Нисходящее ядро отражательной способности

Нисходящее ядро отражательной способности
Нисходящее ядро отражательной способности
	Визуализация нисходящего отражательного ядра во время вспышки торнадо в мае 2000 года.
Эффект	торнадогенез, усиление восходящих потоков, образование мезоциклонов

Ядро нисходящей отражательной способности ( DRC ), иногда называемое каплей , представляет собой метеорологическое явление, наблюдаемое в грозах суперячейки , характеризующееся локализованной небольшой областью повышенной радиолокационной отражательной способности , которая спускается от нависания эха на нижние уровни грозы. . Обычно находящиеся на правом заднем фланге суперячейок, DRC играют важную роль в развитии или усилении низкоуровневого вращения внутри этих штормов. Спуск DRC был связан с формированием и развитием эхо-сигналов , ключевого радиолокационного признака суперячеек, что предполагает сложное взаимодействие между этими ядрами и динамикой штормов.

Впервые идентифицированные и изученные с помощью мобильных доплеровских радиолокационных наблюдений, DRC предлагают перспективу с более высоким разрешением, чем традиционные оперативные радары , что позволяет детально изучить их структуру и поведение. Однако этим наблюдениям часто не хватает более широкого и масштабного представления, что ограничивает понимание происхождения DRC и их связи с другими особенностями штормов. Достижения в области трехмерного численного моделирования способствовали пониманию DRC, проливая свет на механизмы их формирования, их взаимодействие с полем штормового ветра и сопутствующую термодинамическую среду. ^{[ 1 ]}

Несмотря на свою выдающуюся роль в исследованиях, ДРК создают проблемы в оперативной метеорологии , особенно в прогнозировании развития торнадо. Изменчивость взаимосвязи между наблюдениями ДРК и изменениями в поле ветра на малых высотах во время урагана привела к неоднозначным результатам в отношении их прогностической ценности для торнадогенеза .

Наблюдение и анализ

Концепция DRC основана на понимании эхо-сигналов, впервые зарегистрированных в 1950-х годах. что эти крючковые эхо образуются в результате адвекции осадков Первоначально предполагалось , суперячейки вокруг вращающегося восходящего потока . Однако последующие исследования предложили альтернативные механизмы формирования, включая спуск ядер осадков с более высоких уровней. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} ДРК наблюдались с помощью мобильного доплеровского радара , который обеспечивает более высокое разрешение, чем оперативные радары, но иногда жертвует более масштабной перспективой. Эти наблюдения выявили проблему обобщения взаимосвязи между DRC и последующей эволюцией поля ветра на малых высотах. Исследования с использованием трехмерного численного моделирования суперячеек также дали представление о механизмах формирования ДРК и их взаимодействии с трехмерными полями ветра.

Недавние исследования выявили различные механизмы развития ДРК, не все из которых приводят к увеличению ротации на низком уровне. Эта изменчивость может объяснить сложность использования обнаружения DRC для оперативного прогнозирования торнадогенеза. Одно важное исследование задокументировало DRC с использованием радиолокационных данных Doppler on Wheels (DOW), что выявило более мелкие детали пространственного разрешения в эволюции DRC. В исследовании представлены случаи, когда ДРК возникали как новые конвективные ячейки , сливаясь с основной эхо-областью штормов и влияя на формирование крючкового эха. ^{[ 2 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Механизм и формирование

Формирование нисходящих ядер отражательной способности в грозах-суперячейках представляет собой сложный процесс, на который влияют различные атмосферные динамики . Исследования, в частности с использованием радиолокационных данных высокого разрешения и численного моделирования, выявили несколько механизмов, посредством которых могут развиваться ДРК:

1. Застой среднего уровня потока (DRC I типа).

Один из основных механизмов формирования DRC включает застой потока среднего уровня в грозах суперячейки. Этот процесс происходит, когда во время шторма усиливаются восходящие потоки, что приводит к скоплению осадков на вершине восходящего потока. Поскольку эта дождевая вода стекает по бокам восходящего потока из-за его наклона и профиля ветра окружающей среды , она образует зону застоя на задней стороне шторма. Для этой зоны характерно накопление осадков, которые начинают выпадать, как только скорость их конечного падения превышает скорость восходящего потока. Этот механизм деликатный и, по-видимому, является редким явлением в жизненном цикле суперячейки. ^{[ 5 ]}

2. Цикл восходящих потоков-мезоциклонов (DRC типа II)

Другой механизм формирования DRC связан с циклическим движением восходящих потоков и мезоциклонов . В этом процессе новое эхо-сигнал и последующее DRC могут сформироваться как часть циклической природы суперячейки. Это наблюдается, когда исходное эхо-сигнал от крючка затухает и формируется новое эхо-крючок, но не в результате горизонтальной адвекции гидрометеоров из основной области эха, а в результате падения гидрометеоров, увеличивающих отражательную способность при сканировании с меньшими высотами. Этот механизм предполагает более динамичный и повторяющийся процесс формирования DRC по отношению к развивающейся структуре суперклетки.

3. Дискретные процессы распространения (DRC типа III).

Третий выявленный механизм включает дискретные процессы распространения , отличные от горизонтальной адвекции гидрометеоров. В этом случае DRC развиваются по мере того, как значения отражательной способности появляются внутри эхо-сигнала, вдали от основного эхо-сигнала, что предполагает скорее вертикальное, чем горизонтальное влияние. Этот процесс указывает на развитие ДРК из-за уникальных атмосферных условий, которые приводят к усилению и, в конечном итоге, отделению максимума отражательной способности от основного штормового эха. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 7 ]}

Влияние на торнадогенез

Взаимосвязь между ядрами нисходящей отражательной способности и торнадогенезом в суперячеечных грозах представляет собой значительную область интереса для метеорологов, учитывая потенциал DRC влиять на динамику штормов и формирование торнадо.

Было замечено, что DRC влияют на поля ветра на малых высотах в суперячейках, что является критическим фактором развития торнадо. При спуске на более низкие уровни ДРК часто сопровождаются усиленным потоком сзади-вперед, что может привести к образованию встречно вращающихся вихрей . Эти вихри, особенно циклонический член, могут действовать как предшественники или катализаторы торнадогенеза. Однако точное влияние ДРК на формирование торнадо сложно и еще не до конца изучено.

Некоторые исследования показывают, что наличие DRC может быть более надежным индикатором вероятности торнадо, чем только эхо-сигнал. Хотя эхо-сигналы являются хорошо известным радиолокационным признаком суперячейок, их присутствие не всегда указывает на образование торнадо. Напротив, появление DRC, особенно в сочетании с другими благоприятными условиями, может более точно указывать на возможность торнадогенеза. ^{[ 4 ]}

Несмотря на эти наблюдения, прогностическая ценность DRC для прогнозирования торнадо остается проблемой из-за их изменчивости. Не все ДРК приводят к увеличению вращения на малых высотах, и их влияние на поле ветра может значительно варьироваться от одного шторма к другому. Эта изменчивость затрудняет обобщение роли DRC. ^{[ 2 ]}^{[ 5 ]}^{[ 7 ]}

Известные случаи

Было замечено, что образование множества долгоживущих и сильных торнадо связано с ДРК.

См. также

Антициклонический шторм - Тип шторма
Циклогенез - Развитие или усиление циклонической циркуляции в атмосфере.
Область высокого давления - область с более высоким атмосферным давлением.

Ссылки

^ Марковски, П.Н., Страка Дж.М. и Расмуссен Э.Н., 2002: Прямые поверхностные термодинамические наблюдения внутри нисходящих потоков тыльных флангов неторнадных и торнадических суперячейок. Пн. Веа. Преподобный, 130, 1692–1721 гг.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Быко, Зак; Марковски, Пол; Ричардсон, Иветт; Вурман, Джош; Адлерман, Эдвин (1 февраля 2009 г.). «Нисходящие ядра отражательной способности в грозах Supercell, наблюдаемые мобильными радарами и в численном моделировании с высоким разрешением» . Погода и прогнозирование . 24 (1): 155–186. Бибкод : 2009WtFor..24..155B . дои : 10.1175/2008WAF2222116.1 . ISSN 1520-0434 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Яо, Дэн; Мэн, Чжиюн; Сюэ, Мин (май 2019 г.). «Происхождение, поддержание и гибель моделируемого торнадо и эволюция его предшествующего нисходящего ядра отражательной способности (DRC)» . Атмосфера . 10 (5): 236. Бибкод : 2019Атмос..10..236Y . дои : 10.3390/atmos10050236 . ISSN 2073-4433 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Расмуссен, Эрик Н.; Страка, Джерри М.; Гилмор, Мэтью С.; Дэвис-Джонс, Роберт (1 декабря 2006 г.). «Предварительное исследование заднефланговых нисходящих ядер отражательной способности во время суперячеечных штормов» . Погода и прогнозирование . 21 (6): 923–938. Бибкод : 2006WtFor..21..923R . дои : 10.1175/WAF962.1 . ISSN 1520-0434 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с «Радарные признаки суровой конвективной погоды: эхо-сигнал, версия для печати» . www.faculty.luther.edu . Проверено 21 января 2024 г.
^ Кеннеди, Аарон; Страка, Джерри М.; Расмуссен, Эрик Н. (1 декабря 2007 г.). «Статистическое исследование связи ДРК с суперячейками и торнадо» . Погода и прогнозирование . 22 (6): 1191–1199. Бибкод : 2007WtFor..22.1191K . дои : 10.1175/2007waf2006095.1 . ISSN 1520-0434 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Дэвис-Джонс, Р.П., 1982: Наблюдательные и теоретические аспекты торнадогенеза. Интенсивные атмосферные вихри, Л. Бенгтссон и Дж. Лайтхилл, ред. Спрингер-Верлаг, 175–189.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Бройлс, Джон и Потвин, Кори и Дайал, Грег и Мёрнан, Джеймс и Шорс, Стивен и Лайонс, Эндрю и Эллиот, Мэтью и Кук, Эштон. (2023). Торнадогенез в высококлассных торнадо-суперячейках (Часть 2) - Ядро нисходящей отражательной способности, приток-канал и продольный вихревой ток.
^ Курдзо, Дж. М., Бодин Д. Д., Чеонг Б. Л. и Палмер Р. Д., 2015: Поляриметрические доплеровские радиолокационные наблюдения Х-диапазона с высоким временным разрешением за Торнадо в Муре, Оклахома, 20 мая 2013 года. Учеб. 27-я Конф. о сильных локальных штормах, Мэдисон, Висконсин, Америка. Метеор. Соц., 11А.3.
^ Блюстейн, Х.Б., Дж.К. Снайдер и Дж.Б. Хаузер, 2015: Многомасштабный обзор торнадо-суперячейки Эль-Рино, Оклахома, 31 мая 2013 г. Wea. Прогнозирование, 30, 525–552.
^ Танамачи, Р.Л., П.Л. Хайнсельман и Л.Дж. Уикер, 2015: Влияние штормового слияния на торнадо-суперячейку Эль-Рино, Оклахома, 24 мая 2011 года. Веа. Прогнозирование, 30, 501–524.
^ Ли, Б.Д., К.А. Финли и К.Д. Карстенс, 2012: Боудл, Южная Дакота, циклическая торнадо-суперячейка от 22 мая 2012 г.: Поверхностный анализ развития нисходящего потока на заднем фланге и множественных внутренних волн. Пн. Веа. Преподобный, 140, 3419–3441.
^ Ли, Б.Д., К.А. Финли и Т.М. Самарас, 2011: Анализ поверхности вблизи и внутри торнадо Типтон, штат Канзас, 29 мая 2008 г. Пн. Веа. Преподобный, 139, 370–386.
^ Расмуссен, Э.Н., Дж.М. Страка, М.С. Гилмор и Р. Дэвис-Джонс, 2006: Исследование возникновения ядер нисходящей отражательной способности задней части в выборке суперячеек. Веа. Прогнозирование, 21, 923-938.
^ Маркиз, Дж. Н., Ю. П. Ричардсон, Дж. М. Вурман и П. М. Марковски, 2008: Одно- и двойной доплеровский анализ торнадо-вихря и окружающего его штормового потока в суперячейке Кроуэлл, штат Техас, 30 апреля 2000 г. Пн. Веа. Ред., 136, 5017–5043.
^ Ли, Б.Д., Б.Ф. Джуэтт и Р.Б. Вильгельмсон, 2006: Вспышка торнадо в Иллинойсе 19 апреля 1996 года. Часть II: Слияния ячеек и связанные с ними случаи торнадо. Веа. Прогнозирование, 21, 449–464.
^ Фудзита, Тецуя Т.; Брэдбери, Дороти Л.; Тулленар, К.Ф. Ван (январь 1970 г.). «Торнадо Вербного воскресенья 11 апреля 1965 года» . Ежемесячный обзор погоды . 98 (1): 29–69. Бибкод : 1970MWRv...98...29F . doi : 10.1175/1520-0493(1970)098<0029:PSTOA>2.3.CO;2 . ISSN 0027-0644 .

[1] Марковски, П.Н., Страка Дж.М. и Расмуссен Э.Н., 2002: Прямые поверхностные термодинамические наблюдения внутри нисходящих потоков тыльных флангов неторнадных и торнадических суперячейок. Пн. Веа. Преподобный, 130, 1692–1721 гг.

[:0-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Быко, Зак; Марковски, Пол; Ричардсон, Иветт; Вурман, Джош; Адлерман, Эдвин (1 февраля 2009 г.). «Нисходящие ядра отражательной способности в грозах Supercell, наблюдаемые мобильными радарами и в численном моделировании с высоким разрешением» . Погода и прогнозирование . 24 (1): 155–186. Бибкод : 2009WtFor..24..155B . дои : 10.1175/2008WAF2222116.1 . ISSN 1520-0434 .

[:1-3] Перейти обратно: ^а ^б Яо, Дэн; Мэн, Чжиюн; Сюэ, Мин (май 2019 г.). «Происхождение, поддержание и гибель моделируемого торнадо и эволюция его предшествующего нисходящего ядра отражательной способности (DRC)» . Атмосфера . 10 (5): 236. Бибкод : 2019Атмос..10..236Y . дои : 10.3390/atmos10050236 . ISSN 2073-4433 .

[:2-4] Перейти обратно: ^а ^б Расмуссен, Эрик Н.; Страка, Джерри М.; Гилмор, Мэтью С.; Дэвис-Джонс, Роберт (1 декабря 2006 г.). «Предварительное исследование заднефланговых нисходящих ядер отражательной способности во время суперячеечных штормов» . Погода и прогнозирование . 21 (6): 923–938. Бибкод : 2006WtFor..21..923R . дои : 10.1175/WAF962.1 . ISSN 1520-0434 .

[:3-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с «Радарные признаки суровой конвективной погоды: эхо-сигнал, версия для печати» . www.faculty.luther.edu . Проверено 21 января 2024 г.

[6] Кеннеди, Аарон; Страка, Джерри М.; Расмуссен, Эрик Н. (1 декабря 2007 г.). «Статистическое исследование связи ДРК с суперячейками и торнадо» . Погода и прогнозирование . 22 (6): 1191–1199. Бибкод : 2007WtFor..22.1191K . дои : 10.1175/2007waf2006095.1 . ISSN 1520-0434 .

[:4-7] Перейти обратно: ^а ^б Дэвис-Джонс, Р.П., 1982: Наблюдательные и теоретические аспекты торнадогенеза. Интенсивные атмосферные вихри, Л. Бенгтссон и Дж. Лайтхилл, ред. Спрингер-Верлаг, 175–189.

[:5-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Бройлс, Джон и Потвин, Кори и Дайал, Грег и Мёрнан, Джеймс и Шорс, Стивен и Лайонс, Эндрю и Эллиот, Мэтью и Кук, Эштон. (2023). Торнадогенез в высококлассных торнадо-суперячейках (Часть 2) - Ядро нисходящей отражательной способности, приток-канал и продольный вихревой ток.

[9] Курдзо, Дж. М., Бодин Д. Д., Чеонг Б. Л. и Палмер Р. Д., 2015: Поляриметрические доплеровские радиолокационные наблюдения Х-диапазона с высоким временным разрешением за Торнадо в Муре, Оклахома, 20 мая 2013 года. Учеб. 27-я Конф. о сильных локальных штормах, Мэдисон, Висконсин, Америка. Метеор. Соц., 11А.3.

[10] Блюстейн, Х.Б., Дж.К. Снайдер и Дж.Б. Хаузер, 2015: Многомасштабный обзор торнадо-суперячейки Эль-Рино, Оклахома, 31 мая 2013 г. Wea. Прогнозирование, 30, 525–552.

[11] Танамачи, Р.Л., П.Л. Хайнсельман и Л.Дж. Уикер, 2015: Влияние штормового слияния на торнадо-суперячейку Эль-Рино, Оклахома, 24 мая 2011 года. Веа. Прогнозирование, 30, 501–524.

[12] Ли, Б.Д., К.А. Финли и К.Д. Карстенс, 2012: Боудл, Южная Дакота, циклическая торнадо-суперячейка от 22 мая 2012 г.: Поверхностный анализ развития нисходящего потока на заднем фланге и множественных внутренних волн. Пн. Веа. Преподобный, 140, 3419–3441.

[13] Ли, Б.Д., К.А. Финли и Т.М. Самарас, 2011: Анализ поверхности вблизи и внутри торнадо Типтон, штат Канзас, 29 мая 2008 г. Пн. Веа. Преподобный, 139, 370–386.

[14] Расмуссен, Э.Н., Дж.М. Страка, М.С. Гилмор и Р. Дэвис-Джонс, 2006: Исследование возникновения ядер нисходящей отражательной способности задней части в выборке суперячеек. Веа. Прогнозирование, 21, 923-938.

[15] Маркиз, Дж. Н., Ю. П. Ричардсон, Дж. М. Вурман и П. М. Марковски, 2008: Одно- и двойной доплеровский анализ торнадо-вихря и окружающего его штормового потока в суперячейке Кроуэлл, штат Техас, 30 апреля 2000 г. Пн. Веа. Ред., 136, 5017–5043.

[16] Ли, Б.Д., Б.Ф. Джуэтт и Р.Б. Вильгельмсон, 2006: Вспышка торнадо в Иллинойсе 19 апреля 1996 года. Часть II: Слияния ячеек и связанные с ними случаи торнадо. Веа. Прогнозирование, 21, 449–464.

[17] Фудзита, Тецуя Т.; Брэдбери, Дороти Л.; Тулленар, К.Ф. Ван (январь 1970 г.). «Торнадо Вербного воскресенья 11 апреля 1965 года» . Ежемесячный обзор погоды . 98 (1): 29–69. Бибкод : 1970MWRv...98...29F . doi : 10.1175/1520-0493(1970)098<0029:PSTOA>2.3.CO;2 . ISSN 0027-0644 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]