Közepes szélességű ciklon főzése

Prioritás.

A szakasz befejezése után képesnek kell lennie megvitatni azokat az összetevőket, amelyek szükségesek a közepes szélességű ciklon kialakulásához és fejlődéséhez. Meg kell tudnia vitatni a közepes szélességű ciklon keringése által okozott hőmérsékleti előrelépéseket, meg kell határoznia a meleg szektort, és meg kell vitatnia azokat a körülményeket, amelyek egy közepes szélességű ciklon pusztulását idézik elő.

Néhány alacsony nyomású rendszer legendává válik. Amikor a közepes szélességi fokú ciklonok télen különösen erősek, a hóviharok egész régiókat napokig vagy hetekig megbéníthatják. A heves időjárás és az ebből fakadó rendellenességek (és talán károk és életvesztések) olyan benyomást keltenek, hogy vadságukról szóló mesék generációkon át terjednek. Hallottál-e már valaha, vagy éltél-e át ezeken a történelmi közép-szélességi ciklonok bármelyikén?

Ha elolvassa ezeknek a történelmi viharoknak a leírását, talán észrevett néhány dolgot. Először néhányuk az Egyesült Államok keleti partjára hatott. Másodszor, a leírások közül több a "hőmérsékleti gradiensekre" vagy a melegről hidegre történő gyors változásra utal. Az 1888-as "gyermeki hóvihar" leírása ebben a tekintetben különösen megrendítő. A minnesotai lakosok leírtak egy "gyönyörű téli közepi napot", amely "elég meleg volt ahhoz, hogy elolvassa a havat". De amikor rideg, az északi-sarki levegő gyorsan megérkezett délután, a hőmérséklet gyorsan 0 fahrenheit fok alá süllyedt, szúró szél és heves hó. Emberek százai haltak meg, mert felkészületlenül fogták őket a viharban (ezt "Gyermekek hóviharának" hívják, mert sok áldozata iskolás volt, akik megpróbálták hazahozni az iskolából).

A hőmérsékleti változások és a keleti parti viharok gyakori megjelenése a fenti listán nem véletlen. A keleti part egy olyan terület, amely elsőrendű lehet a robbanásszerű ciklonfejlődéshez télen. De milyen összetevők szükségesek a félelmetes közepes szélességű ciklonok kialakulásához és fejlődéséhez?

A felső szintű divergencia forrása a helyi légoszlopok súlyának csökkentése érdekében ("felső szintű zavar")
Nagy felületi hőmérséklet-gradiens (más szóval egy elülső rész)

Ez az! A közepes szélességi fokú ciklon alapvető összetevői a felső szintű zavarok, amelyek divergenciát okoznak a magasban és a felületi fronton (ne feledje, hogy az elülső részek határokat jelölnek az ellentétes légtömegek között, így természetesen nagy a hőmérsékleti gradiensük). Pontosabban, egy közepes szélességű ciklon akkor születik meg, amikor egy felső szintű zavar áthalad egy felszíni álló fronton, és gyenge, alacsony nyomású területet hoz létre mentén, mivel a divergencia felfelé csökkenti a helyi légoszlopok súlyát.

Képzeljünk el egy idealizált álló frontot, amelynek hidegebb légtömege van a fronttól északra, melegebb légtömeg pedig délre. Amikor a felső szintű rendellenességtől való eltérés gyenge felületet eredményez, keringés alakul ki. Hogyan? Ne feledje, hogy a nyomás-gradiens erő és a Coriolis-erő együtt az óramutató járásával ellentétes keringést hoznak létre az északi féltekén az alacsony nyomás körül, míg a felszín közelében lévő súrlódás hatására a szelek alacsonyabb nyomás felé keresztezik a helyi izobárakat. A keringés megkezdi mozgatni a légtömegek széleit, mivel a déli áramlás az alacsony szinttől keletre a hideg levegő észak felé történő visszahúzódását és a meleg levegő észak felé történő elindulását okozza. Eközben az alacsony nyugati oldalán a hidegebb levegő déli irányba kezd zuhanni.

Tehát az álló front már nem "álló", mivel a levegő kezd mozogni a mélypont körül. A mélyponttól keletre meleg front (amely a hidegebb levegő visszahúzódását jelzi) alakul ki, amikor a hideg levegő észak felé vonul vissza, lehetővé téve a meleg levegő előrelépését. Eközben egy hidegfront (amely a hideg levegő előretörését jelöli) keletkezik a mélyponttól nyugatra, amikor a hideg levegő délebbre merülni kezd. Fokozatosan a hidegfront az óramutató járásával ellentétes irányban mozog az alacsony körül, miközben a hidegebb levegő körbefogja a déli oldalát (a jobb oldali ábrán fent látható), elősegítve egy jól körülhatárolható kép kialakulását. meleg szektor (a hidegfront előtti és a melegfronttól délre eső terület egy ciklon számára az északi féltekén), ahol viszonylag meleg és gyakran párás, különösen a melegebb hónapokban. Amikor egy hidegfront elhalad az Ön tartózkodási helyén, az átmenet a meleg szektorból a hideg front mögötti hidegebb levegőbe valóban drámai lehet!

Végül az alacsony vérkeringése a hőmérséklet-eloszlás mintázatát idézi elő (emlékeztetünk arra, hogy a hőmérséklet-szabályozás a meleg vagy a hideg levegő szél általi mozgását jelenti), hasonló ahhoz, amit a jobb oldali idealizált sematikus ábra mutat. A legerősebb meleg advekció a meleg fronttól északra, míg a legerősebb hideg advection a hideg front mögött következik be. Ezek a hőmérsékleti előírások segítenek módosítani a felső levegő mintázatát (amelyet a vázlaton a vastag, fekete kontúrok ábrázolnak), és erősítik a felső szintű zavarást, amely a felső szint divergenciáját okozza. Nagyobb felső szintű divergencia esetén a tengerszint nyomása tovább csökken, és az alacsonyabb erősödik, ami erősíti a nyomásgradienst, az alacsony szintű szelet és a hőmérsékleti előrelépéseket. Az erősebb hőmérsékleti előírások tovább erősítik a felső szintű zavarokat stb. Lényegében erős hőmérsékleti gradiensekre van szükség a közepes szélességű ciklonok fejlődéséhez, mivel a hőmérséklet-előrejelzés kulcsfontosságú szerepet játszik a ciklont erősítő pozitív visszacsatolási folyamatban (a ciklon megerősíti önmagát).

De, mint tudják, a légkörnek vannak olyan fékei és egyensúlyai, amelyek korlátozzák a ciklon erejét. Például az alacsony felszín erősödésével az alsó troposzféra erősebb szele erősebb konvergenciát eredményez az alacsony felszín közepe felé (ami súlyt ad a helyi légoszlopoknak), ezáltal némileg lelassítja a mélység erősödését.

Természetesen minden jónak véget kell vetnie, és a mélypont nem csak örökké erősödhet. Mi vet véget egy közepes szélességű ciklon életének? Először is, a felső szintű divergencia fő forrása végül elmozdul. Amint ez megtörténik, a mélypont közepe közelében lévő légoszlopokat fokozatosan elárasztja a konvergencia, és a tengerszint nyomása növekszik. Másodszor, az alacsony végek kissé elkülönülnek a frontokhoz kapcsolódó nagy hőmérsékleti gradiensektől. Ez a szétválasztás a ciklon életében későn következik be, az úgynevezett "elzáródásnak" (vagy "elzáródott szakasznak"). Az elzáródott szakaszban a felszíni időjárási térképeken egy lila elzáródott front jelenik meg, amely jelöli a határt a meleg elülsőtől északra fekvő "elavult" hűvös levegő és a hidegfront mögötti "frissebb" hideg levegő között. Vegye figyelembe, hogy az elzárt szakasz ezen sematikus ábráján az alacsony már nem a legnagyobb hőmérséklet-ellentétű zónában helyezkedik el, mint korábban az alacsony életében.

Tehát eltávolítva az erős felületi hőmérsékleti gradiensektől és hiányozva a felső szintű divergenciától, az alacsony gyengül és meghal, de megcsinálta a dolgát. Lehet, hogy azt kérdezi magától: "A közepes szélességű ciklonnak van munkája?" Valóban, igen! A melegebb légvezeték és a hidegebb levegő egyenlítővel történő szállítása révén az alacsony a vízszintes hőmérsékleti kontrasztok csökkentését eredményezte a hűvösebb magas szélességek és a melegebb alacsony szélességek között. Más szavakkal, a közepes szélességű ciklonok segítenek az atmoszférában egyensúlyra törekedni azáltal, hogy csökkentik a félgömb hőmérsékleti gradienseit.

A nagy hőmérsékleti gradiensek jelentősége a közepes szélességű ciklonok kialakulásában és fejlődésében megmagyarázza, miért kerül ilyen sok "nagy" vihar az Egyesült Államok keleti partja mentén. Télen gyakran természetes hőmérsékleti gradiens van a part közelében. Az Atlanti-óceán vize, amelyre emlékezhet, nagy hőkapacitással rendelkezik, általában melegebb, mint az Atlanti-óceán középső és északkeleti részén található hűvös föld. Az ebből eredő, természetesen nagy hőmérsékleti gradiens a part közelében termékeny táptalajt hoz létre az erős közepes szélességi ciklonok.

Ilyen vihar volt a "2016-os hóvihar", amely valójában Texasban "született" gyenge alacsony nyomású területként egy álló front mentén. Amint az alacsonyan fejlődött és megerősödött a keleti part felfelé vezető útján, több mint 30 hüvelyk havat dobott Nyugat-Virginia, Virginia, Maryland és Pennsylvania egyes részeire. Ha meg szeretné érteni a közepes szélességi fokú ciklon születését, életét és halálát, nézze meg a felszíni térképek ezen animációját, amely a 2016-os Blizzard életét öleli fel. Vegye figyelembe az első felállítást - egy "baba" 1009 millibár mélyen álló front Texasban, amely elválasztja a Mexikói-öböl meleg levegőjét (a 60-as és 70-es évek hőmérséklete) az Ohio fölötti magas nyomás által lehorgonyzott, sokkal hidegebb légtömegtől. Egy nap folyamán az alacsony sokkal erősebbé válik, erősebb nyomásgradienssel, valamint figyelemre méltó hideg és meleg előrelépéssel. Mire a vihar az atlanti-óceán közepén volt, heves 987 millibár volt az okklúzió. Ez a vihar a Texas fölött alacsony "babáról" az Atlanti-óceán fölé haladó mélypontra ment alig kevesebb, mint három nap alatt (a legtöbb közepes szélességi ciklon néhány napig, de alig több mint egy hétig tart).

De mi okozza a heves időt az erős közepes szélességű ciklonokkal? A szeleket nagyrészt az erős nyomásgradiens magyarázza. De mi van a nagy csapadékkal? Mindez a növekvő levegőre vezethető vissza, majd feljebb meg kell vizsgálni az alacsony nyomású rendszerekhez kapcsolódó emelkedő levegő különböző forrásait. Mint kiderült, a frontok fontos szerepet játszanak a közepes szélességű ciklonokkal növekvő levegő mintázatában, ezért tovább kell vizsgálnunk a frontokat. Olvass tovább.