Торнадогенез - это процесс образования торнадо . Есть много типов торнадо, и они различаются по способам формирования. Несмотря на продолжающиеся научные исследования и громкие исследовательские проекты, такие как VORTEX , торнадогенез - это изменчивый процесс, и сложности многих механизмов образования торнадо все еще плохо изучены. [1] [2] [3]
Торнадо - это сильно вращающийся столб воздуха, соприкасающийся с поверхностью и основанием кучевого облака . Формирование торнадо вызвано растяжением завихренности окружающей среды и / или шторма, которая сжимает его в интенсивный вихрь . Это может происходить разными путями и, следовательно, с различными формами и подформами торнадо. Хотя каждый торнадо уникален, большинство видов торнадо проходят жизненный цикл формирования, созревания и рассеивания. [4] Процесс рассеивания или распада торнадо, иногда называемый торнадолизом, представляет особый интерес для изучения, как и торнадогенез, продолжительность жизни и интенсивность .
Мезоциклоны
Классические торнадо - это сверхклеточные торнадо, которые имеют узнаваемый образец формирования. [5] Цикл начинается, когда сильная гроза развивает вращающийся мезоциклон на несколько миль выше в атмосфере. По мере увеличения количества осадков во время шторма он увлекает за собой область быстро опускающегося воздуха, известную как нисходящий поток с тыла (RFD). Этот нисходящий поток ускоряется по мере приближения к земле и увлекает за собой вращающийся мезоциклон к земле. Было показано, что относительная спиральность шторма (SRH) играет роль в развитии и силе торнадо. SRH - это горизонтальная завихренность, которая параллельна притоку шторма и наклоняется вверх, когда она принимается восходящим потоком, создавая таким образом вертикальную завихренность.
По мере того, как мезоциклон опускается ниже основания облака, он начинает втягивать прохладный влажный воздух из области нисходящего потока бури. Это слияние теплого воздуха в восходящем потоке и этого холодного воздуха вызывает образование вращающегося пристенного облака. RFD также фокусирует основание мезоциклона, заставляя его откачивать воздух из все меньшей и меньшей площади на земле. По мере того, как восходящий поток усиливается, он создает область низкого давления на поверхности. Это тянет сфокусированный мезоциклон вниз в виде видимой воронки для конденсата. Когда воронка опускается, RFD также достигает земли, создавая фронт порыва, который может нанести серьезный ущерб на большом расстоянии от торнадо. Обычно воронкообразное облако начинает наносить ущерб земле (превращаясь в торнадо) в течение нескольких минут после того, как RFD достигает земли. [ необходима цитата ]
Полевые исследования показали, что для того, чтобы суперячейка произвела торнадо, RFD должен быть не более чем на несколько кельвинов холоднее, чем восходящий поток. Кроме того, FFD ( нисходящий поток переднего фланга ) кажется более теплым в торнадических суперячейках, чем в неторнадических суперячейках. [ необходима цитата ]
Хотя многие предполагают нисходящий процесс, в котором сначала образуется мезоциклон среднего уровня, который соединяется с мезоциклоном или торнадоциклоном низкого уровня, а затем формируется вихрь ниже основания облака и становится концентрированным вихрем из-за конвергенции при достижении поверхности, он наблюдались уже давно, и сейчас все чаще появляются свидетельства того, что многие торнадо сначала образуются у поверхности или одновременно с поверхности на низкие и средние уровни на высоте. [6] [7]
Мизоциклоны
Смерчи
Водяные смерчи определяются как смерчи над водой. Однако, в то время как некоторые водяные смерчи являются сверхклеточными (также известными как «торнадные водяные смерчи»), формируясь в процессе, аналогичном таковому у их наземных собратьев, большинство из них намного слабее и вызваны различными процессами атмосферной динамики. Обычно они развиваются во влажных средах с небольшим вертикальным сдвигом ветра в областях, где ветер сходится (конвергенция), таких как наземные бризы , полосы влияния озера , линии фрикционного схождения от близлежащих массивов суши или поверхностные впадины. Водяные смерчи обычно развиваются так же, как их родительские облака находятся в процессе развития. Предполагается, что они вращаются вверх по мере продвижения вверх по границе поверхности от горизонтального сдвига у поверхности, а затем растягиваются вверх к облаку, когда вихрь сдвига низкого уровня совпадает с развивающимся кучевым облаком или грозой. [8] Их родительское облако может быть столь же безобидным, как умеренное кучевое облако, или столь же значительным, как суперячейка.
Смерчи
Наземные смерчи - это смерчи, которые не образуются из суперячеек и похожи по внешнему виду и структуре на водяные смерчи в хорошую погоду, за исключением того, что они образуются над сушей, а не над водой. Считается, что они образуются аналогично более слабым водяным смерчам [9] в том смысле, что они образуются во время стадии роста конвективных облаков за счет поглощения и увеличения завихренности пограничного слоя восходящим потоком кумулятивной башни.
Мезовихря
QLCS
Иногда смерчи образуются с мезовихрями внутри линий шквалов (QLCS, квазилинейные конвективные системы), чаще всего в регионах средних широт . Мезоциклонические торнадо могут также образовываться со встроенными суперячейками внутри линий шквалов.
Тропические циклоны
Мезовихри или мини-водовороты в интенсивных тропических циклонах, особенно в пределах глаз, могут привести к торнадо. Встроенные суперячейки могут вызывать мезоциклонические торнадо в правом переднем квадранте или, в частности, в определенных ситуациях с внешними полосами дождя.
Огненные вихри и пироторнадогенез
Большинство вихрей, вызванных пожарами или вулканическими извержениями, не являются торнадными вихрями, однако в редких случаях циркуляции с большими лесными пожарами, пожарами или выбросами действительно достигают нижней границы облаков, и в очень редких случаях наблюдаются пирокумулонимбы с торнадными мезоциклонами.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Сундук, Брайс Э .; Доктор медицины Паркер (2017). «Неустойчивость торнадогенеза: ансамбль смоделированных ненорнадических и торнадических суперячеек в средах VORTEX2» . Пн. Wea. Ред . 145 (11): 4605–4625. Bibcode : 2017MWRv..145.4605C . DOI : 10.1175 / MWR-D-17-0152.1 .
- ^ Трапп, Р. Джеффри; Р. Дэвис-Джонс (1997). «Торнадогенез с динамическим эффектом трубы и без него» . J. Atmos. Sci . 54 (1): 113–133. Bibcode : 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 суперячейках: что мы знаем и чего не знаем» . Симпозиум по проблемам сильных конвективных штормов . Атланта, Джорджия: Американское метеорологическое общество.
- ^ Френч, Майкл М .; DM Kingfield (2019). «Характеристики рассеивания торнадо-вихрей, связанных с длительными торнадо» . J. Appl. Meteorol. Climatol . 58 (2): 317–339. Bibcode : 2019JApMC..58..317F . DOI : 10,1175 / JAMC D-18-0187.1 .
- ^ Досуэлл, Моллер, Андерсон; и другие. (2005). «Полевое руководство для опытных корректировщиков» (PDF) . Министерство торговли США . Архивировано из оригинального (PDF) 23 августа 2006 года . Проверено 20 сентября 2006 . Внешняя ссылка в
|publisher=
( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Яна, Хаузер; Х. Блюстайн; А. Сеймон; Дж. Снайдер; К. Тим (декабрь 2018 г.). "Быстрые мобильные радиолокационные наблюдения за торнадогенезом" . Осеннее собрание AGU . Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз.
- ^ Трапп, Р.Дж.; ЭД Митчелл (1999). «Сигнатуры нисходящего и не нисходящего торнадического вихря, обнаруженные WSR-88D». Wea. Прогнозирование . 14 (5): 625–639. Bibcode : 1999WtFor..14..625T . DOI : 10,1175 / 1520-0434 (1999) 014 <0625: DANTVS> 2.0.CO; 2 .
- ^ Барри К. Чой и Скотт М. Спратт. Использование WSR-88D для прогнозирования смерчей в Восточной Центральной Флориде. Проверено 25 октября 2006 г.
- ^ Национальная метеорологическая служба (30 июня 2017 г.). «EF-0 Landspout Tornado возле Гранд-Джанкшен, штат Мичиган, 30 июня 2017 года» . Проверено 20 марта 2018 года .
дальнейшее чтение
- Марковски, Пол М .; Ю. П. Ричардсон (июль 2009 г.). «Торнадогенез: наше текущее понимание, прогнозные соображения и вопросы для руководства будущими исследованиями» (PDF) . Атмос. Res . 93 (1–3): 3–10. Bibcode : 2009AtmRe..93 .... 3M . DOI : 10.1016 / j.atmosres.2008.09.015 .
- Дэвис-Джонс, Роберт (2015). «Обзор динамики суперячейки и торнадо». Атмос. Res . 158–159: 274–291. Bibcode : 2015AtmRe.158..274D . DOI : 10.1016 / j.atmosres.2014.04.007 .
Внешние ссылки
- Марковский, Пол ; Ю. Ричардсон (2014). «Что мы знаем и не знаем о формировании торнадо». Phys. Сегодня . 67 (9): 26–31. Bibcode : 2014PhT .... 67i..26M . DOI : 10.1063 / PT.3.2514 .
- Марковский, Пол ; Иветт Ричардсон (июль – август 2013 г.). «Как сделать торнадо» (PDF) . Weatherwise . 66 (4): 12–19. DOI : 10.1080 / 00431672.2013.800413 . S2CID 191649696 .
- Торнадогенез в суперячейках: три основных ингредиента (NWS)
- Расмуссен, Эрик ; J. Straka; К. Канак; и другие. (2009). «Торнадогенез: неизвестные. Что еще нужно узнать о торнадо?» (ppt) . Системы Расмуссена . Проверено 14 февраля 2012 .[ постоянная мертвая ссылка ]
- Исследование Tornadogenesis от Erik Rasmussen и соавт и Павла Марковский и др , а также Джош Wurman и др
- Моделирование и визуализация гроз, торнадо и проливов дождя доктора Ли Орфа