Kumulonimbus - meteorološka bomba

Kako nastaje kumulonimbus?

Glavnu ulogu u formiranju bilo kakvog oblaka, pa i kumulonimbusa, imaju temperatura i vodena para. Pojedini delovi zemljine površine, zbog svog sastava, materijala, oblika i boje, absorbuju više sunčeve svetlosti i toplote od drugih. Polja pšenice se sporije zagrevaju od tamne oranice, ali mnogo brže od jezera i okeana. U zoru, najveći deo zemljine površine ima približno istu temperaturu. Kako sunce počne da greje, neke oblasti se brže zagrevaju i imaju višu temperaturu od drugih. Pošto su toplije, više zagrevaju okolni vazduh. Topliji vazduh se, kao lakši, brzo podiže naviše i širi se. Time atmosfera postaje nestabilna (vazduh u prizemlju je topliji, vazduh na većim visinama hladniji). Ovakvo vertikalno kretanje toplijeg vazduha u meteorologiji se zove konvekcija. Kako se vazduh podiže, on se hladi jer predaje deo svoje toplote okolnom, hladnijem vazduhu. Što se više podiže, više se i hladi.

Kada topliji vazduh počne da se podiže naviše, on sadrži određenu količinu vlage. Vazduh uopšte ima određenu količinu vode, bilo da je ona u čvrstom stanju (sneg, grad, ledeni kristali), tečnom (kiša ili kapljice magle) ili gasovitom (vodena para). Kada je lep, prozračan dan, voda je u vazduhu u obliku nevidljive vodene pare. Koliko će vodene pare vazduh sadržati zavisi od njegove temperature. Ista zapremina toplijeg vazduha ima više vodene pare od hladnijeg vazduha. Pri podizanju vazduh se, pored širenja zbog toga što pritisak opada sa visinom, sve više hladi i u nekom trenutku dostigne temperaturu na kojoj sadrži najveću moguću količinu vodene pare – postaje zasićen. Ako vazduh nastavi da se podiže i hladi, višak vodene pare će se kondenzovati, formirajući mikroskopske kapljice vode. Oblaci su uglavnom sastavljeni od takvih kapljica (izuzetak su oblaci na velikim visinama koji se sastoje od malih ledenih kristala). Kada se vodena para kondenzuje, oslobađa se latentna toplota koja dodatno zagreva vazduh i ubrzava konvekciju, pa se vazduh još više podiže i oblak raste u svim smerovima. Kondenzacija je sve intenzivnija što oblak više raste i što mu je vrh na većoj visini.

Prva faza u stvaranju kumulonimbusa je formiranje grozda gomilastih, belih oblaka-kumulusa. Oni nastaju kao rezultat kondenzacije i depozicije vodene pare (depozicija je formiranje kristala leda deponovanjem vodene pare). U tim procesima se oslobađa velika količina latentne toplote koja zagreva oblak i čini ga toplijim od okoline. Oblak nastavlja da se razvija sve dotle dok dobija topli i vlažni vazduh sa manjih visina.

Kada uzlazna struja dostigne svoju maksimalnu visinu u razvoju oblaka (leti, kod nas, obično do 12 km), menja smer i postaje silazna struja. Ovo označava zrelu, najintenzivniju fazu razvoja. Sa silaznom strujom, formiraju se padavine (kiša, sneg, grad). Vrh oblaka ima oblik nakovnja zbog jakih vetrova koji na toj visini raspršuju kristale leda horizontalno i zbog postojanja inverzije (povećanja temperature sa visinom) iznad tropopauze. Tako nastaju najmoćniji oblaci na planeti Zemlji-kumulonimbusi. Baza oblaka je na visini od 600-1500 m, a vrh na oko 12 km (mada su u tropima zabeleženi kumulonimbusi sa vrhom na visini i do 20 km). U svojoj osnovi, kumulonimbus ima i do desetak kilometara u dijametru.

Posle te najintenzivnije faze preovlađuju silazne struje jer je snabdevanje toplim vlažnim vazduhom iz nižih slojeva prekinuto. Životni vek kumulonimbusa je nekoliko desetina minuta, obično je to jedan sat, a retko nekoliko sati (kada su u pitanju tzv. superćelijski kumulonimbusi).

Energija koju ima čak i umereno razvijen kumulonimbus je impresivna i može se uporediti sa energijom megatonske bombe. Sigurno ste i sami bili svedoci neke jake letnje oluje kada je vetar bio toliko jak da je kidao drveće i električne vodove. Kumulonimbus se formira za oko tridesetak minuta i za to vreme podigne uvis na milione tona vodene pare. Njegova osnovna karakteristika su jake uzlazne i silazne struje, zbog čega predstavlja opasnost po avione. Manji propelerski avioni ne mogu izaći na kraj sa tolikom energijom i moraju ga obilaziti, dok veliki mlazni avioni lete iznad manjih kumulonimbusa, a veće zaobilaze.

Kumulonimbusi, dakle, nastaju kada postoji jaka nestabilnost vazduha, odnosno kada temperatura vazduha brzo opada sa visinom  (na primer, 10°C na svaki kilometar visine ili čak i više) i kada je vazduh bogat vodenom parom i zagrejan u nižim slojevima atmosfere. Najpogodniji uslovi za formiranje ovih oblaka su na nižim geografskim širinama, u oblastima sa žarkom i vlažnom klimom. Tamo se oni mogu formirati tokom cele godine. U oblastima umerenog pojasa (naša zemlja), najčešće se formiraju leti, u poslepodnevnim satima.

Kumulonimbus je sastavljen od vodenih kapljica i, posebno u svom gornjem delu, od ledenih kristala. Sadrži i velike kišne kapi, a često i snežne kristale, snežne pahuljice, ledena zrnca ili krupna zrna grada. U nižim i srednjim delovima ovaj oblak je taman, dok u gornjim slojevima ima veliku sjajnost. Ispod baze ovog oblaka se često pojavljuju niski iskidani oblaci i padavine.

Gromovi i munje se generišu samo u kumulonimbusima. Kapljice vode, ledeni kristali i grad unutar oblaka se sudaraju zbog jakih strujanja vazduha koja postoje u oblaku. Tako se stvara statički elektricitet. Pozitivno naelektrisanje se formira na vrhu oblaka, a negativno u donjem delu oblaka. Zemljina površina je pozitivno naelektrisana. Razlika u naponima se sve više povećava sa razvojem oblaka, sve dok munja ne zapara nebo. Brzina munje je oko 40.000 km u sekundi, a nastaje usled napona od sto miliona volti koji se stvara izmedju oblaka i zemlje. Put kojim munja pređe zagreje se na oko 30.000°C. Ta temperatura je toliko velika da se vazduh silovito širi i stvara zvučni talas koji mi čujemo kao grom. U Beogradu, najveći broj dana sa grmljavinom je u junu (prosečno 6,6 dana u skoro stogodišnjem nizu 1888-1985 godine) i u maju (5,7 dana) i julu (5,9 dana).

Tornado je najrazorniji proizvod kumulonimbusa. To je oblačni levak dijametra od nekoliko desetina metara koji se spušta iz baze kumulonimbusa i dopire do zemlje (taj levak se još zove i tromba i pijavica). U njemu vazduh rotira brzinom i do 400 kmh^-1. Pošto je vazdušni pritisak unutar njega nizak, on uvlači okolne predmete izuzetnom silinom. Sam tornado se kreće brzinom od nekoliko desetina kilometara na sat i na svom putu uništava sve u traci širine nekoliko stotina metara i dužine od nekoliko kilometara do nekoliko desetina kilometara. Veliku opasnost po ljude predstavljaju razni čvrsti predmeti koje tornado podiže u vis. Energija tornada je kolosalna: on može da poruši i prevrne železnički most, teški teretni kamion ili čak da podigne u vazduh i odbaci avion težak i deset tona! Na sreću, u našem podneblju se retko javljaju trombe.

Posle čitanja prethodnih redova jasno je da bi meteorološka paleta bilo mnogo siromašnija da nema kumulonimbusa. Oni svojom gorostasnošću pobuđuju čovekovo divljenje prema lepoti i moći prirode, a svojom goropadnošću ulivaju strah od takve i tolike snage.