Смерчи в Кировской области 29 июня 2019 года. Наше новое расследование

В субботу 29 июня при прохождении холодного фронта активного и глубокого (989 гПа) циклона с центром в районе Вологодской области в Кировской области — произошла вспышка неблагоприятных и опасных явлений погоды. Сам циклон оказался необычным по глубине и размерам для разгара лета и стал началом установления высотной ложбины над ЕТР после блокирующего высотного антициклона, который просуществовал с конца мая.

Днем ранее в обзоре погоды прогнозировалось, что в юго-западных, северо-восточных и крайних восточных районах при прохождении холодного фронта есть большая вероятность формирования сильных гроз и суперячеек, которые вызовут шквалы до 18-23 м/с, мелкий и крупный град диаметром более 2 см, а также смерчи. На остальной части территории вероятность развития таких гроз была ниже.

В субботу днем стали приходить первые сообщения о крупном граде, затем о шквалах и в воскресенье утром появилась информация о прохождении смерча. Изначально была мысль, что эти явления не имели связи друг с другом. После проверки архива спутниковых снимков выяснилось, что все они были сгенерированы одной суперячейкой.

Суперячейка (Supercell) – это очень мощное грозовое облако, в котором за счет постояного притока теплого и влажного воздуха, сдвига ветра и струйного течения формируется область вращения - мезоциклон. Его диаметр может составлять от 2 до 10 км. Диаметр самой суперячейки может достигать 50 км и более, а её высота часто превышает 10 км. Скорость восходящих потоков внутри суперячейки достигает 50 м/с и даже больше. В результате, часто образуется град, диаметром 10 см и более, разрушительные шквалы, сильнейшие ливни и торнадо. Такой "монстр" может просуществовать 4 - 5 часов за счет разделения восходящего и нисходящего потоков. Это явление представляет большой интерес для учёных.

Параметры атмосферы

Параметры неустойчивости атмосферы в обеденные и дневные часы по данным модели GFS были на уровне Cаре 700-1100 j/kg, показатель завихренности атмосферы SRH на уровне 130-200 м^2/с^2, сдвиг ветра в слое 0-6 км 20-25 м/с, при этом уже на изобарической поверхности 850 гПа (1,5 км) скорость ветра была около 15-20 м/с, а на высоте 500 гПа (5500 метров) наблюдалось струйное течение скоростью около 30 м/с или 100 км/ч. Нулевая изотерма была на высоте около 2800-3000 метров, что также способствовало выпадению крупного града. Также присутствовала высокая влажность воздуха до 70-90%. Приземная температура была в районе +19…+23°С

По данным аэрологического иследования атмосферы в Кирове, в полдень 29 июня на высоте 700 гПа (3000 метров) наблюдался ветер 18 м/с, а на высоте 500 гПа (5500 метров) — 23 м/с, а на высоте 300 гПа (9000 метров) — 38 м/с. Нулевая изотерма (переход температуры через 0°С в сторону понижения) находилась на уровне около 2900 метров, на высоте 5500 метров было уже -15.3°С, на 9000 метров — -42.9°С. Относительная влажность воздуха на высоте 1500 метров достигала 71%. Приземная температура была +21.4°С.

Если говорить более простым языком, то грозовое облако сформированное в атмосфере со струйным течением на высотах и сдвигом ветра (ветер на разной высоте дует в разных направления) стало закручиваться и превратилось в очень опасный шторм — суперячейку.

По данным спутника

Так как радар в Кирове сейчас не передает данных из-за поломки, то пришлось обратиться к спутниковым данным и вот что обнаружилось:

11:15 мск — на границе Лебяжского и Нолинского района формируется суперячейка, которая начинает быстро смещаться на северо-восток к Нолинску. Специально ее выделим в овал красного цвета. Выглядит пока еще совсем безобидной по размерам. Через 15-20 минут на метеостанции в Нолинске будет зафиксирован сухой шквал 18 м/с.

Для ориентировки на территории дополнительно приложим карту Кировской области:

11:50 — 12:15 мск — суперячейка сместилась на Сунский район. Ее размеры значительно выросли. Размер облака пока еще округлой формы, но в южной части выделяется «точка» с температурой -48°С и предполагаемой высотой до 12 км. Это область мезоциклона.

Мезоциклон (Mesocyclone) — вращающаяся колонна или «сердце» суперячейки. Его диаметр может составлять от 2 до 10 км.

Восходящие потоки в области мезоциклона настолько мощные, что способны удерживать град долгое время, поэтому он вырастает до 5 и более сантиметров.

При перемещении суперячейки сильнейший восходящий поток образует в ней область, называемую «ниша». В этой области капли и кристаллы не успевают вырасти до размеров, при которых могли бы выпадать и выносятся потоком в наковальню. Падая вниз, они снова затягиваются внутрь восходящего потока. Такая многократная рециркуляция частичек осадков и является механизмом, способствующим образованию в суперячейках особенно больших градин (иногда более 10 см в диаметре). Для образования градины размером с шар для гольфа, она должна находиться в облаке как минимум 5 – 10 минут. За это время она испытывает более 10 миллиардов столкновений с переохлаждёнными каплями, приобретая слоистую структуру с чередующимися слоями прозрачного и мутного льда. При падении градины такого размера развивают скорость более 150 км/ч, причиняя серьёзный ущерб и травмы. Таким образом, чем сильнее восходящий поток, тем дольше градины остаются в облаке, и тем крупнее они становятся. А так как столь мощные восходящие потоки наблюдаются только в суперячейках, то и градины подобных размеров образуются только в них.

На севере Сунского района в с.Ошеть жители около 12:00 мск зафиксировали крупный град от 2 до 5 сантиметров в диаметре. Некоторые самые большие градины имеют форму шипов.

12:30 мск — Суперячейка практически центром проходит через п.Кумены, где метеостанция отмечает грозу, ливень и шквал 19 м/с.

12:30 мск — суперячейка проходит Кирово-Чепецкий район и заходит на Слободской район. Форма облака приобретает вид перевернутой капли. В южной части даже по спутниковому снимку просматривается форма крючка или «Hook echo».

«Hook echo» — изображение конвективного шторма на радаре, имеющего вид крючка (см. фото). Если на дисплее радара заметна отражаемость такого вида с горизонтальными размерами 40-150 км, то с 99% вероятностью можно идентифицировать наличие суперячейки. Такая структура отражения говорит о присутствии мезоциклона. Зона, свободная от радиоэхо (вогнутая часть) соответствует области притока. Районы с повышенной отражаемостью (красный / розовый цвет) соответствуют интенсивным осадкам и крупному граду. В самом конце «запятой» наиболее вероятно положение торнадо (либо воронки, не достигающей поверхности).

Вот так она выглядела на спутниковом снимке:

Очень жаль, что нет изображений с радара. Можно было бы показать шторм более в детальном изображении.

12:50 — 13:40 мск — охотник за штормами паблика «Любительская метеорология в Кирове» Вячеслав Андреевич из Кирова на своем автомобиле приехал на запад Зуевского района и в поле рядом с трассой «Киров-Зуевка» начинает снимать суперячейку, которая уже была торнадоопасной из-за приобретения формы крючка.

Суперячейка выглядела очень впечатляюще и у нее просматривались все элементы строения, в том числе «облако — стена» и «облако-хвост» примыкающее к основанию мезоциклона.

Облако-стена (Wall Cloud) — основание мезоциклона. Это облако округлой или овальной формы, которое выступает под основанием суперячейки и показывает зону главного восходящего потока. Его диаметр обычно составляет 1 – 4 км. Из него чаще всего появляются торнадо. Иногда это основание вращается.

Облако-хвост (Tall Cloud) — является визуальным индикатором зоны восходящих потоков в суперячейке и показывается приток тёплого и влажного воздуха. Данное облако всегда неразрывно связано с облаком-стеной (Wall cloud). Иногда неопытный наблюдатель может перепутать хвост с воронкой, хотя никакого вращения в нём не наблюдается, а у земли обычно ему соответствует зона штиля.

Особенно на кадре ниже хорошо просматривается молния, которую можно отнести к гладкой. Она пробивает как бы в сторону от суперячейки и в ее верхнюю часть (наковальню) через нижележащую облачность.

Молнии с гладким каналом (Smooth Channel lightning) — это предположительно подтип восходящих молний (в которых лидеры направлены к облаку, а не в сторону земли) положительной полярности. И по идее, ветвление должно быть, но оно невидимо от нас, поскольку происходит уже в самом облаке. В любом случае, такие молнии связаны с мощной конвекцией и чаще всего именно с суперячейковыми грозами. В них генерируются огромные зоны с положительным зарядом (в массивной наковальне), а мощные нисходящие потоки и сдвиг ветра приводят к смещению основной области положительных зарядов ближе к поверхности земли и электрическая структура такого облака становится как бы опрокинутой: основная область положительного заряда расположена ниже основной области отрицательного заряда, а не над ней, возникает "перевёрнутый триполь". Когда такое происходит, то подавляющая часть молний становится положительной полярности с визуально гладким каналом. И ещё один интересный момент - данный подвид молний состоит обычно только из 1 импульса при норме 3-5 импульсов (количества мерцаний).

И конечно же Вячеслав сделал потрясающий Time-Lapse, где можно увидеть общее сильное вращение суперячейки и восходящие потоки. Все эти признаки указывали на то, что облако вот-вот сгенерирует смерч.

А вот так выглядила суперячейка из Слободского в 13:48. Видно снесение наковальни в сторону ведущего потока:

Для наглядности схема суперячейки сбоку, как на фото выше:

Смерч около с.Роговое Слободского района

13:00 мск — примерно в это время около с.Роговое Слободского района из суперячейки опускается первый клиновидный/многовихревой смерч — всего в 10 км от точки наблюдения Вячеслава.

Справка по типам торнадо:

Rope tornado (бичеподобный торнадо) — наиболее распрстранённый тип смерчей как на территории США, так и в других регионах планеты. Имеет вид тонкой полупрозрачной (но не всегда) воронки, часто искривлённой из-за разной скорости ветра на высотах. Чаще всего являются относительно слабыми вихрями (категорией не более, чем F3). Такая форма наиболее характерна для водяных смерчей и ландспутов, в таких воронках иногда выделяют т.н. «футляр» - конденсационная стенка, окутывающая саму воронку.

Multi-vortex tornado (многовихревой торнадо) — это самый редкий вид смерчей. При этом всегда выделяется главный вихрь и несколько более мелких вокруг.

Wedge tornado (клиновидный торнадо) – являются наиболее опасными и мощными из всех смерчей. Имеют вид широкой тёмной колонны, сужающейся до поверхности земли. Ширина таких смерчей у подножия может составлять несколько км, а скорость ветра в них часто превышает 100 м/с, причиняя катастрофические разрушения. Время жизни колеблется от нескольких минут до нескольких часов. На начальной стадии формирования имеют вид расплывчатого смерча (лохматое вращающееся облако, постепенно спускающееся вниз). Стоит отметить, что и бичеподобные и клиновидные смерчи образуются в зоне основного восходящего потока мощного грозового облака, где располагается облако-стена (wall cloud). Но если первые являются частью этого облака, то вторые являются этими облаками, которые достигают поверхности земли. На территории Европы такие смерчи встречаются крайне редко.

Он начинает движение на северо-северо-восток в сторону Белохолуницкого района всего в нескольких десятков метров от домов в поселке. Во время прохождения суперячейки через Белую Холуницу метеостанция отметила 17 мм осадков или по 17 литров воды на каждый кв.м.

Смерч прошел село самым краем, но от ветра на его периферии пострадало 5 домов:

Рядом с селом смерч повалил сотни деревьев:

В нашем распоряжении появились снимки с квадрокоптера лесного хозяйства, которые нам предоставила лесничий Елена Дмитриева Масштаб смерчевого ветровала просто поражает. Отлично видно по поваленным деревьям вихревые движения потоков ветра внутри воронки смерча.

По предварительным оценкам, ширина смерча могла достичь 600 метров, а пройденный путь составить не менее 10 км. Сила — F2 (скорость ветра 50—70 м/с) или даже F3 (скорость ветра 70—92.5 м/с) . Трудно представить, что стало бы с селом Роговое, если бы смерч прошел на 100-300 метров восточнее.

Кроме того, севернее этого смерча в Белохолуницком районе обнаружен второй смерч, но меньший по размерам.

Возможный третий смерч в Черной Холунице Омутнинского района

15:00 мск — на границе Зуевского, Слободского, Фаленского и Омутнинского района формируется еще одна или две суперячейки по форме идентичных с суперячейкой сформировавшейся перед обедом на границе Лебяжского и Нолинского района. Можно также выделить форму крючка или «Hook echo». В Фаленках метеостанцией отмечен шквал 20 м/с и 22 мм осадков (по 22 литра на каждый кв.м.).

Вот описание того, что произошло в Черной Холунице предположительно после 15:15 мск:

«Ураган снёс шифер и передвинул теплицы.

В минувшую субботу, во второй половине дня, над Чёрной Холуницей пронёсся ураган. Пока жители праздновали День посёлка в клубе, от шквалистого ветра у некоторых пострадали крыши домов, поликарбонат теплиц, а у кого-то теплицы даже сдвинуло с места, перевернуло на многих площадках мусорные баки и развалило поленницы. «У нас, по улице Кирова, профильные листы, которые ураган выдрал с крыши, так и кружили в воздухе, а град величиной с 2-х рублевую монету побил все насаждения в огороде. Цветы на клумбах, как ножом срезаны, повсюду куски шифера и досок – всё это прилетело с соседних участков. Зрелище ужасное. До слёз жалко своих трудов», – рассказывает жительница поселения Ксения Елисеева. В центре Чёрной Холуницы буря бушевала с особой силой – прямо у Дома культуры выворотило два необъятных дерева» — сообщается в группе ОК НАША ЖИЗНЬ г.Омутнинск

Судя по описанию очевидцев и по характеру некоторых повреждений можно предположить, что через Черную Холуницу мог пройти смерч.

Предварительные выводы

29 июня с 11:15 по 15:00 в Кировской области сформировалось две или три суперячейки, которые вызвали шквалы до 18-20 м/с и ливни до 17-22 мм/ч, а также 2 или 3 смерча, один из которых может оказаться сильным.

Спутниковые снимки появились, но на них присутствуют облака, поэтому будем ждать следующие, чтобы обследовать Кирово-Чепецкий, Слободской, Белохолуницкий, Фаленский, Омутнинский и Верхнекамский районы на наличие новых смерчей. Возможно, их количество возрастет. Маловероятно, что их количество может достичь шести и более, что дало бы право заявить о том, что в Кировской области произошла вспышка торнадо.

Вспышка торнадо (tornado outbreak) — это появление множественных торнадо, порожденных одной синоптической системой погоды. Количество торнадо, требуемое для того, чтобы квалифицировать как вспышка, обычно составляет от шести до десяти. Вспышка торнадо обычно происходит в один день или продолжается в ранние утренние часы следующего дня и в том же регионе.

О вспышке смерчей 4 июня 2018 года в Кировской области можно прочитать — здесь

UPD: В тексте используется множество зарубежных терминов, в виду того, что в советской метеорологии таких определений пока еще нет. В США и Европе эти термины широко распространены. Приходится заимствовать зарубежный опыт и применять его здесь — на нашей территории, ведь суперячейки и торнадо там изучены очень хорошо. Конечно, количество таких явлений у нас происходит не так много, как в этом же США, но и не настолько мало, как нам сообщает официальная статистика. _____________________________________________________________________________________

Огромное спасибо всем за помощь в поиске информации и предоставлении фото и видеоматериалов.

Текст, поиск фото и видеоматериалов, опрос очевидцев, определение треков торнадо — Кокорин Алексей

Поиск фото и видеоматериалов, определение треков торнадо с помощью спутниковых данных, консультация — Игорь Ажигов

Источник: m.vk.com