Škola letecké meteorologie, 5. díl — Tlakové gradienty

Víme, že tlak vzduchu se mění v prostoru i v čase. Prostorové horizontální změny jsou přitom v mnoha řádech nižší, než změny podél vertikály.

Abychom zaznamenali změnu tlaku o 1 hPa, museli bychom se horizontálně přesunout o desítky, někdy i stovky km, zatímco vertikálně nám k tomu stačí asi 8 m v nízkých nadmořských výškách. Aby meteorologové mohli zkoumat tlakové pole, je vykresleno do mapy v podobě čar stejného tlaku — izobar. Izobara je čára, kterou obdržíme, jestliže zakreslíme průsečík tlakové hladiny s hladinou nulové nadmořské výšky. Toho se dosáhne tak, že tlak vzduchu, zjištěný v určitém okamžiku na všech meteorologických stanicích na světě, je přepočítán právě na hladinu moře a z tohoto datového souboru potom počítač nebo synoptik takovou mapu barického pole zakreslí. 

Synoptická mapa tlakového pole je pro meteorologii důležitá. Dává nám prvotní obraz o stavu počasí, o poloze tlakových útvarů, o tlakovém gradientu a z toho odvozeného pole větru. Údaje o tlaku jsou jedním z důležitých parametrů pro numerické modelování vývoje počasí. 

Přepočet tlaku na hladinu moře se praktikuje na drtivé většině synoptických stanic, pouze na stanicích, umístěných ve velkých nadmořských výškách, se přepočítává na vyšší hladiny. 

Vertikální změna tlaku není konstantní v celém výškovém rozsahu atmosféry. S výškou se tedy mění nejen samotný tlak, ale i jeho změna, tj. mění se vertikální barický gradient. Každých přibližně 5500 m klesne tlak na polovinu své předchozí hodnoty, zatímco vertikální barický gradient se zdvojnásobí. Blízko nulové nadmořské výšky odpovídá výšková změna tlaku o 1 hPa zhruba 8 metrům (27 feet); to nazýváme barický stupeň. Ve výšce 5,5 km je to už dvojnásobek, 16 m (kolem 50-55 feet), v 11 km pak čtyřnásobek. Tak je tomu v idealizovaném modelu atmosféry. Skutečná atmosféra se od tohoto modelu ale obvykle liší, protože vzduch reaguje na teplotu stejně, jako ostatní materiály — teplotní roztažností. Kdybychom měli sloupec vzduchu o určité hmotnosti a stálé základně, například metr krát metr, bude se s rostoucí teplotou zvětšovat výška tohoto sloupce, takže tlakový rozdíl 1 hPa pak nebude připadat na 8 m výšky, ale třeba na 10 m. Čím větší je výškový rozsah sloupce, tím je větší jeho expanze, resp. komprese při zvýšení, resp. snížení teploty. Meteorologové používají tohle měřítko k náhledu na teplotu vzduchové hmoty. Určíme-li si dvě pevně dané tlakové hladiny, např. 1000 a 500 hPa, pak výškový rozdíl mezi nimi závisí právě na teplotě vzduchové hmoty, a nazývá se relativní topografie. Tu můžeme zkoumat mezi libovolnými dvěma tlakovými hladinami, ale obvykle se používá „relativka“ 1000-500 hPa, protože se jedná o spodní polovinu troposféry a právě v ní se vliv teploty vzduchových hmot uplatňuje nejmarkantněji. 

Relativní topografii budeme zmiňovat ještě vícekrát, protože má bezprostřední dopad i na létání. Výškoměr je totiž přístroj, který reaguje na tlak, ale nereaguje na teplotu. Letíme-li podle barometrického výškoměru v určité letové (čili též tlakové) hladině, nemusí to vůbec znamenat, že je to naše skutečná nadmořská výška. Když poletíme např. ve FL100, v 10000 FT, pak budeme těchto 10000 ft vysoko nad mořem jen tehdy, když budou splněny všechny podmínky standardní atmosféry. Jestliže ale bude nižší teplota, bude tlaková hladina, odpovídající 10000 FT (což je 700 hPa) ležet fyzicky níž, a naopak, při vyšší teplotě zase výš. Mohla by se tak přihodit nemilá zkušenost, že bychom poklidně letěli v IMC podmínkách bez vnější viditelnosti, v letové hladině 100 a myslet si, že přeletíme pohoří, které má vrcholy někde kolem 8000 FT. Ve velmi studeném vzduchu ale bude nadmořská výška této tlakové hladiny třeba 7500 FT a my prožijeme tzv. řízený let do terénu, končící nárazem do kopce. Naštěstí předpisy s tímhle počítají a pokud poletíme podle IFR, určitě nám nebude schválen letový plán s takto nízkou letovou hladinou. Každá oblast na letecké mapě má stanovenou minimální letovou hladinu, která je konstruovaná tak, aby ke střetu s terénem nedošlo ani za extrémně nízkých teplot. U VFR letů je to jedno, tam musíme vždy letět tak, abychom terén viděli a zabránili srážce s ním. 

O skutečné výšce ve vztahu k údaji barometrického výškoměru si budeme povídat v dalších lekcích. Tato výška je závislá jak na teplotě, tak na tlaku, a můžeme si ji spočítat na základě znalosti těchto parametrů buď počítačem, nebo geniální pomůckou — navigačním computerem. Navzdory takřka ajťáckému názvu se však nejedná o elektronický počítací stroj, ale o obyčejné logaritmické pravítko kruhového tvaru, které jistě vlastní každý skutečný pilot, a jímž se dají řešit všemožné početní úkoly včetně zjišťování výšek.

RNDr. Petr Dvořák
Letecký meteorolog, lektor

www.jasno.cz