Тепловая вспышка, горячий шквал
В природе существует множество атмосферных явлений. Часть из них вполне обыденная, часто встречающаяся: снег, дождь, гроза. Этим никого не удивишь. Другая часть – редкая, необычная, вызывающая интерес. В частности, к таковым относятся тепловые вспышки.
Тепловая вспышка (heat burst) - это атмосферное явление, характеризующиеся быстрым увеличением температуры воздуха, уменьшением температуры точки росы и порывами ветра. Поскольку явление часто сопровождается порывами ветра, то оно получило ещё одно название «горячий шквал».
Чаще тепловые вспышки наблюдаются ночью и связаны с разрушающейся конвективной ячейкой (облаком). Обычно сопровождаются грозой. Продолжительность явления составляет от нескольких минут до нескольких часов. После чего параметры атмосферы возвращаются в нормальное состояние. Как правило, горячие шквалы возникают в теплое время года: в конце весны или летом.
Тепловая вспышка может брать начало на больших высотах в области холодного сухого воздуха во время испарения дождя. Плотность воздуха в данной области становится больше (следовательно, воздух становится тяжелее), чем в окружающих областях. Этот объём воздуха быстро опускается и нагревается со скоростью 1°С каждые 100 метров (рис. ниже, ситуация справа). Таким образом, механизм образования похож на фён, только в данном случае рельеф участия не принимает.
Фён – сильный тёплый, сухой ветер, направленный с вершины гор в долину. Ветер становится тёплым за счёт быстрого опускания сухого воздуха, который нагревается в процессе. Поскольку воздух сухой, то скорость нагрева составляет 1°С каждые 100 метров. К примеру, если высота гор составляет 1000 метров, то воздух нагреется на 10°С.
Как в случае фёна, при тепловых вспышках рост температуры воздуха может достигать 10°С и более в течение всего нескольких минут.
Почему же явление горячего шквала редкое, если конвективные облака встречаются часто?
Первая причина – время года и суток: обычно оно формируется летом глубокой ночью или ранним утром. Вторая причина заключается в стадии развития конвективной ячейки: облако должно быть в процессе разрушения. На стадии формирования и зрелости в ячейке преобладают восходящие потоки воздуха, поэтому об опускании речь не идёт. На последней стадии восходящие потоки ослабевают, возрастает вероятность опускания отдельных объёмов воздуха (рис. ситуация 3, справа).
Описанное редкое явление наблюдалось 16 июля 2020 г в Пермском крае на аэропорте Большое Савино. В период с 5 ч 00 мин до 5 ч 30 мин зафиксирован резкий рост температуры воздуха от +22° до +30°С. При этом точка росы уменьшилась с 15° до 11°С. Таким образом, уменьшилась относительная влажность на 34% (с 65 до 31)! По-видимому, капли дождя не достигали поверхности земли, испаряясь в приземном слое атмосферы. Рост температуры был вызван конвективной ячейкой, поскольку отмечались кучево-дождевые облака (Cumulonimbus), а само явление сопровождалось грозой. Примечательно, что характерного усиления ветра не произошло: скорость ветра возросла всего на 1-2 м/с. Ветер - это единственный признак, который не проявился. Все остальные факты указывают на наличие именно тепловой вспышки.
Точка росы - характеристика влажности. Чем больше разница между температурой воздуха и точкой росы, тем влажность меньше. Если температура воздуха и точки росы равны, то влажность составляет 100%.
Немного в заключение: наверное, следует различать тепловую вспышку от горячего шквала. Приведённый пример Большого Савино есть ничто иное как вспышка. Если при тепловой вспышке наблюдается значительное усиление ветра, в таком случае имеет место быть горячий шквал.