Kumulonimbus: Oblačna planina koja donosi nevrijeme

Kumulonimbus (Cb) je krupan, gust oblak velike visine, oblika planine ili tornja. Gornji dio često mu je raširen i gladak pa poprima izgled nakovnja. Obično ga prati grmljavina, jaka kiša i vjetar, ponekad i tuča te tornado.

Naziv na engleskom: cumulonimbus
Ime dolazi od: lat. cumulus hrpa, gomila + nimbus (kišni) oblak.

Kumulonimbus donosi grmljavinsko nevrijeme. Svakakvih nevolja može biti ispod njegove tamne baze: od jakih pljuskova, olujnog vjetra i tuče do munja i gromova. To je oblak impresivne visine, što posebno dolazi do izražaja kad ga gledamo izdaleka. Jedini je koji se proteže kroz sva tri “kata” oblaka: od niskog preko srednjeg do visokog. Baza mu može “strugati po tlu” odnosno biti niža od 500 metara, a vrh probiti gornju granicu troposfere. Kumulonimbus se zimi proteže 3 – 5 kilometara u visinu, ljeti 8 – 10 km. To su oni obični. Najveći kumulonimbusi koji donose strahovite oluje mogu doseći visinu od čak 15 do 18 kilometara.

Za usporedbu, moderni putnički zrakoplovi lete na visinama oko 11 kilometara.

Ovi oblaci nastaju jakim vertikalnim razvojem. To znači da se zrak u njima brzo uzdiže, bilo zbog dnevnog zagrijavanja, dolaska fronte ili nailaska na prepreku. Kumulonimbus ima vrlo jake uzlazne struje; kad one rotiraju, govorimo o superćeliji*.

Superćelija je jako razvijeni oblik kumulonimbusa koji ima jednu snažnu konvekcijsku ćeliju. Uzlazna struja u njoj brzo rotira, toliko da se na vrhu oblaka može probiti u stratosferu. Superćelija, kad se pojavi, dominantan je oblik vremena i desecima kilometara uokolo. Donosi jako nevrijeme sa svim popratnim pojavama, uključujući krupnu tuču, a možda i tornado.

Kako nastaje kumulonimbus

Kumulonimbusi se razvijaju iz kumulusa, točnije tornjastih kumulusa (cumulus congestus). Nastaju u nestabilnoj atmosferi kao rezultat uzdizanja zraka – konvekcije. Mogu nastati i na hladnoj fronti koja natjera topliji zrak uvis. Tada se duž fronte može nalaziti čitav niz kumulonimbusa – grmljavinskih nevremena. A mogu nastati i nailaskom zračne mase na planinu koja joj se ispriječi i natjera zrak na dizanje.

Uzlazna strujanja u kumulonimbusu mogu biti vrlo jaka. Topao, vlažan zrak diže se i hladi, a vodena para u njemu se kondenzira. Pritom se oslobađa toplina pa zrak ostaje topliji od okoline i nastavlja se dizati. U uvjetima nestabilne atmosfere, u kojoj temperatura naglo opada s visinom, oblak raste vrlo brzo. Mijenja se gotovo naočigled. Sva ta voda u njemu nagomilava se i sprema pasti u obliku kiše. U višim dijelovima oblaka stvaraju se ledena zrna. Ako uspiju doći do tla bez da se putem otope, padat će tuča.

Nakovanj

Tijelo kumulonimbusa, tamo gdje je uzlazna struja, izgledom podsjeća na krupan kumulus odnosno na cvjetaču. Viši dijelovi oblaka postaju paperjasti ili vlaknasti jer se na tim visinama smrzavaju.

Kada kumulonimbus dođe otprilike do ruba troposfere, više ne može rasti. U stratosferi je temperatura malo viša, zrak nailazi na zrak jednake gustoće i ne može se više uzdizati. Osim toga, na toj visini je vrlo, vrlo hladno. Oblak je u tim dijelovima sačinjen od leda. Budući da više ne može rasti, a uzlazna strujanja i dalje nabijaju zrak u taj “strop”, širi se horizontalno uokolo. Stoga se oblak na vrhu izravna i raširi u poznat, izdaleka prepoznatljiv oblik nakovnja. Može se raširiti mnogo kilometara uokolo i vrlo je hladan.

Nakovanj tako označava sloj zraka iznad kojeg daljnja konvekcija više nije moguća, odnosno gdje zrak nailazi na zrak jednake gustoće pa se više ne može uzdizati. To je obično blizu tropopauze – granice troposfere i stratosfere.

Premašujući vrh

Uzlazna struja u kumulonimbusu može biti dovoljno jaka da probije “strop” tropopauze i malo se uspne u stratosferu. To se zove premašujući vrh (eng. overshooting top) i možemo ga vidjeti iz daljine kao kupolastu izbočinu na inače ravnom nakovnju. Lijepo se uočava i na satelitskim snimkama kao “brdašce” usred inače ravnog nakovnja.

Premašujući vrh nije tako rijedak i može se razmjerno često vidjeti na razvijenim kumulonimbusima. Ako potraje desetak minuta ili dulje, to je znak da se radi o jakoj oluji.

Vrste kumulonimbusa

1. Cumulonimbus calvus (Cb cal) – kumulonimbus koji nema vlaknasti ili paperjasti ledeni vrh, odnosno još ga nije razvio. Stoga se zove kalvus, što na latinskom znači “ćelav”.
2. Cumulonimbus capillatus (Cb cap) – kumulonimbus koji je razvio vlaknasti vršni dio. Na latinskom “dlakav, koji ima kosu”.

Podvrste kumulonimbusa

Nema ih.

Dopunske odlike kumulonimbusa

1. arcus (arc) – niski horizontalni oblačni luk prijetećeg izgleda na prednjem dijelu baze kumulonimbusa. Podsjeća na policu pa se na engleskom tako i zove: shelf cloud.
2. cauda (cau) – “rep”, horizontalni produžetak murusa. Označava jak usis toplog i vlažnog zraka te je obično znak da se radi o vrlo jakoj oluji.
3. incus (inc) – nakovanj, gornji dio kumulonimbusa.
4. mamma (mam) – “mammatusi” (popularan, ali neslužben naziv); izbočine na donjoj strani oblaka. Ime su dobili po tome što nalikuju na dojke ili vime.
5. murus (mur) – “zid” (wall cloud) ispod baze kumulonimbusa, tamnog prijetećeg izgleda. Označava mjesto najjačeg uzlaznog strujanja. Ako rotira, tamo može nastati tornado.
6. praecipitatio (pra) – oborina (kiša ili tuča).
7. tuba (tub) – pojava cjevastog oblika, dakle lijevkasti oblak, pijavica ili tornado.
8. virga (vir) – pramenovi oborine koji vise iz oblaka, ali isparavaju prije nego što dođu do tla.

Pridruženi i drugi oblaci

1. flumen (flm) – “dabrov rep”, pojas toplog i vlažnog zraka koji “teče” u kumulonimbus. Veći je i viši od caude, i za razliku od nje nije povezan s murusom.
2. pannus (pan) – mali, rastrgani oblaci ispod baze kumulonimbusa.
3. pileus (pil) – gladak oblak u obliku kape ili plašta oko kumulonimbusa ili tornjastog kumulusa. Može ih biti više odjednom.
4. velum (vel) – oblak nalik altostratusu koji poput obruča okružuje kumulonimbus ili tornjasti kumulus. Sličan je pileusu, ali veći i dugotrajniji.
5. flammagenitus (flgen) – “pirokumulonimbus”, kumulonimbus nastao uzdizanjem vrućeg zraka iznad aktivnog požara otvorenog prostora.

Ilustracije svih ovih dopunskih odlika i pridruženih oblaka potražite na What’s This Cloud.

Popratne pojave

Kiša i tuča

Kad se topli zrak u tijelu kumulonimbusa ohladi do svoje točke rosišta, dio vodene pare iz njega kondenzira se u kapljice. One mogu nastati na velikim visinama, a uzlazna struja može ih dugo držati u zraku. No, nastaje ih sve više pa se spajaju u krupnije i teže kapljice te naposljetku padaju iz oblaka kao kiša. Ako se u oblaku zalede, do tla se uglavnom otope.

Međutim, jača uzlazna struja podići će kapljice na veću visinu i držati ih dulje u srcu oblaka. To će im dati vremena da se pretvore u krupna ledena zrna i neće se stići otopiti do tla. Tada će padati tuča. Jači oblaci dulje će držati led u sebi i tuča će biti krupnija.

Vjetar i tornado

Oborina koja pada iz kumulonimbusa za sobom povlači hladniji zrak, stvarajući time silazne struje. Istovremene uzlazne i silazne struje označavaju zreli stadij kumulonimbusa, odnosno grmljavinskog nevremena. Kada taj silazni zrak dođe do tla, postaje onaj jak hladan vjetar koji povezujemo s nevremenom.

Ako kumulonimbus u sebi ima izuzetno snažnu, rotirajuću uzlaznu struju, ispod njega može nastati i tornado. Obično ih povezujemo sa superćelijama. Obični kumulonimbus “ispuhat” će se – možda bi preciznije bilo reći iskišit će se – kroz nekih sat ili dva. No, superćelija dugo može zadržati uzlazne i silazne struje odvojenima pa može potrajati satima i prijeći vrlo dalek put.

Munje i gromovi

Hrpa čestica unutar kumulonimbusa svojim sudaranjem stvara električni naboj. Zrna leda koja putuju prema dolje sa sobom nose negativni, a kristalići leda koje uzlazna struja nosi gore nose pozitivni naboj. Kumulonimbus je stoga u višim dijelovima pozitivno, a u nižima negativno električki nabijen. Ispod sebe inducira pozitivan naboj na tlu.

Munja je naglo pražnjenje tog električnog naboja. Pojavljuje se kao blistav kanal temperature i do 30.000 K te dugačak više kilometara. Takvo iznenadno i dramatično zagrijavanje uzrokuje eksplozivno širenje zraka oko kanala munje. Taj udarni val čujemo kao grmljavinu.

Ako vam nakon svega ovoga spust padobranom kroz kumulonimbus zvuči kao noćna mora, pa i jest. Iz prve je ruke to saznao američki pilot William Rankin 1959. godine. F-8 Crusader mu se pokvario i morao je iskočiti na visini od čak 14 kilometara. I to, pogađate, ravno iznad kumulonimbusa. Do tla mu je trebalo oko 40 minuta; jedva je preživio. Od kiše se gotovo utopio, a uzlazna struja ga je nekoliko puta dizala i spuštala. Pročitajte njegovu priču, zanimljiva je.

Tu je i Ewa Wiśnierska, njemačka paraglajderica koju je 2007. godine kumulonimbus usisao do visine od gotovo 10.000 metara. I ona je preživjela, sletjevši tri i pol sata kasnije 60 kilometara daleko od mjesta s kojeg je poletjela. Njih dvoje do danas su jedini poznati ljudi koji su preživjeli put kroz kumulonimbus.

Poveznice

WMO International Cloud Atlas: Cumulonimbus
What’s This Cloud: Cumulonimbus

Više fotografija: