Zyklogenese

Diese Collage von Geht 13 Satellitenbilder zeigen die Entwicklung von a Nor'easter über mehrere Tage.

Zyklogenese ist die Entwicklung oder Stärkung von Zyklonzirkulation in der Atmosphäre (a Niedrigdruckbereich).^[1] Die Cyclogenese ist ein Dachbegriff für mindestens drei verschiedene Prozesse, die alle zur Entwicklung einer Art von einer Art führen Zyklonund in jeder Größe von der Mikroskala zum synoptische Skala.

• Tropische Wirbelstürme Form aufgrund einer latenten Wärme, die durch eine signifikante Gewitteraktivität angetrieben wird und einen warmen Kern entwickelt.
• Extratropische Zyklone sich als Wellen entlang bilden Wetterfronten Bevor sie später in ihrem Lebenszyklus als kalte Kernzyklone verschließt.
• Mesocyclone sich als warmer Kern zyklon über Land bilden und kann dazu führen Tornado Formation. Wasserspeisen können sich auch aus Mesocyklonen bilden, entwickeln sich jedoch häufiger aus Umgebungen mit hoher Instabilität und niedriger vertikaler Windschere.

Der Prozess, bei dem ein extratropischer Zyklon a Schneller Abfall des atmosphärischen Drucks (24 Millibar oder mehr) in einem Zeitraum von 24 Stunden wird als als bezeichnet als Explosive Zyklogeneseund ist normalerweise während der Bildung von a vorhanden Nor'easter.^[2] Das antizyklonische Äquivalent, der Prozess der Bildung von Hochdruckbereiche, ist Antizyklogenese.^[3] Das Gegenteil von Cyclogenese ist Zyklolyse.

Meteorologische Skalen

Es gibt vier Hauptskalen oder Systemgrößen, die in Meteorologie behandelt werden: die Makroskala, die synoptische Skala, die Mesoskalaund das Mikroskalel.^[4] Der Makroskalel befasst sich mit Systemen mit globaler Größe, wie die Madden -Julian Oszillation. Synoptische Skalierungssysteme decken einen Teil eines Kontinents ab, wie z. Extratropische Zyklonemit Abmessungen von 1.000–2.500 km (620–1.550 mi) durch.^[5] Die mesoskale ist die nächst kleinere Skala und ist oft in zwei Bereiche unterteilt: Meso-Alpha-Phänomene liegen zwischen 200 und 2.000 km (120–1.240 mi) durch (der Bereich der Bereiche der tropischer Wirbelsturm), während Meso-Beta-Phänomenen zwischen 20 und 200 km (12–124 mi) zwischen (der Skala der Skala der Ebene liegen Mesocyklon). Das Mikroskalel ist die kleinste der meteorologischen Skalen mit einer Größe unter zwei Kilometern (1,2 Meilen) (die Skala von Tornados und Wasserspeise).^[6] Diese horizontalen Dimensionen sind keine starre Spaltungen, sondern spiegeln typische Größen von Phänomenen mit bestimmten dynamischen Eigenschaften wider. Beispielsweise wechselt ein System nicht unbedingt von meso-alpha zu synoptischer Skala, wenn seine horizontale Ausdehnung von 2.000 auf 2.001 km (1.243 auf 1.243 mi) wächst.

Extratropische Zyklone

Die anfängliche Frontalwelle (oder ein niedriger Druckbereich) bildet am Ort des roten Punkts auf dem Bild. Es ist normalerweise senkrecht (im rechten Winkel) zur blattartigen Wolkenbildung (baroklines Blatt), die während des frühen Stadiums der Cyclogenese auf Satellit zu sehen ist. Die Position der Achse der oberen Ebene Jet-Stream ist hellblau.

Norwegisches Zyklonmodell

Eine Jetsträhne der oberen Ebene. Div -Bereiche sind Regionen der Divergenz in der Luft, die zu einer Oberflächenkonvergenz und zur Hilfszyklogenese führen.

Das Norwegisches Zyklonmodell ist ein idealisiertes Formationsmodell von Kaltkern Zyklonische Stürme, die von norwegischen Meteorologen während der entwickelt wurden Erster Weltkrieg.^[7] Das Hauptkonzept für dieses Modell in Bezug auf die Cyclogenese ist, dass Cyclone durch eine vorhersehbare Entwicklung durchlaufen, wenn sie eine Frontalgrenze hochziehen, wobei der reifste Zyklon in der Nähe des nordöstlichen Endes der Vorderseite und das am wenigsten reife nahe am Schwanzende der Vorderseite .^[8]

Vorläufer für die Entwicklung

Eine bereits bestehende Frontalgrenze, wie definiert in Oberflächenwetteranalyse, ist für die Entwicklung eines Zyklons mit mittlerer Breite erforderlich. Der Zyklonstrom beginnt um einen gestörten Abschnitt der stationären Front aufgrund einer Störung der oberen Ebene, wie z. kurze Welle oder ein Trog auf oberer Ebene,^[9][10] In der Nähe eines günstigen Quadranten des oberen Jet.^[11] Eine verbesserte entlang der Frontalstängerraten in der unteren Troposphäre jedoch das Wachstum extratropischer Zyklone.^[12][13]

Vertikale Bewegung, die die Entwicklung beeinflusst

Die Zyklogenese kann nur auftreten, wenn die Temperatur die Pole (im Norden in der nördlichen Hemisphäre) abnimmt und die Druckstörungslinien mit der Höhe nach Westen neigen. Die Cyclogenese tritt am wahrscheinlichsten in Regionen der Zyklonwirbel auf Advektionstromabwärts eines starken Westjet.^[14] Die Kombination aus Wirbelverkehr und thermischer Advektion, die durch den Temperaturgradienten und ein Niederdruckzentrum erzeugt werden, verursachen die Aufwärtsbewegung um das Tief.^[a] Wenn der Temperaturgradient stark genug ist, erhöht sich die Temperaturanbietung und treibt die vertikale Bewegung an. Dies erhöht die Gesamtstärke des Systems. Scherweise Aufwind^[b] sind der wichtigste Faktor bei der Bestimmung des Zyklonwachstums und der Festigkeit.^[16]

Entwicklungsmodi

Eine Oberfläche niedrig kann eine Vielzahl von Ursachen für die Bildung haben. Die Topographie kann eine Oberfläche mit einer niedrigen Form erzwingen, wenn sie vorhanden sind Barocline Welle bewegt sich über eine Bergbarriere; Dies ist als "Lee Cyclogenese" bekannt, da die niedrigen Formen auf der Lee- Seite der Berge.^[17][18] Mesoskalige konvektive Systeme Kann Oberflächentiefs hervorbringen, die ursprünglich warmer Kern sind.^[19] Die Störung kann zu einer wellenähnlichen Formation entlang der Vorderseite und das Tief wird am Wappen positioniert. Um den niedrigen Fluss wird der Fluss per Definition zyklonisch. Dieser Rotationsfluss drückt den polaren Luftäquator nach westlich des Tiefes über die nachverfolgende kalte Front, und wärmere Luft drückt die Stange über die warme Front. Normalerweise bewegt sich die kalte Front schneller als die warme Front und "holen" damit, da sich die langsame Erosion der Luftmasse mit höherer Dichte vor dem Zyklon und der Luftmasse mit höherer Dichte hinter dem Zyklon fährt, die normalerweise dazu führt ein verengter warmer Sektor.^[20] Zu diesem Zeitpunkt und Okklusion Formen, bei denen die warme Luftmasse in einen Trog warmer Luft in der Luft gedrückt wird, was auch als als bekannt ist Trowal (a Trough von wArmluft aloft).^[21] Alle Entwicklungsbereiche mit niedrigem Druck teilen einen wichtigen Aspekt, den der vertikalen Bewegung nach oben in der Troposphäre. Solche Aufwärtsbewegungen verringern die Masse lokaler atmosphärischer Luftsäulen, die den Oberflächendruck niedriger haben.^[22]

Die Reife

Die Reife erfolgt nach dem Zeitpunkt der Okklusion, wenn der Sturm die Verstärkung abgeschlossen hat und der Zyklonstrom am intensivsten ist.^[23] Danach verringert sich die Stärke des Sturms als Zyklonpaar mit dem Tief- oder oberen Ebenen mit niedrigerem Niveau und wird immer kalter Kern. Der Spin-Down-Down-Down-Down-Down-Down von Cyclones, auch als Zyklolyse bezeichnet, kann aus der Perspektive von Energetics verstanden werden. Wenn eine Okklusion auftritt und die warme Luftmasse über eine kalte Luftluft -Luftmasse nach oben gedrückt wird, wird die Atmosphäre immer stabiler und der Schwerpunkt des Systems senkt.^[24] Wenn sich der Okklusionsprozess weiter unten in der warmen Vorderseite und weg vom zentralen Tiefststand erstreckt, ist immer mehr der verfügbaren potenziellen Energie des Systems erschöpft. Diese potentielle Energieversuche erzeugt eine kinetische Energiequelle, die einen endgültigen Energieschub in die Bewegungen des Sturms injiziert. Nachdem dieser Prozess aufgetreten ist hat abgenommen.

Gelegentlich wird die Cyclogenese mit verdeckten Zyklonen wieder aufgenommen. Wenn dies geschieht, bildet sich auf dem Dreifach eine neue niedrige Mitte (der Punkt, an dem sich die kalte Front, die warme Front und die verdeckte Front treffen). Während der Dreifachzyklogenese füllt sich das versteckte Elterntief, wenn sich der sekundäre Tief in den Hauptweathermaker vertieft.

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  Dieses Bild zeigt ein dichter Wolkenmuster und ein bogenes Konvektionsband, das einen jungen, sich entwickelnden Zyklon anzeigt.

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  Das diffuse Wolkenmuster in diesem Bild zeigt ein altes, niedriges Drucksystem an Zyklolyse.

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  Dieses Bild zeigt die relativen Positionen von zwei Sturmsystemen über dem nordöstlichen Pazifik.

Tropische Wirbelstürme

In einer mesoskaligen Alpha -Domäne existieren tropische Zyklone. Im Gegensatz zur Cyclogenese der mittleren Breite wird die tropische Zyklogenese durch starke Konvektion in einen zentralen Kern ohne Nr. Baroclin Zonen oder Fronten, die sich durch ihre Mitte erstrecken. Obwohl die Bildung von tropische Wirbelstürme Ist das Thema umfangreicher laufender Forschung und ist noch nicht vollständig verstanden, es gibt sechs Hauptanforderungen für die tropische Zyklogenese: Meeresoberflächentemperaturen das sind warm genug, atmosphärische Instabilität, hoch Feuchtigkeit in niedrigeren bis mittleren Ebenen der Troposphäre, genügend Corioliskraft Um ein Niederdruckzentrum, einen bereits bestehenden Fokus oder Störungsstörungen und niedrige vertikale zu entwickeln Windschere. Diese warmen Kern -Zyklone bilden sich dazu, über den Ozeanen zwischen 10 und 30 Grad des Äquators zu bilden.^[25][26]

Mesocyclone

Mesocyclone reichen von mesoskaliger Beta bis im Mikroskalel. Der Begriff Mesocyclon ist normalerweise für Rotationen auf mittlerer Ebene in schweren Gewittern reserviert.^[27] und sind warme Kernzyklone, die durch latente Wärme seiner damit verbundenen Gewitteraktivität angetrieben werden.

Tornados bilden sich im warmen Sektor von Extratropische Zyklone wo ein starker Jetstream der oberen Ebene existiert.^[28] Es wird angenommen, dass Mesocyclone sich bilden, wenn sich starke Änderungen der Windgeschwindigkeit und/oder Richtung mit Höhe ("Windschere") Setzt Teile des unteren Teils der Atmosphäre, die sich in unsichtbaren röhrenähnlichen Rollen drehen. Es wird dann angenommen und das gesamte Aufwind als vertikale Spalte dreht.

Wenn sich das Aufwinde dreht, kann es eine sogenannte Wandwolke bilden. Die Wandwolke ist eine drehende Wolkenschicht, die vom Mesocyclon abfällt. Die Wandwolke neigt dazu, näher an der Mitte des Mesocyclons zu sein. Die Wandwolken benötigen nicht unbedingt einen Mesocyklon, um sich zu bilden und nicht immer zu drehen. Wenn die Wandwolke abfällt, kann sich in ihrer Mitte eine trichterförmige Wolke bilden. Dies ist die erste Stufe der Tornado -Formation.^[29] Es wird angenommen, dass das Vorhandensein eines Mesocyclons ein Schlüsselfaktor für die Bildung der starken Tornados ist, die mit schweren Gewittern verbunden sind.

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  Vertikal Windschere (rot) setzt Luftspinnen (grün).

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  Die Aufwind (blau) "Tipps" Die drehende Luft aufrecht.

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  Das Aufwind beginnt dann zu drehen.

Tornados

Tornados existieren am mikroskaligen oder niedrigen Ende der mesoskaligen Gamma -Domäne. Der Zyklus beginnt, wenn ein starkes Gewitter einen rotierenden Mesocyclon in der Atmosphäre entwickelt und eine Superzelle wird. Wenn der Regen im Sturm zunimmt, schleppt es einen Bereich mit schnell absteigender Luft, der als die bekannt ist hintere Flankenabklomgänger (RFD). Dieser Abkleber beschleunigt sich, wenn er sich dem Boden nähert, und schleppt den rotierenden Mesocyclon damit auf den Boden.^[30]

Wenn sich der Mesocyclon dem Boden nähert, scheint ein sichtbarer Kondensationstrichter von der Basis des Sturms abzusteigen, oft von einer rotierenden Wandwolke. Wenn der Trichter abfällt, erreicht die RFD auch den Boden und erzeugt eine Böenfront, die einen guten Abstand vom Tornado verursachen kann. Normalerweise beginnt die Trichterwolke innerhalb von Minuten nach dem Erreichen des Bodens Schäden am Boden (Tornado) zu verursachen.^[31]

Wasserspeise

Waterspouts gibt es im Mikroskalel. Während einige Wasserspeisen wie ihre landgestützten Gegenstücke stark (tornadisch) sind, sind die meisten viel schwächer und verursacht durch eine unterschiedliche atmosphärische Dynamik. Sie entwickeln sich normalerweise in feuchtigkeitsgeladenen Umgebungen mit wenig vertikal Windschere entlang der Konvergenzlinien, wie z. Landbrise, Linien der Reibungskonvergenz aus nahe gelegenen Landmassen oder Oberflächenmulden.^[32] Ihre Elternwolke kann so harmlos sein wie ein moderates Cumulus oder so bedeutend wie Gewitter. Wasserspeisen entwickeln sich normalerweise, wenn sich ihre Elternwolken im Entwicklungsprozess befinden, und es wird theoretisiert, dass sie sich durchdrehen, wenn sie die Oberflächengrenze von der Horizontalen hinauf bewegen Windschere In der Nähe der Oberfläche und dann nach oben in die Wolke ausdehnen, sobald der niedrige Scherwirbel mit einem sich entwickelnden Cumulus oder Gewitter übereinstimmt. Es wurde mit schwachen Tornados, die als Landschlüsse bekannt sind, in Ost Colorado gesehen, dass sie sich auf ähnliche Weise entwickeln.^[33] Ein Ausbruch trat in der vor Große Seen Ende September und Anfang Oktober 2003 entlang einer Lake Effect -Band. Der September ist der Hauptmonat des Landspiels und des Vorkommens des Wasserspots herum Florida und für das Vorkommen des Wasserspots um die Große Seen.^[33][34]

Verwandte Begriffe

Die Cyclogenese ist das Gegenteil von Zyklolyse, was die Schwächung von Oberflächenzyklonen betrifft. Der Begriff verfügtAntizyklogenese, der sich mit der Bildung von Oberflächen-Hochdrucksystemen befasst.^[3]

Siehe auch

• Atmosphärischer Fluss
• Europäischer Sturm
• Hurrikandynamik und Cloud -Mikrophysik
• Hybrid niedrig
• Oberflächenwetteranalyse
• Miller -Klassifizierung

Anmerkungen

Verweise