Cunoașteți definiția unui supercel? Mi s-a părut că este ceva din domeniul matematicii sau fizicii nucleare. Poate că există așa ceva, dar acum vom vorbi despre fenomene naturale.
Cauza unor fenomene precum furtunile, ploile abundente și intensificarea zgomotoasă a vântului sunt nori cumulonimbus monocelulari și multicelulari, care se adună destul de des pe vara. Un monocel este un singur nor cumulonimbus care există independent de celelalte. O multicelula este deja un grup (acumulare) de celule mono, care sunt unite de o nicovală. Adică atunci când o celulă se descompune, atunci un alt nucleu în apropierea ei, sau nuclearea apare simultan. Aceste complexe pot ocupa o suprafață de la câteva zeci până la câteva sute de mii de km2.
Acestea din urmă sunt numite Clustere convective mezoscale (MCC). Acestea sunt capabile să provoace squalls puternici, grindină puternică și precipitații abundente. Cu toate acestea, ele nu sunt nimic special - doar o acumulare de nori puternici cumulonimbus. Există însă o formațiune atmosferică care produce condiții meteorologice și mai severe, inclusiv o tornadă și se numește supercelă. Condițiile și structura lor de formare sunt fundamental diferite de norii obișnuiți cumulonimbus. Și acest articol este doar despre aceste obiecte uimitoare, rare și interesante ale atmosferei.
Monocelele și multicelele
Pentru început, luați în considerare procesele de formare a monocelelor convenționale. Într-o zi senină de vară, soarele încălzește suprafața de dedesubt. Ca urmare, are loc convecția termică, ceea ce duce la apariția „embrionilor” unei viitoare furtuni - nori de cumul plat (Cu hum.), A căror înălțime nu depășește 1 km. De obicei, sunt generate de creșterea haotică a volumelor de aer încălzit - termale sub formă de bule. În acest caz, norul rezultat va dura o perioadă de timp (zeci de minute) și, în cele din urmă, se va dizolva fără a trece la o altă etapă de dezvoltare. Este o chestiune diferită atunci când termicul plutitor ia forma unui flux continuu de aer, mai degrabă decât un balon. În același timp, în locurile din care a crescut aerul, se formează o rară. Este umplut cu aer din părți. Deasupra, dimpotrivă, excesul de aer tinde să se răspândească în părți. La o anumită distanță, traficul aerian se închide. Ca urmare, se formează o celulă convectivă.
Mai mult, Cu hum. trece în cumulus mediu sau cumulus nori puternici (Cu med., Cu cong.), a căror înălțime este deja de până la 4 km. Un nor plat cumulus va trece într-o medie, apoi într-unul puternic, sau își va încheia evoluția, rămânând la prima etapă, depinde doar de starea atmosferei într-un loc dat și la un moment dat. Principalii factori care contribuie la creșterea norilor convectivi sunt o scădere bruscă a temperaturii cu înălțimea în atmosfera de fundal, precum și eliberarea de căldură în timpul tranzițiilor de fază ale umidității (condens, îngheț, sublimare), care necesită un conținut suficient de ridicat de vapori de apă în aer. Un factor limitativ este prezența straturilor în atmosferă în care temperatura scade ușor cu înălțimea, până la izotermă (temperatura nu se schimbă cu înălțimea) sau inversarea (încălzirea cu înălțimea). În condiții favorabile, Cu cong.se transformă într-un nor cumulonimbus Cb, care provoacă ploi, furtuni și grindină. În orice caz, un nor cumulonimbus apare inițial ca Cu hum, și nu în mod spontan.
Video promotional:
O caracteristică distinctivă a acestui nor este vârful înghețat, care a atins stratul de inversiune (înălțimea Cb este determinată de nivelul de condensare și nivelul de convecție - respectiv, limitele inferioare și superioare ale norului. În latitudinile tropicale, înălțimea acestor nori poate atinge 20 km și se poate sparge prin tropopauză). Se numește nicovală și este un strat de nori dens cirrus dezvoltați în plan orizontal. În acest moment, norul a atins dezvoltarea maximă. În același timp, împreună cu fluxurile ascendente din nor, fluxurile descendente sunt formate ca urmare a precipitațiilor. Precipitațiile căzute răcesc aerul din jur, devin din ce în ce mai dense și încep să coboare la suprafață (observăm acest proces pe pământ ca pe un pâlpâie) din ce în ce mai mult blocând actualizările, care sunt foarte necesare existenței norului. Și orice deznodământ are un efect dăunător asupra genezei norului.
Astfel, un nor care a crescut până la stadiul Cb semnează imediat propriul său mandat de moarte. Studiile arată că proiectele de desăvârșire din partea sa inferioară și din stratul sub-nor au un efect deosebit de puternic - de sub nor, figurat vorbind, fundația este eliminată. Ca urmare, începe etapa finală a existenței Cb - disiparea sa. În această etapă, doar norii sunt observați sub nor, înlocuindu-i complet pe cei ascendenți; precipitațiile slăbesc treptat și se opresc, norul devine mai puțin dens, trecând treptat într-un strat de nori dens cirrus. Aici se termină existența lui. Astfel, norul trece prin toate etapele evoluției în aproximativ o oră: norul crește în 10 minute, stadiul de maturitate durează aproximativ 20 - 25 minute, iar disiparea are loc în aproximativ 30 de minute.
Un monocel este un nor care constă dintr-o celulă convectivă, dar cel mai adesea (în aproximativ 80% din cazuri) se observă mai multe celule - un grup de celule convective în diferite stadii de dezvoltare, unite de o nicovală. În timpul activității de furtună cu mai multe celule, fluxurile descendente de aer rece ale norului „părinte” creează fluxuri ascendente care formează tunete „fiice”. Cu toate acestea, trebuie amintit că toate celulele nu pot fi niciodată simultan în aceeași etapă de dezvoltare! Durata de viață a multicelelor este mult mai lungă - de ordinul mai multor ore.
Supercell. Noțiuni de bază
O supercelă este o monocelă convectivă foarte puternică. Procesul formării și structurii sale este foarte diferit de norii obișnuiți cumulonimbus. Prin urmare, acest fenomen este de mare interes pentru oamenii de știință. Interesul constă în faptul că un monocel obișnuit în anumite condiții se transformă într-un fel de „monstru” care poate exista aproximativ 4 - 5 ore practic neschimbat, fiind cvasi-staționar și generează toate fenomenele meteorologice periculoase. Diametrul unei supercele poate atinge 50 km sau mai mult, iar înălțimea sa depășește adesea 10 km. Viteza ascendentă din interiorul supercelului atinge 50 m / s și chiar mai mult. Ca urmare, grindina se formează adesea cu un diametru de 10 cm sau mai mult. Mai jos vom lua în considerare condițiile de formare, dinamica și structura supercelei.
Principalii factori necesari pentru formarea unei supercele sunt forfecarea vântului (schimbarea vitezei și direcției vântului cu înălțimea în stratul 0 - 6 km), prezența unui flux de jet la niveluri scăzute și instabilitate puternică în atmosferă atunci când se observă „convecția explozivă”. Inițial, norul are caracteristicile unui monocel cu fluxuri ascendente directe de aer cald și umed, dar apoi la o anumită înălțime se observă forfecarea vântului și (sau) jetului, care începe să spire fluxul ascendent și îl înclină ușor de pe axa verticală. În prima figură, o săgeată subțire roșie arată o forfecare a vântului (jet de jet), o săgeată largă - o actualizare.
Ca urmare a contactului său cu fluxul de jet, începe să se rotească în plan orizontal. Apoi fluxul ascendent, care se rotește într-o spirală, se transformă treptat de la orizontală la mai verticală. Acest lucru poate fi văzut în a doua figură. În cele din urmă, actualizarea preia o axă aproape verticală. În același timp, rotația continuă și este atât de puternică încât, în cele din urmă, se sparge prin nicovală, formând o cupolă deasupra ei - o coroană falnică. Aspectul acestei cupole indică actualizări puternice care sunt capabile să se desprindă de stratul de inversiune. Această coloană rotativă este „inima” supercelului și este numită mezociclonă. Diametrul său poate varia de la 2 la 10 km. Coroana falnică indică doar prezența unui mezociclon.
Durata de viață lungă și stabilitatea supercelului sunt asociate cu următoarele. Datorită mezociclonei, precipitațiile apar ușor departe de fluxul ascendent și, prin urmare, sunt observate și lateralele (mai ales pe ambele părți ale mezociclonei). În acest caz, ambele fluxuri (descendent și ascendent) coexistă între ele - sunt prieteni: coborând, primul transferă aerul cald în sus și nu blochează accesul la celulă, sporind în continuare fluxul ascendent. Și cu cât actualizarea este mai puternică, cu atât precipitațiile sunt mai puternice, ceea ce determină apariția și mai mare, care forțează din ce în ce mai mult aerul de suprafață în sus. Și dacă celula este asemănătoare cu o roată, se dovedește că precipitațiile într-o astfel de situație, așa cum s-a întâmplat, învârte această roată. Drept urmare, supercelul poate exista multe ore,extinzându-se în această perioadă cu zeci de kilometri în lățime și lungime, generând grindină mare, precipitații abundente și adesea tornade. În acest moment, la suprafața pământului apar 3 minifronturi: 2 cele reci în zona debitelor de coborâre și una caldă în zona celor ascendente (vezi Fig. 1). Adică apare un ciclon în miniatură, al cărui „embrion” este exact aceeași mezociclonă.
După cum am menționat mai sus, tornadele apar nu numai în supercele, ci și în monocelule obișnuite și multi-celule. Cu toate acestea, există o diferență principală: într-o supercelă, precipitațiile și tornadele sunt observate simultan, iar în celule mono și multi-celule - mai întâi o tornadă, apoi precipitații, în plus, în zona în care s-a observat tornada. Acest lucru se datorează absenței unei deplasări evidente în spațiul părții superioare „cristaline” a norului și a părții inferioare în care curge aer cald. În plus, în supercelule există de obicei un flux de jet deasupra apexului, care transportă aerul deplasat departe de nor, ca urmare a căruia se observă o nicovală foarte alungită (vezi Fig. 1), în timp ce într-o celulă normală aerul rece deplasat de cald suplimentar blochează „puterea”. Prin urmare, tornadele din astfel de celule sunt de scurtă durată, slabe,și sunt rareori într-un stadiu mai mare decât un nor de pâlnie.
Trebuie menționat faptul că supercelulele sunt mari și mici, cu o coroană falnică joasă sau înaltă și se pot forma oriunde, dar mai ales în statele centrale ale Statelor Unite - pe Marile Câmpii. În Europa și Rusia, acestea sunt extrem de rare și există un singur tip - supercele HP. Clasificarea va fi discutată mai jos. Supercelulele sunt întotdeauna asociate cu forfecare semnificativă a vântului și valori mari ale CAPE - un indicator al instabilității. Pentru supercelele, limita de forfecare verticală începe de la 20 m / s în stratul de 0-6 km.
Toate supercelulele produc condiții meteorologice dure (grindină, ploaie, furtuni), dar doar 30% sau mai puține dintre ele generează tornade, deci trebuie să încercați să distingi supercelele generatoare de tornadă de cele mai „calme”.
O schimbare puternică în stratul de 0-6 km (hodograf lung) și o flotabilitate suficientă sunt necesare pentru formarea unei meociclone puternice. Formarea unei supercele în condițiile unei curburi semnificative a hodografului în stratul de 0,2 km promovează dezvoltarea unei tornade. Totuși, dezvoltarea unei tornade depinde de structura dinamică a furtunii. Trebuie să existe o actualizare puternică și o rotație verticală pentru o dezvoltare puternică a mezociclonei și tornadelor. Mușchiul orizontal cauzat de forfecarea verticală este decisiv în formarea mezociclonei.
Supercelele sunt, în general, clasificate în 3 tipuri. Dar nu toate supercelulele corespund în mod clar unei specii specifice și trec adesea de la o specie la alta în cursul evoluției lor. Toate tipurile de celule generează condiții meteorologice dure.
Supercel clasic - Adică este supercelul ideal, care conține aproape toate elementele de mai sus, atât pe radar, cât și vizual. Indicii de instabilitate pentru acest tip sunt: CAPE: 1500 - 3500 J / kg, Li de la -4 la -10. Dar în natură, astfel de celule sunt destul de rare, celelalte două tipuri sunt mai des observate.
Supercel tip LP (Precipitație scăzută). Această clasă de supercele are o suprafață mică cu precipitații scăzute (ploaie, grindină), separată de actualizarea. Acest tip poate fi recunoscut cu ușurință de canelurile de nor sculptate de la baza actualizării și, uneori, are aspectul de a fi „flămând” în comparație cu supercelul clasic. Acest lucru se datorează faptului că acestea se formează de-a lungul așa-numitelor. linii uscate (atunci când aerul cald și umed este observat în apropierea suprafeței, care se mărginește, ca un front rece, sub aerul mai cald și mai uscat, întrucât acesta din urmă este mai puțin dens), având puțin umiditate disponibilă pentru dezvoltarea sa, în ciuda unei forfecări puternice a vântului … Astfel de celule, de obicei, se prăbușesc rapid fără a se schimba în alte tipuri. De obicei, generează tornade slabe și grindină cu dimensiunea mai mică de 1 inch. Din cauza lipsei de precipitații abundente,acest tip de celule are reflexe radare slabe, fără un ecou clar al cârligului, chiar dacă o tornadă este de fapt observată la acea vreme. Activitatea furtunii unei astfel de celule este semnificativ mai mică comparativ cu alte tipuri, iar fulgerul este predominant intra-nor (IC), și nu între nor și sol (CG). Aceste supercele sunt formate la CAPE egală cu 500 - 3500 J / kg și Li: -2 - (-8). Astfel de celule se găsesc în principal în statele centrale ale Statelor Unite în lunile de primăvară și vară. Au fost observate și în Australia. Astfel de celule se găsesc în principal în statele centrale ale Statelor Unite în lunile de primăvară și vară. Au fost observate și în Australia. Astfel de celule se găsesc în principal în statele centrale ale Statelor Unite în lunile de primăvară și vară. Au fost observate și în Australia.
HP tip Supercell (precipitații ridicate). Acest tip de supercel are precipitații mult mai mari decât alte tipuri, care pot înconjura complet mezociclonul. O astfel de celulă este deosebit de periculoasă, deoarece poate conține o tornadă puternică, care este ascunsă vizual în spatele unui perete de precipitații. Supercelele HP produc adesea inundații și declinuri severe, dar sunt mai puțin susceptibile să formeze grindină mare decât alte tipuri. Sa remarcat că aceste supercele generează mai multe descărcări IC și CG decât alte tipuri. Indicele CAPE pentru aceste supercele este de 2000 - 7000 J / kg sau mai mult, iar Li trebuie să fie sub -6. Astfel de celule se mișcă relativ lent.
După 4 ani de căutări nereușite, fotograful Mike Olbinski a găsit ceea ce căuta. Pe 3 iunie, în apropiere de Booker, Texas, a văzut acel supercel rotativ foarte rar.
Urmăriți ecran complet la calitate HD:
Iată un alt videoclip:
