Oglądanie kuli gradu w dłoni i pod światłem spolaryzowanym
Gdy trzymamy świeżo spadły grad o średnicy 12 centymetrów obok milimetrowej skali (nigdy samą monetę ani piłkę golfową, których wygląd zmienia się wraz z odległością aparatu), rzucają się w oczy dwa szczegóły: promieniście rozchodzące się palcowate wyrostki przypominające sople oraz koncentryczne wewnętrzne pierścienie mlecznego i przezroczystego lodu. Przez dziesięciolecia popularnonaukowe schematy tłumaczyły te pierścienie tym, że grad wypada z burzy, zostaje wciągnięty z powrotem w górę, by zamarznąć jako czysta woda, i tak powtarza pięć lub sześć pionowych cykli.
Modelowanie trajektorii i analiza izotopowa prowadzone przez badaczy z NOAA National Severe Storms Laboratory (NSSL), NCAR oraz Insurance Institute for Business & Home Safety (IBHS) pokazują znacznie spójniejszą ścieżkę fizyczną. Wewnątrz wirującego mezocyklonu superkomórki prądy wznoszące są pochylone i szerokie, często mają od 8 do 15 kilometrów szerokości. Graupel lub zarodki zamarzniętych kropli deszczu wpadają wzdłuż obrzeża prądu wznoszącego i ślizgają się poziomo po sklepieniu między −10 °C a −30 °C, gdzie prędkość wiatru wznoszącego niemal równoważy rosnącą prędkość graniczną opadania kuli gradu.
-
Granica Schumanna–Ludlama (powłoki na mokro i na sucho)
Każdy gram przechłodzonej wody zamarzającej na kuli gradu uwalnia 334 dżule ciepła utajonego. Gdy stężenie ciekłej wody jest niewielkie lub powietrze bardzo zimne, ciepło szybko odpływa: krople zamarzają natychmiast przy uderzeniu, uwięziając drobne pęcherzyki powietrza jako nieprzezroczysty biały lód (narastanie na sucho). Wejście do rdzenia bogatego w ciecz podnosi temperaturę powierzchni do 0 °C, pozostawiając cienką warstwę wody, która zamarza powoli, bez pęcherzyków powietrza, tworząc przezroczysty lód (narastanie na mokro). W ten sposób pierścienie powstają podczas jednego poziomego przelotu.
-
Dlaczego gigantyczne kule gradu mają kolczaste wyrostki
Podczas przetaczania się przez strefy narastania na mokro woda z topnienia płynie hydrodynamicznie ku obszarom niskiego ciśnienia na tylnej stronie kuli i na jej krawędziach równikowych, tworząc sopline wypustki. Wychwytują one jeszcze więcej przechłodzonych kropli, zwiększając powierzchnię bez proporcjonalnego wzrostu gęstości.
Trajektoria gradu superkomórki w jednym przelocie
Kolce rozproszenia trzech ciał i ograniczone obszary słabego echa
Z ziemi superkomórka produkująca grad często ukazuje prążkowaną, korkociągową wieżę prądu wznoszącego oraz gęsty, blado biały lub akwamarynowy słup opadów (czasem nazywany „mgłą gradową”, gdy kule pokrywają ciepłą glebę). Jednak zdjęcia zewnętrznej ściany chmury nie pozwalają odróżnić gradu wielkości od grochu do orzecha włoskiego, czyli około 2 centymetrów, od lodu o średnicy 15 centymetrów, który przebija dachy.
Meteorolodzy operacyjni opierają się na sygnaturach radaru dwupolaryzacyjnego w paśmie S: bardzo wysokiej odbijalności (>65 dBZ) połączonej z niemal zerowym różnicowym współczynnikiem odbicia (ZDR), ponieważ przewracające się kule gigantycznego gradu wyglądają w przybliżeniu izotropowo w porównaniu ze spłaszczonymi kroplami deszczu; obniżonym współczynnikiem korelacji (CC) wynikającym z mieszanych, mokrych i kolczastych kształtów; oraz wydłużonym promieniowo artefaktem kolca rozproszenia trzech ciał (TBSS) za rdzeniem, gdzie impulsy radaru odbijają się od gigantycznego lodu do ziemi i z powrotem przez rdzeń gradu.
Potwierdzone rekordowe kule gradu
-
Vivian, Dakota Południowa, USA (23 lipca 2010)
Oficjalny rekord średnicy w USA: 20,3 cm (8.0 in) w poprzek, obwód 47,3 cm, masa 0,879 kg (1.9375 lb), mimo częściowego topnienia przed zamrożeniem do przechowywania.
-
Dystrykt Gopalganj, Bangladesz (14 kwietnia 1986)
Rekord masy uznany przez WMO: zweryfikowany okaz ważył 1,02 kg (2.25 lb) podczas intensywnej superkomórki przedmonsunowej wzdłuż strefy zbieżności linii suchej (dryline) i wilgotnego Bengalu.
-
Villa Carlos Paz, Córdoba, Argentyna (8 lutego 2018) i Azzano Decimo, Włochy (24 lipca 2023)
Recenzowana fotogrametria w Córdobie oszacowała maksymalną rozpiętość kuli między 18,8 a 23,7 cm. Superkomórka z 2023 roku w Dolinie Po w północnych Włoszech dała zweryfikowany rekord Europy wynoszący 19,0 cm.
Bezpieczna i naukowa obserwacja gradobicia
Pod wiaduktami autostrad podczas gradobicia nigdy nie należy się zatrzymywać, ponieważ kule napędzane wiatrem przeciskają się przez przęsła wiaduktów, blokując pasy awaryjne. Po burzy, gdy nad głową bezpiecznie ustało (bez grzmotów przez 30 minut), dokumentację spadłych okazów należy wykonać, układając kulę na ciemnej trawie obok linijki milimetrowej, fotografując osie prostopadle bez zniekształceń szerokokątnego obiektywu. Przy zgłaszaniu do krajowych sieci meteorologicznych, takich jak CoCoRaHS czy ESWD, okazy należy zapakować w podwójne woreczki do zamrażarki.
Dalej: Naelektryzowane, wirujące atmosfery →