Запознати ли сте с определението на суперклетка? Струваше ми се, че това е нещо от областта на математиката или ядрената физика. Може би има такова нещо, но сега ще говорим за природни явления.
Причината за такива явления като гръмотевични бури, силен дъжд и засилващ се вятър са едноклетъчните и многоклетъчните кумулонимбус облаци, които доста често се натрупват в небето през лятото. Моноклетката е един единствен облак кумулонимбус, който съществува независимо от останалите. Многоклетъчната клетка е вече струпване (натрупване) на моно-клетки, които са обединени от една наковалня. Тоест, когато една клетка се разпадне, тогава се появява едно друго ядро в близост до нея, или ядрено образуване едновременно. Тези комплекси могат да заемат площ от няколко десетки до няколкостотин хиляди км2.
Последните се наричат конвективни клъстери Mesoscale (MCC). Те са способни да причинят мощни шквали, силна градушка и обилни валежи. Те обаче не са нищо особено - просто натрупване на мощни кумулонимбус облаци. Но има атмосферна формация, която произвежда още по-тежки метеорологични условия, включително торнадо и се нарича суперклетка. Условията и структурата им са коренно различни от обикновените кумулонимбус облаци. И тази статия е точно за тези невероятни, редки и вълнуващи обекти на атмосферата.
Моноклетки и многоклетъчни
Като начало, помислете за процесите на образуване на конвенционални моноклетки. В ясен летен ден слънцето загрява долната повърхност. В резултат на това се получава термична конвекция, което води до появата на "ембриони" на бъдеща гръмотевична буря - плоски кумулативни облаци (Cu hum.), Височината на които не надвишава 1 km. Те обикновено се генерират от хаотично нарастващи обеми нагрят въздух - термични под формата на мехурчета. В този случай полученият облак ще продължи известно време (десетки минути) и в крайна сметка ще се разтвори, без да преминава към друг етап на развитие. Друг е въпросът, когато възникващата топлина придобива формата на не балон, а непрекъснат поток въздух. В същото време на места, от които въздухът се е издигнал, се образува разреждане. От страни се пълни с въздух. Напротив, напротив, излишъкът от въздух има тенденция да се разпространява в страни. На известно разстояние въздушното движение се затваря. В резултат се образува конвективна клетка.
Освен това, Cu hum. преминава в кукуларна среда или кумус мощни облаци (Cu med., Cu cong.), височината на които вече е до 4 км. Кумулусният плосък облак ще премине в среден облак, а след това в мощен или ще прекрати еволюцията си, оставайки на първия етап, зависи само от състоянието на атмосферата на дадено място и в даден момент. Основните фактори, допринасящи за растежа на конвективните облаци, са рязък спад на температурата с височина във фоновата атмосфера, както и отделянето на топлина по време на фазови преходи на влага (кондензация, замръзване, сублимация), което изисква достатъчно високо съдържание на водна пара във въздуха. Ограничаващ фактор е наличието на слоеве в атмосферата, в които температурата пада леко с височина, до изотерма (температурата не се променя с височина) или инверсия (затопляне с височина). При благоприятни условия Cu конг.се превръща в кумулонимбус Cb облак, който причинява дъждове, гръмотевични бури и градушка. Но във всеки случай, кумулонимбус облакът се появява първоначално като Cu hum, а не спонтанно.
Промоционално видео:
Отличителна черта на този облак е ледената среща на върха, достигнала до инверсионния слой (височината Cb се определя от нивото на кондензация и нивото на конвекция - съответно долната и горната граница на облака. В тропическите ширини височината на тези облаци може да достигне 20 км и да пробие тропопаузата). Нарича се наковалня и представлява слой от плътни кръгови облаци, развити в хоризонталната равнина. По това време облакът достигна максималното си развитие. В същото време, заедно с възходящите потоци в облака, в резултат на валежите се образуват низходящи потоци. Падащите валежи охлаждат околния въздух, той става по-плътен и започва да се спуска към повърхността (наблюдаваме този процес на земята като шквал) и все повече блокира нагоре, които са много необходими за съществуването на облака. И всяко понижаване има пагубен ефект върху облачния генезис.
По този начин облак, който се е разраснал до етап Cb, незабавно подписва собствената си смъртна заповед. Проучванията показват, че пониженията в долната му част и в субоблачния слой имат особено силен ефект - изпод облака, образно казано, основата е избита. В резултат на това започва последният етап от съществуването на Cb - неговото разсейване. На този етап под облака се наблюдават само понижавания, напълно заместващи възходящите; валежите постепенно отслабват и спират, облакът става по-малко плътен, като постепенно преминава в слой от гъсти кръгови облаци. Тук приключва съществуването му. По този начин облакът преминава през всички етапи на еволюция за около час: облакът расте за 10 минути, етапът на зрялост продължава около 20 - 25 минути, а разсейването става за около 30 минути.
Моноклетката е облак, който се състои от една конвективна клетка, но най-често (в около 80% от случаите) се наблюдават многоклетъчни клетки - група конвективни клетки в различни етапи на развитие, обединени от една наковалня. По време на многоклетъчна гръмотевична дейност низходящите потоци от студен въздух на „родителския“облак създават възходящи потоци, които образуват „дъщерните“гръмотевични вълни. Трябва обаче да се помни, че всички клетки никога не могат да бъдат едновременно на един и същ етап на развитие! Животът на многоклетъчните клетки е много по-дълъг - от порядъка на няколко часа.
Суперклетките. Основни понятия
Суперклетката е много мощна конвективна моноклетка. Процесът на неговото образуване и структура е много различен от обикновените кумулонимбус облаци. Следователно това явление представлява голям интерес за учените. Интересът се крие във факта, че обикновена моноклетка при определени условия се превръща във вид „чудовище“, което може да съществува за около 4 - 5 часа практически непроменено, като е квазистационарно и генерира всички опасни метеорологични явления. Диаметърът на суперклетка може да достигне 50 км или повече, а височината й често надвишава 10 км. Скоростта на възходяща вътре в суперклетката достига 50 m / s и дори повече. В резултат на това често се образува градушка с диаметър 10 cm или повече. По-долу ще разгледаме условията за формиране, динамиката и структурата на суперклетката.
Основните фактори, необходими за образуването на суперклетка са срязването на вятъра (промяна в скоростта на вятъра и посоката с височина в слоя 0 - 6 км), наличието на струен поток при ниски нива и силна нестабилност в атмосферата, когато се наблюдава "експлозивна конвекция". Първоначално облакът има характеристиките на моноклетка с директни възходящи потоци от топъл и влажен въздух, но след това при определена височина се наблюдава срязване на вятъра и / или струен поток, който започва да спира спирално възходящия поток и леко го наклонява от вертикалната ос. На първата фигура червена тънка стрелка показва срязване на вятъра (струен струя), широка стрелка - подем.
В резултат на контакта си със струйния поток, той започва да се спира в хоризонтална равнина. Тогава възходящият поток, въртящ се в спирала, постепенно се трансформира от хоризонтален към по-вертикален. Това може да се види на втората фигура. В крайна сметка подемът поема почти вертикална ос. В същото време въртенето продължава и е толкова мощно, че в крайна сметка се пробива през наковалнята, образувайки над него купол - извисяваща се корона. Появата на този купол показва мощни надстройки, които са в състояние да пробият инверсионния слой. Тази въртяща се колона е „сърцето“на суперклетката и се нарича мезоциклон. Диаметърът му може да варира от 2 до 10 км. Извисяващата се корона просто показва наличието на мезоциклон.
Дългият живот и стабилността на суперклетката е свързан със следното. Поради мезоциклона, валежите се получават леко далеч от възходящия поток и следователно понижаващите се отклонения се наблюдават и отстрани (главно от двете страни на мезоциклона). В този случай и двата потока (низходящи и възходящи) съжителстват помежду си - те са приятели: слизайки, първият измества топлия въздух нагоре и не блокира достъпа му до клетката, като по този начин допълнително засилва възходящия поток. И колкото по-мощен е подемът, толкова по-силни са валежите, което причинява още по-големи понижения, които все повече принуждават повърхностния въздух нагоре. И ако клетката е оприличена на колело, се оказва, че валежите в такава ситуация, както би било, върти това колело. В резултат на това суперклетката може да съществува в продължение на много часове,разширява се през това време с десетки километри на ширина и дължина, генерирайки голяма градушка, обилни валежи и често торнадо. По това време на повърхността на земята се появяват 3 минифронта: 2 студени в зоната на понижаващите се потоци и топъл в областта на възходящите (виж фиг. 1). Тоест се появява миниатюрен циклон, чийто "ембрион" е точно същия мезоциклон.
Както бе споменато по-горе, торнадо възниква не само в суперклетки, но и в обикновени моно- и многоклетъчни. Съществува обаче съществена разлика: в суперклетка валежите и торнадо се наблюдават едновременно, а в моно- и многоклетъчни първо първо торнадо, а след това валежи и в района, където се наблюдава торнадо. Това се дължи на липсата на очевидно изместване в пространството на горната "кристалогенна" част на облака и долната част, в която тече топъл въздух. Освен това в суперклетките обикновено има струен струй над върха, който пренася изместения въздух далеч от облака, в резултат на което се наблюдава много удължена наковалня (виж фиг. 1), докато в нормална клетка студеният въздух се измества от топъл допълнително блокира "захранването". Следователно торнадотата в такива клетки са краткотрайни, слаби, т.е.и рядко са на етап по-голям от облака на фунията.
Трябва да се отбележи, че суперклетките са както големи, така и малки, с ниска или висока извисяваща се корона и могат да се образуват навсякъде, но главно в централните щати на САЩ - на Големите равнини. В Европа и Русия те са изключително редки и има само един тип - суперклетки на HP. Класификацията ще бъде разгледана по-долу. Суперклетките винаги са свързани със значително срязване на вятъра и високи стойности на CAPE - индикатор за нестабилност. При суперклетките вертикалната граница на срязване започва от 20 m / s в слоя 0-6 km.
Всички суперклетки произвеждат тежки метеорологични условия (градушка, шквали, дъждове), но само 30% или по-малко от тях генерират торнадо, така че човек трябва да се опита да разграничи генериращите торнадо суперклетки от по-"спокойните".
За формирането на мощен мезоциклон са необходими мощна промяна в слоя 0-6 км (дълъг ходограф) и достатъчна плавност. Образуването на суперклетка при условие на значителна кривина на ходографа в слоя 0-2 км допринася за развитието на торнадо. Развитието на торнадо обаче зависи от динамичната структура на бурята. Трябва да има силно въртене и вертикално въртене за силно развитие на мезоциклон и торнадо. Хоризонталният вихър, причинен от вертикално срязване, е определящ за формирането на мезоциклона.
Суперклетките обикновено се класифицират в 3 вида. Но не всички суперклетки ясно отговарят на конкретен вид и често преминават от един вид в друг в хода на тяхната еволюция. Всички видове клетки генерират сурови метеорологични условия.
Класически суперклетка - Тоест, това е идеалната суперклетка, която съдържа почти всички горепосочени елементи, както на радара, така и визуално. Индексите за нестабилност за този тип са: CAPE: 1500 - 3500 J / kg, Li от -4 до -10. Но в природата такива клетки са доста редки, другите два вида се наблюдават по-често.
Суперклетка тип LP (ниско количество валежи). Този клас суперклетки има малка площ с ниско количество валежи (дъжд, градушка), отделена от възходящия. Този тип може лесно да се разпознае по изваяните облачни канали в основата на надстройката и понякога има вид на „гладен“в сравнение с класическия суперклетка. Това е така, защото те се образуват по протежение на т.нар. сухи линии (когато в близост до повърхността се наблюдава топъл и влажен въздух, който клинира, като студен фронт, под по-горещ и по-сух въздух, тъй като последният е по-малко плътен), като има малко налична влага за развитието си, въпреки силното срязване на вятъра … Такива клетки обикновено бързо се разпадат, без да се променят в други видове. Те обикновено генерират слаби торнадо и градушка с размер по-малък от 1 инч. Поради липсата на обилни валежи,този тип клетки имат слаби радарни отражения без ясно ехо на куката, въпреки че в момента се наблюдава торнадо. Активността на гръмотевичната буря на такава клетка е значително по-ниска в сравнение с други видове, а мълнията е предимно вътре в облака (IC), а не между облака и земята (CG). Тези суперклетки се образуват при CAPE, равна на 500 - 3500 J / kg и Li: -2 - (-8). Такива клетки се срещат главно в централните щати на САЩ през пролетните и летните месеци. Те са наблюдавани и в Австралия. Такива клетки се срещат главно в централните щати на САЩ през пролетните и летните месеци. Те са наблюдавани и в Австралия. Такива клетки се срещат главно в централните щати на САЩ през пролетните и летните месеци. Те са наблюдавани и в Австралия.
Supercell тип HP (Висока валежи). Този тип суперклетка има много по-големи валежи от другите видове, които могат напълно да заобиколят мезоциклона. Такава клетка е особено опасна, тъй като може да съдържа мощно торнадо, което е визуално скрито зад стена от валежи. Суперклетките на HP често причиняват наводнения и тежки долни бариери, но е по-малко вероятно да образуват голяма градушка в сравнение с други видове. Беше отбелязано, че тези суперклетки генерират повече IC и CG зауствания от другите видове. Индексът CAPE за тези суперклетки е 2000 - 7000 J / kg и повече, а Li трябва да бъде под -6. Такива клетки се движат сравнително бавно.
След 4 години неуспешни търсения, фотографът Майк Олбински намери това, което търси. На 3 юни, близо до Букър, Тексас, той видя този много рядък въртящ се суперклет.
Гледайте на цял екран в HD качество:
Ето още едно видео:
