Торнадогенез
Торнадогенез – это процесс формирования торнадо . Существует много типов торнадо, и они различаются по способу формирования. Несмотря на продолжающиеся научные исследования и громкие исследовательские проекты, такие как VORTEX , торнадогенез — это нестабильный процесс, и тонкости многих механизмов формирования торнадо до сих пор плохо изучены. [1] [2] [3]
Торнадо — это сильно вращающийся столб воздуха, контактирующий с поверхностью и кучевым основанием облака . Формирование торнадо вызвано растяжением и агрегированием/слиянием завихрений окружающей среды и/или штормов , которые сжимаются в интенсивный вихрь . Это может произойти разными способами и, следовательно, различными формами и подформами торнадо. Хотя каждый торнадо уникален, большинство видов торнадо проходят жизненный цикл формирования, созревания и исчезновения. [4] Особый интерес для изучения представляет процесс, посредством которого торнадо рассеивается или распадается, иногда называемый торнадолизом, а также торнадогенез, продолжительность жизни и интенсивность .
Мезоциклоны
[ редактировать ]Классические торнадо — это сверхклеточные торнадо, имеющие узнаваемую схему формирования. [5] Цикл начинается, когда сильная гроза создает вращающийся мезоциклон на высоте нескольких миль в атмосфере. По мере увеличения количества осадков во время шторма они увлекают за собой область быстро нисходящего воздуха, известную как нисходящий поток заднего фланга (RFD). Этот нисходящий поток ускоряется по мере приближения к земле и увлекает за собой вращающийся мезоциклон к земле. шторма относительная спиральность Было показано, что (SRH) играет роль в развитии и силе торнадо. SRH — это горизонтальная завихренность, которая параллельна притоку шторма и наклонена вверх, когда ее подхватывает восходящий поток, создавая тем самым вертикальную завихренность.
Когда мезоциклон опускается ниже основания облака, он начинает всасывать прохладный влажный воздух из области нисходящего потока шторма. Это сближение теплого воздуха в восходящем потоке и холодного воздуха приводит к образованию вращающегося пристенного облака. RFD также фокусирует основание мезоциклона, заставляя его откачивать воздух из все меньшей и меньшей площади на земле. По мере усиления восходящего потока на поверхности создается область низкого давления. Это тянет сфокусированный мезоциклон вниз в виде видимой конденсационной воронки. Когда воронка опускается, RFD также достигает земли, создавая фронт порыва ветра, который может нанести серьезный ущерб на большом расстоянии от торнадо. Обычно воронкообразное облако начинает наносить ущерб земле (превращаясь в торнадо) через несколько минут после того, как RFD достигает земли. [6]
Полевые исследования показали, что для того, чтобы суперячейка могла создать торнадо, RFD должен быть не более чем на несколько Кельвинов холоднее восходящего потока. Кроме того, FFD ( нисходящий поток на переднем фланге ), по-видимому, теплее в торнадических суперячейках, чем в неторнадических суперячейках. [7]
Хотя многие предполагают нисходящий процесс, в котором сначала формируется мезоциклон среднего уровня и соединяется с мезоциклоном или торнадоциклоном низкого уровня, а затем под основанием облака формируется вихрь, который становится концентрированным вихрем из-за конвергенции при достижении поверхности. уже давно наблюдается, и в настоящее время появляется все больше свидетельств того, что многие торнадо образуются сначала у поверхности или одновременно от поверхности до нижних и средних уровней наверху. [8] [9]
Посмотрите динамику, термодинамику и источник энергии. [10]
Мизоциклоны
[ редактировать ]Смерчи
[ редактировать ]Водяные смерчи определяются как торнадо над водой. Однако, хотя некоторые водяные смерчи являются сверхклеточными (также известными как «смерчи») и формируются в процессе, аналогичном процессу их наземных аналогов, большинство из них намного слабее и вызваны различными процессами атмосферной динамики. Обычно они развиваются во влажной среде с небольшим вертикальным сдвигом ветра в областях, где ветер сходится (конвергенция), например, наземные бризы , полосы озерного эффекта , линии конвергенции трения от близлежащих массивов суши или впадины на поверхности. Водяные смерчи обычно развиваются по мере того, как их родительские облака находятся в процессе развития. Предполагается, что они вращаются вверх по мере продвижения вверх по границе поверхности от горизонтального сдвига вблизи поверхности, а затем тянутся вверх к облаку, как только сдвиговый вихрь низкого уровня выравнивается с развивающимися кучевыми облаками или грозой. [11] Их родительское облако может быть столь же безобидным, как умеренные кучевые облака, или таким же значительным, как суперячейка.
Смерчи
[ редактировать ]Смерчи — это торнадо, которые не образуются из суперячейок и по внешнему виду и структуре похожи на водяные смерчи в хорошую погоду, за исключением того, что они образуются над сушей, а не над водой. Считается, что они формируются аналогично более слабым водяным смерчам. [12] тем, что они образуются на стадии роста конвективных облаков в результате поглощения и ужесточения пограничного слоя завихренности восходящим потоком кучевой башни.
Мезовихри
[ редактировать ]QLCS
[ редактировать ]Смерчи иногда формируются с мезовихрями внутри линий шквалов (QLCS, квазилинейные конвективные системы), чаще всего в средних широт районах . Мезоциклонические торнадо также могут образовываться со встроенными суперячейками внутри линий шквалов.
Тропические циклоны
[ редактировать ]Мезовихри или мини-вихри внутри интенсивных тропических циклонов, особенно внутри стенок глаз, могут привести к торнадо. Встроенные суперячейки могут вызывать мезоциклонические торнадо в правом переднем квадранте или, особенно в определенных ситуациях с внешними полосами дождя.
Огненные вихри и пироторнадогенез
[ редактировать ]Большинство вихрей, вызванных пожарами или извержениями вулканов, не являются торнадическими вихрями, однако в редких случаях циркуляции с крупными лесными пожарами, пожарами или выбросами действительно достигают основания окружающих облаков, и в чрезвычайно редких случаях пирокучево-дождевые облака наблюдались с торнадо-мезоциклонами.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Коффер, Брайс Э.; Доктор медицины Паркер (2017). «Неустойчивость торнадогенеза: ансамбль смоделированных неторнадических и торнадических суперячейок в среде VORTEX2» . Пн. Веа. Преподобный . 145 (11): 4605–4625. Бибкод : 2017MWRv..145.4605C . дои : 10.1175/MWR-D-17-0152.1 .
- ^ Трапп, Р. Джеффри; Р. Дэвис-Джонс (1997). «Торнадогенез с эффектом динамической трубы и без него» . Дж. Атмос. Наука . 54 (1): 113–133. Бибкод : 1997JAtS...54..113T . doi : 10.1175/1520-0469(1997)054<0113:TWAWAD>2.0.CO;2 .
- ^ Дэвис-Джонс, Роберт (28 января 2006 г.). «Торнадогенез в суперячейковых штормах: что мы знаем и чего не знаем» . Симпозиум по проблемам сильных конвективных штормов . Атланта, Джорджия: Американское метеорологическое общество.
- ^ Френч, Майкл М.; ДМ Кингфилд (2019). «Диссипационные характеристики сигнатур торнадических вихрей, связанных с длительными торнадо» . Дж. Прил. Метеорол. Климатол . 58 (2): 317–339. Бибкод : 2019JApMC..58..317F . doi : 10.1175/JAMC-D-18-0187.1 .
- ^ Досвелл, Моллер, Андерсон; и др. (2005). «Полевое руководство для опытных корректировщиков» (PDF) . Министерство торговли США . Архивировано из оригинала (PDF) 23 августа 2006 г. Проверено 20 сентября 2006 г.
{{cite web}}: Внешняя ссылка в|publisher= - ^ «Основы Торнадо» . Национальная лаборатория сильных штормов NOAA . Проверено 19 октября 2023 г.
- ^ Шабботт, Кристофер Дж.; Марковски, Пол М. (1 мая 2006 г.). «Наземные наблюдения за истечением передних фланговых нисходящих потоков гроз Supercell» . Ежемесячный обзор погоды . 134 (5): 1422–1441. Бибкод : 2006MWRv..134.1422S . дои : 10.1175/MWR3131.1 . ISSN 1520-0493 .
- ^ Яна, Хаузер; Х. Блюстейн; А. Сеймон; Дж. Снайдер; К. Тим (декабрь 2018 г.). «Наблюдения торнадогенеза с помощью мобильных радаров с быстрым сканированием» . Осеннее собрание АГУ . Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз.
- ^ Трапп, Р.Дж.; ЭД Митчелл (1999). «Нисходящие и ненисходящие признаки торнадических вихрей, обнаруженные WSR-88D» . Веа. Прогнозирование . 14 (5): 625–639. Бибкод : 1999WtFor..14..625T . doi : 10.1175/1520-0434(1999)014<0625:DANTVS>2.0.CO;2 .
- ^ Бен-Амотс Н. (2016) «Динамика и термодинамика торнадо: эффекты вращения» Атмосферные исследования, т. 178-179, стр. 320-328 https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2016.03.025
- ^ Барри К. Чой и Скотт М. Спратт. Использование WSR-88D для прогнозирования водяных смерчей в восточно-центральной Флориде. Проверено 25 октября 2006 г.
- ^ Национальная метеорологическая служба (30 июня 2017 г.). «EF-0 Landspout Tornado возле Гранд-Джанкшен, Мичиган, 30 июня 2017 г.» . Проверено 20 марта 2018 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Марковски, Пол М .; Ю. П. Ричардсон (июль 2009 г.). «Торнадогенез: наше нынешнее понимание, соображения по прогнозированию и вопросы для руководства будущими исследованиями» (PDF) . Атмосфера. Рез . 93 (1–3): 3–10. Бибкод : 2009AtmRe..93....3M . дои : 10.1016/j.atmosres.2008.09.015 .
- Дэвис-Джонс, Роберт (2015). «Обзор динамики суперячейки и торнадо». Атмосфера. Рез . 158–159: 274–291. Бибкод : 2015AtmRe.158..274D . дои : 10.1016/j.atmosres.2014.04.007 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Марковски, Пол ; Ю. Ричардсон (2014). «Что мы знаем и не знаем о формировании торнадо» . Физ. Сегодня . 67 (9): 26–31. Бибкод : 2014ФТ....67и..26М . дои : 10.1063/PT.3.2514 .
- Марковски, Пол ; Иветт Ричардсон (июль – август 2013 г.). «Как сделать Торнадо» (PDF) . По погоде . 66 (4): 12–19. Бибкод : 2013Weawi..66d..12M . дои : 10.1080/00431672.2013.800413 . S2CID 191649696 .
- Торнадогенез в суперклетках: три основных ингредиента (NWS)
- Расмуссен, Эрик ; Дж. Страка; К. Канак; и др. (2009). «Торнадогенез: неизвестное. Что еще нужно узнать о торнадо?» (ппт) . Системы Расмуссена . Проверено 14 февраля 2012 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- Исследования торнадогенеза Эрика Расмуссена и др. , Пола Марковски и др. , а также Джоша Вурмана и др.
- доктора Ли Орфа. Моделирование и визуализация гроз, торнадо и ливней