Нисходящий поток заднего фланга

Нисходящий поток на заднем фланге ( RFD ) — это область сухого воздуха, обертывающая заднюю часть мезоциклона в грозе суперячейки . ^[1] Считается, что эти области нисходящего воздуха играют важную роль в возникновении многих сверхклеточных торнадо . Крупный град в нисходящем потоке заднего фланга часто ярко проявляется в виде крючка на изображениях метеорологического радара , создавая характерное эхо-крючок , которое часто указывает на присутствие торнадо. ^[1]

Формирование

Нисходящий поток заднего фланга может возникнуть из-за отрицательной плавучести , которая может быть вызвана холодными аномалиями, возникающими в задней части грозы суперячейки в результате испарительного охлаждения осадков или таяния града , или нагнетания сухого и более холодного воздуха в облако, а также вертикальных возмущений. градиенты давления, которые могут возникнуть из-за вертикальных градиентов вертикальной завихренности, застоя потока окружающей среды при восходящем потоке и возмущений давления из-за изменений вертикальной плавучести (которые частично обусловлены гидростатическими эффектами). ^[2]

Вертикальные возмущения давления генерируются увеличением давления из-за вертикальной плавучести, создавая градиент возмущения давления. Оседающий воздух обычно сухой, и по мере его опускания воздух нагревается адиабатически и может образовывать просвет в облачном покрове, называемый прозрачной щелью. ^[2] Можно наблюдать прозрачную прорезь, оборачивающуюся вокруг торнадо или образующуюся от торнадо в форме подковы. Это прояснение, скорее всего, является образованием области крючкового эха, связанной с образованием смерча. ^[2] RFD, возникающий в результате адиабатического нагревания сухого воздуха, может привести к более теплым наблюдениям за RFD на поверхности.

Термодинамические характеристики

RFD могут представлять собой свободную прорезь, охватывающую торнадо по крайней мере на две трети , но чистая прорезь не всегда очевидна в тех случаях, когда присутствует RFD. Во многих документах указывается, что внутри RFD существует превышение поверхностного давления до нескольких миллибар. ^[2] Некоторые результаты показали, что внутри RFD эквивалентная потенциальная температура (θe) холодна по сравнению с притоком. Более того, самые низкие значения потенциальной температуры по влажному термометру (θw), наблюдаемые на поверхности, находились в пределах RFD. Однако имеются также наблюдения за теплым воздухом с высоким θe внутри RFD. ^[2]

Отличие от нисходящего движения переднего фланга

По сравнению с нисходящим потоком переднего фланга (FFD), нисходящий поток заднего фланга (RFD) состоит из теплого и сухого воздуха. Это связано с тем, что RFD вытесняется из средних слоев атмосферы, что приводит к нагреву от сжатия движущихся вниз посылок. FFD, напротив, обусловлен нагрузкой осадками и испарительным охлаждением в ядре осадков суперячейки грозы, что делает FFD относительно холодным и влажным. Считается, что оба они играют важную роль в формировании торнадо.

Роль в торнадогенезе

Ассоциация с эхом крючка

Нисходящие потоки задних флангов имеют четко установленную связь с эхо-сигналами от хука. ^[3]^[4] Во-первых, первоначальный нисходящий поток с заднего фланга представляет собой воздух, переносимый сверху на поверхность путем столкновения и смешивания с ураганом. ^[2] Во-вторых, крючковые эхо-сигналы образуются в результате адвекции осадков из задней части основного эха вокруг области сильного восходящего потока. ^[2] Таким образом, нагрузка от осадков и охлаждение испарением, вызванное эхо-сигналом от крючка, могут усилить нисходящий поток. Некоторые наблюдения показали наличие усиленного нисходящего потока в районе наиболее сильного вращения на малых высотах, за основным штормовым восходящим потоком.

Сухой окружающий воздух также увлекается нисходящим потоком, а испарительное охлаждение помогает создать более отрицательную плавучесть воздуха. По мере выпадения осадков и прохладный увлеченный воздух циркулировал вниз и в конечном итоге достигал поверхности. Это способствует циркуляции и образованию крючкового эха. Был сделан вывод, что наличие крючкового эха может отражать усиление нисходящего потока.

Ассоциация с торнадо

Многие исследователи осознали, что нисходящие потоки на заднем фланге, особенно те, которые связаны с эхо-сигналами, имеют фундаментальное значение для формирования торнадо (торнадогенеза). В 1975 году Тед Фудзита выдвинул рециркуляции : гипотезу торнадогенеза ^[3] Во-первых, нисходящий воздух рециркулируется в (развивающийся) торнадо, что приводит к заметному сближению на задней стороне (все еще развивающегося) торнадо. Тогда перенос углового момента вниз за счет осадков и рециркуляция воздуха в торнадо создаст тангенциальное ускорение, необходимое для усиления торнадо как петли положительной обратной связи .

Наблюдения за парами завихренности низкого уровня внутри RFD показывают, что наклон завихренности с помощью RFD важен для формирования торнадо в рамках суперячеечных штормов. Во время фазы торнадогенеза в суперячейках порции воздуха, проникающие в торнадо или зарождающийся торнадо, по-видимому, регулярно проходят через эхо-крючок и RFD, что может служить основой для гипотезы рециркуляции Фудзиты . Более того, наблюдения за чистой щелью во время и непосредственно перед стадией торнадо предполагают, что воздух, проникающий в торнадо, может исходить из RFD.

Обычно возникновение большой вертикальной завихренности вблизи поверхности в среде, необходимой для торнадогенеза , связывают с нисходящим потоком. Однако торнадо могут возникать при отсутствии нисходящего потока в средах, содержащих уже существовавшую вертикальную завихренность на поверхности, например, в некоторых случаях торнадогенеза, не связанного с суперячейками.

Нисходящий поток может играть следующую роль в приземном мезоцикогенезе: ^[2]^[5]

наклоняет горизонтальную завихренность, создавая вертикальную завихренность
переносит воздух, содержащий вертикальную завихренность, с среднего уровня на поверхность
значительно усиливает конвергенцию приземной завихренности под восходящим потоком, входя в восходящий поток и растягиваясь вертикально

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Национальная метеорологическая служба . «Комплексный словарь погодных терминов для наблюдателей за штормами» . НОАА . Проверено 24 мая 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Марковски, Пол М. (апрель 2002 г.). «Эхо крюка и задние нисходящие тяги: обзор» . Ежемесячный обзор погоды . 130 (4): 852–876. Бибкод : 2002MWRv..130..852M . doi : 10.1175/1520-0493(2002)130<0852:HEARFD>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0493 . S2CID 54785955 .
^ Jump up to: ^а ^б Фудзита, Т.Т. (1975). «Новые свидетельства торнадо 3–4 апреля 1974 г.». Препринты Девятой конференции. О сильных локальных штормах . 107 (9): 248–255.
^ Лимон, LR; CA Doswell III (сентябрь 1979 г.). «Эволюция сильной грозы и структура мезоциклона в связи с торнадогенезом» . Ежемесячный обзор погоды . 107 (9): 1184–1197. Бибкод : 1979MWRv..107.1184L . doi : 10.1175/1520-0493(1979)107<1184:ПАРЫ>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0493 .
^ Дэвис-Джонс, Р.П. (1982). «Новый взгляд на уравнение завихренности применительно к торнадогенезу». 12-я Конф. О сильных местных штормах : 249–252.

Библиография

Уоллес; Хоббс (2006). Наука об атмосфере: вводный обзор . стр. 350–351 . ISBN 9780127329512 .
Блюстейн (1993). Синоптико-динамическая метеорология в средних широтах II . стр. 491, 493–495, 501.

[NWS-1] Jump up to: ^а ^б Национальная метеорологическая служба . «Комплексный словарь погодных терминов для наблюдателей за штормами» . НОАА . Проверено 24 мая 2010 г.

[AMS-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Марковски, Пол М. (апрель 2002 г.). «Эхо крюка и задние нисходящие тяги: обзор» . Ежемесячный обзор погоды . 130 (4): 852–876. Бибкод : 2002MWRv..130..852M . doi : 10.1175/1520-0493(2002)130<0852:HEARFD>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0493 . S2CID 54785955 .

[Fujita-3] Jump up to: ^а ^б Фудзита, Т.Т. (1975). «Новые свидетельства торнадо 3–4 апреля 1974 г.». Препринты Девятой конференции. О сильных локальных штормах . 107 (9): 248–255.

[Lemon-4] Лимон, LR; CA Doswell III (сентябрь 1979 г.). «Эволюция сильной грозы и структура мезоциклона в связи с торнадогенезом» . Ежемесячный обзор погоды . 107 (9): 1184–1197. Бибкод : 1979MWRv..107.1184L . doi : 10.1175/1520-0493(1979)107<1184:ПАРЫ>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0493 .

[Davies-5] Дэвис-Джонс, Р.П. (1982). «Новый взгляд на уравнение завихренности применительно к торнадогенезу». 12-я Конф. О сильных местных штормах : 249–252.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]