Adakah anda biasa dengan definisi supercell? Saya rasa ini adalah sesuatu dari bidang matematik atau fizik nuklear. Mungkin ada perkara seperti itu, tetapi kita sekarang akan membincangkan fenomena alam.
Penyebab fenomena seperti ribut petir, hujan lebat, dan intensifikasi angin ribut adalah awan monulelular dan multiselular cumulonimbus, yang sering kali menumpuk di langit pada musim panas. Monocell adalah satu awan cumulonimbus tunggal yang wujud secara bebas daripada yang lain. Multi-sel sudah menjadi sekumpulan (pengumpulan) sel mono, yang disatukan oleh satu landasan. Iaitu, apabila satu sel mereput, nukleus lain yang berdekatan dengannya, atau nukleasi berlaku secara serentak. Kompleks ini dapat menempati kawasan dari beberapa puluhan hingga beberapa ratus ribu km2.
Yang terakhir ini disebut Mesoscale Convective Clusters (MCC). Mereka mampu menyebabkan ribut kuat, hujan es dan hujan lebat. Namun, mereka tidak istimewa - hanya sekumpulan awan cumulonimbus yang kuat. Tetapi ada formasi atmosfera yang menghasilkan keadaan cuaca yang lebih teruk, termasuk angin puting beliung dan disebut supercell. Keadaan dan struktur pembentukan mereka pada asasnya berbeza dari awan cumulonimbus biasa. Artikel ini adalah mengenai objek-objek atmosfer yang menakjubkan, jarang dan menarik.
Monosel dan multisel
Sebagai permulaan, pertimbangkan proses pembentukan monosel konvensional. Pada hari musim panas yang cerah, matahari memanaskan permukaan yang mendasarinya. Akibatnya, perolakan terma berlaku, yang membawa kepada kemunculan "embrio" ribut petir di masa depan - awan cumulus rata (Cu hum.), Ketinggian yang tidak melebihi 1 km. Selalunya dihasilkan oleh peningkatan jumlah udara - panas yang dipanaskan dalam bentuk gelembung. Dalam kes ini, awan yang dihasilkan akan bertahan selama beberapa waktu (puluhan minit) dan akhirnya larut tanpa melalui tahap perkembangan yang lain. Ini adalah perkara yang berbeza apabila haba yang muncul tidak berbentuk gelembung, tetapi aliran udara yang berterusan. Pada masa yang sama, di tempat-tempat di mana udara telah naik, terbentuklah unsur yang jarang berlaku. Ia dipenuhi dengan udara dari sisi. Sebaliknya, udara berlebihan cenderung menyebar ke sisi. Pada jarak yang jauh, lalu lintas udara ditutup. Akibatnya, sel perol terbentuk.
Lebih-lebih lagi, Cu hum. masuk ke medium cumulus atau awan kuat cumulus (Cu med., Cu cong.), ketinggiannya sudah mencapai 4 km. Awan kumulus rata akan masuk ke awan sederhana, dan kemudian menjadi awan yang kuat, atau ia akan mengakhiri evolusinya, yang tinggal pada tahap pertama, hanya bergantung pada keadaan atmosfer di tempat tertentu dan pada waktu tertentu. Faktor utama yang menyumbang kepada pertumbuhan awan perolakan adalah penurunan suhu yang mendadak dengan ketinggian di atmosfer latar belakang, serta pelepasan haba semasa peralihan kelembapan fasa (pemeluwapan, pembekuan, pemejalwapan), yang memerlukan kandungan wap air yang cukup tinggi di udara. Faktor pengehad adalah kehadiran di atmosfer lapisan di mana suhu turun sedikit dengan ketinggian, hingga isoterm (suhu tidak berubah dengan ketinggian) atau penyongsangan (pemanasan dengan ketinggian). Dalam keadaan yang baik, Cu cong.bertukar menjadi awan Cb cumulonimbus, yang menyebabkan hujan lebat, ribut petir dan hujan es. Bagaimanapun, awan cumulonimbus muncul pada mulanya sebagai Cu hum, dan tidak secara spontan.
Video promosi:
Ciri khas awan ini adalah puncak es, yang telah mencapai lapisan penyongsangan (ketinggian Cb ditentukan oleh tahap pemeluwapan dan tahap perolakan - masing-masing, batas bawah dan atas awan. Di lintang tropis, ketinggian awan ini dapat mencapai 20 km dan menerobos tropopause). Ia disebut landasan dan merupakan lapisan awan cirrus padat yang dikembangkan di satah mendatar. Pada masa ini, awan mencapai perkembangan maksimumnya. Pada saat yang sama, bersama dengan aliran menaik di awan, aliran menurun terbentuk sebagai hasil pemendakan. Kerpasan yang jatuh menyejukkan udara di sekitarnya, menjadi lebih padat dan mulai turun ke permukaan (kita melihat proses ini di bumi sebagai angin ribut) semakin banyak menyekat aliran naik, yang sangat diperlukan untuk kewujudan awan. Dan apa-apa downdraft mempunyai kesan buruk pada genesis awan.
Oleh itu, awan yang berkembang ke tahap Cb segera menandatangani surat perintah kematiannya sendiri. Kajian menunjukkan bahawa penurunan di bahagian bawahnya dan di lapisan sub-awan mempunyai kesan yang sangat kuat - dari bawah awan, secara kiasan, asasnya tersingkir. Akibatnya, tahap akhir keberadaan Cb bermula - penyebarannya. Pada peringkat ini, hanya aliran bawah yang diperhatikan di bawah awan, menggantikan sepenuhnya aliran menaik; curah hujan secara beransur-ansur melemah dan berhenti, awan menjadi kurang padat, secara beransur-ansur mengalir ke lapisan awan sirus yang padat. Di sinilah keberadaannya berakhir. Oleh itu, awan melalui semua peringkat evolusi dalam kira-kira satu jam: awan tumbuh dalam 10 minit, tahap kematangan berlangsung sekitar 20 - 25 minit, dan pembuangan berlaku dalam kira-kira 30 minit.
Monosel adalah awan yang terdiri daripada satu sel konvektif, tetapi paling kerap (dalam kira-kira 80% kes) multisel diperhatikan - sekumpulan sel konvektif dalam tahap perkembangan yang berbeza, disatukan oleh satu landasan. Semasa aktiviti ribut petir berbilang sel, aliran udara sejuk yang turun dari awan "induk" membuat aliran menaik yang membentuk ribut petir "anak perempuan". Namun, harus diingat bahawa semua sel tidak boleh serentak pada tahap perkembangan yang sama! Jangka hayat berbilang sel jauh lebih lama - mengikut urutan beberapa jam.
Supercell. Konsep asas
Supercell adalah monocell konvektif yang sangat kuat. Proses pembentukan dan strukturnya sangat berbeza dengan awan cumulonimbus biasa. Oleh itu, fenomena ini sangat menarik bagi para saintis. Kepentingannya terletak pada kenyataan bahawa monosel biasa dalam keadaan tertentu berubah menjadi sejenis "raksasa" yang boleh wujud selama kira-kira 4 - 5 jam secara praktikal tidak berubah, menjadi separa pegun dan menghasilkan semua fenomena cuaca berbahaya. Diameter supercell boleh mencapai 50 km atau lebih, dan tingginya sering melebihi 10 km. Kelajuan menaik di dalam supercell mencapai 50 m / s dan bahkan lebih. Akibatnya, hujan es sering terbentuk dengan diameter 10 cm atau lebih. Di bawah ini kita akan mempertimbangkan keadaan pembentukan, dinamika, dan struktur supercell.
Faktor utama yang diperlukan untuk pembentukan supercell adalah ricih angin (perubahan kelajuan dan arah angin dengan ketinggian di lapisan 0 - 6 km), kehadiran aliran jet pada tahap rendah, dan ketidakstabilan kuat di atmosfer ketika "konveksi letupan" diperhatikan. Pada mulanya, awan mempunyai ciri-ciri monosel dengan aliran menaik langsung udara hangat dan lembap, tetapi kemudian pada ketinggian tertentu ricih angin dan (atau) aliran jet diperhatikan, yang mula memutar aliran menaik dan memiringkannya sedikit dari paksi menegak. Pada gambar pertama, anak panah nipis merah menunjukkan ricih angin (aliran jet), anak panah lebar - aliran menaik.
Hasil daripada hubungannya dengan aliran jet, ia mula berputar pada satah mendatar. Kemudian aliran menaik, berputar dalam lingkaran, secara beransur-ansur berubah dari mendatar ke lebih menegak. Ini dapat dilihat pada rajah kedua. Pada akhirnya, aliran menaik mengambil paksi hampir menegak. Pada masa yang sama, putaran berlanjutan, dan sangat kuat sehingga akhirnya menembus landasan, membentuk kubah di atasnya - mahkota yang menjulang tinggi. Kemunculan kubah ini menunjukkan aliran udara yang kuat yang mampu menembusi lapisan penyongsang. Lajur berputar ini adalah "jantung" supercell dan dipanggil mesosiklon. Diameternya boleh berkisar antara 2 hingga 10 km. Mahkota yang menjulang tinggi hanya menunjukkan adanya mesosiklon.
Jangka hayat dan kestabilan supercell yang panjang dikaitkan dengan yang berikut. Oleh kerana mesosiklon, pemendakan berlaku sedikit jauh dari aliran atas, dan oleh itu aliran bawah juga diperhatikan ke sisi (terutamanya di kedua sisi mesosiklon). Dalam kes ini, kedua-dua aliran (turun dan naik) wujud bersama - mereka berkawan: turun, bekas mengalirkan udara hangat ke atas, dan tidak menyekat aksesnya ke sel, dengan itu meningkatkan lagi aliran menaik. Dan semakin kuat aliran udara, semakin kuat curah hujan, yang menyebabkan penurunan arus udara yang lebih besar, yang semakin memaksa udara permukaan ke atas. Dan jika sel itu disamakan dengan roda, ternyata pemendakan dalam keadaan seperti itu, berputar pada roda ini. Ini adalah hasil dari ini bahawa supercell dapat wujud selama berjam-jam,berkembang pada masa ini dengan puluhan kilometer lebar dan panjang, menghasilkan hujan es besar, hujan lebat dan seringkali angin puting beliung. Pada masa ini, 3 minifront muncul di permukaan bumi: 2 yang sejuk di kawasan aliran turun, dan yang hangat di kawasan menaik (lihat Gambar 1). Artinya, siklon mini muncul, "embrio" yang mana tepatnya adalah mesosiklon yang sama.
Seperti disebutkan di atas, tornado muncul tidak hanya pada supercells, tetapi juga pada mono- dan multi-sel biasa. Walau bagaimanapun, terdapat perbezaan utama: dalam supercell, curah hujan dan tornado diperhatikan secara serentak, dan dalam mono- dan multi-sel, pertama tornado, dan kemudian curah hujan, dan di kawasan di mana puting beliung itu diperhatikan. Ini disebabkan oleh tidak adanya pergeseran yang jelas di ruang bahagian atas "kristalogenik" awan, dan bahagian bawah ke mana udara hangat mengalir. Selain itu, dalam supercell biasanya ada aliran jet di atas puncak, yang membawa udara yang dipindahkan jauh dari awan, akibatnya landasan yang sangat memanjang diperhatikan (lihat Gambar. 1), sementara dalam sel normal udara dingin dipindahkan oleh panas tambahan pula menyekat "kuasa". Oleh itu, puting beliung dalam sel sedemikian berumur pendek, lemah,dan jarang pada tahap yang lebih besar daripada awan corong.
Perlu diperhatikan bahawa supercells besar dan kecil, dengan mahkota menjulang rendah atau tinggi, dan dapat terbentuk di mana saja, tetapi terutamanya di negara-negara tengah Amerika Syarikat - di Great Plains. Di Eropah dan Rusia, mereka sangat jarang berlaku, dan hanya ada satu jenis - supercell HP. Pengelasan akan dibincangkan di bawah. Supercell selalu dikaitkan dengan ricih angin yang signifikan dan nilai CAPE yang tinggi - petunjuk ketidakstabilan. Untuk supercells, had ricih menegak bermula pada 20 m / s pada lapisan 0-6 km.
Semua supercell menghasilkan keadaan cuaca yang keras (hujan es, ribut hujan, ribut hujan), tetapi hanya 30% atau kurang daripadanya yang menghasilkan puting beliung, jadi seseorang mesti berusaha membezakan supercell yang menghasilkan tornado daripada yang lebih "tenang".
Pergeseran kuat pada lapisan 0-6 km (hodograf panjang) dan daya apung yang mencukupi diperlukan untuk pembentukan mesosiklon yang kuat. Pembentukan supercell dalam keadaan kelengkungan hodograf yang signifikan pada lapisan 0-2 km mendorong perkembangan puting beliung. Namun, perkembangan puting beliung bergantung pada struktur ribut yang dinamik. Harus ada putaran aliran naik dan menegak yang kuat untuk pengembangan mesosiklon dan puting beliung yang kuat. Eddy mendatar yang disebabkan oleh ricih menegak sangat menentukan dalam pembentukan mesosiklon.
Supercells umumnya dikelaskan kepada 3 jenis. Tetapi tidak semua supercell jelas sesuai dengan spesies tertentu dan sering berpindah dari satu spesies ke spesies lain dalam evolusi mereka. Semua jenis sel menghasilkan keadaan cuaca yang teruk.
Supercell klasik - Maksudnya, ia adalah supercell yang ideal yang mengandungi hampir semua elemen di atas, baik pada radar dan visual. Indeks ketidakstabilan untuk jenis ini adalah: CAPE: 1500 - 3500 J / kg, Li dari -4 hingga -10. Tetapi secara semula jadi, sel seperti ini jarang berlaku; dua jenis lain lebih kerap diperhatikan.
Supercell jenis LP (Low Precipitation). Kelas supercell ini mempunyai kawasan kecil dengan curah hujan rendah (hujan, hujan es), dipisahkan dari permukaan atas. Jenis ini dapat dikenali dengan mudah oleh alur awan terpahat di dasar aliran udara dan kadang-kadang mempunyai penampilan "lapar" berbanding dengan supercell klasik. Ini kerana mereka terbentuk di sepanjang yang disebut. garis kering (ketika udara panas dan lembap diperhatikan di dekat permukaan, yang baji, seperti depan sejuk, di bawah udara yang lebih panas dan kering, kerana yang terakhir kurang padat), mempunyai sedikit kelembapan yang tersedia untuk pengembangannya, walaupun terdapat ricih angin yang kuat … Sel seperti itu biasanya cepat runtuh tanpa berubah menjadi jenis lain. Mereka biasanya menghasilkan puting beliung yang lemah dan berukuran kurang dari 1 inci. Kerana kekurangan hujan lebat,sel jenis ini mempunyai pantulan radar yang lemah tanpa gema cangkuk yang jelas, walaupun angin puting beliung sebenarnya sedang diperhatikan pada masa itu. Kegiatan ribut petir sel sedemikian jauh lebih rendah dibandingkan dengan jenis lain, dan kilat terutama intrakloud (IC), dan bukan antara awan dan tanah (CG). Supercell ini terbentuk pada CAPE sama dengan 500 - 3500 J / kg dan Li: -2 - (-8). Sel seperti itu dijumpai terutamanya di negeri-negeri tengah Amerika Syarikat pada bulan-bulan musim bunga dan musim panas. Mereka juga telah diperhatikan di Australia. Sel seperti itu dijumpai terutamanya di negeri-negeri tengah Amerika Syarikat pada bulan-bulan musim bunga dan musim panas. Mereka juga telah diperhatikan di Australia. Sel seperti itu dijumpai terutamanya di negeri-negeri tengah Amerika Syarikat pada bulan-bulan musim bunga dan musim panas. Mereka juga telah diperhatikan di Australia.
HP jenis Supercell (Kerpasan Tinggi). Supercell jenis ini mempunyai curah hujan yang lebih tinggi daripada jenis lain, yang dapat mengelilingi mesosiklon sepenuhnya. Sel seperti itu sangat berbahaya, kerana dapat mengandung angin puting beliung yang kuat, yang secara visual tersembunyi di balik tembok pemendakan. Supercell HP sering menyebabkan banjir dan barisan bawah yang teruk, tetapi cenderung untuk membentuk hujan es besar daripada jenis lain. Telah diperhatikan bahawa supercell ini menghasilkan lebih banyak pelepasan IC dan CG daripada jenis lain. Indeks CAPE untuk supercell ini adalah 2000 - 7000 J / kg atau lebih, dan Li harus berada di bawah -6. Sel sedemikian bergerak dengan agak perlahan.
Setelah 4 tahun pencarian tidak berjaya, jurugambar Mike Olbinski menemui apa yang dicari. Pada 3 Jun, berhampiran Booker, Texas, dia melihat supercell berputar yang sangat jarang berlaku.
Tonton skrin penuh dalam kualiti HD:
Inilah video lain:
