Ali ste seznanjeni z definicijo supercelice? Zdelo se mi je, da je to nekaj s področja matematike ali jedrske fizike. Mogoče je kaj takega, vendar bomo zdaj govorili o naravnih pojavih.
Vzrok takšnih pojavov, kot so nevihte, močan dež in močnejši veter, so motni celični in večcelični kumulonimbusni oblaki, ki se v poletni sezoni dokaj pogosto zberejo na nebu. Monocelica je en sam kumulonimbusni oblak, ki obstaja neodvisno od drugih. Večcelična celica je že grozd (kopičenje) monocelic, ki jih združuje en nakovnik. To pomeni, da ko ena celica razpade, se hkrati pojavi drugo jedro v bližini ali nukleacija. Ti kompleksi lahko zasedejo območje od nekaj deset do nekaj sto tisoč km2.
Slednji se imenujejo Mesoscale Convective Clusters (MCC). Sposobni so povzročiti močne meteže, močno točo in močne padavine. Vendar niso nič posebnega - le kopičenje močnih kumulonimbusnih oblakov. Obstaja pa atmosferska tvorba, ki povzroča še hujše vremenske razmere, vključno s tornadom in se imenuje supercelica. Njihovi pogoji in struktura se bistveno razlikujejo od navadnih kumulonimbusnih oblakov. In ta članek govori samo o teh neverjetnih, redkih in vznemirljivih predmetih vzdušja.
Monocelice in večcelice
Za začetek razmislimo o procesih tvorjenja običajnih monocelic. V jasnem poletnem dnevu sonce ogreje podlago. Posledično nastane toplotna konvekcija, kar vodi v nastanek "zarodkov" bodoče nevihte - ploščatih kumulusnih oblakov (Cu hum.), Katerih višina ne presega 1 km. Običajno nastanejo s kaotično naraščajočimi količinami segretega zraka - termal v obliki mehurčkov. V tem primeru nastali oblak traja nekaj časa (na deset minut) in se sčasoma raztopi, ne da bi prešel na drugo stopnjo razvoja. Drugačna je stvar, ko nastajajoča toplota ima obliko ne mehurčka, temveč neprekinjenega zračnega toka. Hkrati se na mestih, iz katerih se je dvignil zrak, oblikuje redkost. S strani je napolnjen z zrakom. Zgoraj, nasprotno, se odvečni zrak nagiba na strani. Na neki razdalji se letalski promet zapre. Kot rezultat se tvori konvektivna celica.
Še več, Cu hum. prehaja v kumulus srednji ali kumulus močan oblak (Cu med., Cu cong.), katerega višina je že do 4 km. Kumulusni ploščati oblak bo prešel v srednji oblak, nato pa v močan, ali pa bo končal svojo evolucijo, ki bo ostal na prvi stopnji, odvisen samo od stanja ozračja na določenem mestu in v določenem času. Glavni dejavniki, ki prispevajo k rasti konvektivnih oblakov, sta oster padec temperature z višino v ozadju v ozadju, pa tudi sproščanje toplote med faznimi prehodi vlage (kondenzacija, zamrzovanje, sublimacija), kar zahteva dovolj visoko vsebnost vodne pare v zraku. Omejevalni dejavnik je prisotnost plasti v atmosferi, v katerih temperatura rahlo pada z višino, do izoterme (temperatura se ne spreminja z višino) ali inverzije (segrevanja z višino). Pod ugodnimi pogoji, Cu Kong.se spremeni v kumulonimbusni oblak Cb, ki povzroča nalive, nevihte in točo. Vsekakor pa se kumulonimbusni oblak sprva pojavi kot Cu hum, in ne spontano.
Promocijski video:
Posebnost tega oblaka je ledeni vrh, ki je dosegel inverzijski sloj (višina Cb je določena s stopnjo kondenzacije in stopnjo konvekcije - oziroma spodnje in zgornje meje oblaka. V tropskih širinah lahko višina teh oblakov doseže 20 km in se prebije skozi tropopavzo). Imenuje se nakovalo in je plast gostih krožnih oblakov, razvitih v vodoravni ravnini. V tem času je oblak dosegel svoj največji razvoj. Hkrati se skupaj z naraščajočimi potoki v oblaku oblikujejo padajoči potoki kot posledica padavin. Padajoče padavine hladijo okoliški zrak, postaja gostejši in se začne spuščati na površino (ta proces na zemlji opazujemo kot vihravo) in vse bolj blokira dvige, ki so zelo potrebni za obstoj oblaka. In vsaka padavina škodljivo vpliva na genezo oblakov.
Tako oblak, ki je zrasel v fazo Cb, takoj podpiše svoj smrtni nalog. Študije kažejo, da imajo spodnji del in spodnji del oblaka še posebej močan učinek - pod oblakom je, figurativno rečeno, temelj podrl. Posledično se začne zadnja faza obstoja Cb - njegovo odvajanje. Na tej stopnji se pod oblakom opazujejo le padavine, ki v celoti nadomestijo naraščajoče; padavine postopoma slabijo in prenehajo, oblak postane manj gost, postopoma prehaja v plast gostih krožnih oblakov. Tu se konča njegov obstoj. Tako oblak preide vse faze evolucije v približno eni uri: oblak zraste v 10 minutah, faza zrelosti traja približno 20 - 25 minut, razpadanje pa nastopi v približno 30 minutah.
Monocelica je oblak, ki je sestavljen iz ene konvektivne celice, vendar najpogosteje (v približno 80% primerov) opazimo večcelične celice - skupino konvektivnih celic na različnih stopnjah razvoja, ki jih združuje en nakovnik. Med večceličnimi nevihtnimi padavinami padajoči tokovi hladnega zraka "matičnega" oblaka ustvarjajo naraščajoče tokove, ki tvorijo "hčerinske" grmenje. Vendar je treba zapomniti, da vse celice nikoli ne morejo biti hkrati na isti stopnji razvoja! Življenjska doba večceličnih celic je precej daljša - več kot nekaj ur.
Supercelica. Osnovni pojmi
Supercelica je zelo močna konvektivna monocelica. Proces njegove tvorbe in strukture se zelo razlikuje od navadnih kumulonimbusnih oblakov. Zato ta pojav zelo zanima znanstvenike. Zanimivost je v tem, da se navadna monocelica pod določenimi pogoji spremeni v nekakšno "pošast", ki lahko traja približno 4 - 5 ur praktično nespremenjeno, pri čemer je kvazi stacionarna in ustvarja vse nevarne vremenske pojave. Premer supercelice lahko doseže 50 km ali več, njegova višina pa pogosto presega 10 km. Hitrost naraščanja znotraj supercelice doseže 50 m / s in še več. Zaradi tega se pogosto razvije toča s premerom 10 cm ali več. Spodaj bomo obravnavali pogoje tvorbe, dinamiko in strukturo supercelice.
Glavni dejavniki, ki so potrebni za nastanek supercelice, so striženje vetra (sprememba hitrosti in smeri vetra z višino v plasti 0 - 6 km), prisotnost curka curka na nizkih nivojih in močna nestabilnost v atmosferi, kadar opazimo "eksplozivno konvekcijo". Sprva ima oblak značilnosti monocelice z neposrednimi vzhajajočimi tokovi toplega in vlažnega zraka, potem pa na določeni višini opazimo striženje vetra in / ali curka curka, ki začne spirati naraščajoči tok in ga rahlo nagiba od navpične osi. Na prvi sliki rdeča tanka puščica prikazuje striženje vetra (curka curka), široka puščica - updraft.
Zaradi stika s curkom curka začne spirati v vodoravni ravnini. Nato se naraščajoči tok, ki se vrti v spirali, postopoma spreminja iz vodoravnega v bolj navpičnega. To je razvidno iz druge slike. Na koncu dvig prevzame skoraj navpično os. Hkrati se vrtenje nadaljuje in je tako močno, da se sčasoma prebije skozi nakovalo, nad seboj tvori kupolo - stolpno krono. Videz te kupole kaže na močne dvige, ki se lahko prebijejo inverzijski sloj. Ta vrteči se stolpec je "srce" supercelice in se imenuje mezociklon. Njegov premer se lahko giblje od 2 do 10 km. Vrhunska krona samo kaže na prisotnost mezociklona.
Dolga življenjska doba in stabilnost supercelice je povezana z naslednjim. Zaradi mezociklona nastajajo padavine nekoliko stran od višine, zato opazujemo tudi padavine vstran (predvsem na obeh straneh mezociklona). V tem primeru oba toka (padajoč in naraščajoč) sobivata drug drugega - prijatelja sta: spusti se, prejšnji izpodriva topel zrak navzgor in ne blokira njegovega dostopa do celice, s čimer se še poveča vzpon. In močnejša je dviga, močnejše so padavine, ki povzročajo še večje padce, ki površinski zrak vse bolj silijo navzgor. In če je celica podobna kolesu, se izkaže, da padavine v takšnih razmerah, kot bi bilo, zavrtijo to kolo. Zaradi tega je supercelica sposobna obstajati več ur,v tem času se širi za desetine kilometrov v širino in dolžino, kar ustvarja veliko točo, močne padavine in pogosto tornada. V tem času se na površini zemlje pojavijo 3 mini fronte: 2 hladni v območju spuščanja in topla v območju vzpona (glej sliko 1). Se pravi, pojavlja se miniaturni ciklon, katerega "zarodek" je natanko isti mezociklon.
Kot že omenjeno, tornadi ne nastajajo samo v supercelicah, temveč tudi v navadnih mono- in večceličnih. Vendar obstaja velika razlika: v nadceličini opazujemo padavine in tornada hkrati, v mono- in večceličnih celicah - najprej tornado, nato pa padavine in na območju, kjer je bil opažen tornado. To je posledica odsotnosti očitnega premika v prostoru zgornjega "kristalogenskega" dela oblaka in spodnjega dela, v katerega priteka topel zrak. Poleg tega je v supercelicah nad vrhom ponavadi curka curka, ki odstranjeni zrak oddaljuje od oblaka, zaradi česar je opazen zelo podolgovat nakovnik (glej sliko 1), medtem ko je v običajni celici hladen zrak, ki ga izpodrine topel dodatno blokira "moč". Zato so tornada v takih celicah kratkotrajna, šibka oz.in so redko na stopnji, večji od oblaka lijaka.
Treba je opozoriti, da so supercelice velike in majhne, z nizko ali visoko stolpno krono in se lahko tvorijo kjer koli, predvsem pa v osrednjih zveznih državah ZDA - na Veliki ravnici. V Evropi in Rusiji so izjemno redki, obstaja pa le ena vrsta - HP supercelice. Razvrstitev bo obravnavana v nadaljevanju. Supercelice so vedno povezane s pomembnim striženjem vetra in visokimi vrednostmi CAPE - pokazatelj nestabilnosti. Pri supercelicah se vertikalna meja striženja začne pri 20 m / s v sloju 0-6 km.
Vse supercelice proizvajajo težke vremenske razmere (toča, viharji, deževne nevihte), vendar le 30% ali manj njih ustvari tornada, zato morate poskusiti razlikovati supercelice, ki ustvarjajo tornado, od bolj »mirnih«.
Za nastanek močnega mezociklona sta potrebna močan premik v sloju od 0 do 6 km (dolg hodograf) in zadostna plovnost. Tvorba supercelice pod pogojem pomembne ukrivljenosti hodografa v sloju 0-2 km spodbuja razvoj tornada. Razvoj tornada pa je odvisen od dinamične strukture nevihte. Za močan razvoj mezociklona in tornada mora biti močan dvig navzgor in navpična rotacija. V nastajanju mezociklona je odločilni vodoravni vrtinec, ki ga povzroča navpično striženje.
Supercelice so običajno razvrščene v 3 vrste. Vendar pa vse supercelice očitno ne ustrezajo določeni vrsti in med razvojem pogosto prehajajo iz ene vrste v drugo. Vse vrste celic ustvarjajo težke vremenske razmere.
Klasična supercelica - To je idealna supercelica, ki vsebuje skoraj vse zgoraj naštete elemente, tako na radarju kot vizualno. Indeksi nestabilnosti za to vrsto so: CAPE: 1500 - 3500 J / kg, Li od -4 do -10. Toda v naravi so takšne celice precej redke, drugi dve vrsti sta pogosteje opaženi.
LP (nizke padavine) supercelica. Ta razred supercelic ima majhno območje z malo padavin (dež, toča), ločeno od višine. To vrsto je mogoče zlahka prepoznati po vrisanih utorih v oblaku na dnu dviga, včasih pa je videti, da je "lačen" v primerjavi s klasično supercelico. To je zato, ker se tvorijo vzdolž t.i. suhe črte (ko v bližini površine opazimo topel in vlažen zrak, ki se, kot hladna fronta, zagozdi pod toplejšim in suhim zrakom, saj je slednji manj gost), saj ima kljub močnemu striženju vetra malo razpoložljive vlage … Takšne celice se običajno hitro zrušijo, ne da bi se spremenile v druge vrste. Običajno ustvarjajo šibke tornade in točejo manj kot 1 palca. Zaradi pomanjkanja močnih padavin oz.ta vrsta celic ima šibke radarske odboje brez jasnega odmeva na kavelj, čeprav takrat dejansko opazimo tornado. Nevihtna aktivnost takšne celice je bistveno manjša v primerjavi z drugimi vrstami, strele pa pretežno znotraj oblaka (IC) in ne med oblakom in zemljo (CG). Te supercelice nastanejo pri CAPE, ki je enaka 500 - 3500 J / kg in Li: -2 - (-8). Takšne celice najdemo predvsem v osrednjih zveznih državah ZDA v spomladanskih in poletnih mesecih. Opazili so jih tudi v Avstraliji. Takšne celice najdemo predvsem v osrednjih zveznih državah ZDA v spomladanskih in poletnih mesecih. Opazili so jih tudi v Avstraliji. Takšne celice najdemo predvsem v osrednjih zveznih državah ZDA v spomladanskih in poletnih mesecih. Opazili so jih tudi v Avstraliji.
Supercell tip HP (visoke padavine). Ta vrsta supercelice ima veliko večje količine padavin kot druge vrste, ki lahko popolnoma obkrožijo mezociklon. Takšna celica je še posebej nevarna, saj lahko vsebuje močan tornado, ki se vizualno skriva za steno padavin. HP-jeve supercelice pogosto povzročajo poplave in močne spodrsljaje, vendar je manj verjetno, da bodo tvorile veliko točo kot druge vrste. Ugotovljeno je bilo, da te supercelice ustvarjajo več IC in CG izpustov kot druge vrste. Indeks CAPE za te supercelice znaša 2000 - 7000 J / kg ali več, Li pa naj bi bil pod -6. Takšne celice se premikajo razmeroma počasi.
Po 4 letih neuspešnih iskanj je fotograf Mike Olbinski našel tisto, kar je iskal. 3. junija je blizu Bookerja v Teksasu zagledal tisto zelo redko vrtečo secelico.
Oglejte si celozaslonski prikaz v HD kakovosti:
Tukaj je še en video: