Opady marznące

O zjawisku gołoledzi na przykładzie paraliżu w transporcie z początku stycznia 2024

Sytuacja pogodowa, która miała miejsce na przełomie 3 i 4 stycznia 2024 sparaliżowała ruch kolejowy oraz lotniczy na Pomorzu, przyczyniając się również do licznych wypadków drogowych i utrudnień w kursowaniu komunikacji miejskiej. Pojawiały się komentarze o typowej zimie w styczniu, czy też o standardowym zaspaniu drogowców, jednocześnie wyśmiewające służby utrzymaniowe, że nie potrafią sobie poradzić z odrobiną śniegu. Otóż za paraliż transportu w regionie nie były odpowiedzialne opady śniegu. Co prawda śnieg występował, ba, można powiedzieć, że miejscami nawet intensywny, jednak sytuacja nie byłaby tak ciężka, gdyby aury nie zdominowały opady marznącego deszczu. O ile opady marznące również nie są niczym nietypowym zimą, to kilkunastogodzinna gołoledź na przestrzeni kilkunastu powiatów może już nieźle namieszać. Zapraszam do wpisu o tym jak powstaje gołoledź, jakie stwarza zagrożenia oraz dlaczego ostatnia sytuacja należała do dość rzadkich.

Na początek rozróżnijmy jednak pewne fakty. Zimą na drogach wielokrotnie osadza się lód. Najczęściej przyczyną takiego stanu rzeczy jest klasyczne oblodzenie. Lód może osadzić się na jezdniach i chodnikach np. wskutek zalegającej mgły, czy też w wyniku zamarzania wody pozostałej po opadach. Szczególnie ślisko bywa na mostach oraz wiaduktach, które z każdej ze stron, jak i równiez od spodu są odsłonięte, a więc podatne na szybkie wychładzanie. Nocne oblodzenia zwykle “puszczają” podczas dziennych wzrostów temperatur chyba, że zalega nad nami akurat chłodna arktyczna masa powietrza.

fot. Szymo Maksymiak - ugięte pod ciężarem zalegającego lodu drzewa. Okolice Słupska.

Niekiedy lód powstaje jednak w zupełnie innych i jednocześnie szczególnie niebezpiecznych warunkach. Ma to miejsce w momencie, gdy przechłodzony deszcz trafia w zimną, przyziemną warstwę powietrza i zamarza w kontakcie z powierzchnią. Taki stan rzeczy bywa bardzo niebezpieczny dla pieszych i kierowców, szczególnie, że zjawisko może powstać nagle, a na pierwszy rzut oka nie być dostrzegalne. Poza zagrożeniem dla ruchu kołowego, długotrwałe opady marznące paraliżują lotniska i transport szynowy. Finalnie oblodzeniu mogą ulegać linie energetyczne, których zerwanie pod ciężarem zalegającego lodu może prowadzić do przerw w dostawach energii elektrycznej. Może do tego dojść także w wyniku łamiących się pod naporem lodu drzew i gałęzi, które stanowią dodatkowe zagrożenie dla ludzi.

Aby gołoledź mogła powstać, po pierwsze na pewnej wysokości nad ziemią (np. 1.5 km) musi napłynąć cieplejsze powietrze. Po drugie, warstwa tego ciepłego powietrza musi być odpowiednio “gruba” oraz cechować się dodatnimi temperaturami. Dlaczego? Ano dlatego, że kryształki lodu spadające z wyższych, wychłodzonych partii chmur muszą mieć czas żeby się stopić. W innym przypadku deszcz nie powstanie, a opad spadnie na ziemię zapewne w postaci śniegu. Jeśli już mamy nad głową masę powietrza na tyle ciepłą i grubą, że powstaje deszcz, to pod nią, w dość cienkiej przyziemnej warstwie powietrza muszą panować z kolei ujemne temperatury. Dlaczego ujemne? A no dlatego, żeby powstały wyżej deszcz, po zetknięciu się z powierzchnią zamarzał. Dlaczego dość cienkiej? A dlatego, że zbyt gruba warstwa mroźnego powietrza spowodowałaby, że zdążyłby zamarznąć ponownie zanim jeszcze dotarłby do powierzchni. Jeśli uważałeś(aś) na geografii to wiesz już, że z nasuwaniem się ciepła powyżej nas mamy do czynienia w początkowej fazie przechodzenia frontu ciepłego. Przekrój takiego frontu wraz ze strefą opadów został zobrazowany na pierwszej załączonej grafice, warto ją teraz otworzyć.

Podczas przechodzenia frontu ciepłego powietrze ciepłe wślizguje się nad chłodne i wypiera je. Dzieje się tak, gdyż cieplejsze powietrze cechuje mniejsza gęstość, a co za tym idzie jest ono lżejsze. Ścieranie się dwóch różnych mas powietrza skutkuje oczywiście powstaniem strefy zachmurzenia i opadów. Daleko przed linią frontu (punkt 1) ciepła masa jest jeszcze na tyle cienka, że notujemy wyłącznie opady śniegu, a ewentualny deszcz ponownie szybko zamarza. Jednakże w miarę postępowania ciepłej masy powietrza (punkt 2) warstwa ta robi się grubsza, co pozwala na wyraźne topnienie kryształków lodu spadających z wyższych partii chmur. Jednocześnie zawęża się odległość między powierzchnią ziemi a napływającym powyżej ciepłem. To z kolei powoduje, że nie wszystkie wpadające w przyziemną warstwę kropelki zdążą ponownie zamarznąć. W efekcie następuje zmiana charakteru opadu na deszcz ze śniegiem. Wreszcie przyziemna warstwa mroźnego powietrza jest na tyle wąska, że opad zamarza dopiero po kontakcie z wychłodzonym gruntem. Wówczas mówimy o powstaniu tzw. gołoledzi. W miarę dalszego napierania frontu ciepłego, cieplejsze powietrze nasuwa się coraz bliżej ziemi. Wreszcie, bezpośrednio przed linią frontu marznący deszcz przechodzi w deszcz, temperatury przy ziemi wzrastają powyżej 0, a lód zaczyna ulegać topnieniu.

Jak wspomniano w pierwszym akapicie, marznące opady nie są niczym nietypowym. W większości frontów ciepłych zjawisko tak naprawdę albo nie występuje, albo jest dość krótkotrwałe i lokalne. W końcu nie każdy front ciepły musi spełnić te specyficzne warunki, chociażby dlatego, że po obu stronach frontu może zalegać powietrze o dodatniej temperaturze lub przeciwnie, napływającego powyżej nas powietrza nie będzie cechować dodatnia temperatura. W praktyce, dość często w czasie wędrówki zimowych frontów ciepłych opady śniegu przechodzą bezpośrednio w deszcz.

Zbliżając się powoli do końca tego wywodu, nie sposób nie wspomnieć dlaczego na przełomie 3 i 4 stycznia 2024 gołoledź skutkowała takim paraliżem. Otóż złożyły się na to tak właściwie trzy czynniki. Po pierwsze, niemal równoleżnikowo ułożony front oddzielał dwie bardzo zróżnicowane masy powietrza. Podczas gdy w okolicach Gniezna notowaliśmy temperatury na poziomie ok. 8 stopni na plusie, przed nim, tzn. w okolicach Kościerzyny były 3 stopnie poniżej 0. Stworzyło to korzystne warunki do powstania gołoledzi na stosunkowo dużym obszarze. Jednocześnie sondaż atmosfery z Łeby z godziny 00:00 UTC (04.01) wskazywał na zaleganie ciepłej masy powietrza poniżej poziomu 850 hPa*, co było istotne dla rozwoju gołoledzi. Po drugie wędrówka zatoki niżowej na północ, w której obrębie znajdował się ów front, została zablokowana przez rozbudowę rozległego wyżu nad Skandynawią. W związku z tym front niemal nie wykazywał ruchu, powietrze przepływało równolegle do linii frontu, a opady marznące występowały w przeważającej części województwa, stacjonując przez blisko kilkanaście godzin. Po trzecie, arktyczna masa powietrza nie została finalnie wypchnięta na północ i zastąpiona cieplejszą masą, która przyczyniłaby się do roztopienia osadzonego lodu. W zamian niż rozpoczął swoją wędrówkę na wschód Polski, zaciągając za sobą jeszcze chłodniejsze powietrze arktyczne nad obszar całego województwa. W związku z tym, zalegający po kilkunastogodzinnych opadach lód nie uległ roztopieniu, nadal paraliżując niektóre gałęzie transportu.

Opracowanie: Bartłomiej Zastawny