Cumulonimbus

Tak jako lev je králem zvířat, podobně i cumulonimbus, bouřkový oblak, je králem mezi oblaky. Je dosti odlišný od ostatních typů oblačnosti. Typickými znaky jsou bouřkové projevy (hromy a blesky, kroupy) a celková mohutnost oblaku, díky které je často možné tento oblak pozorovat na vzdálenost stovek kilometrů. Bouřkový oblak může být doprovázen specifickou oblačností často vyhledávanou mezi lovci bouřek jako je shelf cloud (arcus) nebo wall cloud (murus). Někdy se z něj spouští i tornáda (tuba). Bouřkový oblak má obvykle základnu v nízkém troposférickém patře a obvykle prostupuje všemi třemi troposférickými patry. Někdy lokálně a dočasně zasahuje i do stratosféry. Obvykle se bouřkový oblak vyvíjí z oblaku cumulus congestus, což je nízký kupovitý oblak s velkým vertikálním rozsahem. Známe však i případy, kdy se bouřkový oblak vyvíjí z oblaku altocumulus castellanus (to platí především v tropech). Pokud u oblaku zaznamenáme bouřkové projevy, je na něj ihned nahlíženo jako na bouřkový oblak. 

Nejranější fází vývoje bouřkového oblaku, kterou je snadné přehlédnout, je cumulonimbus calvus. V této fázi by vrcholky bouřkového oblaku měly mít kupovitý, nanejvýš neostrý a mlhavý, ale ne přímo vláknitý ráz. Není snadné získat fotografii oblaku cumulonimbus calvus, protože pozorovatel by měl být schopen posoudit, zda je oblak doprovázen bouřkovými projevy (blesky a hromy, případně kroupy), ale zároveň musí být vidět svrchní část oblaku. V této fázi oblak nijak dlouho nesetrvává.

Cumulonimbus calvus kupovitého charakteru s ještě poměrně ostrými okraji.

Pokud takový oblak nadále roste, dochází k jeho přeměně na cumulonimbus capillatus. To je pravý lev mezi oblaky - má totiž vláknitou podobu připomínající hřívu (capillatus). U oblaku cumulonimbus capillatus pozorujeme, že vrcholky oblaku ztrácí kupovitý ráz a nabývají vláknitého charakteru připomínající vysokou oblačnost cirrus. S rostoucí výškou teplota v troposféře obvykle klesá. Vodní kapičky, které primárně utvářejí celý oblak, se postupně mění na ledové krystalky. Mikroskopický rozdíl ve struktuře je patrný i pouhým okem - zatímco základna oblaku je jasně kupovitého charakteru, svrchní část má již charakter vláknité a neostré oblačnosti tvořené ledovými krystalky. 

Toto je okamžik, kdy se kupovitý oblak mění na cumulonimbus capillatus.

Cumulonimbus pileus / velum utvářející se nad vrcholky oblaku.

Cumulonimbus capillatus obvykle poroste stále výš až dokud nenarazí na svrchní hranici troposféry, tropopauzu. Tuto hranici oblak není schopen překonat, může do ní pouze lokálně a krátkodobě pronikat v podobě přestřelujících vrcholků (overshooting tops). To se však týká pouze oblaků živených silným vzestupným prouděním (updraftem). Od okamžiku dosažení tropopauzy pozorujeme spíše horizontální expanzi oblaku. Ve stratosféře totiž teplota s výškou roste, proto zde původem troposférický vzduch přestává být teplejší než jeho okolí a vzestupné proudění ve stratosféře zaniká. Pozorujeme, že svrchní část oblaku se začíná zplošťovat a rozšiřovat pouze do stran, tvarem začne připomínat kovadlinu (incus), proto se oblak nazývá cumulonimbus capillatus incus. Oblak v danou chvíli sahá do výšky více než 10 km v závislosti na teplotě atmosféřy, někdy to u nás bývá až 16 km. 

Ukázkový oblak cumulonimbus capillatus incus s ilustrativním tvarem kovadliny a s kupovitým přestřelujícím vrcholkem pronikajícím až do stratosféry.

Oblak cumulonimbus capillatus incus lze považovat za oblak ve stádiu zralosti. Oblak již dosáhl maximálního vertikálního rozvoje a rozšiřuje se pouze jeho kovadlina. Na radarových snímcích si někdy můžeme povšimnout oblaku eliptického tvaru se srážkami o intenzitě v modrých až zelených barvách - to jsou právě kovadliny bouřkových oblaků. Nejlépe jsou patrné, je-li oblak osamocený (izolovaný) od ostatních. Především u silnějších bouří se mohou na okrajích kovadliny utvářet struktury připomínající doprovodnou oblačnost mamma. Jedná se o fenomén známý jako "back shearing anvil" a dokládá stav, kdy kovadlina expanduje i proti směru pohybu proudění vzduchu. Za bouřkovým oblakem je někdy možné pozorovat růst několika konvektivních buněk, někdy celou posloupnost oblaků cumulonimbus capillatus incus, cumulonimbus capillatus a cumulus congestus, kterou nazýváme "flanking line".

Ilustrativní snímek kovadliny postupující proti směru pohybu větru (back shearing anvil). Dobře patrný je i vertikální vývoj nízké oblačnosti za bouřkovým oblakem (flanking line).

Vůbec nejvyhledávanější struktury bouřkových oblaků bývají oblaka, která vznikají na základně oblaku. Mohou to být nesmírně fotogenické útvary, které jsou zároveň znázorněním síly i krásy bouřkových oblaků. Není pravidlem, že se tyto struktury utváří jen u silných bouří nebo jen u supercel. Krásné struktury lze někdy pozorovat i na dynamických přeháňkách nebo klasických letních bouří z horka. Mezi takové struktury řadíme například oblak cumulonimbus arcus (shelf cloud) nebo též návějový oblak, který je horizontálně velmi rozsáhlý. Tato typicky bouřková struktura ve tvaru oblačného límce získává svůj díky teplému proudění postupujícímu šikmo vzhůru proti směru pohybu bouře. Za oblačným límcem, kde je základna oblaku velmi tmavá a řádně natrhaná, je prostředí velmi turbulentní. Postupuje odtud především sestupný studený vzduch vedoucí ke vzniku silného studeného větru, který vane od bouře. Vítr neustále zesiluje a již z dálky tak na sebe bouřkový oblak upozorňuje své okolí. Když se ocitneme v blízkosti tohoto oblaku, zasáhne nás silný a chladný nárazový vítr, přívalový déšť a výrazně se ochladí. 

Shelf cloud (cumulonimbus arcus) pod základnou bouřkové oblačnosti.

Pod názvem cumulonimbus arcus byl dříve chápán i roll cloud s horizontální osou rotace, který je od roku 2017 nazýván cumulonimbus volutus. Roll cloud vznikající na čele bouřkového oblaku se od něj často izoloval. Známe i další typy "nebouřkových" roll cloudů. Cumulonimbus volutus je mnohem vzácnějším jevem než cumulonimbus arcus. Nazývá se rotorový oblak.

Snímek oblaku podobající se rotorovému oblaku cumulonimbus volutus.

Ať už je bouřkový oblak jakkoli silný, po určité době nakonec vzestupné proudění vždy zeslábne, oblak přestane být živen a ukončí svůj růst. Za první příznaky převládajícího sestupného proudění můžeme u většiny bouří považovat vznik oblačnosti mamma (někdy též zvaný mammatus) Tyto 'bouřkové vnady' představují velmi populární typ oblaku, který se utváří nejčastěji na spodní části bouřkové kovadliny (Cumulonimbus capillatus incus). Nalezli bychom jej však i na nebouřkových oblacích a vyfotografován byl dokonce i na srážkových pruzích. Utváří jej vodní kapičky různých velikostí, které klesají k zemi v důsledku sestupného proudění. Přesný mechanismus vzniku tohoto oblaku však dosud není znám.

Cumulonimbus capillatus incus mamma spouštějící se ze spodní části kovadliny.

S každou prolitou kapkou bouřkový oblak slábne. Dlouhotrvající déšť je pro bouřkový oblak velmi vysilující. Obvykle to vede až k tomu, že se takto vyprší celá spodní část oblaku a v atmosféře zbude jen osiřelá kovadlina, která může být na obloze pozorována ještě několik hodin. Označujeme ji cirrus cumulonimbogenitus (orphan anvil).

Cirrus spissatus cumulonimbogenitus - rozpadající se bouřková oblačnost.
Na levé části lze vidět mamma a virga - srážky nedosahující povrchu Země.

Z bouřkových oblaků mohou vypadávat vydatné srážky. V případě, kdy se oblak příliš nepohybuje, mohou být srážky i velmi vytrvalé. Tak vytrvalé, že mohou vznikat i bleskové povodně. Pokud pod kumulonimby pozorujeme srážkové pruhy dosahující zemského povrchu, můžeme oblak označit jako cumulonimbus praecipitatio. Může se ovšem stát, že srážky se před dopadem na povrch vypaří - takovou oblačnost nazýváme cumulonimbus virga.

Cumulonimbus praecipitatio a virga vypadávající z bouřkového oblaku.