20°C).
Taj topliji zrak potječe iz sjeveroistočne Afrike otkud se u jakoj jugozapadnoj struji na prednjoj strani
16
doline premještao prema sjeveroistoku i bio uvučen u ciklonalnu cirkulaciju prilikom stvaranja
ciklone. Prizemne temperature zraka, tj. temperature zraka mjerene na dva metra visine, duž južnog
Jadrana bile su između 12°C i 15°C.
a)
b)
Slika 9. a) Prizemna sinoptička karta (izvor: http://www1.wetter3.de/Archiv/) b) Airmass RGB satelitska snimka (izvor: EUMeTrain) za 14. travnja 2012., 06 UTC
17
a)
b)
Slika 10. a) Geopotencijal (gpdam, crno) i temperatura (°C, boja) na 500 hPa, 14. travnja 2012., 12 UTC b) 15. travnja 2012., 12 UTC (izvor: http://www1.wetter3.de/Archiv/)
Istodobno sa slabljenjem i odmicanjem ciklone na sjeveroistok iznad zapadne Europe uočljivo je
stvaranje nove doline u polju tlaka, čija se os pruža od sjevernog Atlantika prema Pirenejskom
poluotoku. Uz tu je dolinu vezan oblačni sustav koji je bio vidljiv iznad Pirenejskog poluotoka (Slika 9).
Njegovim premještanjem na istok u prostranom ciklonalnom polju iznad Sredozemlja, došlo je do
formiranja nove prizemne ciklone iznad Genovskog zaljeva. Po visini dolazi do odsjecanja („cut-off“)
visinske ciklone, kao što je vidljivo na slici 10b. Za razliku od ciklone 14. travnja, koja je povlačila
topao zrak sa sjeveroistoka Afrike, ova ciklona povlači sa sjevera hladan zrak pa je na visini plohe 500
18
hPa temperatura desetak stupnjeva niža nego u prvoj cikloni. Tijekom 15. travnja visinska ciklona
nalazila se nad Genovskim zaljevom, a dolina na 500 hPa još se produbila prema sjevernoj Africi.
Početak stvaranja sustava, koji će kasnije nad Jadranom prijeći u oblik sličan uraganu, uočava se iznad
sjeveroistočne Afrike (Slika 11). Taj je frontalni sustav vezan uz ciklonu iznad Korzike.
a)
b)
Slika 11. a) Satelitska snimka (IR 10,8 µm), prizemni tlak (crno) i AT500 (zeleno) b) Satelitska snimka (IR 10,8 µm), AT500 (zeleno), izotahe (žuto) i advekcija ciklonalne vrtložnosti (crveno)
15. travanj 2012., 18 UTC (izvor: EUMeTrain)
19
U lijevom izlaznom području iz maksimuma mlazne struje, koja je na slici 11b vidljiva iznad
sjeverne Afrike, uočava se maksimum advekcije ciklonalne vrtložnosti na 300 hPa. Porast adevkcije
ciklonalne vrtložnosti s visinom povezan je s uzlaznim strujanjem pa time i jačim razvojem oblaka, a
također ima ulogu i u formiranju spiralnog oblika oblačnog sustava.
Premještanje te hladne fronte moglo se dalje pratiti od sjevera Afrike prema Jonskom i
Jadranskom moru uz jačanje ciklonalne zakrivljenosti sustava. Središte prizemne ciklone vidljivo je
nad južnom Italijom 16. travnja. Maksimum mlazne struje nalazio se nad Sredozemljem i u lijevom
izlaznom području, upravo iznad promatranog sustava, advekcija ciklonalne vrložnosti je ojačala
(Slika 12a). U istom području javlja se i anomalija potencijalne vrtložnosti (PV). Maksimum PV-a
spušta se u srednju troposferu. Na slici u Airmass RGB kompozitu to je vidljivo kao crvenkasto
područje koje prati liniju mlazne struje, a posljedica je spuštanja suhog stratosferskog zraka u niže
slojeve atmosfere. Na slici 12 b vidljivo je da je iznad južne Italije došlo do spuštanja zraka u kojem je
PV=1 PVU do visine 600 hPa. Na vertikalnom presjeku kroz središte sustava također se uočava
anomalija PV-a u srednjoj troposferi koja se u potpunosti nalazi u području tople advekcije (slika 13).
a)
20
b)
Slika 12. Satelitska snimka, Airmass RGB kompozit, 16. travnja 2012., 12 UTC i : a) Prizemni tlak zraka (crno), advekcija PV (crveno) i izotahe na 300 hPa (žuto)
b) Visina u hPa (ružičasto) na kojoj je PV jednaka 1,5 PVU, crveno je označeno područje vertikalnog presjeka prikazanog na slici 13 (izvor: EUMeTrain)
Slika 13. Vertikalni presjek, 16. travnja 2012., 12 UTC , strelica pokazuje središte ciklone potencijalna temperatura (crno), temperaturna advekcija (crveno-topla i plavo, crtkano-hladna),
PV (ružičasto, crtkano) iz ECMWF modela (izvor: EUMeTrain)
21
U popodnevnim satima 16. travnja ciklona je poprimila oblik sličan uraganu. Vedro oko u
središtu simetričnog oblačnog sustava dobro je vidljivo na snimci u spektru vodene pare (Slika 14). Na
slici 15 koja je napravljena kao RGB kombinacija slike u infracrvenom dijelu spektra te slike visoke
rezolucije u vidljivom dijelu spektra (engl. High Resolution Visible, HRV), uočava se da oblačni pokrov
nije samo simetričan, već i kontinuiran, a vidljivi su i pojasevi koji su karakteristični za uragane tj.
„Medicanee“ (Slika 15).
Slika 14. Ciklona nad Jadranom, 16. travnja 2012., 18 UTC, spektar vodene pare (WV 6.2 µm) (izvor: http://www.eumetrain.org)
Slika 15. Meteosat satelitska snimka ciklone nad Jadranom 17. travnja 2012., 04:30 UTC, kombinacija kanala u HRV i IR 10.8 µm
22
b) „Medicane“ nad južnom Italijom, 26. rujna 2006.
Razvoj sustava koji je 26. rujna 2006. godine poprimio oblik „Medicanea“ nad južnom Italijom
imao je sličan tijek kao razvoj opisan u prethodnom poglavlju. U dubokoj visinskoj dolini koja se
protezala od sjevernog Atlantika prema Sredozemlju, 24. rujna 2006. došlo je do odsjecanja visinske
ciklone („cut-off“) što je vidljivo na slici 16. Centar prizemne ciklone formirao se ranije istog dana u
Genovskom zaljevu.
Slika 16. Geopotencijal (gpdam)(crno) i temperatura (°C) (boja) na 500 hPa, 25. rujna 2006., 18 UTC (izvor: http://www1.wetter3.de/Archiv/)
U srednjoj troposferi došlo je do pritjecanja hladnog zraka tako da se područje najhladnijeg
zraka podudaralo s visinskom ciklonom na 500 hPa (Slika 16). Dotok hladnog zraka nad središnji
Mediteran bio je potpomognut jakom mlaznom strujom sa sjeverozapada (Slika 17) uz koju je vidljiv i
prodor suhog zraka iz donje stratosfere u kojem je PV bila veća od 1,5 PVU. U međuvremenu se,
slično kao i na primjeru sustava u Jadranu, s prelaskom hladne fronte preko gorja Atlas razvila
orografska ciklona koja se premještala prema sjeveroistoku i doprinijela jačanju „Medicanea“
(Miglietta i dr., 2011.; Moscatello i dr., 2008.a; http://www.eumetrain.org/resources/Medicanes
2012.html).
23
Slika 17. Prva faza razvoja „Medicanea“, 26. rujna 2006., 00 UTC (izvor: http://www.eumetrain.org/resources/Medicanes_2012.html)
4.2.2. Temperatura i tlak zraka
a) Ciklona nad južnim Jadranom 16. i 17. travnja 2012.
Srednji tlak zraka na razini mora iznosi 1013,25 hPa. Kada se nad nekim područjem pojavi
područje približno kružnog oblika u kojem je tlak niži od 1013 hPa kažemo da se razvila ciklona.
Najniži tlak zraka u središtu je ciklone. Za razliku od doline niskog tlaka zraka, u cikloni su izobare
zatvorene krivulje.
Najniži tlak zraka očekuje se u vrijeme formiranja oka uragana, odnosno u promatranom slučaju
oka ciklone. Automatske postaje duž Jadrana zablježile su izrazito nizak tlak zraka tijekom 14. travnja,
no to je bilo posljedica premještanja prve ciklone preko južne Italije prema Jadranu gdje je došlo do
njezina raspada, kao što je analizirano u poglavlju 4.2.1. Minimalni tlak zraka u toj cikloni bio je 985
hPa nad područjem Italije. Na Jadranu je najniži tlak zraka u sklopu te ciklone zabilježen na otoku
Lastovu. Na razini postaje koja se nalazi na 186 m nadmorske visine tlak je iznosio 967 hPa (Slika 18).
Unatoč cikloni koja je zahvatila područje Jadrana neposredno prije razvoja ciklone s vedrom
jezgrom, temperature zraka u Dalmaciji, a i na većem dijelu Jadranske obale, bile su iznad 15°C.
Temperatura zraka na Lastovu dosegla je 18°C (Slika 19). Očekivano, tijekom 16. i 17. travnja, došlo je
24
do pada temperature na postajama diljem Dalmacije. Razlike u temperaturi bile su i do 10°C. Niže
temperature zraka prognozirali su i modeli ALADIN i ECMWF.
Slika 18. Tlak zraka na automatskoj meteorološkoj postaji Lastovo na 186 m nadmorske visine, 11.–19. travnja 2012.
25
Slika 19. Temperatura na 2 m na automatskoj meteorološkoj postaji Lastovo, 15.–19. travnja 2012.
Ciklona, čija je oblačna struktura imala vedru jezgru kao što ju imaju uragani, počela se formirati
nad sjevernim djelom Jonskog mora te je kroz Otranska vrata ušla u Jadran. Automatska postaja na
Lastovu najbliža je središtu ciklone. Tijekom noći 17. travnja na postaji je zabilježen tlak zraka 976 hPa
(Slika 18). Sveden na razinu mora tlak zraka bio je približno 1000 hPa, što odgovara tlaku
prognoziranom modelima ALADIN i ECMWF.
Uspoređujući satelitske slike s kartama prizemnog tlaka zraka modela ALADIN i ECMWF vidljivo
je da se područje oka ciklone i područje najnižeg tlaka zraka podudaraju (Slika 20 i Slika 21). Ovo
podudaranje bilo je očekivano jer se najniži tlak zraka nalazi u oku uragana tj. „Medicanea“.
Prelaskom ciklone u putujuću fazu, tj. njezinim premještanjem prema sjeveru, tlak zraka očekivano
raste jer ciklona slabi.
26
Slika 20. Prikaz oka ciklone na Airmass RGB, 17. travnja 2012., 00 UTC (izvor: http://www.eumetrain.org)
a)
27
b)
Slika 21. Prizemni tlak zraka u hPa (osjenčano bojom) i temperatura na 850 hPa u °C (bijele linije), 17. travnja 2012., 00 UTC
a) model ALADIN, b) model ECMWF
b) „Medicane“ nad južnom Italijom, 26. rujna 2006.
Na razvoj „Medicanea“ nad južnom Italijom utjecale su dvije ciklone. Prva, koja se razvila u
Genovskom zaljevu svoj je vrhunac dostigla približavajući se obalama središnjeg dijela Tirenskog
mora. Minimalni tlak zraka zabilježen u ovoj cikloni bio je oko 1001 hPa. Druga je ciklona bila jača tj.
dublja. Njen je razvoj započeo iznad južnog dijela Sredozemlja, u zavjetrini Atlasa. Premjestivši se
iznad sjevernog dijela Jonskog mora imala je tlak u središtu od 998 hPa (Slika 22). U sljedećih 6 h,
ciklona se još produbila i premještala se prema sjeveroistoku. Prilikom premještanja tlak zraka
spustio se na 996 hPa što je i najniži zabilježeni tlak zraka tijekom ovog „Medicanea“. Horizontalni
gradijenti tlaka zraka bili su jako izraženi. Unutar kruga od 20 km promjene tlaka zraka bile su
otprilike 10 hPa (Miglietta i dr., 2011.; Moscatello i dr., 2008.).
Različita termalna svojstva ciklona koje su pogodovale razvoju „Medicanea“ uočavaju se na 500
hPa plohi (Slika 22). Ciklona iznad Tirenskog mora ima izraženu hladnu jezgru dok je kod ciklone iznad
Jonskog mora vidljiv prodor toplog zraka prema njezinom središtu. Topliji zrak u području središta
uočen i kod ciklone 16. – 17. travnja 2012. (Slika 21.). Kako prodor toplog zraka utječe na razvoj i
gibanje ciklone diskutirano je u sljedećem poglavlju.
28
Slika 22. „Medicane“ 26. rujna 2006., 06 UTC, prizemni tlak zraka u hPa (osjenčano bojom) i temperatura na 850 hPa u °C (bijele krivulje)
(izvor: Moscatello i dr., 2008.b)
4.2.3. Visinska situacija
a) Ciklona nad južnim Jadranom 16. i 17. travnja 2012.
Za visinske ciklone karakteristične su niske vrijednosti geopotencijala. Prema tome, gledajući
polje geopotencijala na 500 hPa uočava se visinska ciklona nad područjem gdje se nalazila prizemna
ciklona (Slika 23). Oba modela prognozirala su visinsku ciklonu gotovo na istom području, s istim
vrijednostima geopotencijala na 500 hPa.
Na kartama temperature na 500 hPa u oba modela vidljiv je topliji zrak jugoistočno, a
područje hladnijeg zraka zapadno i sjeverozapadno od središta visinske ciklone (Slika 23). Topliji zrak
s istoka i jugoistoka u višim je slojevima uvučen u ciklonalnu cirkulaciju, što se može pratiti na poljima
u prethodnim terminima (nije prikazano) pa je u 18 UTC 16. travnja u oba modela vidljivo područje
malo toplijeg zraka uz samo središte visinske ciklone. Ovakva raspodjela temperature pri čemu nema
izraženog maksimuma temperature u samom središtu sustava, već postoji dotok hladnijeg zraka sa
sjeverozapada te toplijeg s jugozapada karakteristična je za „Medicanee“ dok je za uragane nužna
topla jezgra iznad minimuma tlaka zraka (Reale i Atlas, 2001.).
29
a)
b)
Slika 23. Geopotencijal (gpdam) i temperatura (°C) na 500 hPa, 16. travnja 2012., 18 UTC a) model ALADIN, b) model ECMWF
30
b) „Medicane“ nad južnom Italijom, 26. rujna 2006.
Kod „Medicanea“, u analizi prizemnog tlaka zraka uočena su dva izrazita minimuma (Slika 24 i
Slika 25), dublji manje površine (C2) te plići čija je površina bila nešto veća (C1). Na visinskim kartama
uočava se visinska ciklona čije se središte poklapa s položajem ciklone C1 uočene na prizemnim
sinoptičkim kartama. Gledajući polje temperature, u visinskoj cikloni uočava se hladna jezgra (Slika
25). Nad područje dublje ciklone (C2) dotječe topao zrak te se ona premješta prema sjeveroistoku
kružeći oko površinom veće ciklone (C1). Istovremeno se ciklona C1 premješta prema jugoistoku
(Moscatello i dr., 2008.b).
Razmatrajući polje geopotencijala ovakvo strujanje je očekivano. U blizini minimuma
geopotencijala strujanje je najbrže te zbog toga „vanjska“ ciklona (C2) koja je ujedno i sporija kruži
oko ciklone s većom brzinom vjetra (Slika 24). Gibanje ciklone C2 prema sjeverozapadu u skladu je s
ciklonalnom rotacijom koja je na sjevernoj hemisferi suprotna od smjera kazaljke sata.
Slika 24. Gibanje „Medicanea“, 26. rujna 2006., 12:14 UTC (izvor: Moscatello i dr., 2008.b)
31
Slika 25. „Medicane“ 26. rujna 2006., 06 UTC, geopotencijal u gpm na 850 hPa (osjenčano bojom) i temperatura na 500 hPa u °C (bijele linije)
(izvor: Moscatello i dr., 2008.b)
4.2.4. Vjetar
a) Ciklona nad južnim Jadranom 16. i 17. travnja 2012.
Ulazak ciklone u Jadran kroz Otranska vrata vidljiv je na prikazu polja prizemnog vjetra (Slika 26).
Uz istočnu obalu Jadrana puhalo je umjereno jugo, a na otvorenome moru srednjeg Jadrana bura i
sjeverni vjetar. Iz polja vjetra vidljivo je da njegova brzina i smjer prate položaj središta ciklone (Slika
26). Za oko ciklone karakteristično je mirno i vedro vrijeme. Brzine vjetra unutar oka ciklone bile su
manje od 2 ms-1, a izvan oka dostizale su brzinu i do 12 ms-1. Područje oka ciklone bolje je vidljivo u
polju vjetra ECMWF modela, iako je uočljivo i kod modela ALADIN.
Tijekom putujuće faze, za otvoreno more, model ECMWF prognozirao je jugozapadni vjetar
brzine do 18 ms-1. Brzina od 18 ms-1 prosječna je brzina „Medicanea“ tijekom putujuće faze (Luque i
dr., 2007.). Za istočnu obalu južnog Jadrana, model ECMWF, prognozirao je sjeveroistočni vjetar
brzine, također, do 18 ms-1 (Slika 27). Model ALADIN također je prognozirao jačanje brzina vjetra.
Iako se ciklonalni oblačni sustav raspao sredinom 17. travnja, rezultat modela ALADIN upućivao je na
ciklonalnu rotaciju vjetra sve do 18. travnja u 03 UTC. Nakon ciklonalne rotacije, ALADIN je
prognozirao sjeverozapadni vjetar za gotovo cijelo područje južnog Jadrana. Automatska postaja na
32
Lastovu zabilježila je najveću maksimalnu brzinu vjetra od 25,4 ms-1 (17. travnja 2012. u 07:10 UTC) te
najveću srednju brzinu vjetra od 17,5 ms-1 (17. travnja 2012. u 08:10 UTC) (Slika 28).
Brzina vjetra izmjerena na postaji Lastovo bila je veća od prosječne brzine vjetra tijekom
putujuće faze „Medicanea“. Brzine prognozirane numeričkim modelima, tijekom stacionarne faze
razvoja ciklone, bile su nešto niže od očekivanih. Tijekom putujuće faze produkti oba modela ukazivali
su na prosječne brzine „Medicanea“. Ciklonalna rotacija kao i područje tišine u središtu sustava lijepo
su vidljivi, osobito u rezultatima modela ALADIN. Za razliku od modela ECMWF, model ALADIN,
ciklonalnu rotaciju vjetra prognozirao je u vrijeme putujuće faze što nije uobičajeno za „Medicanee“.
a)
33
b)
Slika 26. Smjer i brzina prizemnog vjetra, 17. travnja 2012., 00 UTC a) model ALADIN, b) model ECMWF
a)
34
b)
Slika 27. Smjer i brzina prizemnog vjetra, 17. travnja 2012., 12 UTC a) model ALADIN, b) model ECMWF
35
Slika 28. Smjer i srednja brzina vjetra za Lastovo, 15.–18. travnja 2012., UTC
36
b) „Medicane“ nad južnom Italijom, 26. rujna 2006.
Najveće brzine vjetra tijekom „Medicanea“ koji se razvio nad južnom Italijom bile su preko
148 kmh-1 (41 ms-1). Ovolike brzine bile su zabilježene tijekom prijelaza ciklone preko poluotoka
Salento. Nije isključena mogućnost da su brzine vjetra bile i veće jer je prikazana maksimalna brzina
koju je instrument mogao izmjeriti. Daljnjim premještanjem ciklone, tj. njezinim dolaskom nad
talijansko kopno, brzine vjetra su se smanjivale jer je ciklona slabjela. Slabljenje ciklone bilo je
posljedica nedostatka dotoka topline i vlažnosti s površine mora te velike hrapavosti kopna
(Moscatello i dr., 2008.).
Gibanje oblačnog sustava pod direktnim je utjecajem vjetra. U razvoju „Medicanea“ bitnu ulogu
imalo je jugozapadno strujanje, koje je u središte sustava donijelo topao i suh zrak, te jugoistočno
strujanje, pod čijim je utjecajem jačao oblačni sustav zbog dotoka vlažnog i nešto hladnijeg zraka.
Kako se „Medicane“ gibao te koja je veza između brzine vjetra i geopotencijala prikazano je u
poglavlju o geopotencijalu (4.2.3, str. 28).
4.2.5. Relativna vlažnost zraka i oborina
a) Ciklona nad južnim Jadranom 16. i 17. travnja 2012.
Neophodan uvjet za razvoj oblaka je prisutnost visoke relativne vlažnosti zraka. Promatrana
ciklona osim dobro razvijene konvektivne naoblake ima i vedru jezgru za koju nije karakteristična
visoka vlažnost. Na 500 hPa plohi uočava se područje prodora suhog stratosferskog zraka što je
posljedica utjecaja suptropske mlazne struje, kao što je opisano u poglavlju 4.2.1. Na satelitskim
slikama prodor suhog stratosferskog zraka uočava se na Airmass RGB slikama kao crvenkasto
područje (Slika 12, str. 20). Raspodjela relativne vlažnosti zraka još je jedan dokaz ulaska ciklone na
područje Jadrana kroz Otranska vrata. Nad područjem same ciklone uočava se vlažnost zraka veća od
75% što ukazuje na postojanje jake konvektivne aktivnosti i izrazite oborine. Također se u središtu
ciklone uočava područje niske vlažnosti zraka (manje od 35%) koje ukazuje na postojanje vedrog oka
ciklone (Slika 29).
37
Slika 29. Relativna vlažnost, 500 hPa, 16. travnja 2012., 18 UTC, model ECMWF
Na automatskim postajama DHMZ-a najbližima oku ciklone zabilježene su najmanje količine
oborine. Tijekom oba dana ukupna količina oborine u Hvaru bila je 20,1 mm. U vrijeme najjače
aktivnosti ciklone u jednom satu najviše je zabilježeno 1,7 mm oborine. Suprotno tome, na postajama
koje su najbliže „eyewall-u“ ciklone, zabilježene su najveće količine oborine. Najveća ukupna količina
oborine za 16. i 17. travnja zabilježena je na automatskoj postaji u Dubrovniku (57,1 mm). U
Dubrovniku zabilježen je i najveći intenzitet oborine tokom jednog sata (8,4 mm). Najintenzivnija
oborina bila je tijekom jutra 16. travnja. Najveće količine oborine u Dubrovniku bile su očekivane jer
je nad dubrovačkim područjem uzlazno gibanje bilo najizraženije. Osim u Dubrovniku, velika količina
oborine zabilježena je i u Pločama (37,5 mm, 16. travnja). Analizirajući satelitske slike uočene su
oblačne pruge (Slika 15, str. 21) kakve se mogu vidjeti kod uragana i „Medicanea“.
b) „Medicane“ nad južnom Italijom, 26. rujna 2006.
Oblačni sustav „Medicanea“ nad južnom Italijom razvio se pod utjecajem dotoka vlažnog zraka s
jugoistoka. Osim što je bio vlažniji, bio je i hladniji od zraka koji je u centar ciklone došao s područja
Afrike pod utjecajem jugozapadne struje. Osim strujanja, visokoj vlažnosti zraka doprinijelo je i veliko
isparavanje mora tj. jaka konvektivna aktivnost. Kako je rasla razina relativne vlažnosti u zraku tako je
rasla i statička nestabilnost atmosfere, što dokazuju visoke vrijednosti CAPE-a (engl. Convective
38
Available Potential Energy, CAPE). Što je CAPE veći, veća je mogućnost razvoja olujnih konvektivnih
oblaka.
Sudeći prema radarskim odrazima u oborinskim pojasevima intenzitet oborine bio je oko
12 mmh-1. Mjestimice, u blizini oka ciklone tj. u „eyewall-u“, refleksivnost je ukazivala na intenzitet
oborine od približno 24 mmh-1. Najveća količina oborine zabilježena je prilikom prelaska oka
„Medicanea“ preko poluotoka Salento. Na sjeveru poluotoka, tijekom šest sati, zabilježeno je 120
mm oborine (Moscatello i dr., 2008.).
4.2.6. Površinska temperatura mora
a) Ciklona nad južnim Jadranom 16. i 17. travnja 2012.
Iako površinska temperatura mora (engl. sea surface temperature, SST) nema ključnu ulogu u
razvoju „Medicanea“, ona mora doseći određene vrijednosti da bi došlo do njihova razvoja. Tijekom
svih faza promatrane ciklone površinska temperatura mora diljem južnog Jadrana bila je između 15°C
na području sjeverne Dalmacije i 17°C na području Otranskih vrata. Temperatura Sredozemnog mora
dosegla je 19°C (Slika 30). Da bi došlo do isparavanja dovoljne količine vodene pare, tj. oslobađanja
dovoljne količine energije koja bi doprinijela razvoju „Medicanea“, površinska temperatura mora
trebala bi biti najmanje 15°C (Cavicchia i dr., 2013.). Površinske temperature mora dobivene
modelom ECMWF pokazuju da su uvjeti za razvoj „Medicanea“ bili povoljni iako su u ovo doba
godine površinski tokovi topline obično slabi (Reale i Atlas, 2001.).
Slika 30. Površinska temperatura mora, 16. travnja 2012., 12 UTC, T (K) = T (°C) + 273,15
39
c) „Medicane“ nad južnom Italijom, 26. rujna 2006.
U razvoju „Medicanea“ nad južnom Italijom dosta bitnu ulogu imalo je SST jer je bio izrazito
visok. Temperatura Sredozemnog mora u vrijeme razvoja „Medicanea“ bila je 23–24°C, a to je gotovo
desetak stupnjeva više od minimalne potrebne vrijednosti SST-a za razvoj „Medicanea“. Što je SST
veći, veći su površinski tokovi latentne i senzibilne temperature, a oni su jedan od okidača
konvektivne nestabilnosti.
4.3. Ciklona je „Medicane“?!
Kontinuirani simetrični oblačni sustav s vedrom jezgrom jedna je od osnovnih karakteristika
„Medicanea“, a vidljiv je na satelitskim slikama u više različitih spektralnih područja. Promatrajući
satelitske slike na prvi pogled možemo odabrati ciklone koje bi mogle biti okarakterizirane kao
„Medicane“. Na taj je način odabrana ciklona koja se nad južnim Jadranom razvila tijekom 16. i 17.
travnja 2012. godine, analizirana u poglavlju 4.2. Spomenuta ciklona osim vedrog oka imala je dobro
formirane oblačne pruge (Slika 15, str. 21), koje su također jedna od karakteristika „Medicanea“.
Jedan od okidača jake konvektivne aktivnosti i stvaranja Cb-a oko vedre jezgre izraziti su tokovi
topline iz mora u atmosferu. Da bi se razvili dovoljno jaki tokovi topline površinska temperatura mora
trebala bi biti barem 15°C. Za vrijeme promatrane ciklone površinska temperatura Jadranskog mora
bila je od 15°C na sjeveru Dalmacije do 17°C kod Otranskih vrata. Izrazite oborine posljedica su
razvoja kumulonimbusa. Najveća količina oborine koja padne tijekom najjačeg intenziteta
„Medicanea“ je 17 mmh-1. Kod ciklone na Jadranu najveće zabilježene količine oborine unutar jednog
sata bile su 8,4 mmh-1. No, tu se radi o oborinama zabilježenim na najbližim automatskim postajama
na obali.
Brzine vjetra unutar vedre jezgre bile su manje od 3 ms-1, a u „eyewallu“ ciklone brzina vjetra bila
je oko 13 ms-1. Tijekom putujuće faze ciklone brzine vjetra porasle su na 18 ms-1. Automatska postaja
na Lastovu zabilježila je brzinu vjetra veću od 22 ms-1. Sudeći prema smjeru i brzini vjetra,
promatrana ciklona može se nazvati „Medicane“ jer su prosječne brzine vjetra u stacionarnoj fazi
12 ms-1, a u putujućoj 18 ms-1. Baš kao i kod „Medicanea“ na Sredozemlju, kod ciklone se tijekom
stacionarne faze, promatrajući polje vjetra, moglo uočiti kako vjetar puše oko vedre jezge (Slika 26,
str. 33). Polje vjetra pokazuje kako ne postoji jedinstveni smjer vjetra već on prati pozitivnu tj.
ciklonalnu vrtložnost. U vrijeme putujuće faze jugozapadni smjer vjetra bio je dobro definiran (Slika
27b, str. 34).
Osim što su za jezgru odnosno oko „Medicanea“ karakteristične izrazito male brzine vjetra koje
graniče s tišinom, karakterističan je i nizak tlak zraka. Najniži zabilježeni tlak zraka u ovoj cikloni bio je
40
997 hPa, a u „Medicaneu“ koji se razvio nad južnom Italijom krajem rujna 2006. godine bio je 996
hPa.
Iz gornje diskusije vidljivo je da se nad južnim Jadranom razvio „Medicane“. Tijekom „Medicanea“
na Jadranu zabilježene su manje brzine vjetra i manje količine oborine u odnosu na „Medicane“ nad
južnom Italijom. S obzirom na brzinu vjetra i količinu oborine „Medicane“ nad Jadranom nije ostavio
značajnije posljedice.
41
5. Utjecaj klimatskih promjena na uragane,
„Medicanee“ i ciklone na Jadranu
5.1. Utjecaj klimatskih promjena na uragane
Varijacije u aktivnosti tropskih ciklona među najvažnijim su posljedicama klimatskih promjena
(Emanuel, 2007.). Mnogi znanstvenici slažu se da smo danas u razdoblju u kojem je pojava uragana
češća od prosjeka. Isto tako slažu se i da se trenutno ne može sa sigurnošću tvrditi zašto je došlo do
veće aktivnosti uragana te kako trenutni razvoj uragana utječe na njihov budući razvoj i aktivnost
(O'Hagan i dr., 2008.). S druge strane, od kraja 19. stoljeća do početka 2011. godine došlo je do
značajnog pada broja uragana nad područjem istočne Australije (IPCC, 2013.). U današnje vrijeme
najveći broj uragana zabilježen je nad područjem sjeveroistočnih Kariba. Postavlja se pitanje je li to
oduvijek tako? Paleotempestologija, znanost koja proučava povijest oluja preko geoloških i bioloških
nalaza, još uvijek ne može dati odgovor na to pitanje (Elsner, 2008.).
Istraživanja pokazuju da posljednjih godina tropske ciklone postaju sve snažnije i uzrokuju sve
veće štete nad područjem sjevernog Atlantika. S obzirom na to da se bilježe sve veće temperature
mora, može se reći da je jačanje tropskih oluja povezano s globalnim zagrijavanjem, no treba biti
oprezan jer paleotempestološka istraživanja sjeveroistočnog područja Kariba govore o jakim olujama
tijekom malog ledenog doba kada je temperatura mora bila nekoliko stupnjeva niža nego danas
(Elsner, 2008.).
U proteklih 60 godina uočena je veza između porasta SST-a i snage uragana. Indeks disipacije
snage uragana (engl. power dissipation index, PDI) definiran je kao
𝑷𝑫𝑰 ≡ ∫ 𝑽𝒎𝒂𝒙𝟑 𝒅𝒕
𝝉
𝟎, (2)
gdje 𝑉𝑚𝑎𝑥 označava najveću brzinu prizemnog vjetra, a 𝜏 vrijeme trajanja oluje. Pokazano je da je
veća povezanost PDI-a i SST-a kod uragana nad Atlantskim oceanom nego kod uragana koji se javljaju
nad područjem zapadnog Pacifika (Slika 31 i Slika 32). Kvadrat koeficijenta korelacije između PDI-a i
SST-a nad područjem Atlantskog oceana je 0,75 dok je nad područjem zapadnog dijela Tihog oceana
svega 0,33. U Atlantskom oceanu od sredine 90-tih uglavnom se bilježi podjednak rast SST-a, a time i
PDI-a (Slika 31). Nad područjem zapadnog Pacifika sredinom 90-tih dolazi do blagog pada SST-a i
izrazitog pada PDI-a. Krajem 90-tih bilježi se blagi rast SST-a te izraziti rast PDI-a. Nad područjem oba
oceana rast i pad SST-a i PDI-a bili su popraćeni rastom i padom broja uragana te njihovim trajanjem i
intenzitetom. Rezultati istraživanja pokazuju da bi porast temperature mogao dovesti do razvoja
42
uragana koji će imati veće brzine prizemnog vjetra, a samim time i veću snagu (Emanuel, 2005.b;
Emanuel, 2007.).
Osim porasta temperature mora na razvoj uragana utječe i koncentracija aerosola u zraku.
Aerosol predstavlja kondenzacijske jezgre na koje se nakuplja vodena para te se stvaraju oblaci.
Povećanje koncentracije aerosola ima direktan utjecaj na mikrofiziku oblaka te stvaranje oluja (npr.
Elsner, 2008.).
Na većoj vremenskoj skali uočen je utjecaj ENSO-a (engl. El Niño Southern Oscilation, ENSO) na
tropske ciklone nad područjem zapadnog Pacifika i sjevernog Atlantika. Klimatske promjene imaju
utjecaj na ENSO stoga se može reći da indirektno utječu i na razvoj uragana. Iako neki modeli
pokazuju da bi u toplijoj budućnosti moglo doći do razvoja jačih tropskih ciklona i uragana, za bolje
razumijevanje utjecaja klimatskih promjena na pojavu uragana potrebna su još mnoga istraživanja
(npr. Elsner, 2008.).
Slika 31. Korelacija između PDI i SST za Atlantski ocean, SST (plavo), PDI (zeleno) (izvor: Emanuel, 2007.)
43
Slika 32. Korelacija između PDI i SST za zapadni dio Tihog oceana, SST (plavo), PDI (zeleno) (izvor: Emanuel, 2007.)
5.2. Utjecaj klimatskih promjena na „Medicanee“ i ciklone na Jadranu
Do 80-tih godina 20. stoljeća ploveći Sredozemljem pomorci su primjećivali i bilježili pojavu oluja
poput uragana nad Atlantikom. Posljednjih 30-ak godina „Medicanei“ se opažaju pomoću satelitskih
snimaka. Poznato je da je područje Sredozemlja jedno od najpovoljnijih područja za razvoj ciklona. U
20-tak godina razvilo se oko 400 ciklona koje bi se mogle okarakterizirati kao „Medicanei“. Iako nije
lako napraviti jasnu granicu između „običnih“ ciklona i „Medicanea“, znanstvenici su nakon stroge
selekcije svega šest ciklona klasificirali kao „Medicanee“. Ublaže li se kriteriji prema kojima se
određena ciklona klasificira kao „Medicane“ tijekom godine razvije se prosječno 1,6 „Medicanea“
(Cavicchia i dr., 2013.).
Rezultati numeričkih modela pokazali su da je u razdoblju od 1948. godine do 2011. godine došlo
do razvoja 99 „Medicanea“ (Cavicchia i dr., 2013.). Analizom dostupnih podataka pokazano je da na
razvoj „Medicanea“ više utječe prodor hladnog zraka u gornjim dijelovima troposfere nego promjene
SST-a. S druge strane, slabo smicanje vjetra, visoka vlažnost i visoka vrtložnost zraka u nižim
dijelovima troposfere povoljno utječu na formaciju „Medicanea“ na isti način kao što bi utjecali na
formaciju uragana. Najveći broj „Medicanea“ zabilježen je na području zapadnog i središnjeg
Sredozemlja (Slika 34). Modeli pokazuju veću vjerojatnost postizanja povoljnih uvjeta (slabo smicanje
vjetra, visoka vlažnost i visoka vrtložnost zraka u nižim djelovima troposfere) za razvoj „Medicanea“
nad područjem Jadranskog i Egejskog mora (Slika 33). Pojedini znanstvenici (npr. Cavicchia i dr.,
44
2013.) smatraju da je orografija tj. zatvorenost Jadranskog i Egejskog mora otežavajući faktor za
razvoj „Medicanea“ te je zbog toga nad tim područjem zabilježen manji broj „Medicanea“ (Slika 34).
Slika 33. Vjerojatnost realizacije povoljnih uvjeta za razvoj „Medicanea“ (izvor: Cavicchia i dr., 2013.)
Slika 34. Detekcija „Medicanea“ u razdoblju 1948.–2011., NCEP reanaliza (izvor: Cavicchia i dr., 2013.)
45
Iako promjena SST-a nema znatan utjecaj na razvoj „Medicanea“, mogla bi utjecati na njihovu
putanju, minimalni tlak zraka u središtu vrtloga, ali i na druge parametre koji su diskutirani u daljnjem
tekstu. Numeričkim modelom, za različite vrijednosti SST-a, simuliran je „Medicane“ koji se razvio 26.
rujna 2006. godine, a čija je sinoptička situacija analizirana u poglavlju 4.2.
Model je pokazao da je za ∆𝑆𝑆𝑇 = ±2°𝐶 minimalni tlaka zraka od 989 hPa bio jednak u oba
slučaja, a jačanje ciklone u hladnijem slučaju kasnilo je nekoliko sati. Za ∆𝑆𝑆𝑇 = +3°𝐶, +4°𝐶 jačanje
ciklone počelo je ranije, a minimum tlaka zraka bio je niži za 4 hPa (985 hPa). U hladnijem
eksperimentu (∆𝑆𝑆𝑇 = −3°𝐶, −4°𝐶, −5°𝐶) jačanje ciklone kasnilo je nekoliko sati, a minimum tlaka
zraka nije bio toliko izražen. U slučaju kada je promjena SST-a bila –3°C minimalni tlak zraka bio je
993 hPa. U druga dva slučaja tlak zraka nije se spuštao ispod 998 hPa. Eksperiment je pokazao da za
promjene površinske temperature mora dolazi do promjene tlaka zraka od 10-ak hPa. Izrazitom
produbljenju ciklone doprinjeo je i prijelaz ciklone preko središnjeg dijela Jonskog mora te utjecaj
hladne fronte koja se premještala od istoka prema jugozapadu.
U „Medicaneu“ je osim promjene tlaka zraka bila praćena i promjena količine oborine te
latentne topline. Količina oborine rasla je linearno s porastom SST-a. Latentna toplina mijenjala se
sukladno promjenama tlaka zraka. U toplijim eksperimentima vrijednosti CAPE-a su visoke, a
vrijednosti energije inhibicije konvekcije (engl. Convective Inhibition, CIN) relativno su niske. Bez
obzira na ovakve vrijednosti CAPE-a i CIN-a, u promatranom „Medicaneu“, nije došlo do razvoja veće
nestabilnosti zbog jake temperaturne inverzije oko 900 hPa plohe koja je posljedica dotoka veoma
toplog i suhog zraka s područja Afrike.
Putanja ciklone za vrijeme hladnijeg SST-a pomaknuta je prema jugoistoku u odnosu na
originalnu putanju. Brzina gibanja simulirane ciklone bila je manja od brzine originalne ciklone.
Suprotno tome, veće brzine zabilježene su kod pozitivne promjene SST-a. U blizini minimuma tlaka
zraka brzine vjetra bile su veće za 5 ms-1 do 32 ms-1 u odnosu na originalni „Medicane“. U ovom
slučaju putanja je pomaknuta prema sjeverozapadu te dublje ulazi u Jadransko more (Slika 35)
(Miglietta i dr., 2011.).
Promatrajući rezultate ove analize dolazak „Medicanea“ nad Jadransko more je neizbježan.
Koliko će duboko „Medicanei“ ući u Jadran ovisi o tome kolike će biti varijacije površinske
temperature mora te kako će ostali meteorološki parametri pratiti rast i pad SST-a. Simulacija
različitih vrijednosti SST-a rađena je za točno određeni „Medicane“ koji se razvio iznad južne Italije
26. rujna 2006. godine. S obzirom na mjesto nastanka i ostale sinoptičke uvjete, za neke druge
„Medicanee“ mogli bi se dobiti drugačiji rezultati.
46
Slika 35. Putanja „Medicanea“ s obzirom na varijaciju SST-a (izvor: Miglietta i dr., 2011.)
Različiti klimatski modeli pokazuju da bi u budućnosti moglo doći do smanjenja broja
„Medicanea“ gotovo tijekom cijele godine. Očekivana raspodjela broja „Medicanea“ unutar jedne
godine jednaka je današnjoj raspodjeli razvoja „Medicane“-a, dakle najviše „Medicane“-a očekuje se
tijekom jeseni i zime. Danas se najviše „Medicane“-a razvije na području središnjeg i zapadnog
Sredozemlja. Približno ista prostorna raspodjela „Medicane“-a očekuje se i krajem stoljeća. Za
vrijeme jasno vidljivog oka „Medicanea“ prosječne brzine vjetra su 12 ms-1 (43,2 kmh-1). Krajem
stoljeća brzine vjetra za vrijeme trajanja „Medicanea“ mogle bi prelaziti 150 kmh-1 što prema Saffir-
Simpsonovoj ljestvici odgovara uraganu kategorije 2 (Romero i Emanuel, 2013.).
47
6. Zaključak
Kao što nisu sve ciklone nad oceanima uragani tako nisu ni sve ciklone nad Sredozemljem
„Medicanei“. Postoji više kriterija po kojima se ciklone karakteriziraju kao „Medicanei“, neki su stroži,
dok je kod drugih dopušteno određeno odstupanje od zadanih vrijednosti. Sukladno tome dolazi se
do različitih informacija o broju „Medicanea“ koji su se razvili tijekom prošlosti. „Medicanea“
okarakteriziranih prema najstrožim kriterijima bilo je svega šest u proteklih 20 godina i oni su nazvani
„akademski Medicanei“. Ublaže li se kriteriji, u istom razdoblju bilo je 12 „Medicanea“.
Na Jadranu se 16. i 17. travnja 2012. godine razvila ciklona koja je svim svojim karakteristikama
poprimila obilježja „Medicanea“. Analizom osnovnih meteoroloških parametara zaključuje se da se
nad Jadranom doista razvio „Medicane“. Njegov razvoj započeo je kao razvoj prizemne ciklone nad
Genovskim zaljevom te po visini odsjecanja („cut-off“) visinske ciklone. Formiranju oka „Medicanea“
doprinijela je i mlazna struja koja je u troposferu uvukla suhi stratosferski zrak. Liniju mlazne struje
pratila je anomalija potencijalne vrtložnosti koja je doprinijela jačanju ciklonalne vrtložnosti.
Uspoređujući „Medicane“ nad Jadranom s „Medicaneom“ nad južnom Italijom uočeno je da se
nad Jadranom razvio „Medicane“ znatno manjeg intenziteta, tj. snage. Jedan od razloga veće snage
„Medicanea“ nad južnom Italijom vjerojatno je odnos veličine površine Sredozemnog i Jadranskog
mora te znatno veća temperatura Sredozemnog mora. Direktna posljedica toplijeg i većeg mora veći
su tokovi topline tj. konvektivna aktivnost koja je jedan od uzroka jačanja ciklone tj. „Medicanea“.
Analizirani „Medicane“ nad južnim Jadranom, 16. i 17. travnja 2012. nije za sobom ostavio
ozbiljnije posljedice na stanovništvo niti materijalne štete na obali južnog Jadrana. Razvoj jačih
„Medicanea“ nad Italijom i Jonskim morem koji bi ušli u Jadran i uzrokovali ozbiljnije štete ili čak
ugrozili stanovništvo nije isključen. Za „Medicane“ nad južnom Italijom napravljena je analiza
očekivanog smjera gibanja za različite vrijednosti meteoroloških parametara. Pokazano je da bi za
povećanje površinske temperature mora za 3°𝐶 „Medicane“ dublje ušao u Jadran. U budućim
istraživanjima bilo bi zanimljivo napraviti analizu „Medicanea“ nad južnim Jadranom kakva je
napravljena za „Medicane“ nad južnom Italijom te vidjeti kako bi se varijacije različitih meteoroloških
parametara odrazile na njegov intenzitet i putanju.
48
7. Literatura
Anonymus: http://web.mit.edu/12.000/www/m2010/
Anonymus: http://coastal.er.usgs.gov/hurricanes/extreme-storms/hurricanes.php
Anonymus: http://www.aoml.noaa.gov/hrd/tcfaq/A5.html
Anonymus: http://www.nhc.noaa.gov/2004alex.shtml?#FIG1
Anonymus: http://www.uib.cat/depart/dfs/meteorologia/METEOROLOGIA/“MEDICANE“S/
Anonymus: http://www.eumetrain.org
Anonymus: http://www.eumetrain.org/resources/“Medicane“s_2012.html
Anonymus: http://www.indiana.edu/~geog109/topics/13_severe/13-Hurricanes_nf.pdf
Belušić, D., Grisogono, B., Bencetić Klaić, Z., 2007., Atmospheric origin of the devastating coupled
air-sea event in the east Adriatic, Journal of Geophysical Research, 112, D17111
Cavicchia, L., von Stroch, H., Gualdi. S., 2013., A long-term climatology of „Medicane“s, PhD Thesis,
121 pp.
DeMaria, M., Knaff, J. A., Connell, B. H., 2001., A tropical cyclone genesis parameter for the tropical
Atlantic, Weather & Forecasting, 16, 2, 219–233
Elsner, J. B., 2008., Huricanes and climate change, Bulletin of the American Meteorological Society,
89, 5, 677–679
Emanuel, K., 2005., Genesis and maintenance of 'Mediterranean hurricanes', Advances in
Geosciences, 2, 217–220
Emanuel, K., 2005., Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years, Nature,
436, 686–688
Emanuel, K., 2007., Environmental factors affecting tropical cyclone power dissipation, Journal of
climate, 20, 5497–5509
European Centre for Medium-Range Weather Forecasting, 2013., User guide to ECMWF forecast
products, URL http://old.ecmwf.int/products/forecasts/guide/user_guide.pdf
Holton, J. R., 2004., An Introduction to Dynamic meteorology, Elsevier Academic Press, 535
49
Holton, J. R. (gl. urednik), Encyclopedia of Atmospheric Sciences, Academic Press, 942–966
IPCC – Working Group / Contribution to the Fift Assessment Report of the Intergovermental Panel
on Climate Change, 2013., Cambridge University Press, 216–217
Ivatek-Šahdan, S., 2007., Dinamička adaptacija meteorološkim numeričkim modelom ALADIN.
Magistarski rad, Sveučilište u Zagrebu, PMF, Poslijediplomski studij prirodnih znanosti, 51 str.
Lin, Y. L., 2007., Mesoscale dynamics, Cambridge University Press, 347–372
Luque, A., Fita, L., Romero, R., Alonso, S., 2007., Tropical-like Mediterranean storms: An analysis
from satellite, Meteorology Group, Balearic Islands University, Spain
Miglietta, M. M., Moscatello, A., Conte, D., Mannarini, G., Lacorata, G., Rotundo, R., 2011.,
Numerical analysis of Mediterranean 'hurricane' over south-eastern Italy: Sensitivity experiments to
sea surface temperature, Atmodpheric Research, 101, 412–426
Moscatello, A., Miglietta, M. M., Rotunno, R., 2008., Numerical analysis of a Mediterranean
'hurricane' over southeastern Italy, Monthly Weather Review, 136, 4373–4397
Moscatello, A., Miglietta, M. M., Rotunno, R., 2008., Observational analysis of a Mediterranean
'hurricane' over southeastern Italy, Weather, 63, 10, 306–311
National Audubon Society, 1997., Field guide to North American weather, 129–136, 523–529
O'Hagan, T., Ward, B., Coughlin, K., 2008., How many Katrinas? Predicting the number of hurricanes
striking the USA, Significance, 5, 4, 163–167
Reale, O., Atlas, R., 2001., Tropical cyclone–like vortices in the extratropics: Observational evidence
and synoptic analysis, Weather and Forecasting, 16, 7–34
Romero, R., Emanuel, K., 2013., „Medicane“ risk in a changing climate, Journal of Geophysical
Research: Atsmopheres, 118, 12, 5992–6001
Tous, M., Romero, R., 2011., „Medicane“s: cataloguing criteria and exploration of meteorological
environments, Tethys, 8, 53–61
Tous, M., Romero, R., 2013., Meteorological environments associated with „Medicane“
development, International Journal of Climatology, 33, 1–14
Tous, M., Romero, R., Ramis, C., 2013., Surface heat fluxes influence on „Medicane“ trajectories and
intensification, Atmospheric Research, 123, 400–411
