Oletko perehtynyt superkennon määritelmään? Minusta näytti, että tämä on jotain matematiikan tai ydinfysiikan alalta. Ehkä on olemassa sellainen asia, mutta puhumme nyt luonnonilmiöistä.
Syy sellaisille ilmiöille kuin ukkosmyrsky, rankkasade ja tuulen voimakkuuden kiihtyminen ovat yksisoluisia ja monisoluisia cumulonimbus-pilviä, jotka kasaantuvat usein taivaalle kesäkaudella. Yksisolu on yksi yksittäinen cumulonimbus-pilvi, joka esiintyy muista riippumatta. Monisolu on jo klusteri (kertyminen) monosoluista, joita yhdistää yksi alas. Eli kun yksi solu hajoaa, sitten toinen ydin sen lähellä, tai ydin muodostuu samanaikaisesti. Nämä kompleksit voivat olla alueella useista kymmenistä useisiin satoihin tuhansiin km2.
Jälkimmäisiä kutsutaan Mesoscale Convective Clusters (MCC). Ne kykenevät aiheuttamaan voimakkaita putouksia, rankkaa rakeista ja rankkasateita. Ne eivät kuitenkaan ole mitään erikoista - vain voimakkaiden cumulonimbus-pilvien kerääntyminen. Mutta on ilmakehän muodostuma, joka tuottaa vielä vakavampia sääolosuhteita, mukaan lukien tornaado, ja sitä kutsutaan superkennoksi. Niiden muodostumisolosuhteet ja rakenne eroavat pohjimmiltaan tavallisista cumulonimbus-pilvistä. Ja tämä artikkeli koskee juuri näitä hämmästyttäviä, harvinaisia ja jännittäviä ilmapiirin kohteita.
Yksisolut ja monisolut
Aluksi harkitse tavanomaisten yksisolujen muodostumisprosesseja. Selkeänä kesäpäivänä aurinko lämmittää alapinnan. Seurauksena on lämpökonvektio, joka johtaa tulevan ukkosmyrskyn "alkioiden" syntymiseen - tasaisiin kumupilviin (Cu hum.), Joiden korkeus on enintään 1 km. Niitä syntyy yleensä kaoottisesti kasvavista lämmitettyjen ilmatermien määristä kuplan muodossa. Tässä tapauksessa syntyvä pilvi kestää jonkin aikaa (kymmeniä minuutteja) ja lopulta liukenee siirtymättä toiseen kehitysvaiheeseen. Eri asia on, kun syntyvä lämpö ei ole kupla, vaan jatkuva ilmavirta. Samaan aikaan paikoissa, joista ilma nousi, muodostuu harvinainen. Se on täynnä ilmaa sivuilta. Edellä, päinvastoin, ylimääräisellä ilmalla on taipumus levitä sivuille. Jonkin matkan päässä lentoliikenne sulkeutuu. Seurauksena muodostuu konvektiivinen kenno.
Lisäksi Cu hum. kulkee kumulatiivisiin keskipitkän tai cumulus voimakkaisiin pilviin (Cu med., Cu cong.), joiden korkeus on jo 4 km. Kuplakerros tasainen pilvi siirtyy keskipilvään ja sitten voimakkaaseen pilveen, tai se lopettaa kehityksensä, jäljellä ensimmäisessä vaiheessa, riippuu vain ilmakehän tilasta tietyssä paikassa ja tiettynä ajankohtana. Tärkeimmät konvektiivisten pilvien kasvuun vaikuttavat tekijät ovat lämpötilan jyrkkä pudotus taustailman korkeuden kanssa, samoin kuin lämmön vapautuminen kosteuden vaihesiirtymien (tiivistyminen, jäätyminen, sublimaatio) aikana, mikä edellyttää riittävän suurta vesihöyrypitoisuutta ilmassa. Rajoittava tekijä on kerrosten läsnäolo ilmakehässä, joissa lämpötila laskee hiukan korkeuden myötä, isotermiin saakka (lämpötila ei muutu korkeuden kanssa) tai inversioksi (korkeuden lämpeneminen). Suotuisissa olosuhteissa Cu-kong.muuttuu cumulonimbus Cb -pilviksi, joka aiheuttaa ukkosta, ukkosta ja rakeista. Mutta joka tapauksessa, cumulonimbus-pilvi näyttää alun perin nimellä Cu hum, eikä spontaanisti.
Mainosvideo:
Tämän pilven erityispiirre on jäinen huippukokous, joka on saavuttanut käänteisen kerroksen (korkeus Cb määräytyy kondensaatiotason ja konvektiotason mukaan - vastaavasti pilven ala- ja ylärajat. Trooppisilla leveysasteilla näiden pilvien korkeus voi nousta 20 km: iin ja murtautua tropopauksen läpi). Sitä kutsutaan alasiksi ja se on vaakatasossa kehittyneiden tiheiden sirkuspilvien kerros. Tällä hetkellä pilvi saavutti maksimikehityksen. Samaan aikaan sateen seurauksena muodostuu laskevia virtauksia pilvessä nousevien virtojen ohella. Laskevat sateet jäähdyttävät ympäröivää ilmaa, tiivistyvät ja alkavat laskeutua pintaan (havaitsemme tätä prosessia kentällä kuin kaltevuus) tukkivat yhä enemmän nousuja, jotka ovat erittäin tarpeellisia pilven olemassaololle. Ja kaikilla myötäsuunnilla on haitallinen vaikutus pilvien syntyyn.
Siten Cb-vaiheeseen kasvanut pilvi allekirjoittaa välittömästi oman kuolemantapausmääräyksen. Tutkimukset osoittavat, että alaosassa ja alapilvikerroksessa olevilla alavarjeilla on erityisen voimakas vaikutus - pilven alla, kuvattuna sanoen, pohja on kaatunut. Seurauksena Cb: n olemassaolon viimeinen vaihe alkaa - sen häviäminen. Tässä vaiheessa pilven alla havaitaan vain alalajeja, jotka korvaavat nousevat kokonaan; sademäärä heikkenee vähitellen ja pysähtyy, pilvi muuttuu vähemmän tiheäksi, siirtyen vähitellen tiheän sirkuspilven kerrokseen. Tässä hänen olemassaolonsa päättyy. Täten pilvi käy läpi kaikki evoluution vaiheet noin tunnissa: pilvi kasvaa 10 minuutissa, kypsyysaste kestää noin 20-25 minuuttia ja hajoaminen tapahtuu noin 30 minuutissa.
Yksisolu on pilvi, joka koostuu yhdestä konvektiivisesta solusta, mutta useimmiten (noin 80%: ssa tapauksista) havaitaan monisoluja - ryhmää konvektiivisia soluja, jotka ovat eri kehitysvaiheissa, yhdistäen yhden alasin. Monisoluisen ukkosaktiivisuuden aikana "vanhemman" pilven laskevat kylmän ilman virrat luovat nousevia virtauksia, jotka muodostavat "tytär" ukkospilviä. On kuitenkin muistettava, että kaikki solut eivät voi koskaan olla samanaikaisesti samassa kehitysvaiheessa! Monisolujen elinikä on paljon pidempi - useita tunteja.
Supercell. Peruskonseptit
Superkenno on erittäin voimakas konvektiivinen yksisolu. Sen muodostumisprosessi ja rakenne eroavat hyvin tavallisista cumulonimbus-pilvistä. Siksi tämä ilmiö kiinnostaa tutkijoita paljon. Kiinnostuksena on se, että tavallisesta yksisolusta tietyissä olosuhteissa tulee eräänlainen "hirviö", joka voi olla olemassa noin 4-5 tuntia käytännöllisesti muuttumattomana ja joka on lähes paikallaan ja tuottaa kaikki vaaralliset sääilmiöt. Superkennon halkaisija voi olla vähintään 50 km ja sen korkeus ylittää usein 10 km. Nouseva nopeus superkennon sisällä saavuttaa 50 m / s ja jopa enemmän. Seurauksena on rake, jonka halkaisija on vähintään 10 cm. Jäljempänä tarkastellaan supersolun muodostumisolosuhteita, dynamiikkaa ja rakennetta.
Tärkeimmät superkennon muodostumiseen tarvittavat tekijät ovat tuulen leikkaus (tuulen nopeuden ja suunnan muutokset kerroksen korkeuden ollessa kerroksessa 0 - 6 km), suihkuputken läsnäolo alhaisella tasolla ja voimakas epävakaus ilmakehässä, kun havaitaan "räjähtävä konvektio". Alun perin pilvellä on yksisolujen ominaisuudet, joissa on suoraa nousevaa lämmin ja kostea ilmavirta, mutta sitten tietyllä korkeudella havaitaan tuulenleikkaus ja / tai suihkuvirta, joka alkaa kiertää nousevaa virtausta ja kallistaa sitä hieman pystyakselista. Ensimmäisessä kuvassa punaisella ohuella nuolella on tuulenleikkaus (suihkuputki), leveällä nuolella - nousu.
Koska se on kosketuksissa suihkuputken kanssa, se alkaa kiertyä vaakatasossa. Sitten spiraalissa pyörivä nouseva virta muuttuu vähitellen vaakasuorasta pystysuoraksi. Tämä näkyy toisessa kuvassa. Viimeinkin nouseva siirtyy melkein pystyakselille. Samanaikaisesti kierto jatkuu ja se on niin voimakas, että lopulta murtuu alasin läpi muodostaen sen yläpuolelle kuplan - kohoavan kruunun. Tämän kupolin ulkonäkö viittaa voimakkaisiin nousuihin, jotka kykenevät murtamaan kääntökerroksen läpi. Tämä pyörivä pylväs on supersolun "sydän" ja sitä kutsutaan mesosyklooniksi. Sen halkaisija voi olla 2-10 km. Kohoava kruunu osoittaa vain mesosyklonin läsnäolon.
Superkennon pitkä käyttöikä ja stabiilisuus liittyvät seuraavaan. Mesosykloonin vuoksi saostumista tapahtuu hieman poispäin noususta, ja siksi myös alasauvoja havaitaan sivulle (pääasiassa mesosyklonin molemmille puolille). Tässä tapauksessa molemmat virrat (laskevat ja nousevat) esiintyvät rinnakkain - he ovat ystäviä: laskeutuessaan entinen siirtää lämpimää ilmaa ylöspäin eikä estä sen pääsyä soluun, tehostaen siten nousevaa virtausta edelleen. Ja mitä voimakkaampi nousuveto on, sitä voimakkaampi on saostuminen, mikä aiheuttaa vielä suurempia ala-akselia, jotka pakottavat yhä enemmän pinta-ilmaa ylöspäin. Ja jos kennoa verrataan pyörään, osoittautuu, että sateet sellaisessa tilanteessa pyörittävät tätä pyörää. Tämän seurauksena supersolu pystyy olemaan olemassa useita tunteja,laajenee tänä aikana kymmeniä kilometrejä leveydeltään ja pituudeltaan, aiheuttaen suuria rakeita, voimakkaita sateita ja usein tornadoja. Tällä hetkellä maapallon pinnalle ilmestyy 3 minirintamaa: 2 kylmää lattia-alueiden alueella ja lämmin nousevien alueella (katso kuva 1). Toisin sanoen ilmestyy pienoiskuvainen sykloni, jonka "alkio" on tarkalleen sama mesosyklooni.
Kuten edellä mainittiin, tornadoja esiintyy paitsi superkennoissa, myös tavallisissa mono- ja monisoluissa. Kuitenkin on suuri ero: superkennoissa saostumista ja tornadoja havaitaan samanaikaisesti ja mono- ja monisoluissa ensin tornadoa ja sitten sadetta ja alueella, jolla tornadoa havaittiin. Tämä johtuu siitä, ettei pilven ylemmässä "kristallogeenisessa" osassa ja alaosassa, johon lämmin ilma virtaa, ilmeistä muutosta puuttuisi. Lisäksi superkennoissa kärjen yläpuolella on yleensä suihkuvirta, joka kuljettaa syrjäytetyn ilman pois pilvestä, minkä seurauksena havaitaan erittäin pitkänomainen alasin (katso kuva 1), kun taas normaalissa kennossa lämmin siirtämä kylmä ilma laskeutuu reunoja pitkin ja siten estää lisäksi "virta". Siksi tällaisten solujen tornadot ovat lyhytaikaisia, heikkoja,ja ovat harvoin vaiheessa, joka on suurempi kuin suppilopilvi.
On huomattava, että superkennot ovat sekä suuria että pieniä, matalalla tai korkealla kohoavalla kruunulla, ja ne voivat muodostua missä tahansa, mutta pääasiassa Yhdysvaltojen keskusvaltioissa - Suurilla tasangoilla. Euroopassa ja Venäjällä ne ovat erittäin harvinaisia, ja niitä on vain yksi tyyppi - HP: n superkennot. Luokittelusta keskustellaan alla. Superkennoihin liittyy aina merkittävä tuulenleikkaus ja korkeat CAPE-arvot - epävakauden indikaattori. Supersolujen vertikaalinen leikkausraja alkaa nopeudella 20 m / s 0–6 km: n kerroksessa.
Kaikki superkennot tuottavat ankaria sääolosuhteita (rakeisuus, pilvet, sademyrskyt), mutta vain 30% niistä tai vähemmän tuottaa tornadoja, joten sinun on yritettävä erottaa tornadoa tuottavat superkennot "rauhallisemmista".
Voimakas muutos 0-6 km: n kerroksessa (pitkä hodografia) ja riittävä kelluvuus ovat välttämättömiä voimakkaan mesosyklonin muodostumiseksi. Superkennon muodostuminen olosuhteissa, joissa hodografin merkittävä kaarevuus on 0–2 km: n kerroksessa, edistää tornadon kehittymistä. Tornaadon kehitys riippuu kuitenkin myrskyn dynaamisesta rakenteesta. Vahvan mesosykloonin ja tornadon kehityksen on oltava voimakasta nousua ja pystysuuntaista kiertoa. Pystysuoran leikkauksen aiheuttama vaakasuora pyörre on ratkaiseva mesosykloonin muodostuksessa.
Superkennot luokitellaan yleensä kolmeen tyyppiin. Mutta kaikki superkennot eivät selvästi vastaa tiettyä lajia ja kulkevat usein lajista toiseen evoluutionsa aikana. Kaiken tyyppiset solut tuottavat ankaria sääolosuhteita.
Klassinen superkenno - eli se on ihanteellinen superkenno, joka sisältää melkein kaikki edellä mainitut elementit, sekä tutkalla että visuaalisesti. Epävakauden indeksit tälle tyypille ovat: CAPE: 1500 - 3500 J / kg, Li välillä -4 - -10. Mutta luonnossa tällaiset solut ovat melko harvinaisia; kahta muuta tyyppiä havaitaan useammin.
LP (Low Precipitation) -tyyppinen supersolu. Tällä supersolujen luokalla on pieni alue, jossa on vähän sateita (sade, rakeisuus), erotettuna noususta. Tämä tyyppi on helposti tunnistettavissa sisäänajoitettujen pilviurien avulla noususuunnan pohjassa, ja joskus näyttää siltä, että se on "nälkäinen" verrattuna klassiseen superkennoon. Tämä johtuu siitä, että ne muodostavat ns. kuivat linjat (kun lämmin ja kostea ilma havaitaan lähellä pintaa, joka kiilautuu, kuten kylmä etu, kuumimman ja kuivemman ilman alle, koska jälkimmäinen on vähemmän tiheä), joilla on vähän kehitykseen käytettävissä olevaa kosteutta voimakkaasta tuulenleikkauksesta huolimatta … Tällaiset solut romahtavat yleensä nopeasti muuttumatta muihin tyyppeihin. Ne tuottavat tyypillisesti heikkoja tornadoja ja rakeista ovat alle 1 tuumaa. Koska rankkasateita ei ole,tämän tyyppisissä soluissa on heikot tutkaheijastukset ilman selkeää koukun kaikua, vaikka tornaadoa tosiasiallisesti tarkkaillaan tuolloin. Tällaisen solun ukonaktiivisuus on huomattavasti alhaisempi kuin muihin tyyppeihin, ja salama on pääosin pilvisisäistä (IC), ei pilven ja maan välillä (CG). Nämä superkennot muodostetaan CAPE: llä, joka on yhtä suuri kuin 500 - 3500 J / kg ja Li: -2 - (-8). Tällaisia soluja löytyy pääasiassa Yhdysvaltojen keskusvaltioista kevään ja kesäkuukausien aikana. Niitä on havaittu myös Australiassa. Tällaisia soluja löytyy pääasiassa Yhdysvaltojen keskusvaltioista kevään ja kesäkuukausien aikana. Niitä on havaittu myös Australiassa. Tällaisia soluja löytyy pääasiassa Yhdysvaltojen keskusvaltioista kevään ja kesäkuukausien aikana. Niitä on havaittu myös Australiassa.
Superkenno tyyppi HP (korkea saostuvuus). Tämän tyyppisissä superkennoissa on paljon enemmän sateita kuin muilla tyypeillä, jotka voivat ympäröi mesosykloonin kokonaan. Tällainen kenno on erityisen vaarallinen, koska se voi sisältää voimakkaan tornadon, joka on visuaalisesti piilotettu sateenmuurin taakse. HP: n superkennot aiheuttavat usein tulvia ja vakavia alavirtauksia, mutta ne muodostavat vähemmän todennäköisesti suurta rakeisuutta kuin muut tyypit. Todettiin, että nämä superkennot tuottavat enemmän IC- ja CG-purkauksia kuin muut tyypit. Näiden superkennojen CAPE-indeksi on vähintään 2000 - 7000 J / kg ja Li: n tulisi olla alle -6. Tällaiset solut liikkuvat suhteellisen hitaasti.
Neljän vuoden epäonnistuneiden hakujen jälkeen valokuvaaja Mike Olbinski löysi etsimänsä. Hän näki 3. kesäkuuta Bookerin lähellä, Texasissa, hyvin harvan pyörivän superkennon.
Katso koko näytön HD-laatu:
Tässä on toinen video: