мезомасштабная конвективная система что это
Мезомасштабная конвективная система что это
Скопления кучево-дождевых облаков (Мезомасштабные конвективные комплексы).
По материалам пособия «Мезометеорологические процессы» Н.Ф.Вельтищев, В.М. Степаненко
Опубликовано 01-03-2009
1. Стадия, предшествующая образованию облаков: характеризуется конвергенцией влаги в нижней части тропосферы благодаря слабовыраженным коротким волнам на стационарных атмосферных фронтах или завихренности, оставшейся от предшествующих МКК.
2. Стадия образования облачного массива: процесс конвергенции влаги приводит к образованию облаков, конденсации водяного пара и нагреву нижнего слоя тропосферы.
4. Стадия максимального развития: в верхней тропосфере появляется антициклоническая циркуляция, в средней тропосфере – циклоническая циркуляция, у поверхности земли – область высокого давления в зоне испаряющихся осадков.
5. Стадия затухания: циркуляция сохраняется, но ослабевает конвергенция потоков в средней тропосфере, снабжающая систему влагой.
6. Стадия разрушения: сохраняются элементы антициклонической циркуляции в верхней тропосфере, циклоническая циркуляция в средней тропосфере, но их мощность с по вертикали убывает, осадки прекращаются.
Интенсивность осадков достигает максимума через 1-2 ч после стадии образования облачного массива МКК, причем 36% осадков имеет интенсивность менее 7 мм/ч, и 45% — менее 10 мм/ч. Таким образом, значительная часть осадков выпадает с небольшой интенсивностью, т. е. из слоистообразной облачности. Вклад осадков из слоистообразной облачности увеличивается на позд¬них стадиях развития МКК.
Мезомасштабная циклоническая циркуляция, оставшаяся после разрушения МКК, иногда сохраняется до следующего дня и становится причиной нового обострения конвекции. Из сказанного выше вытекает две основные особенности МКК:
• образование мезсшасштабного вихря с вертикальной осью;
• сравнительно большой для конвективной системы жизненный цикл.
Содержание
Размер
Развитие
Структура
Структуру MCC можно разделить на три уровня. Низкие уровни МКЦ у поверхности, средние уровни в середине тропосфера, и верхние уровни в верхней тропосфере. Вблизи поверхности МКК имеет высокое давление с граница оттока, или мезомасштабный холодный фронт на его передней кромке. Это высокое давление вызвано охлаждением воздуха в результате испарения дождя (обычно называемого холодным бассейном). На средних уровнях (средняя тропосфера) MCC демонстрирует циклоническое (против часовой стрелки в Северном полушарии) вращающееся низкое давление, которое является теплым по сравнению с окружающей средой (называемое теплым ядром). Эта циркуляция среднего уровня называется мезомасштабным конвективным вихрем. На верхних уровнях находится антициклонический (по часовой стрелке в Северном полушарии) вращающийся под высоким давлением, который является признаком расхождения воздуха. Это высокое давление холоднее по сравнению с окружающей средой. Это расхождение на верхних уровнях и сближение воздуха на поверхности вдоль границы оттока охлаждающего бассейна приводит к восходящему движению, которое помогает поддерживать MCC.
Эффекты и климатология
ГЦК производят сильные дожди, которые могут привести к наводнениям и другим гидрологическим воздействиям. MCC находятся в Соединенные Штаты в течение весна и лето месяцев (теплое время года), Индийский сезон дождей регион, западная часть Тихого океана и во всем Африка и Южная Америка. В частности, сильные дожди из ГЦК составляют значительную часть осадков в теплое время года в Соединенных Штатах. [3] По мере развития теплого сезона благоприятные для образования ГЦК регионы смещаются с южных равнин США на север. К июлю и августу наиболее благоприятными становятся северо-центральные штаты. [4] Области среднего низкого давления ГЦК также были отслежены до происхождения некоторых тропические циклоны, а в редких случаях тропические циклоны могут генерировать MCC.
Известные MCC
Один из наиболее заметных MCC произошел в ночь на 19 июля 1977 г. Пенсильвания. МЦК привел к проливным дождям, которые привели к катастрофическому затоплению Джонстаун, Пенсильвания. Комплекс отслеживался 96 часов назад в Северная Дакота и произвел обильное количество дождя на севере Соединенных Штатов, прежде чем выпало до 12 дюймов (300 мм) дождя в Джонстауне.
Второй примечательный ЦУП принес разрушительные прямолинейные ветры на юг. Онтарио, Северная часть штата Нью-Йорк, Вермонт, Массачусетс, Коннектикут, и Род-Айленд утром 15 июля 1995 года. ЦКК произвел ветер со скоростью более 160 км / ч (100 миль в час) и был ответственен за семь смертей, повсеместное уничтожение лесов в Адирондак и Беркширские горы, и более 500 миллионов долларов в качестве имущественного ущерба. [5]
Формирование крупных МСС на одной общей площади для большого процента [ когда? ] Ночей с апреля по июль 1993 года и их тенденция сохраняться и на следующий день была значительной частью причины наводнения в большей части центральной части Соединенных Штатов в том году. [ нужна цитата ]
А мезомасштабная конвективная система (MCS) представляет собой комплекс грозы который становится организованным в масштабе больше, чем отдельные грозы, но меньше, чем внетропические циклоны, и обычно сохраняется в течение нескольких часов или более. Общая картина облаков и осадков в мезомасштабной конвективной системе может быть круглой или линейной по форме и включать: погодные системы такие как тропические циклоны, линии шквала, озерный снег События, полярные ямы, и Мезомасштабные конвективные комплексы (MCCs), и обычно формируется около погодные фронты. Тип, образующийся в теплое время года над сушей, отмечен на Северная Америка, Европа, и Азия, с максимальной активностью в поздние дневные и вечерние часы.
Содержание
Определение
Типы гроз и уровни организации
Осаждаемая вода значения больше 31,8 миллиметра (1,25 дюйма) способствуют развитию организованных грозовых комплексов. [6] В тех регионах, где выпадают сильные дожди, обычно количество воды в осадке превышает 36,9 мм (1,45 дюйма). [7] обычно более 25 узлов (13 м / с), [5] Восходящие значения МЫС для развития организованной конвекции обычно требуется более 800 Дж / кг. [8]
Мезомасштабный конвективный комплекс
Линия шквала
Тропический циклон
Термин «тропический» относится как к географическому происхождению этих систем, которые часто образуются в тропический регионов земного шара и их формирование в Морские тропические воздушные массы. Термин «циклон» относится к циклонической природе таких штормов, с против часовой стрелки вращение в Северное полушарие и вращение по часовой стрелке в Южное полушарие. В зависимости от их местоположения и силы тропические циклоны называют другими названиями, такими как ураган, тайфун, тропический шторм, циклонический шторм, тропическая депрессия или просто циклон. Вообще говоря, тропический циклон называют ураган (от имени древнего центральноамериканского божества ветра, Huracan) в Атлантическом и восточном Тихом океанах, тайфун на северо-западе Тихого океана и циклон в южном полушарии и Индийском океане. [21]
Тропические циклоны могут вызывать чрезвычайно сильные ветры и проливные дожди, а также высокие волны и разрушительные штормовая волна. [22] Они развиваются над большими водоемами с теплой водой, [23] и теряют силу, если переходят по суше. [24] По этой причине прибрежные районы могут получить значительный ущерб от тропического циклона, в то время как внутренние районы относительно безопасны от сильных ветров. Однако сильные дожди могут вызвать значительные наводнения внутри страны, а штормовые нагоны могут вызвать обширные прибрежное наводнение до 40 километров (25 миль) от береговой линии. Хотя их воздействие на человеческое население может быть разрушительным, тропические циклоны также могут облегчить засуха условия. [25] Они также уносят тепло и энергию из тропиков и переносят их в умеренный широты, что делает их важной частью глобального атмосферная циркуляция механизм. В результате тропические циклоны помогают поддерживать равновесие на Земле. тропосфера.
Многие тропические циклоны развиваться когда атмосферные условия вокруг слабого возмущения в атмосфере благоприятны. Другие образуются, когда другие типы циклонов приобретают тропические характеристики. Затем тропические системы перемещаются рулевыми ветрами в тропосфера; если условия остаются благоприятными, тропические волнения усиливаются и могут даже развиться глаз. На другом конце спектра, если условия вокруг системы ухудшаются или тропический циклон обрушивается на сушу, система ослабевает и в конечном итоге рассеивается. Тропический циклон может стать внетропическим по мере продвижения к более высоким широтам, если его источник энергии изменится с тепла, выделяемого при конденсации, на разницу температур между воздушными массами; [20] С эксплуатационной точки зрения тропический циклон обычно не рассматривается как субтропический циклон во время своего внетропического перехода. [26]
Снежный эффект озера
Снег с эффектом озера образуется зимой в форме одной или нескольких удлиненных полос, когда холодный ветер движется по длинным пространствам с более теплой водой озера, обеспечивая энергию и собирая водяной пар который застывает и откладывается на Ли Шорс. [27] Такой же эффект над водоемами с соленой водой называется эффект океана снег, [28] эффект моря снег, [29] или даже эффект залива снег. [30] Эффект усиливается, когда движущаяся воздушная масса поднимается вверх орографический влияние возвышенностей на подветренные берега. Это поднятие может вызвать узкие, но очень интенсивные полосы осадков, которые выпадают со скоростью несколько дюймов снега в час и часто приводят к обильному снегопаду. Территории, пораженные озерным снегом, называются снежные пояса. Этот эффект наблюдается во многих местах по всему миру, но наиболее известен в густонаселенных районах Великие озера из Северная Америка. [31]
Если температура воздуха недостаточно низкая, чтобы осадки оставались замороженными, они выпадают как дождь с эффектом озера. Для образования дождя или снега с эффектом озера воздух, движущийся через озеро, должен быть значительно холоднее, чем поверхностный воздух (который, вероятно, близок к температуре поверхности воды). В частности, температура воздуха на высоте, где давление воздуха это 850 миллибары (или высота 1,5 км (0,93 мили)) должна быть на 13 ° C (24 ° F) ниже, чем температура воздуха у поверхности. [31] Эффект озера возникает, когда воздух на 850 миллибары на 25 ° C (45 ° F) холоднее, чем может вызвать температура воды гром, снегопады, сопровождающиеся молнией и гром (из-за большего количества энергии, доступной из-за повышенной нестабильности). [32]
Полярный низкий
А полярный минимум представляет собой мелкомасштабный, симметричный, короткоживущий атмосферный система низкого давления (впадина), которая находится над районами океана к полюсу от главного полярный фронт как в Северном, так и в Южном полушариях. Системы обычно имеют горизонтальный масштаб менее 1000 километров (620 миль) и существуют не более пары дней. Они являются частью более широкого класса мезомасштаб погодные системы. Полярные минимумы могут быть трудными для обнаружения с помощью обычных метеорологических сводок и представляют опасность для операций в высоких широтах, таких как судоходство и нефтегазовые платформы. Полярные депрессии обозначались многими другими терминами, такими как полярный мезомасштабный вихрь, арктический ураган, арктический минимум и депрессия холодного воздуха. Сегодня этот термин обычно используется для более мощных систем, у которых скорость ветра у поверхности составляет не менее 17 метров в секунду (38 миль в час). [33]
Где они образуются
Великие равнины Соединенных Штатов
Период времени на Равнинах, где наиболее распространены грозовые области, колеблется с мая по сентябрь. В течение этого периода времени в регионе развиваются мезомасштабные конвективные системы, при этом большая часть активности происходит между 18 и 21 часами вечера. местное время. Мезомасштабные конвективные системы приносят на равнины от 30 до 70 процентов годового количества осадков в теплый сезон. [34] Подмножество этих систем, известных как мезомасштабные конвективные комплексы, обеспечивают до 10% годового количества осадков на равнинах и на Среднем Западе. [35] Линии шквалов составляют 30% крупных грозовых комплексов, которые проходят через регион. [36]
Европа
Хотя большинство из них формируются над континентом, некоторые MCS образуются во второй половине августа и сентябре над западными районами. Средиземное море. Запуск MCS над Европой сильно привязан к горным хребтам. В среднем европейская MCS движется с востока на северо-восток, формируясь около 15:00. местный солнечное время, длится 5,5 часов, исчезает около 21:00. LST. Около 20% MCS в Европе не образуются во время максимального нагрева. Их средняя максимальная протяженность составляет около 9000 квадратных километров (3500 квадратных миль). [37]
Тропики
Мезомасштабные конвективные системы, которые могут развиться в тропические циклоны, формируются вдоль таких областей, как тропические волны или восточные волны, которые распространяются на запад вдоль муссонных впадин и зоны межтропической конвергенции в регионах с достаточно низким уровнем влажности, сходящимися поверхностными ветрами и расходящимися ветрами наверху. Обычно это происходит к северу от экватор от Африка через Атлантический и восточный Тихий океан, а также через северо-запад и юго-запад Тихого океана от Австралия на восток в Океания, то Индийский океан, Индонезия, и с юго-востока Бразилия в южную часть Атлантического океана. Также иногда отмечается в юго-восточной части Тихого океана от умеренной до прохладной. ЭНСО лет за пределами Эль-Ниньо. [38] Над сушей формируются более интенсивные системы, чем над водой. [39]
Ли теплых водоемов зимой
В случаях снежного эффекта озера и полярных депрессий конвективные системы формируются над теплыми водоемами, когда холодный воздух проходит по их поверхности и приводит к увеличению влажности и значительному вертикальному движению. Это вертикальное движение приводит к развитию ливней и гроз в областях циклонического потока на тыльной стороне внетропические циклоны. [31] [33]
Их остатки
А мезомасштабная конвективная система (MCS) представляет собой комплекс грозы который становится организованным в масштабе больше, чем отдельные грозы, но меньше, чем внетропические циклоны, и обычно сохраняется в течение нескольких часов или более. Общая картина облаков и осадков в мезомасштабной конвективной системе может быть круглой или линейной по форме и включать: погодные системы такие как тропические циклоны, линии шквала, озерный снег События, полярные ямы, и Мезомасштабные конвективные комплексы (MCCs), и обычно формируется около погодные фронты. Тип, образующийся в теплое время года над сушей, отмечен на Северная Америка, Европа, и Азия, с максимальной активностью в поздние дневные и вечерние часы.
Содержание
Определение
Типы гроз и уровни организации
Осаждаемая вода значения больше 31,8 миллиметра (1,25 дюйма) способствуют развитию организованных грозовых комплексов. [6] В тех регионах, где выпадают сильные дожди, обычно количество воды в осадке превышает 36,9 мм (1,45 дюйма). [7] обычно более 25 узлов (13 м / с), [5] Восходящие значения МЫС для развития организованной конвекции обычно требуется более 800 Дж / кг. [8]
Мезомасштабный конвективный комплекс
Линия шквала
Тропический циклон
Термин «тропический» относится как к географическому происхождению этих систем, которые часто образуются в тропический регионов земного шара и их формирование в Морские тропические воздушные массы. Термин «циклон» относится к циклонической природе таких штормов, с против часовой стрелки вращение в Северное полушарие и вращение по часовой стрелке в Южное полушарие. В зависимости от их местоположения и силы тропические циклоны называют другими названиями, такими как ураган, тайфун, тропический шторм, циклонический шторм, тропическая депрессия или просто циклон. Вообще говоря, тропический циклон называют ураган (от имени древнего центральноамериканского божества ветра, Huracan) в Атлантическом и восточном Тихом океанах, тайфун на северо-западе Тихого океана и циклон в южном полушарии и Индийском океане. [21]
Тропические циклоны могут вызывать чрезвычайно сильные ветры и проливные дожди, а также высокие волны и разрушительные штормовая волна. [22] Они развиваются над большими водоемами с теплой водой, [23] и теряют силу, если переходят по суше. [24] По этой причине прибрежные районы могут получить значительный ущерб от тропического циклона, в то время как внутренние районы относительно безопасны от сильных ветров. Однако сильные дожди могут вызвать значительные наводнения внутри страны, а штормовые нагоны могут вызвать обширные прибрежное наводнение до 40 километров (25 миль) от береговой линии. Хотя их воздействие на человеческое население может быть разрушительным, тропические циклоны также могут облегчить засуха условия. [25] Они также уносят тепло и энергию из тропиков и переносят их в умеренный широты, что делает их важной частью глобального атмосферная циркуляция механизм. В результате тропические циклоны помогают поддерживать равновесие на Земле. тропосфера.
Многие тропические циклоны развиваться когда атмосферные условия вокруг слабого возмущения в атмосфере благоприятны. Другие образуются, когда другие типы циклонов приобретают тропические характеристики. Затем тропические системы перемещаются рулевыми ветрами в тропосфера; если условия остаются благоприятными, тропические волнения усиливаются и могут даже развиться глаз. На другом конце спектра, если условия вокруг системы ухудшаются или тропический циклон обрушивается на сушу, система ослабевает и в конечном итоге рассеивается. Тропический циклон может стать внетропическим по мере продвижения к более высоким широтам, если его источник энергии изменится с тепла, выделяемого при конденсации, на разницу температур между воздушными массами; [20] С эксплуатационной точки зрения тропический циклон обычно не рассматривается как субтропический циклон во время своего внетропического перехода. [26]
Снежный эффект озера
Снег с эффектом озера образуется зимой в форме одной или нескольких удлиненных полос, когда холодный ветер движется по длинным пространствам с более теплой водой озера, обеспечивая энергию и собирая водяной пар который застывает и откладывается на Ли Шорс. [27] Такой же эффект над водоемами с соленой водой называется эффект океана снег, [28] эффект моря снег, [29] или даже эффект залива снег. [30] Эффект усиливается, когда движущаяся воздушная масса поднимается вверх орографический влияние возвышенностей на подветренные берега. Это поднятие может вызвать узкие, но очень интенсивные полосы осадков, которые выпадают со скоростью несколько дюймов снега в час и часто приводят к обильному снегопаду. Территории, пораженные озерным снегом, называются снежные пояса. Этот эффект наблюдается во многих местах по всему миру, но наиболее известен в густонаселенных районах Великие озера из Северная Америка. [31]
Если температура воздуха недостаточно низкая, чтобы осадки оставались замороженными, они выпадают как дождь с эффектом озера. Для образования дождя или снега с эффектом озера воздух, движущийся через озеро, должен быть значительно холоднее, чем поверхностный воздух (который, вероятно, близок к температуре поверхности воды). В частности, температура воздуха на высоте, где давление воздуха это 850 миллибары (или высота 1,5 км (0,93 мили)) должна быть на 13 ° C (24 ° F) ниже, чем температура воздуха у поверхности. [31] Эффект озера возникает, когда воздух на 850 миллибары на 25 ° C (45 ° F) холоднее, чем может вызвать температура воды гром, снегопады, сопровождающиеся молнией и гром (из-за большего количества энергии, доступной из-за повышенной нестабильности). [32]
Полярный низкий
А полярный минимум представляет собой мелкомасштабный, симметричный, короткоживущий атмосферный система низкого давления (впадина), которая находится над районами океана к полюсу от главного полярный фронт как в Северном, так и в Южном полушариях. Системы обычно имеют горизонтальный масштаб менее 1000 километров (620 миль) и существуют не более пары дней. Они являются частью более широкого класса мезомасштаб погодные системы. Полярные минимумы могут быть трудными для обнаружения с помощью обычных метеорологических сводок и представляют опасность для операций в высоких широтах, таких как судоходство и нефтегазовые платформы. Полярные депрессии обозначались многими другими терминами, такими как полярный мезомасштабный вихрь, арктический ураган, арктический минимум и депрессия холодного воздуха. Сегодня этот термин обычно используется для более мощных систем, у которых скорость ветра у поверхности составляет не менее 17 метров в секунду (38 миль в час). [33]
Где они образуются
Великие равнины Соединенных Штатов
Период времени на Равнинах, где наиболее распространены грозовые области, колеблется с мая по сентябрь. В течение этого периода времени в регионе развиваются мезомасштабные конвективные системы, при этом большая часть активности происходит между 18 и 21 часами вечера. местное время. Мезомасштабные конвективные системы приносят на равнины от 30 до 70 процентов годового количества осадков в теплый сезон. [34] Подмножество этих систем, известных как мезомасштабные конвективные комплексы, обеспечивают до 10% годового количества осадков на равнинах и на Среднем Западе. [35] Линии шквалов составляют 30% крупных грозовых комплексов, которые проходят через регион. [36]
Европа
Хотя большинство из них формируются над континентом, некоторые MCS образуются во второй половине августа и сентябре над западными районами. Средиземное море. Запуск MCS над Европой сильно привязан к горным хребтам. В среднем европейская MCS движется с востока на северо-восток, формируясь около 15:00. местный солнечное время, длится 5,5 часов, исчезает около 21:00. LST. Около 20% MCS в Европе не образуются во время максимального нагрева. Их средняя максимальная протяженность составляет около 9000 квадратных километров (3500 квадратных миль). [37]
Тропики
Мезомасштабные конвективные системы, которые могут развиться в тропические циклоны, формируются вдоль таких областей, как тропические волны или восточные волны, которые распространяются на запад вдоль муссонных впадин и зоны межтропической конвергенции в регионах с достаточно низким уровнем влажности, сходящимися поверхностными ветрами и расходящимися ветрами наверху. Обычно это происходит к северу от экватор от Африка через Атлантический и восточный Тихий океан, а также через северо-запад и юго-запад Тихого океана от Австралия на восток в Океания, то Индийский океан, Индонезия, и с юго-востока Бразилия в южную часть Атлантического океана. Также иногда отмечается в юго-восточной части Тихого океана от умеренной до прохладной. ЭНСО лет за пределами Эль-Ниньо. [38] Над сушей формируются более интенсивные системы, чем над водой. [39]
Ли теплых водоемов зимой
В случаях снежного эффекта озера и полярных депрессий конвективные системы формируются над теплыми водоемами, когда холодный воздух проходит по их поверхности и приводит к увеличению влажности и значительному вертикальному движению. Это вертикальное движение приводит к развитию ливней и гроз в областях циклонического потока на тыльной стороне внетропические циклоны. [31] [33]