Ciklon “Zorbas” odnosno “Xenophon” je atmosferski olujni sustav od 27. rujna do 1. listopada 2018. u jugoistočnom Sredozemlju, koji je po svojim karakteristima u trenutku najveće snage bio tropski ciklon prve kategorije. U ovom pregledu dane su njegove glavne karakteristike, opisana je sinoptička situacija i odgovoreno je na najčešća pitanja povezana s ovom temom. Izrađena je numerička simulacija putem WRF-ARW modela i osnovni produkti su publicirani u prilogu.
Sažetak
Ciklon “Zorbas” odnosno “Xenophon” je atmosferski olujni sustav od 27. rujna do 1. listopada 2018. u jugoistočnom Sredozemlju, koji je po svojim karakteristima u trenutku najveće snage bio tropski ciklon prve kategorije. U ovom pregledu dane su njegove glavne karakteristike, opisana je sinoptička situacija i odgovoreno je na najčešća pitanja povezana s ovom temom. Izrađena je numerička simulacija putem WRF-ARW modela i osnovni produkti su publicirani u prilogu.
Osnovni podaci o ciklonu Zorbas
Slika: Prizemna faksimil analiza za 29. rujna 2018., 00UTC [1]
1) Životni vijek sustava
“Zorbas” je nastao 27. rujna 2018. u jutarnjim satima i trajao do prvih sati 1. listopada, stoga je imao životni vijek nešto oko 4 dana. Sustav je bio najsnažniji u noći s 28. na 29. rujna te 29. rujna u jutarnjim satima. [autor, numerička reanaliza]
2) Mjesto nastanka i putanja
Sustav je nastao pred obalom Libije 27. rujna, na približnim koordinatama 32.5°N / 19.5°E. Nakon kratke putanje prema sjeveru tijekom 27. i većeg dijela 28. rujna, do približnih koordinata 35.5°N / 19.0°E, skrenuo je u smjeru istok-sjeveroistoka prema grčkom poluotoku Peloponez, gdje je sredinom dana 29. rujna svojim središtem dosegao kopno na koordinatama 36.8°N / 21.7°E, kod mjesta Methoni. Daljnja putanja sustava nastavila se prema sjeveroistoku, pored Atene, i dalje kroz Egejsko more uz kratko jačanje, u smjeru Dardanela gdje se konačno potpuno raspada u drugom dijelu noći s 30. rujna na 1. kolovoza. [autor, numerička reanaliza]
Slika: satelitska snimka naoblake u trenutku izlaska ciklona na kopno, 29. rujna 2018. u 12:20 po srednjeeuropskom vremenu [2]
Sljedeće slike prikazuju snimke Terra/MODIS sustava, True color, za dane 27., 28. i 29. rujna. Klik na sliku otvara veću verziju. [3]
Zoom, 29. rujna:
3) Najveća snaga
Najveću snagu sustav je poprimio u južnom Jonskom moru, pred obalom Peloponeza, u ranim satima 29. rujna, na približnoj poziciji 36.5°N / 21.4°E. Najveća srednja brzina vjetra prema analizama numeričkim modelima dosezala je do oko 35 metara u sekundi (~70 čvorova, ~125 km/h). Najsnažniji udari vjetra su iznosili oko 40m/s (~80 čvorova, 145km/h). Najniži tlak u središtu iznosio je oko 987hPa [4]. Najveća srednja brzina vjetra od 125 km/h svrstava ciklon u kategoriju 1 tropskih ciklona prema Saffir-Simpsonovoj ljestvici [5].
Najbliža službena meteorološka stanica središtu ciklona bila je grad Kalamata. Na slici je prikazano kretanje temperature zraka, temperature rosišta, tlaka zraka i brzine vjetra na toj postaji. Prolaz središta ciklona kraj postaje bio je u trenutku izmjerenog najnižeg tlaka zraka:
Slika: izmjereni meteorološki parametri na postaji Kalamata [6]
4) Fizikalne karakteristike
Sustav je po fizikalnim karakteristikama pripadao tropskim ciklonima. Osnovno obilježje takvih sustava je samoodrživost temeljena na oslobađanju latentne topline ukapljivanjem velike količine vodene pare konvektivnim procesima. I druge karakteristike kao što su tzv. “topla jezgra”, te jasno definirano “oko” ciklona također sustav svrstavaju u tropske ciklone. Ovakvi sustavi u sredozemlju obično se nazivaju “medicane”, što je engleska složenica od riječi Mediterranean Hurricane. Snaga ovog sustava svrstava ga među najsnažnije medicane ikad zabilježene.
5) Numerička reanaliza
MeteoAdriatic je proveo numeričku simulaciju sustava putem WRF-ARW modela [7] koristeći podatke reanalize (CFSR v2, grid 0.5°) [8] kao ulazne podatke u model. Verzija korištenog modela je MeteoAdriatic ARW 2018.09 s implementiranim poboljšanjima izvornog WRF (v3.9.1.1) koda (MeteoAdriatic ARW patches). Napomena: s obzirom na primijenjene izmjene koda rezultati reanalize nisu u potpunosti ponovljivi korištenjem originalnog WRF-ARW koda ali u ovom slučaju generalno bitnih razlika gotovo sigurno ne bi trebalo biti. Korištene namelist datoteke mogu se preuzeti s poveznica: namelist.wps namelist.input
Model je konfiguriran u dvije domene, vanjska domena razmaka mreže 10 kilometara koja pokriva cijelo područje putanje ciklona Zorbas. Unutarnja ugniježdena domena ima razmak mreže 2 kilometra i pokriva područje Peloponeza i Atene (područje gdje je ciklon bio najjači, te područje gdje je izašao središtem nad kopno i imao najveći utjecaj na meteorološke prilike nad kopnom). Domene su konfigurirane u feedback (2-way) modu i u vertikalnom smjeru imaju 60 nivoa. Konfiguracija modela je vrlo slična konfiguraciji WRF ARW for Hurricanes (Advanced Research Hurricane WRF – AHW) [9]. Namelist konfiguracija uključuje identične fizikalne parametrizacije (6,4,4,1,2,1,6) te specijalne opcije koje se primjenjuju u simulacijama tropskih ciklona kao što su isftcflx=2, sf_ocean_physics=1. Pokretna ugniježdena domena (moving nest) nije korištena.
Simulacija je startana na CFSR (Climate Forecast System Renalysis Reforecast) podacima od 25. rujna 2018. u 12 UTC i traje do 30. rujna u 12 UTC. U cilju analiziranja uvjeta koji su vladali u regiji prije samog začetka ciklonalnog sustava, reanaliza je startana više od 24 sata ranije u odnosu na trenutak nastanka ciklonalne rotacije iz koje se razvio Zorbas. Ciklonalni sustav je postojao još nešto više od 12 sati iza završetka simulacije prije nego se u potpunosti raspao.
Područja pokrivanja domena WRF modela prikazana su na slici:
Slika: područja pokrivanja WRF domena [autor, numerička reanaliza]
Sinoptički pregled
[autor, numerička reanaliza]
(napomena: klik na slike otvara punu veličinu, povratak na tekst sa “back” tipkom preglednika; također sve slike nalaze se u prilogu na dnu)
26. rujna, 19 UTC: Nad sjevernim kopnom Sredozemlja nalazi se polje visokog tlaka zraka, a u istočnom Sredozemlju je polje malo sniženog tlaka. Ovakav raspored sustava uvjetuje sjeveroistočno pritjecanje hladne zračne mase nad promatranim dijelom Sredozemlja. U području fronte nad zagrijanim morem nastaju intenzivni konvektivni procesi.
27. rujna, 00 UTC: Pred obalom Libije započinje ciklogenetski proces. U ovom trenutku riječ je o klasičnoj izvantropskog ciklogenezi na hladnoj fronti.
27. rujna, 19 UTC: Ciklonalni sustav je vrlo dobro formiran i ima sva obilježja izvantropske sredozemne ciklone (2 zračne mase). Izraženi konvektivni procesi se odvijaju većinom sjeverno od središta ciklone.
28. rujna, 09 UTC: Sustav se kreće prema sjever-sjeverozapadu, produbljuje, vjetar pojačava. Hladna zračna masa se gubi, jezgra se sve više zagrijava ukapljivanjem vodene pare putem intenzivnih konvektivnih procesa. Maksimalne brzine vjetra dosežu 20 do 25 metara u sekundi. Sustav poprima u potpunosti fizikalna obilježja tropskog ciklona, uz daljnje jačanje.
29. rujna, 07-12 UTC: Sustav je skrenuo u smjeru obala Peloponeza. U ovim trenucima Zorbas ima najveću snagu. WRF procjenjuje tlak zraka u središtu od oko 984.5hPa, te najveću brzinu vjetra od 33m/s te najveće brzine udara vjetra od 40m/s. Najveće brzine nalaze se južno od središta sustava, oko 10 UTC.
Zorbas na simulaciji naoblake i oborine, kao i radarske reflektivnosti, ima jasno definirano oko ciklona i zid cumulonimbusa koji ga okružuje. Na karti temperature 700hPa jasno je uočljiva topla jezgra u području oka.
29. rujna, 17 UTC: Zorbas prelazi preko južnih krajeva Peloponeza uz slabljenje. Količina oborine lokalno je izuzetno velika.
30. rujna, 02 UTC: Sustav odmiče prema sjeveroistoku uz daljnje slabljenje. 24-satne sume oborina pokazuju da su pojedina područja dobila više od 200mm kiše.
Tijekom 30. rujna sustav ulazi u Egejsko more, nakratko ponovo ojačava i zatim dolazi do njegovog slabljenja i potpunog nestanka tijekom prvog dijela 1. listopada.
Pitanja i odgovori
1) Što je to uopće, po čemu je sličan i po čemu se razlikuje od tropskih ciklona?
Riječ je o sustavu kojeg se naziva medicane, a koji po svojim fizikalnim karakteristikama odgovara tropskim ciklonalnim sustavima (tropski ciklon, uragan, tajfun, …). Uslijed geografskih karakteristika Sredozemlja, ovakvi sustavi su mnogo rjeđi nego nad tropskim morima oceana i u pravilu mnogo slabiji. Wikipedia ima članak sa značajnom količinom podataka i velikim brojem referenci na različite radove koji mogu biti polazišna točka za detaljnije proučavanje [10].
2) Po čemu se razlikuje od “običnih” sredozemnih ciklona?
“Obične” (izvantropske) ciklone svoj životni ciklus temelje na temperaturnom kontrastu dvije zračne mase – hladne i tople, pri čemu podvlačenjem hladne zračne mase pod toplu nastaju uzlazna strujanja, kondenzacija vodene pare, naoblaka, oborine, pad tlaka u središtu, ciklonalna rotacija sustava i druge karakteristike koje prate takav sustav. Za razliku od takve ciklone, tropski ciklon, kao i medicane, nema dvije zračne mase već nastaje uslijed velike količine vodene pare koja se konvektivnim zračnim strujanjima neprestano diže s površine mora uvis, kondenzira i time oslobađa ogromna količina latentne topline koja dovodi do daljnjeg ubrzavanja uzlaznih zračnih strujanja, pada tlaka u središtu, ciklonalne rotacije i drugih karakteristika. Po dimenzijma ovi su sustavi u pravilu znatno manji od obične ciklone, ali je pad tlaka u središtu obično veći, gradijent tlaka zraka je značajno veći a time i brzina vjetra. Bitna razlika u odnosu na izvantropsku ciklonu je nemogućnost održavanja nad kopnom, jer je uvjet za njegov životni ciklus isparavanje mora. Izvantropske ciklone svoj životni ciklus temelje na već opisanom principu dvije zračne mase, te stoga mogu prelaziti i značajan put preko kopna.
Slika: shematski presjek tropskog ciklona [11]
Treba također dodati da ciklonalni sustav po svojoj strukturi može prelaziti iz izvantropskog u tropski i obratno. Kod mediteranskih ciklona to je zapravo i česta pojava te je bio slučaj i kod Zorbasa. Izvantropska ciklonalna cirkulacija potaknuta frontalnim poremećajem, u slučaju povoljnih uvjeta može razviti dovoljno konvekcije da se jezgra zagrije, odvoji od frontalnog sustava i nastavi cirkulirati unutar jednorodne zračne mase kao tropski ciklon. Također tijekom njegovog životnog vijeka, osobito kad se približi kopnu ili višim zemljopisnim širinama, sustav gradijentom može privući okolnu hladnu zračnu masu. U tom slučaju on se pretvara u sustav s dvije zračne mase i dalje nastavlja životni ciklus kao izvantropska ciklona.
3) Koliko su česte ovakve pojave?
U prosjeku u Sredozemlju se pojave oko 2 ovakva sustava godišnje, ali za razliku od Zorbasa su u pravilu znatno manje snage i kraćeg životnog vijeka. Vrlo mali postotak dosegne snagu kategirije 1 po Saffir-Simpsonovoj ljestvici. Najčešće se javljaju upravo u rujnu, kad je more i najtoplije. Po lokacijama, nešto su češći u zapadnom Sredozemlju (slika ispod).
Slika: gustoća staza detektiranih sredozemnih ciklona u razdoblju 1960.-2010.; rezolucija mreže 1°x1°. [12]
4) Koje su glavne opasnosti od sredozemnih tropskih ciklona?
Najveće opasnosti koje ovakav sustav sa sobom donosi su vrlo velika količina kiše, bujice/poplave, olujan vjetar, grmljavinske oluje i mogućnost pojave tornada. Niske obale su također u opasnosti od poplavljivanja morem čija razina se unutar područja ciklona podiže te uz stvaranje velikih valova dolazi do prelijevanja mora daleko na kopno.
5) Postaju li ovakvi sustavi sve češći?
S globalnim zagrijavanjem i sve toplijom površinom mora postoji mogućnost da će učestalost njihove pojave biti sve veća. Naime, tropski ciklon treba minimalnu temperaturu površine mora od oko 27°C da bi isparavalo dovoljno vlage kako bi se konvekcijom oslobađala potrebna količina latentne topline za samoodrživost sustava. Logično je zaključiti da će uslijed sve veće temperature mora uvjeti za nastanak sustava biti sve povoljniji, što se poklapa s podacima o učestalosti pojave sredozemnih tropskih ciklona po dekadama (slika ispod). No s obzirom da postoje i drugi uvjeti, ponajprije vrlo slabo smicanje vjetra po visini, nije moguće dati zaista pouzdan odgovor na to pitanje.
Slika: Broj zabilježenih medicanea u Sredozemlju, po dekadama [10]
Kao što je navedeno, jedan od bitnih uvjeta za nastanak ciklona je temperatura površine mora za koju se istraživanjima pokazalo da treba biti minimum 26,5°C [13]. Na donjoj slici je prikazana simulacija temperature površine mora (u području nastanka ciklona Zorbas, oko 27°C).
Slika: Temperatura podloge pred nastanak Zorbasa [autor, numerička simulacija]
Postoji li općenita veza na planetarnoj skali između učestalosti i/ili intenziteta tropskih ciklona i globalnog zagrijavanja, tema je koja se intenzivno proučava u znanstvenim krugovima. Zasad, ta veza nije jasno uočena niti definirana. Naime, prema dostupnim podacima učestalost pojave tropskih ciklona zapravo inverzno korelira s globalnim zagrijavanjem, odnosno, u zadnjim dekadama pojava tropskih ciklona postala je rjeđa nego ranije. S druge strane, intenzitet ciklona je čini se u prosjeku nešto veći. Slične rezultate daju i klimatski modeli za budućnost, prema kojima se predviđa da bi prosječan intenzitet tropskih ciklona mogao biti veći, dok bi učestalost pojave ostala ista ili se ponešto smanjila u odnosu na sadašnje vrijednosti. [15], [16]
Imajući navedena istraživanja u vidu, treba naglasiti da je osnovni nedostajući uvjet za razvoj tropskih ciklona u Sredozemlju u prvom redu relativno niska površinska temperatura. Ako taj uvjet postane u budućnosti zadovoljen, moguće je očekivati da će se učestalost i intenzitet tropskih sustava u Sredozemlju povećati, neovisno o mogućem daljnjem smanjenju učestalosti na globalnoj skali. Drugim riječima, s globalnim zagrijavanjem, logično bi bilo očekivati širenje pojave ciklona u više zemljopisne širine, gdje im dosad nastanak nije bio moguć zbog prehladne površine mora. S druge strane, neke studije govore u prilog smanjenju učestalosti pojave medicanea prema kraju 21. stoljeća ali povećanju njihovog intenziteta [17], pa se čini da je konkretan zaključak za sad nemoguće iznijeti.
6) Je li “Zorbas” imao utjecaj na vrijeme u Hrvatskoj?
Tijekom 28. rujna, rubna naoblaka sustava prekrila je južni dio Jadrana, Crnu Goru i južni dio Srbije. Riječ je o cirusnoj naoblaci, bezoborinskoj, koja je bila jasno vidljiva iz južne Hrvatske. Osim te naoblake, upitno je je li ikakav drugi efekt postojao na vrijeme u Hrvatskoj. Bura koja je puhala 29. rujna je posljedica anticiklone sa središtem nad Njemačkom i općenito sniženog tlaka nad Sredozemljem, te je upitno kolika bi bila razlika u vjetru da se Zorbas nije stvorio. Ako bi razlike bilo, vjerojatno je da bi ona bila beznačajno mala. Drugih utjecaja na vrijeme u Hrvatskoj nije bilo. Na slici ispod je prikazan pogled na naoblaku Zorbasa iz područja Zadra u smjeru jugoistoka (visina kamere oko 390 metara).
Slika: Pogled na naoblaku Zorbasa iz Zadra [foto: Leo Banić, Bibinje]
7) Jesu li ovakvi sustavi u budućnosti mogući i u Jadranu?
I da i ne. 18. studenog 2017. jedan se je takav, nešto slabiji ali vrlo konkretno formiran sustav, sasvim približio Otrantu [18]. Ozbiljniji nastanak sustava unutar Jadrana praktično nije moguć jer je za razvoj potrebna značajno velika morska površina bez obzira na temperaturu mora. U nekoj daljoj budućnosti ako se temperatura površine Jadrana povisi znatno iznad 30°C, moglo bi biti moguće da dođe do formiranja mezoskalnih sustava sličnih karakteristika unutar Jadrana. No čak i da dođe do začetka razvoja, njegov životni vijek bi vrlo brzo bio ograničen nailaskom na kopno, što mu ne bi dalo dovoljno vremena da se razvije u imalo ozbiljniji sustav. Međutim, teoretski je moguće da već razvijeni ciklon iz Jonskog mora kroz Otrant uđe u Jadran, ali šanse za takvo nešto su na razini teoretske špekulacije i praktički ne treba očekivati da će se to dogoditi ikad u bližoj budućnosti.
8) Koliko je moguće precizno unaprijed predvidjeti nastanak ovakvih sustava, njihovu snagu i putanju?
Naš numerički model MeteoAdriatic ARW, verzija 2018.02, razmaka mreže 10km, inicijaliziranim sa kombinacijom GFS [19] i ICON [20] podataka, predvidio je putanju i vrijeme dolaska nad grčku obalu praktički savršenom preciznošću tri dana unaprijed. Na slici je prognoza prizemnog tlaka zraka, za 75 sati od trenutka inicijalizacije modela, na kojoj se vidi iznimno točno predviđena lokacija gdje ciklon izlazi na obalu Grčke. Greška u vremenu dolaska do obale iznosila je oko 3 sata, što je za prognozu tri dana unaprijed vrlo dobar rezultat, osobito kad se ima na umu da u trenutku inicijalizacije modela ciklon još nije niti postojao. Potrebno je naglasiti da dobra prognoza Zorbasa ne jamči da će i idući mediteranski cikloni biti predviđeni tako precizno.
Slika: prognoza ciklona (tlak zraka reduciran na morsku razinu), MeteoAdriatic ARW model, tri dana unaprijed [14]
Izvrsnu prognozu ciklona izdao je i ESTOFEX; na slici je inicijalna prognoza kretanja i inteziteta ciklona koja se pokazala iznimno točnom:
Slika: inicijalna prognoza ciklona od strane ESTOFEX-a [21]
Reference
1. Deutscher Wetterdienst (DWD), http://dwd.de
2. Sat24.com, http://www.sat24.com
3. NASA Worldview, https://go.nasa.gov/2R857hg
4. ESTOFEX, Mesoscale Discussion 28 Sep 2018, https://goo.gl/BLKbVu
5. National Hurricane Center (NOAA), Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale, https://goo.gl/jh4Y2G
6. Hellenic National Weather Service, http://www.emy.gr
7. UCAR, Weather Research and Forecasting – WRF-ARW, http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/
8. NOAA/NCEP, The NCEP Climate Forecast System Version 2 (CFSv2), https://goo.gl/MpkoNG
9. UCAR, WRF ARW For Hurricanes, https://goo.gl/UzhsYK
10. Wikipedia, Mediterranean tropical-like cyclone, https://goo.gl/fjq5ou
11. COMET, Introduction to tropical meteorology, 2nd edition, Chapter 8: Tropical cyclones, https://goo.gl/fH26xr
12. Cavicchia, L., A long-term climatology of medicanes, https://goo.gl/z9eYV8
13. Huricane Research Division (NOAA), FAQ, https://goo.gl/kAnWKK
14. MeteoAdriatic ARW 10km, http://meteoadriatic.net/WRF-ARW-11km-karte
15. Maue, R., Global Tropical Cyclone Activity, http://wx.graphics/tropical/
16. Met Office, Tropical Cyclone Facts, https://goo.gl/tn9eFn
17. Romero R., Medicane risk in a changing climate, https://goo.gl/JHNt8X
18. Meteogiornale, Medicane NUMA, un ciclone tropicale nel Mediterraneo, https://goo.gl/tywBWy
19. NOAA/NWS, Global Forecast System, https://goo.gl/yB1NKw
20. DWD, ICON (Icosahedral Nonhydrostatic) Model, https://goo.gl/Ztuhm6
21. ESTOFEX, Mesoscale Discussion 27 Sep 2018, https://goo.gl/UiXupr
22. Deutscher Wetterdienst, “Medicane Zorbas” – Ein (sub)tropischer Sturm über dem Mittelmeer, https://goo.gl/bxBGaW
23. Gaertner, M.A. et al., Simulation of medicanes over the Mediterranean Sea in a regional climate model ensemble, https://goo.gl/yyazSr
24. Akhtar, N. et al., Medicanes in an ocean–atmosphere coupled regional climate model, https://goo.gl/FZAVi6
25. Fita, L. et al., nalysis of the environments of seven Mediterranean tropical-like storms using an axisym-metric, nonhydrostatic, cloud resolving model, https://goo.gl/6qgVNU
26. Gaertner, M.A. et al., Tropical cyclones over the Mediterranean Sea in climate change simulations, https://goo.gl/AS2Q4n
27. Miglietta, M.M., Analysis of tropical‐like cyclones over the Mediterranean Sea through a combined modeling and satellite approach, https://goo.gl/RRh1Kf
