Tančící skřítci a blesková činnost mateřské bouřky

Úvod

V tomto článku se podíváme na vztah mezi místem a časem pozorování Red sprites k časovým a prostorovým rozložení bleskové aktivity v místě pod zrodem jednotlivých tanečních skřítků v bouřce. Vybraný mezoměřítkový konvekční systém (MCS) složený z několika extrémně aktivních bouřkových jader nad střední Evropou, které se pohybovaly přes jihozápadní část Rakouska, České republiky, Polska a severovýchod Německa v noci 6. až 7. srpna 2013. MCS je komplex bouřek, který je organizovaný na větší ploše než je velikost osamělé bouřky a její činnost trvá několik hodin. MCS může mít kruhový nebo lineární vzhled a jde o komplex bouřkových jader, které nespĺňují kriteria pro MCC a alespoň jeden jejich rozměr se pohybuje v stovkách km.

Teoreticky by mohla tato bouře splňovat i podmínky pro MCC (mezoměřitkový konvekční komplex). Bouře dosáhla největšího rozsahu a aktivity v noci, kdy se původně více izolované bouřkové oblasti spojily v jednu s excentritou (kruhovitostí) samotné bouře menší než 0,7. Další kritéria, která samotná MCC bouře musí splňovat, jsou již na podrobnější průzkum. Samotná oblast bouře musí splňovat podmínky kdy je po časové období alespoň 6h oblast oblaku bouře s teplotou -32° C o rozloze alespoň 100 tisíc km² a nebo s teplotou -52°C o rozloze alespoň 50 tisíc km². Tato MCS vytvořila více než sto blesků typu Red sprites a to včetně několika taneční skupin. MCS vytvářela i další druhy TLE a to většinou Sprites hala a jeden vzácný Troll jet. Videozáznamy pořízené Red sprites byly pozorovány z města Sopron, Maďarsko (16,6° E, 47,7° N) a Nýdek, Česká republika (18,8° E, 49,7° N). Data z těchto kamer byly použité k identifikaci vybraných tanečních skupin Red sprites a následné triangulace pro určení přesné lokality kde vznikaly jednotlivé emise skřítků z tanečních skupin Red sprites.

Zde všechny Red sprites a Troll jets z jižní MCS bouře zachycené kamerou s objektivem 10,5 mm.

Zařízení a data

Videozáznamy z Nýdku byly vytvořeny za pomocí vysokocitlivé kamery Watec 910HX s objektivem Computar 3.5-10.5 mm (F/1,0). Záznamy v městě Sopron byly vytvořené s kamerou Watec 902H2 Ultimate a objektivem Computar 8 mm (F/0,8). Na obou místech byly videosnímky zaznamenány v rozlišení 720x576 pixelů a rychlosti 25 snímků za sekundu (50 půl snímků) tak, aby efektivní časové rozlišení na každém místě bylo 20ms. Horizontální velikost snímků (FOV) je 45° pro Sopron a 37° pro snímky z kamery v Nýdku. Na stanici Sopron je GPS synchronizace přesného času videa. Tato synchronizace času poskytly základní informaci o počátečním a koncovém času expozice pro každé video s přesností na milisekundy. Obě lokality využívají pro detekci jednotlivých události Red sprites program UfoCapture a UfoAnalyzer pro následné zpracovávaní jednotlivých záznamů. Blesková činnost v MCS byla přezkoumána za pomocí databáze sítě detekce blesků LINET, která plně pokrývala oblast zájmu.

Red sprites 21:45:27,939 UTC

Red sprites 22:13:10,748 UTC

Red sprites 23:06:19,988 UTC

Shrnutí a hlavní závěry

Tři případy tanečních červených skřítků byly použité v této studii. Vybrané Red sprites události vznikly v časovém rozmezí 90 minut, během této doby se hlavní konvektivní buňky v MCS přesunula asi 50 km na severovýchod. V tomto období MCS bouřka vytvořila několik Red sprites včetně tanečních skupin. Byly vybrané Red sprites s zajímavými jednotlivými sprites ve výrazných tanečních skupinách, které by mohly být poměrně snadno identifikované na obou pozorovacích místech.

1.  Zdrojový blesk vzniknul za konvektivními jádry bouřky, s největší pravděpodobností v koncovém stratiformním regionu. Je však třeba radarových dat pro potvrzení druhé spekulace.
2. Zdrojové blesky vytvářející jednotlivé sprites byly většinou typu CG+ s proudovou amplitudou blízko nebo nad 20 kA. V třetím případě byl vznik prvního skřítku spjat se zdrojovým bleskem typu IC+ s proudovou amlitůdou 143,8 kA.
3.  Ve zkoumaných případech došlo k vzniku jednotlivých sprites v maximálním vzdálenosti do 50 km od místa vzniku zdrojového blesku. Jednotlivé sprites byly rozptýlené v rámci tohoto rozsahu od zdánlivého geometrického středu Red sprites / jednotlivé sprites v rámci skupin byly většinou přemístěny od zdrojového blesku v rozmezích 10 až 50 km.
4. V obou případech (21:45 a 23:06), časově výrazně opožděných sprites v dalším sledu, následoval u některých emisí úder zdrojového blesku. Nejdelší pozorované časové zpoždění sprites bylo 80-100ms.
5.  Úder zdrojového blesku, které se vyskytují v dalším sledu byly přemístěné z předchozí pozice zdrojového blesku a to ve většině případů. Směr posunu byl odlišný v jednotlivých zkoumaných případech, ale obvykle to bylo podobné v rámci jedné taneční události.
6. Následné údery zdrojových blesků se objevují v oblasti, které se kryjí se sprites jenž jsou vyvolané předchozím úderem zdrojového blesku. To naznačuje, že skřítci mohou vytvářet základ pro předběžně podmínky rozložení náboje pro velké CG+ blesky, za předpokladu dostatečně odděleného náboje je-li dostupný.

Poděkování

Tato práce byla podpořena organizací National Research, úřad pro rozvoj a inovace, Maďarsko - NKFIH, K115836. Příspěvek J. Bóra podpořil János Bolyai v rámci výzkumného stipendia HAS. Vše usnadnila i vědecká diskuse na TEA-IS v programu ESF. Originál text byl prezentován na konferencích EGU (European Geosciences Union) v Rakouské Vídni ve dnech 17. - 22. dubna 2016. Zde je k stáhnutí originální poster ve formátu PDF.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Přechodné světelné úkazy související s bouřkovou činnost
[2] Optically perceptible characteristics of sprites observed in Central Europe in 2007–2009
[3] ELF Electromagnetic Signatures of Sprites Observed at Short Distances
[4] The importance of the receiver transfer function in the interpretation of ELF pulses related to Transient Luminous Events
[5] An unusual sequence of sprites followed by a secondary TLE: An analysis of ELF radio measurements and optical observations
[6] Dizertační práce Veroniky Barta
[7] A sequence of sprites - an analysis of ELF signals and optical recordings
[8] Optical observations of sprites supported by OST images
[9] Rekordní bouře v časopise Kozmos
[10] Meteorological characteristics of red sprite producing thunderstorms above Hungary