Poznáte definíciu superbunky? Zdalo sa mi, že je to niečo z oblasti matematiky alebo jadrovej fyziky. Možno existuje niečo také, ale teraz budeme hovoriť o prírodných javoch.
Príčinou javov, ako sú búrky, silné dažde a intenzívne vetranie, sú monobunkové a mnohobunkové oblaky kumulonimbusu, ktoré sa v lete často hromadí na oblohe. Monocel je jeden oblak kumulonimbus, ktorý existuje nezávisle od ostatných. Mnohobunka je už zhlukom (akumuláciou) monobuniek, ktoré sú spojené jedným nákovom. To znamená, že keď sa jedna bunka rozpadne, potom sa v jej blízkosti nachádza ďalšie jadro alebo nastane súčasne nukleácia. Tieto komplexy môžu zaberať plochu od niekoľkých desiatok do niekoľko stotisíc km2.
Posledne menované sa nazývajú Mesoscale Convective Clusters (MCC). Sú schopné spôsobiť silné škvrny, silné krupobitie a silné zrážky. Nejde však o nič zvláštne - iba o akumuláciu silných mrakov kumulonimbusu. Ale existuje atmosférická formácia, ktorá produkuje ešte prísnejšie poveternostné podmienky, vrátane tornáda a nazýva sa superbunka. Ich formácia a štruktúra sa radikálne líšia od obyčajných kumulonimbusových mrakov. A tento článok je len o týchto úžasných, vzácnych a vzrušujúcich objektoch atmosféry.
Monobunky a multibunky
Najprv zvážte procesy tvorby konvenčných monocytov. Za jasného letného dňa zahrieva slnko podkladový povrch. V dôsledku toho dochádza k tepelnej konvekcii, ktorá vedie k vzniku „embryí“budúcej búrky - ploché kupovité oblaky (Cu hum.), Ktorých výška nepresahuje 1 km. Zvyčajne sú vytvárané chaoticky rastúcimi objemami zohriateho vzduchu - termálu vo forme bublín. V tomto prípade bude výsledný mrak trvať nejaký čas (desiatky minút) a nakoniec sa rozpustí bez toho, aby prešiel do inej fázy vývoja. Iná vec je, keď vznikajúce teplo má formu nie bubliny, ale nepretržitého prúdu vzduchu. Súčasne na miestach, z ktorých vzduch stúpol, sa vytvára zriedkavosť. Zo strán je naplnený vzduchom. Naopak, nadbytok vzduchu má tendenciu sa šíriť do strán. V určitej vzdialenosti sa letecká doprava uzavrie. Výsledkom je vytvorenie konvekčnej bunky.
Navyše Cu hum. prechádza do kumulovaného stredného alebo kumulárneho oblaku (Cu med., Cu kong.), ktorého výška je už do 4 km. Kumulový plochý mrak prejde do stredného oblaku a potom do mocného oblaku, alebo ukončí svoj vývoj, ktorý zostane v prvej fáze, závisí iba od stavu atmosféry na danom mieste av danom čase. Hlavnými faktormi, ktoré prispievajú k rastu konvekčných oblakov, sú prudký pokles teploty s výškou v pozadí, ako aj uvoľňovanie tepla počas fázových prechodov vlhkosti (kondenzácia, mrazenie, sublimácia), čo vyžaduje dostatočne vysoký obsah vodnej pary vo vzduchu. Limitujúcim faktorom je prítomnosť vrstiev v atmosfére, v ktorých teplota mierne klesá s výškou až po izotermu (teplota sa s výškou nemení) alebo inverzia (otepľovanie s výškou). Za výhodných podmienok Cu cong.sa zmení na oblak kumulonimbusu Cb, ktorý spôsobuje sprchy, búrky a krupobitie. V každom prípade sa však kumulonimbusový mrak objavuje spočiatku ako Cu hum, a nie spontánne.
Propagačné video:
Charakteristickým znakom tohto oblaku je ľadový vrchol, ktorý dosiahol inverznú vrstvu (výška Cb je určená úrovňou kondenzácie a úrovne konvekcie - dolná a horná hranica mraku, v tropických zemepisných šírkach môže výška týchto mrakov dosiahnuť 20 km a preraziť sa v tropopauze). Nazýva sa kovadlina a je to vrstva hustých cirrusových mrakov vyvinutých v horizontálnej rovine. V tejto dobe dosiahol cloud maximálny vývoj. Súčasne so stúpajúcimi tokmi v oblaku sa v dôsledku zrážok vytvárajú zostupné toky. Padajúce zrážky ochladzujú okolitý vzduch, stávajú sa hustejšími a začínajú klesať na povrch (tento proces pozorujeme na zemi ako kvíl) čím ďalej tým viac blokujú updrafts, ktoré sú veľmi potrebné pre existenciu mraku. A každé veno má nepriaznivý vplyv na genézu mrakov.
Oblak, ktorý sa rozrástol do štádia Cb, okamžite podpíše svoj vlastný príkaz na smrť. Štúdie ukazujú, že vence v dolnej časti a vo vrstve pod mrakmi majú zvlášť silný účinok - z pod mrakom, obrazne povedané, je základ vyradený. Výsledkom je, že začína konečná fáza existencie Cb - jeho rozptyl. V tomto štádiu sú pod mrakom pozorované iba vetvy, ktoré úplne nahrádzajú stúpajúce; zrážky postupne oslabujú a zastavujú sa, oblak sa stáva menej hustým a postupne prechádza do vrstvy hustých cirrusových mrakov. Tu končí jeho existencia. Mrak teda prechádza všetkými fázami vývoja asi za hodinu: oblak rastie za 10 minút, stupeň zrelosti trvá asi 20 - 25 minút a rozptyl nastáva asi za 30 minút.
Monocel je oblak, ktorý sa skladá z jednej konvekčnej bunky, ale najčastejšie (asi v 80% prípadov) sa pozorujú multibunky - skupina konvektívnych buniek v rôznych štádiách vývoja, zjednotená jedným kovadlinou. Počas aktivity viackomorových búrok zostupné prúdy studeného vzduchu „materského“mraku vytvárajú stúpajúce toky, ktoré tvoria „dcérske“hromy. Je však potrebné si uvedomiť, že všetky bunky nemôžu byť nikdy v rovnakom štádiu vývoja! Životnosť viacerých buniek je oveľa dlhšia - rádovo niekoľko hodín.
Supercell. Základné pojmy
Superbunka je veľmi silný konvekčný monokruh. Proces jeho formovania a štruktúry je veľmi odlišný od bežných kumulonimbusových mrakov. Preto je tento jav pre vedcov veľmi zaujímavý. Záujem spočíva v tom, že obyčajný monobunka sa za určitých podmienok mení na akýsi „monštrum“, ktoré môže existovať asi 4 - 5 hodín prakticky nezmenené, je kvázistacionárne a vytvára všetky nebezpečné fenomény počasia. Priemer superbunky môže dosiahnuť 50 km alebo viac a jej výška často presahuje 10 km. Vzostupná rýchlosť vo vnútri superbunky dosahuje 50 m / sa ešte viac. V dôsledku toho sa krupobitie často tvorí s priemerom 10 cm alebo viac. Ďalej zvážime formovacie podmienky, dynamiku a štruktúru superbunky.
Hlavnými faktormi nevyhnutnými na vytvorenie superbunky sú šmyk vetra (zmena rýchlosti a smeru vetra s výškou vo vrstve 0 - 6 km), prítomnosť prúdu prúdu pri nízkych úrovniach a silná nestabilita v atmosfére, keď sa pozoruje „výbušná konvekcia“. Spočiatku má oblak charakteristiku monobunky s priamymi stúpajúcimi prúdmi teplého a vlhkého vzduchu, ale potom sa v určitej výške pozoruje strih vetra a / alebo prúd prúdu, ktorý začína stúpať a stúpa mierne od vertikálnej osi. Na prvom obrázku je červená tenká šípka znázornená strih vetra (prúd prúdu), široká šípka - aktualizácia.
V dôsledku svojho kontaktu s prúdom lúča začína špirála v horizontálnej rovine. Potom stúpajúci prúd rotujúci v špirále sa postupne mení z horizontálneho na vertikálny. Toto je vidieť na druhom obrázku. Nakoniec aktualizácia trvá takmer vertikálnu os. Súčasne rotácia pokračuje a je taká silná, že nakoniec prelomí nákovu a nad ňou vytvorí kupolu - týčiacu sa korunu. Vzhľad tejto kupoly naznačuje silné aktualizácie, ktoré sú schopné preraziť inverznú vrstvu. Tento rotujúci stĺpec je „srdcom“superbunky a nazýva sa mezocyklón. Jeho priemer sa môže pohybovať od 2 do 10 km. Stúpajúca koruna len naznačuje prítomnosť mezocyklónu.
Dlhá životnosť a stabilita superbunky súvisí s nasledujúcim. V dôsledku mezocyklónu dochádza k zrážaniu mierne smerom od horného toku, a preto sú pozorované aj vence na boku (hlavne na oboch stranách mezocyklónu). V tomto prípade obidva prúdy (zostupné aj stúpajúce) koexistujú spolu - sú to priatelia: zostupujúci, bývalý vytláča teplý vzduch nahor a nebráni jeho prístupu do bunky, čím sa ďalej zvyšuje stúpajúci tok. Čím silnejšie je pavučina, tým silnejšie zrážky spôsobujú ešte väčšie vetvy, ktoré čoraz viac tlačia povrchový vzduch nahor. A ak je bunka prirovnaná k kolesu, ukázalo sa, že zrážky v takej situácii, ako boli, točia toto koleso. V dôsledku toho je superbunka schopná existovať mnoho hodín,počas tohto obdobia sa rozširoval o desiatky kilometrov na šírku a dĺžku, čo spôsobilo veľké krupobitie, silné zrážky a často tornáda. V tomto okamihu sa na povrchu Zeme objavia 3 minifróny: 2 studené v oblasti klesajúcich tokov a teplá v oblasti stúpajúcich (pozri obrázok 1). To znamená, že sa objaví miniatúrny cyklón, ktorého „embryo“je presne ten istý mezocyklón.
Ako už bolo uvedené vyššie, tornáda nevznikajú iba v superbunkách, ale aj v bežných mono- a multi-bunkách. Je tu však zásadný rozdiel: v superbunke sa zrážky a tornáda pozorujú súčasne a v monobunkách a vo viacerých bunkách - najskôr tornádo a potom zrážka av oblasti, kde bolo pozorované tornádo. Je to z dôvodu absencie zjavného posunu v priestore hornej „kryštalologickej“časti mraku a spodnej časti, do ktorej prúdi teplý vzduch. Okrem toho je v superbunkách obvykle prúd prúdu nad vrcholom, ktorý odvádza vytlačený vzduch preč z oblaku, v dôsledku čoho je pozorovaná veľmi pretiahnutá kovadlina (pozri obrázok 1), zatiaľ čo v normálnej komore studený vzduch vytlačený teplým, zostupuje pozdĺž okrajov, a tým klesá navyše blokuje „silu“. Preto sú tornáda v takýchto bunkách krátkodobé, slabé,a zriedka sú vo fáze väčšej ako oblak lievika.
Malo by sa poznamenať, že superbunky sú veľké aj malé, s nízkou alebo vysokou týčiacou sa korunou a môžu sa tvoriť kdekoľvek, ale hlavne v centrálnych štátoch USA - na Veľkých pláňach. V Európe a Rusku sú mimoriadne zriedkavé a existuje iba jeden typ - HP superbunky. Klasifikácia bude uvedená nižšie. Supercells sú vždy spojené s významným strihom vetra a vysokými hodnotami CAPE - indikátorom nestability. V prípade superbuniek začína vertikálna hranica šmyku rýchlosťou 20 m / s vo vrstve 0-6 km.
Všetky superčlánky vytvárajú drsné poveternostné podmienky (krupobitie, sneženie, dažďové búrky), ale iba 30% alebo menej generuje tornáda, takže sa musíme pokúsiť rozlíšiť superbunky generujúce tornádo od „pokojnejších“.
Silný posun vo vrstve 0-6 km (dlhý hodograf) a dostatočný vztlak sú potrebné na vytvorenie silného mezocyklónu. Tvorba superbunky za podmienky výrazného zakrivenia hodografu vo vrstve 0 - 2 km podporuje vývoj tornáda. Vývoj tornáda však závisí od dynamickej štruktúry búrky. Pre silný vývoj mezocyklónu a tornáda musí existovať silná aktualizácia a vertikálna rotácia. Pri tvorbe mezocyklónu je rozhodujúci horizontálny vírivý efekt spôsobený vertikálnym strihom.
Supercells sú všeobecne rozdelené do 3 typov. Nie všetky superbunky však jasne zodpovedajú určitému druhu a počas vývoja sa často prenášajú z jedného druhu na druhý. Všetky typy buniek vytvárajú nepriaznivé poveternostné podmienky.
Klasický superbunka - ide o ideálny superbunka, ktorá obsahuje takmer všetky vyššie uvedené prvky, a to ako na radare, tak aj na vizuálnej stránke. Indexy nestability pre tento typ sú: CAPE: 1500 - 3500 J / kg, Li od -4 do -10. Ale v prírode sú také bunky celkom zriedkavé, ďalšie dva typy sa častejšie pozorujú.
Superbunka typu LP (Low Precipitation). Táto trieda superbuniek má malú oblasť so slabými zrážkami (dážď, krupobitie), oddelenými od kormidla. Tento typ sa dá ľahko rozoznať podľa vyrezávaných oblačných žliabkov na spodku korpusu a niekedy má vzhľad „hladného“v porovnaní s klasickým superbunkou. Je to preto, že sa tvoria pozdĺž tzv. suché línie (keď sa pozoruje teplý a vlhký vzduch pri povrchu, ktorý klinuje, ako studená fronta, pod horúcim a suchším vzduchom, pretože ten je menej hustý), ktorý má malú dostupnú vlhkosť pre svoj vývoj, napriek silnému strihu vetra … Takéto bunky sa zvyčajne rýchlo rozpadnú bez toho, aby sa zmenili na iné typy. Spravidla vytvárajú slabé tornáda a krupobitie s veľkosťou menšou ako 1 palec. Kvôli nedostatku silných zrážoktento typ bunky má slabé radarové odrazy bez zreteľnej ozveny háčika, hoci v tom čase bolo skutočne pozorované tornádo. Búrková aktivita takejto bunky je výrazne nižšia v porovnaní s inými typmi a blesky sú prevažne v cloude (IC), a nie medzi mrakmi a zemou (CG). Tieto superbunky sa tvoria pri CAPE rovným 500 - 3500 J / kg a Li: -2 - (-8). Takéto bunky sa nachádzajú hlavne v centrálnych štátoch USA počas jarných a letných mesiacov. Boli pozorované aj v Austrálii. Takéto bunky sa nachádzajú hlavne v centrálnych štátoch USA počas jarných a letných mesiacov. Boli pozorované aj v Austrálii. Takéto bunky sa nachádzajú hlavne v centrálnych štátoch USA počas jarných a letných mesiacov. Boli pozorované aj v Austrálii.
Supercell typ HP (vysoké zrážky). Tento typ superbunky má oveľa vyššie zrážky ako iné typy, ktoré môžu mezoklon úplne obklopiť. Takáto bunka je obzvlášť nebezpečná, pretože môže obsahovať silné tornádo, ktoré je vizuálne skryté za stenou zrážok. Superbunky HP často spôsobujú záplavy a ťažké padáky, ale je menej pravdepodobné, že budú tvoriť veľké krupobitie ako iné typy. Zistilo sa, že tieto superbunky generujú viac výbojov IC a CG ako iné typy. Index CAPE pre tieto superbunky je 2000 - 7000 J / kg alebo viac a Li by mal byť pod -6. Takéto bunky sa pohybujú relatívne pomaly.
Po 4 rokoch neúspešných vyhľadávaní našiel fotograf Mike Olbinski, čo hľadal. 3. júna, neďaleko Bookeru v Texase, uvidel veľmi zriedkavé rotujúce superbunky.
Pozerajte sa na celú obrazovku v kvalite HD:
Tu je ďalšie video: