Nad miastem zawisła "tykająca bomba", a to, co się stało, "wymknęło się kryteriom". Dlaczego Gniezno zatonęło w gradzie?

Czegoś takiego jak w Gnieźnie wielu nigdy nie widziało. Za wyjątkowo długotrwałe gradobicie uważano dotąd to, jakie odnotowano 31 maja 1924 roku w Krakowie. Przez 30 minut z nieba spadały kule lodowe wielkości i wiśni, które w centrum miasta utworzyły warstwę o grubości trzech centymetrów. Tymczasem nawałnica w Gnieźnie zasypała ulice warstwą gradu o grubości około pięciu centymetrów, a w niektórych miejscach utworzyły się zaspy sięgające nawet około 40 cm. Gdybyśmy chcieli przyrównać to zjawisko do opadów śniegu, czyli pokrywy wynoszącej 40 cm, moglibyśmy prosto oszacować sumę opadu w burzy na 40 litrów wody na metr kwadratowy.

Czytaj też: Pogodowy armagedon w Polsce, Gniezno pod wodą. Gwałtowne gradobicie i ulewa zaskoczyły wszystkich

Z gradem jest jednak inaczej niż ze świeżym śniegiem, którego 1/10 część stanowi woda, a 9/10 - powietrze. Grad jest bardzo zwarty, zbity i zawiera więcej wody w stanie stałym. Choć posterunek opadowy odnotował deszcz rzędu 39 l/mkw., to lokalnie słup wody spadłej na gnieźnieńskie ulice mógł być dużo wyższy, co wynika z obrazu radarowego rdzenia chmury. Siła odbicia wiązki radarowej od mniejszych kropel chmurowych lub większych deszczowych (mierzona w dBZ) pozwala na oszacowanie ilości wody, jaką burza może zrzucić w danym punkcie w ciągu godziny. Chmura nad Gnieznem miała potencjał rzędu nawet 80-100 l/mkw. Tym bardziej, że w pewnym momencie swego przemarszu nad Wielkopolską zatrzymała się na całą godzinę, podczas gdy cumulonimbus na ogół sunie nad Ziemią z prędkością nawet 50-70 kilometrów na godzinę i rzadko stacjonuje w jednym miejscu, chyba że w górach, by zrzucić większość zasobów wody w jednym punkcie.

Zdjęcia z Pojezierza Gnieźnieńskiego budzą zdumienie, podobnie jak sceny z ubiegłorocznej burzy w południowoniemieckim mieście Reutlingen, kiedy to w sierpniu po opadach gradu musiały wyjechać na ulice pługi śnieżne. Takie zjawiska zdarzają się w Europie w miesiącach ciepłych - od maja do września - choć bardzo rzadko mają tak ekstremalne natężenie. W Gnieźnie wystąpiła typowo letnia burza, która miała związek z silnym unoszeniem się porcji powietrza (konwekcją), spowodowaną nagrzewaniem się powierzchni Ziemi, co widać na zdjęciach satelitarnych. A jak wynika z badań Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW), największa liczba przypadków występowania burz gradowych w ogólnej liczbie burz notowana jest właśnie wiosną i wczesnym latem, kiedy to specyficzne warunki termiczne decydują o powstaniu gradzin. W latach 1966-2000 to właśnie w maju posterunki meteorologiczne IMGW odnotowały najwięcej burz gradowych, bo około 650. Na drugim miejscu znalazł się czerwiec, na trzecim - lipiec. Późną wiosną coraz mocniej grzejące słońce podnosi temperaturę gruntu, od którego ogrzewa się powietrze.

Czytaj też: Z zalewanego auta słychać było wołanie o pomoc i stukanie. "Bałem się, że w środku mogą być dzieci"

Bąble ciepłego powietrza, unosząc się znad Ziemi, dają impuls na wysokości około 1,5 kilometra do formowania się chmur kłębiastych. Wiosną wyższe warstwy atmosfery, od około trzech kilometrów, wciąż są wychłodzone, więc granica między temperaturą dodatnią i ujemną znajduje się dość nisko nad Ziemią. Piętrząca się chmura do wysokości 10-12 km zbudowana jest więc w ogromnej mierze z kryształków lodu, a tylko w dolnej części z kropel wody. Ponad dwie trzecie chmury formuje się przy temperaturze ujemnej, co sprzyja procesowi tworzenia się kul lodu. W poniedziałek 20 maja temperatura pod podstawą chmury burzowej nad Wielkopolską mogła wynosić około 20 st. C, ale przy jej wierzchołku, na wysokości 10-11 km, było to aż -50/-60 st. C. Taki obraz różnicy temperatury, rzędu 70-80 stopni, wyłania się z sondażu pionowego atmosfery wykonanego w południe w Łebie.

Wielkie osiedla ludzkie nie radzą sobie z odprowadzaniem wody opadowej z burzy, tym bardziej gdy zagęszczają ją masy lodu. W poniedziałek nie było jednak sygnałów by tereny naturalne w pasie od Szczecina do Gniezna nie radziły sobie z przyjęciem wody spadłej w strefie frontu. Faktem jest, że w ciepłym i wilgotnym powietrzu unoszone w chmurze cumulonimbus kryształki lodu i krople wody to tykające bomby dla rozrastających się i zabetonowanych miast. Silnie nagrzewające się budynki i nawierzchnie dróg są dla burzy niczym tuning samochodowy. Stąd ulewy w nagrzewających się miastach przypominają zjawiska typowe dla gór, a więc wypiętrzonych skał poprzecinanych dolinami. Burze nad blokowiskami Warszawy czy Łodzi zrzucają baseny wody, która zbiera się w obniżeniach ulic, pod mostami, w szpitalnych piwnicach i nisko położonych garażach, niczym w górskich dolinach, do których spływa woda. Tym bardziej, że urozmaicone ukształtowanie terenu, wieżowce, które wymuszają wynoszenie masy powietrza, sprzyjają większej liczby burz i ulew. Zabudowania, podobnie jak wzniesienia, ułatwiają chmurom piętrzenie się, stąd na Kasprowym Wierchu w lipcu obserwuje się średnio 2,5 razy więcej dni z burzami niż w Kołobrzegu.

Tu warto zwrócić uwagę na położenie Gniezna oraz rozwój samej chmury burzowej (której można by nadać imię Dobrawa - wszak przybyła z południa). Gniezno, podobnie jak starożytny Rzym, rozsiadło się na siedmiu wzniesieniach, z których Wzgórze Lecha jest największym. Pofalowany urozmaicony krajobraz północnej Wielkopolski, z jeziorkami wypełniającymi obniżenia terenu, to raj dla frontów burzowych. Parująca woda dostarcza burzy paliwa, a wzgórza okalające obniżenia terenu czy doliny rzek spowalniają karawanę wielkich komórek burzowych. Jednak tych było w poniedziałkowe południe więcej, choćby w rejonie Krzyża Wielkopolskiego, Czarnkowa, Obornik, Rogoźna i Kłecka, a jedna z nich dotarła nad Szczecin, niosąc ulewy.

Ale to właśnie wzniesienia Pojezierza Gnieźnieńskiego zatrzymały burzę na godzinę, co dało impuls do zmodyfikowania kierunku przepływu powietrza w przyziemnej warstwie atmosfery. Podobnie zresztą wystarczy gdzieś na granicy lasu i pola niewielki impuls w powietrzu, by zrodziła się trąba powietrzna. W rejonie Gniezna wzrosła na chwilę intensywność rotującego prądu wstępującego w chmurze cumulonimbus, tworzącego jej trzon - niewielkich rozmiarów kolumnę wznoszącego się ruchem wirowym powietrza, stanowiącego motor dla gradowej machiny. Prąd wznoszący, nabrzmiały od gradzin, nie utrzymał ich jednak długo, i traf chciał, że padło akurat na bezbronne w tym wypadku miasto.

Silny prąd wznoszący w chmurze burzowej i zatrzymanie się komórki sprawiły, że grad w Gnieźnie utworzył grubą warstwę, zamiast rozłożyć się cieńszą pokrywą na większym obszarze, co nastąpiłoby, gdyby chmura nie zwolniła. W pewnym momencie bryłki lodu były na tyle duże, że prąd wstępujący w chmurze nie dał rady wygrać z grawitacją i uwolnił masy lodu nad miastem. Prąd wznoszący w chmurze burzowej mógł unosić kule gradu do wysokości sześciu-siedmiu kilometrów, gdzie przy temperaturze rzędu -20/-40 st. C utrzymywały się przechłodzone krople wody. Wyżej nie było już szans na rozwój gradzin.

Intensywność zjawisk nad Gnieznem wiąże się bezpośrednio z przekształceniem się komórki burzowej w superkomórkę. Jak widać na zdjęciach z radaru meteorologicznego, kształtem przypominała nieco wisiorek lub ziarno fasoli, co oznaczało, że była burzą o dużym potencjale opadowym, a nie wiatrowym. Zawierała w centrum silnie wirujący prąd wstępujący, widoczny na przekroju poziomym w postaci niewielkiej plamy o fioletowo-różowym kolorze. Rdzeń z silnym opadem deszczu i gradu pozostawał zwarty, a prąd wstępujący - silny. Nie zanotowano natomiast silnych porywów wiatru towarzyszących zwykle burzy - ani na czole, ani w tylnej części chmury, choć w jednym miejscu poryw zerwał kilka dachów. Chmura jednak nie przekształciła się w klasyczną superkomórkę z silnie wygiętym w haczyk fragmentem chmury w jej południowej części, co oznaczałoby możliwość rozwoju trąby powietrznej. To zostało miastu oszczędzone.

20 maja spełnione zostały wszystkie warunki do wystąpienia burzy gradowej. W warstwie przyziemnej do wysokości około trzech kilometrów popłynęło ciepłe i wilgotne powietrze znad Morza Śródziemnego, a wyżej do wysokości pięciu kilometrów - porcja polarnego powietrza znad Atlantyku. Taki napływ mas powietrza przyczynił się do uformowania niewielkiego, ale bardzo aktywnego frontu nad północnymi Niemcami i północno zachodnią Polską. Atmosfera znalazła się w stanie równowagi chwiejnej, jakkolwiek by to brzmiało, co oznacza, że wystąpiły warunki do gwałtownego unoszenia się jak baloników ciepłych porcji powietrza z przyziemia i skraplania pary wodnej już na wysokości kilometra i wyżej oraz formowania kropli deszczu oraz gradzin.

Burza gradowa w spokojnym Gnieźnie wywołała ogólnokrajowe emocje. Zdarzenie uświadomiło, że pogoda nie jest tylko trywialną i przyjemną częścią naszego życia - ma również złe oblicze. Burza w pojedynkę potrafi utopić centrum miasta, a całą gromadą idącą jak tyraliera (żywioł "bow echo" z sierpnia 2017) - zostawić szeroki pas zniszczeń od Dolnego Śląska po Wybrzeże, i zbierać ofiary. 20 maja, poza kilkoma punktami z opadem ulewnym i gradową Dobrawą, burze zachowały się jak typowe wiosenne zjawiska o umiarkowanym natężeniu, przemieszczające się żwawo znad Wielkopolski w kierunku Wybrzeża, tylko nad Gnieznem przez stacjonującą burzę spadło dużo więcej wody i gradu niż zwykle. Warto w tym miejscu podkreślić jednak, że każda burza jest niebezpieczna. Kilka lat temu wystarczyło, by podczas tych, które "chodziły" nad Słowacją, jak potocznie meteorolodzy nazywają izolowane komórki burzowe, piorun sięgnął polskiej części Tatr i zabijał.

Jesteśmy w stanie opisać położenie samej burzy, ale piorun pozostaje zawsze niewiadomą. Może uderzyć nawet w punkt oddalony od chmury o 20 km, gdyż wyładowanie zmierza do Ziemi nie tylko najkrótszą drogą, ale i najlepiej przewodzącą. Przed ulewami można ostrzegać "w punkt" około pół godziny przed całym "zawaleniem się nieba", przy użyciu szczegółowych danych o rdzeniu komórki burzowej i kierunku jej przemieszczania. Wciąż brak precyzyjnych narzędzi do prognozowania tego, jak gruba warstwa lodu powstanie w wyniku opadów gradu, który dopóki nie stopnieje, zalega na ulicach. A opad w gradu w Gnieźnie wymknął się dotychczasowym kryteriom. Niebezpiecznych i spektakularnych zdarzeń może być w tym roku więcej, bo lato szykuje się bardzo ciepłe. A duża ilość energii w atmosferze obudzi demony.