Gewitter

Gewitter
FoggDam-NT.jpg
Ein typisches Gewitter über einem Feld.
Vorkommensbereich In erster Linie tropisch und auch gemäßigt Regionen.
Jahreszeit Am häufigsten im Frühjahr und Sommer. (in gemäßigten Regionen)
Häufig in der Regenzeit. (in tropischen Regionen)
Wirkung Hängt vom Sturm ab, kann Regen, Hagel und/oder starke Winde beinhalten. Kann Überschwemmungen oder Brände verursachen.
Sommergewitter im Wald

A Gewitter, auch bekannt als ein elektrischer Sturm oder ein Gewitter, ist ein Sturm, der durch das Vorhandensein von gekennzeichnet ist Blitz[1] und sein akustisch Auswirkung auf die Erdatmosphäre, bekannt als Donner.[2] Relativ schwache Gewitter werden manchmal genannt Gewitter.[3] Gewitter treten in einer Art von Wolke auf, die als a bekannt ist Cumulonimbus.[4] Sie werden normalerweise von begleitet von starke Winde[1] und oft produzieren Starkregen[1] und manchmal Schnee, Schneeregen, oder Heil,[1] aber einige Gewitter produzieren wenig Niederschlag oder Kein Niederschlag überhaupt. Gewitter können in einer Serie aufstellen oder werden ein Regenband, bekannt als a Squall Line. Stark oder schwere Gewitter enthalten einige der gefährlichsten Wetterphänomene, einschließlich großer Hagel, starker Winde und Tornados. Einige der anhaltendsten schwersten Gewitter, bekannt als Superzellen, drehen Sie wie Zyklone. Während sich die meisten Gewitter mit dem mittleren Wind fließen lassen Troposphäre dass sie vertikal belegen Windschere Manchmal verursacht eine Abweichung in ihrem Kurs in einem rechten Winkel zur Windschutzrichtung.

Gewitter resultieren aus der schnellen Aufwärtsbewegung der warmen, feuchten Luft, manchmal entlang a Vorderseite.[5] Eine Art jedoch Wolkenantrieb, ob es eine Front ist, Kurzwelle Trog oder ein anderes System ist erforderlich, damit die Luft schnell nach oben beschleunigt. Während sich die warme, feuchte Luft nach oben bewegt, kühlt sie sich ab, kondensiert,[5] und bildet eine Cumulonimbus -Wolke, die Höhen von über 20 Kilometern erreichen kann. Wie die aufsteigende Luft ihre erreicht Taupunkt Temperatur, Wasserdampf kondensiert zu Wassertropfen oder Eis und reduzieren den Druck lokal in der Gewitterzelle. Jeder Niederschlag fällt durch die Wolken in Richtung der Erdoberfläche. Wenn die Tröpfchen fallen, kollidieren sie mit anderen Tröpfchen und werden größer. Die fallenden Tröpfchen erzeugen a DownDraft Während es kalte Luft mit sich zieht und diese kalte Luft an der Erdoberfläche ausbreitet und gelegentlich starke Winde verursacht, die üblicherweise mit Gewittern verbunden sind.

Gewitter können sich an jedem geografischen Ort bilden und entwickeln, aber am häufigsten innerhalb der mittelgroß, wo warme, feuchte Luft aus tropischen Breiten mit kühlerer Luft aus polaren Breiten kollidiert.[6] Gewitter sind für die Entwicklung und Bildung vieler Unwetterphänomene verantwortlich. Gewitter und die Phänomene, die zusammen mit ihnen auftreten, stellen große Gefahren dar. Schäden, der durch Gewitter entsteht, wird hauptsächlich von zugefügt von Downburst Winde, große Hagelsteine ​​und Sturzfluten verursacht durch schwer Niederschlag. Stärkere Gewitterzellen können Tornados produzieren und Wasserspeise.

Es gibt drei Arten von Gewittern: Einzelzelle, Multi-Zell, und Superzell.[7] Superzell -Gewitter sind die stärksten und schwersten.[7] Mesoskalige konvektive Systeme gebildet durch günstige vertikale Windschere innerhalb der Tropen und Subtropen kann für die Entwicklung von verantwortlich sein Hurrikane. Trockener Gewitter, ohne Niederschlag, kann den Ausbruch von verursachen Waldbrände aus der Wärme aus dem erzeugt Cloud-to-Ground-Blitz Das begleitet sie. Mehrere Mittel werden verwendet, um Gewitter zu untersuchen: Wetterradar, Wetterstationenund Videofotografie. Frühere Zivilisationen hatten verschiedene Mythen über Gewitter und ihre Entwicklung erst im 18. Jahrhundert. Über die Erdatmosphäre hinaus wurden Gewitter auch auf den Planeten von Gewittern beobachtet Jupiter, Saturn, Neptunund wahrscheinlich, wahrscheinlich, Venus.

Lebenszyklus

Stadien des Lebens eines Gewitters.

Warme Luft hat eine niedrigere Dichte als kühle Luft, so dass wärmere Luft nach oben steigt und die kühlere Luft am Boden absetzt[8] (Dieser Effekt ist mit a zu sehen Heißluftballon).[9] Wolken bilden sich als relativ wärmere Luft, die Feuchtigkeit trägt, in kühlere Luft. Die feuchte Luft steigt und es kühlt und einige der Wasserdampf In dieser aufsteigenden Luft kondensiert.[10] Wenn die Feuchtigkeit kondensiert, füllt sie Energie bekannt als latente Hitze der Kondensation, die es dem aufsteigenden Luftpaket weniger abkühlen kann als die kühlere umgebende Luft[11] Fortsetzung des Aufstiegs der Wolke. Wenn genug Instabilität ist in der Atmosphäre vorhanden, dieser Prozess wird lange genug fortgesetzt Cumulonimbus Wolken zu bilden und zu produzieren Blitz und Donner. Meteorologische Indizes wie z. konvektive verfügbare potenzielle Energie (Kap) und die Aufgehobener Index Kann verwendet werden, um die potenzielle vertikale Entwicklung von Wolken nach oben zu bestimmen.[12] Im Allgemeinen benötigen Gewitter drei Bedingungen, um sich zu formen:

  1. Feuchtigkeit
  2. Eine instabile Luftmasse
  3. Eine Hebekraft (Hitze)

Alle Gewitter, unabhängig vom Typ, durchlaufen drei Phasen: die Entwicklungsstufe, das reife Stufe, und die Dissipationsphase.[13][14] Das durchschnittliche Gewitter hat einen Durchmesser von 24 km (15 mi). Je nach Bedingungen in der Atmosphäre dauert jede dieser drei Stufen durchschnittlich 30 Minuten.[15]

Entwicklungsstufe

A Cumulus Constus'Umwandlung in eine reife Umwandlung Cumulonimbus Incus.

Die erste Phase eines Gewitters ist die Cumulus -Stufe oder die Entwicklungsstufe. In dieser Phase werden Massen der Feuchtigkeit nach oben in die Atmosphäre gehoben. Der Auslöser für diesen Aufzug kann sein Solarbeleuchtung, wo die Erwärmung des Bodens produziert Thermik, oder wo zwei Winde konvergieren und Luft nach oben zwingen, oder wo Winde über das Gelände mit zunehmender Höhe wehen. Die Feuchtigkeit kühlt nach oben in flüssige Wassertropfen aufgrund niedrigerer Temperatur Kumulus Wolken. Wie der Wasserdampf in Flüssigkeit kondensiert, latente Hitze wird freigesetzt, was die Luft erwärmt und sie weniger dicht wird als die umgebende, trockenere Luft. Die Luft neigt dazu, in einem zu steigen Aufwind durch den Prozess von Konvektion (Daher der Begriff Konvektiver Niederschlag). Dieser Prozess schafft a Niederdruckzone innerhalb und unter dem bildenden Gewitter. In einem typischen Gewitter werden ungefähr 500 Millionen Kilogramm Wasserdampf in die angehoben Erdatmosphäre.[16]

Reife Stufe

Am reife Stufe ambossförmigen Thundercloud

In der ausgereiften Stufe eines Gewitters steigt die erwärmte Luft weiter an, bis sie einen Bereich mit wärmerer Luft erreicht und nicht weiter steigen kann. Oft ist diese "Kappe" die Tropopause. Die Luft ist stattdessen gezwungen, sich auszubreiten und dem Sturm ein Merkmal zu verleihen Amboss Form. Die resultierende Wolke heißt Cumulonimbus Incus. Die Wassertropfen verschmelzen in größere und schwerere Tröpfchen und einfrieren, um Eispartikel zu werden. Wenn diese fallen, schmelzen sie, um zu regnen. Wenn der Aufwind stark genug ist, werden die Tröpfchen lang genug in der Luft gehalten, um so groß zu werden, dass sie nicht vollständig schmelzen, sondern als fallen als Heil. Während die Aufwinde noch vorhanden sind, schleppt der fallende Regen die umgebende Luft damit und schafft DownDrafts auch. Die gleichzeitige Präsenz sowohl eines Aufwinds als auch eines Downdraft markiert die reife Stufe des Sturms und erzeugt Cumulonimbus -Wolken. In dieser Phase beträchtliche interne Turbulenz kann auftreten, was sich als starke Winde, schwerer Blitz und sogar manifestiert Tornados.[17]

Normalerweise, wenn es wenig gibt WindschereDer Sturm wird schnell in die dissipierende Stufe eintreten und sich selbst regnen.[14] Wenn sich jedoch eine ausreichende Änderung der Windgeschwindigkeit oder -Richtung vorliegt, wird das Dichtungsstrieb vom Aufwind getrennt, und der Sturm kann ein Superzell, wo die reife Stufe sich mehrere Stunden lang aufrechterhalten kann.[18]

Stufe auflösen

Ein Gewitter in einer Umgebung ohne Winde, um den Sturm zu scheren oder den Amboss in eine Richtung zu blasen
Flankierlinie vor einem Dissipieren Cumulonimbus Incus Wolke

In der Dissipationsphase wird das Gewitter vom DownDraft dominiert. Wenn die atmosphärischen Bedingungen nicht die Superzellenentwicklung unterstützen, tritt diese Stufe ungefähr 20–30 Minuten nach der Lebensdauer des Gewitters ziemlich schnell auf. Das DownDraft wird aus dem Gewitter nach unten drücken, den Boden schlagen und sich ausbreiten. Dieses Phänomen ist als a bekannt Downburst. Die kühle Luft, die durch den DownDraft zu Boden getragen wird, schneidet den Zufluss des Gewitters ab, das Aufwind verschwindet und das Gewitter wird sich auflösen. Gewitter in einer Atmosphäre mit praktisch ohne vertikale Windschere schwächen, sobald sie eine Abflussgrenze in alle Richtungen ausschicken, was dann schnell abschneidet Zufluss von relativ warmer, feuchter Luft und tötet das weitere Wachstum des Gewitters ab.[19] Der DownDraft, der auf den Boden schlägt, schafft eine Ausflussgrenze. Dies kann zu Downbursts führen, eine mögliche gefährliche Erkrankung für Flugzeuge zum Durchfliegen, da eine wesentliche Änderung der Windgeschwindigkeit und -richtung auftritt, was zu einer Abnahme der Fluggeschwindigkeit und der anschließenden Verringerung des Auftriebs für das Flugzeug führt. Je stärker das Ausflussgrenze ist, desto stärker wird die resultierende vertikale Windschere.[20]

Einstufung

Bedingungen, die für Gewittertypen und Komplexe günstig sind

Es gibt vier Haupttypen von Gewittern: Single-Cell, Multi-Cell, Squall Line (auch Multi-Cell-Linie genannt) und Superzell.[7] Welche Typformen hängt von der Instabilität und relativen Windbedingungen an verschiedenen Schichten der Atmosphäre ab ("Windschere"). Einzelzell-Gewitter bilden sich in Umgebungen mit niedriger vertikaler Windscherung und dauern nur 20–30 Minuten.

Organisierte Gewitter und Gewittercluster/Linien können längere Lebenszyklen haben, da sie in Umgebungen mit signifikanter vertikaler Windscherung bilden, normalerweise größer als 25 Knoten (13 m/s) in den niedrigsten 6 Kilometern (3,7 mi) des Troposphäre,[21] Dies unterstützt die Entwicklung stärkerer Aufwindungen sowie verschiedene Formen des Unwetters. Die Superzelle ist die stärkste der Gewitter,[7] Am häufigsten assoziiert mit großem Hagel, starken Winden und Tornado -Formation. Niederschlagsbares Wasser Die Werte von mehr als 31,8 Millimetern (1,25 Zoll) bevorzugen die Entwicklung organisierter Gewitterkomplexe.[22] Diejenigen mit starken Niederschlägen haben normalerweise ausfällbare Wasserwerte von mehr als 36,9 Millimetern (1,45 Zoll).[23] Upstream -Werte von KAP von mehr als 800 J/kg sind normalerweise für die Entwicklung einer organisierten Konvektion erforderlich.[24]

Einzelzelle

Ein Einzelzell-Gewitter über Wagga Wagga.

Dieser Begriff gilt technisch gesehen für ein einziges Gewitter mit einem Hauptaufwind. Auch bekannt als Luftmasse GewitterDies sind die typischen Sommergewitter in vielen gemäßigten Orten. Sie treten auch in der kühlen instabilen Luft auf, die oft dem Durchgang von a folgt Kaltfront vom Meer im Winter. Innerhalb einer Gruppe von Gewittern bezieht sich der Begriff "Zelle" auf jeden separaten Hauptaufspannung. Gewitterzellen bilden sich gelegentlich isoliert, da das Auftreten eines Gewitters eine Abflussgrenze entwickeln kann, die neue Gewitterentwicklung festlegt. Solche Stürme sind selten schwerwiegend und auf die lokale atmosphärische Instabilität zurückzuführen. Daher der Begriff "Luftmasse Gewitter". Wenn solche Stürme eine kurze Zeit von Unwetter haben, die mit ihnen verbunden sind, ist es als starken Pulssturm bekannt. Impuls schwere Stürme sind schlecht organisiert und treten zeitlich und räumlich zufällig auf, was es schwer zu prognostizieren macht. Einzell-Gewitter dauern normalerweise 20 bis 30 Minuten.[15]

Multi-Zell-Cluster

Eine Gruppe von Gewittern über Brasilien, die von der fotografiert wurden Space Shuttle Challenger.

Dies ist die häufigste Art der Gewitterentwicklung. Reife Gewitter werden in der Nähe der Mitte des Clusters gefunden, während auf ihrer Gegenwind -Seite das Ablösen von Gewittern vorliegt. Mehrzellstürme Formen Sie sich als Stürmer zusammen, können sich aber zu einem oder mehreren entwickeln Squalle Lines. Während jede Zelle des Clusters nur 20 Minuten dauern kann, kann der Cluster selbst stundenlang bestehen bleiben. Sie entstehen oft aus konvektiven Aufwinds in oder in der Nähe von Bergketten und linearen Wettergrenzen, wie z. B. starke kalte Fronten oder Niederdrucktrogs. Diese Art von Stürmen ist stärker als der Single-Cell-Sturm, aber viel schwächer als der Superzellsturm. Zu den Gefahren mit dem Multicell-Cluster gehören mittelgroße Hagel, Sturzfluten und schwache Tornados.[15]

Mehrzelllinien

Eine Squall -Linie ist eine längliche Linie von schwere Gewitter das kann sich entlang oder vor a bilden Kaltfront.[25][26] Anfang des 20. Jahrhunderts wurde der Begriff als Synonym für verwendet Kaltfront.[27] Die Squall -Linie enthält schwer Niederschlag, Heil, häufig Blitz, starke gerade Linienwinde und möglicherweise Tornados und Wasserspeise.[28] Unwetter In Form von starken geraden Linienwinden ist in Bereichen zu erwarten, in denen die Squall-Linie selbst in Form von a ist Bow -Echo, innerhalb des Teils der Linie, die am meisten ausstößt.[29] Tornados kann entlang von Wellen innerhalb eines gefunden werden Zeilen -Echo -Wellenmuster, oder Lewp, wo mesoskalig Niederdruckbereiche sind anwesend.[30] Einige Bogen -Echos im Sommer werden genannt Derechos, und bewege mich ziemlich schnell durch große Gebietsabschnitte.[31] Am hinteren Rand des Regenschilds, der mit reifen Squall -Linien verbunden ist, a Wake Tief kann bilden, ein mesoskaliger Niederdruckbereich, der sich hinter dem mesoskaligen Hochdrucksystem bildet Wärmeurst.[32] Diese Art von Sturm ist auch als "Wind des steinigen See" (traditionelles Chinesisch: 石湖風 - Shi2 Hu2 Feng1, vereinfachtes Chinesisch: 石湖风) in Südchina bekannt.[33]

Superzellen

A Superzell Gewitter vorbei Chaparral, New Mexico.
Die untergehende Sonne beleuchtet die Spitze einer klassischen Gewitterwolke in den ambulanten Gewittern im Osten Nebraska, Vereinigte Staaten.

Superzellstürme sind normalerweise groß schwer, quasi stationäre Stürme, die sich in einer Umgebung bilden, in der die Windgeschwindigkeit oder die Windrichtung mit der Höhe variiert ("Windschere"), und sie haben separate DownDrafts und Aufwinds (d. H. Wenn sein damit verbundener Niederschlag nicht durch das Aufwind fällt) mit einem starken, rotierenden Aufwind (a"Mesocyklon"). Diese Stürme haben normalerweise so stark Troposphäre und greifen in die unteren Ebenen der Stratosphäre. Superzellstürme können 24 Kilometer breit sein. Untersuchungen haben gezeigt, dass mindestens 90 Prozent der Superzellen verursachen Unwetter.[18] Diese Stürme können destruktiv erzeugen Tornados, sehr groß Hagelsteine (10 Zentimeter oder 4 Zoll Durchmesser), geradlinige Winde über 130 km/h (81 Meilen pro Stunde) und und Sturzfluten. Tatsächlich hat die Forschung gezeigt, dass die meisten Tornados aus dieser Art von Gewittern auftreten.[34] Superzellen sind im Allgemeinen die stärkste Gewittertyp.[15]

Schwere Gewitter

In den Vereinigten Staaten wird ein Gewitter als schwerwiegend eingestuft, wenn die Winde mindestens 93 Kilometer pro Stunde (58 Meilen pro Stunde) erreichen, Hagel beträgt 25 Millimeter (1 Zoll) im Durchmesser oder größer oder wenn Trichterwolken oder Tornados sind gemeldet.[35][36][37] Obwohl eine Trichterwolke oder ein Tornado ein schweres Gewitter anzeigt, a Tornado Warnung wird anstelle von a ausgestellt Schwere Gewitterwarnung. Eine schwere Gewitterwarnung wird ausgestellt, wenn ein Gewitter schwerwiegend wird oder bald schwer wird. In Kanada wird auch eine Niederschlagsrate von mehr als 50 Millimetern (2 Zoll) in einer Stunde oder 75 Millimeter (3 Zoll) in drei Stunden verwendet, um schwerwiegende Gewitter anzuzeigen.[38] Aus jeder Art von Sturmzellen können schwere Gewitter auftreten. Jedoch, Multicell, Superzellund Squalle -Linien stellen die häufigsten Formen von Gewittern dar, die Unwetter verursachen.[18]

Mesoskalige konvektive Systeme

MCC bewegt sich durch die Region Großer Seen: am 13. Juni 2022 um 18:45 UTC

A Mesoskaliger konvektives System (MCS) ist ein Komplex von Gewittern, der auf einer Skala organisiert wird, die größer ist als die einzelnen Gewitter, aber kleiner als Extratropische Zykloneund normalerweise für mehrere Stunden oder länger bestehen.[39] Ein allgemeine Wolken- und Niederschlagsmuster eines mesoskaligen konvektiven Systems kann rund oder linear in Form sein und Wettersysteme wie z. tropische Wirbelstürme, Squalle Lines, Seeeffekt Schnee Veranstaltungen, Polare Tiefs, und Mesoskalige konvektive Komplexe (MCCS), und sie bilden sich im Allgemeinen in der Nähe Wetterfronten. Die meisten mesoskaligen konvektiven Systeme entwickeln sich über Nacht und setzen ihre Lebensdauer bis zum nächsten Tag fort.[14] Sie neigen dazu, zwischen Tag und Nacht um mehr als 5 ° C zu sein, wenn sich die Oberflächentemperatur um mehr als 5 ° C variiert.[40] Der Typ, der sich während der warmen Jahreszeit über Land bildet, wurde in Nordamerika, Europa und Asien festgestellt, wobei am späten Nachmittags- und Abendstunden ein Maximum an Aktivitäten festgestellt wurde.[41][42]

Formen von MCs, die sich in den Tropen entwickeln Intertropische Konvergenzzone oder Monsun -Trogsim Allgemeinen innerhalb der warmen Jahreszeit zwischen Frühling und Herbst. Intensivere Systeme bilden sich über Land als über Wasser.[43][44] Eine Ausnahme ist die von Seeeffekt Schnee Bänder, die sich aufgrund der kalten Luft bilden, die sich über relativ warme Wasserkörper bewegt, und vom Herbst bis zum Feder treten auf.[45] Polar -Tiefs sind eine zweite besondere Klasse von MCs. Sie bilden während der kalten Jahreszeit in hohen Breiten.[46] Sobald der übergeordnete MCS stirbt, kann eine spätere Gewitterentwicklung im Zusammenhang mit seinem Rest auftreten Mesoskaliger konvektiver Wirbel (MCV).[47] Mesoskalige konvektive Systeme sind wichtig für die Niederschlagsklimatologie der Vereinigten Staaten über dem Great Plains Da bringen sie die Region etwa die Hälfte ihrer jährlichen Niederschlagsmenge ihrer warmen Jahreszeit.[48]

Bewegung

Gewitterlinie betrachtet in Reflexionsvermögen (DBZ) auf einen Planpositionsindikator Radaranzeige

Die beiden wichtigen Wege, die sich Gewitter bewegen Advektion des Windes und der Ausbreitung Ausflussgrenzen auf Quellen größerer Hitze und Feuchtigkeit. Viele Gewitter bewegen sich mit der mittleren Windgeschwindigkeit durch die Erde Troposphäredie niedrigsten 8 Kilometer (5,0 mi) der Erdatmosphäre. Schwächere Gewitter werden durch Winde näher an die Erdoberfläche als stärkere Gewitter gesteuert, da die schwächeren Gewitter nicht so groß sind. Organisierte, langlebige Gewitterzellen und Komplexe bewegen sich im rechten Winkel zur Richtung der vertikalen Windschere Vektor. Wenn die Böenfront oder die Vorderkante der Abflussgrenze vor dem Gewitter vor dem Gewitter rennen, beschleunigt sich ihre Bewegung im Tandem. Dies ist eher ein Faktor bei Gewittern mit schwerem Niederschlag (HP) als bei Gewittern mit niedrigem Niederschlag (LP). Wenn Gewitter verschmelzen, was am wahrscheinlichsten ist, wenn zahlreiche Gewitter in der Nähe zueinander existieren, diktiert die Bewegung des stärkeren Gewitters normalerweise die zukünftige Bewegung der zusammengeführten Zelle. Je stärker der mittlere Wind, desto weniger wahrscheinlich werden andere Prozesse in Sturmbewegungen beteiligt sein. An Wetterradar, Stürme werden durch die Verwendung einer herausragenden Funktion verfolgt und sie vom Scan zum Scannen verfolgt.[18]

Gewitter

Ein Gewitter mit Backbuilding, das allgemein als als als bezeichnet bezeichnet wird Gewitter, ist ein Gewitter, in dem neue Entwicklung auf der Aufwindseite stattfindet (normalerweise die westliche oder südwestliche Seite in der Nördliche Hemisphäre), so dass der Sturm stationär oder in rückwärts gerichteter Richtung zu bleiben scheint. Obwohl der Sturm auf Radar oft stationär erscheint oder sich sogar gegen den Wind bewegt, ist dies eine Illusion. Der Sturm ist wirklich ein Multi-Zell-Sturm mit neuen, kräftigeren Zellen, die sich auf der Seite gegen den Wind bilden und ältere Zellen ersetzt, die weiterhin gegen den Wind driften.[49][50] In diesem Fall ist eine katastrophale Überschwemmung möglich. Im Rapid City, South Dakota1972 eine ungewöhnliche Ausrichtung der Winde in verschiedenen Ebenen der Atmosphäre, die kombiniert wurden, um einen kontinuierlichen Trainingssatz von Zellen zu erzeugen, die eine enorme Regenmenge auf demselben Bereich fallen ließen, was dazu führte verheerende Sturzfluten.[51] Ein ähnliches Ereignis trat in auf Boscastle, England, am 16. August 2004,[52] und über Chennai am 1. Dezember 2015.[53]

Gefahren

Jedes Jahr werden viele Menschen trotz der Vorwarnung von schweren Gewittern getötet oder schwer verletzt. Während schwere Gewitter am häufigsten in der sind Frühling und SommerSie können zu jeder Jahreszeit auftreten.

Cloud-to-Ground-Blitz

Ein Rückschlag, ein Blitzschlag für Wolken und Boden während eines Gewitters.

Cloud-to-Ground-Blitz tritt häufig innerhalb der Phänomene von Gewittern auf und hat zahlreiche Gefahren für Landschaften und Populationen. Eine der bedeutendsten Gefahren, die Blitze darstellen können, ist die Waldbrände Sie sind in der Lage zu zünden.[54] Unter einem Regime mit niedrigen Niederschlägen (LP) Gewittern, bei denen nur geringe Niederschläge vorhanden sind, können Niederschläge nicht verhindern, dass Brände beginnen, wenn die Vegetation trocken ist, da ein Blitz eine konzentrierte Menge extremer Hitze erzeugt.[55] Direkte Schäden, die durch Blitzschläge verursacht werden, treten gelegentlich auf.[56] In Bereichen mit einer hohen Frequenz für Cloud-to-of-Ground-Blitz wie Florida verursacht Blitz mehrere Todesfälle pro Jahr, die am häufigsten für Menschen draußen arbeiten.[57]

Saurer Regen ist auch ein häufiges Risiko, das durch Blitz produziert wird. Destilliertes Wasser hat ein neutral pH von 7. "sauberer" oder nicht verschmutzter Regen hat einen leicht sauren pH -Wert von etwa 5,2, da Kohlendioxid und Wasser in der Luft zusammen reagieren, um sich zu bilden Kohlensäure, eine schwache Säure (pH 5,6 in destilliertem Wasser), aber nicht verschmutzter Regen enthält auch andere Chemikalien.[58] Stickoxid anwesend bei Gewitterphänomenen,[59] verursacht durch die Oxidation des atmosphärischen Stickstoffs kann zur Produktion von saurem Regen führen, wenn Stickoxid Verbindungen mit den Wassermolekülen bei Ausfällen bildet und somit sauren Regen erzeugt. Saurer Regen kann Infrastrukturen schädigen, die Calcit oder bestimmte andere feste chemische Verbindungen enthalten. In Ökosystemen kann saurer Regen Pflanzengewebe von Vegetationen auflösen und den Versauerungsprozess in Wasserkörpern und in erhöhen Boden, was zum Tod von Meeres- und terrestrischen Organismen führt.[60]

Hagel

Hagelstorming in Bogotá, Kolumbien.

Jedes Gewitter, das Hagel produziert, das den Boden erreicht, ist als Hagelsturm bekannt.[61] Donnerwolken, die Hagelsteine ​​produzieren können, werden häufig auf grüne Färben aufgenommen. Hagel ist häufiger in den Bergketten, da die Berge horizontale Winde nach oben erzwingen (bekannt als Orographischer Heben), wodurch die Aufwände innerhalb von Gewittern verstärkt und wahrscheinlicher gestellt werden.[62] Eine der häufigsten Regionen für große Hagel ist in der gesamten Berg-Nordindien, in der eine der höchsten Hagel-Todesgebühren im Jahr 1888 berichtet wurde.[63] China erlebt auch erhebliche Hagelstürme.[64] In ganz Europa, Kroatien Erfahrungen häufiger Ereignisse von Hagel.[65]

In Nordamerika ist Hagel am häufigsten in dem Gebiet, wo Colorado, Nebraska, und Wyoming Treffen Sie als "Hagelgasse" bekannt.[66] Hagel in dieser Region erfolgt zwischen den Monaten März und Oktober während der Nachmittags- und Abendstunden, wobei der Großteil der Ereignisse von Mai bis September. Cheyenne, Wyoming ist Nordamerikas am meisten geeigneter Stadt mit durchschnittlich neun bis zehn Hagelstürmen pro Saison.[67] In Südamerika sind Gebiete, die anfällt, Städte wie Bogotá, Kolumbien.

Hagel kann schwerwiegende Schäden verursachen, insbesondere zu Automobile, Flugzeuge, Oberlichter, Glasdachstrukturen, Vieh und am häufigsten der Landwirte ' Getreide.[67] Hagel ist eines der wichtigsten Gewittergefahren für Flugzeuge. Wenn Hagelsteine ​​einen Durchmesser von 13 Millimetern (0,5 Zoll) überschreiten, können Flugzeuge innerhalb von Sekunden schwer beschädigt werden.[68] Die auf dem Boden akkumulierten Hagelsteine ​​können auch für die Landung des Flugzeugs gefährlich sein. Weizen, Mais, Sojabohnen und Tabak sind die empfindlichsten Pflanzen, die Schäden betreiben.[63] Hagel ist eines der künstlichsten Gefahren Kanadas.[69] Hagelstürme waren die Ursache für kostspielige und tödliche Ereignisse im Laufe der Geschichte. Einer der frühesten aufgezeichneten Vorfälle ereignete sich um das 9. Jahrhundert in Roopkund, Uttarakhand, Indien.[70] Der größte Hagelstein in Bezug auf den maximalen Umfang und die in den Vereinigten Staaten erfasste Länge, die jemals im Jahr 2003 in den Vereinigten Staaten verzeichnet wurde Aurora, Nebraska, Vereinigte Staaten.[71]

Tornados und Wasserspeisen

Im Juni 2007 die Stadt von Elie, Manitoba wurde von einem getroffen F5 Tornado.

Ein Tornado ist eine gewalttätige, rotierende Luftsäule, die sowohl mit der Erdoberfläche als auch mit einer Cumulonimbus -Wolke (auch als Thundercloud bezeichnet wird) oder in seltenen Fällen die Basis von a Kumuluswolke. Tornados gibt es in vielen Größen, sind aber normalerweise in Form eines sichtbaren Kondensationstrichter, dessen enge Ende die Erde berührt und oft von einer Wolke von umgeben wird Trümmer und Staub.[72] Die meisten Tornados haben Windgeschwindigkeiten zwischen 40 und 110 Meilen pro Stunde (64 und 177 km/h). Einige erreichen Windgeschwindigkeiten von mehr als 480 km/h, dehnen sich mehr als 1.600 Meter über und bleiben mehr als 100 Kilometer (Dutzende von Meilen) auf dem Boden.[73][74][75]

Das Fujita -Skala und die Verbesserte Fujita -Skala Tornados durch Schäden bewerten. Ein EF0 -Tornado, die schwächste Kategorie, schadet Bäume, verursacht jedoch keine erheblichen Schäden an Strukturen. Ein EF5 -Tornado, die stärkste Kategorie, zerreißt Gebäude aus ihren Fundamenten und kann große Wolkenkratzer verformen. Das ähnliche Torro -Skala reicht von einem T0 für extrem schwache Tornados bis T11 für die mächtigsten bekannten Tornados.[76] Doppler Radar Daten, Fotogrammetrieund Bodenwirbelmuster (Cycloidalmarkierungen) können ebenfalls analysiert werden, um die Intensität zu bestimmen und eine Bewertung zu vergeben.[77]

Bildung zahlreicher Wasserspeisen in der Große Seen Region. (Nordamerika)


Wasserspeisen haben ähnliche Eigenschaften wie Tornados, gekennzeichnet durch einen spiralförmigen, trichterförmigen Windstrom, der sich über Wasserkörpern bildet und mit großen Cumulonimbus-Wolken verbunden ist. Wasserspeisen werden im Allgemeinen als Formen von Tornados oder genauer gesagt nicht klassifiziertüberzeugt Tornados, die sich über große Wasserkörper entwickeln.[78] Diese spiralförmigen Luftsäulen entwickeln sich häufig in tropischen Bereichen in der Nähe des Äquator, sind aber in Bereichen von weniger verbreitet hoher Breitengrad.[79]

Sturzflut

Eine Sturzflut, die durch ein schweres Gewitter verursacht wird

Sturzfluten sind der Prozess, bei dem eine Landschaft, insbesondere eine städtische Umgebung, schnellen Überschwemmungen ausgesetzt ist.[80] Diese schnellen Überschwemmungen treten schneller auf und sind lokaler als saisonale Flussfluten oder Flutflutungen[81] und sind häufig (wenn auch nicht immer) mit intensiven Niederschlägen verbunden.[82] Sturzfluten können häufig in langsamen Gewittern auftreten und wird normalerweise durch den schweren Flüssigkeitsausfällen verursacht, der sie begleitet. Sturzfluten treten in dicht besiedelten städtischen Umgebungen am häufigsten an, in denen nur wenige Pflanzen und Wasserkörper vorhanden sind, um das zusätzliche Wasser zu absorbieren und zu enthalten. Sturzfluten können für kleine Infrastrukturen wie Brücken und schwach konstruierte Gebäude gefährlich sein. Pflanzen und Pflanzen in landwirtschaftlichen Gebieten können durch die Kraft des tobenden Wassers zerstört und zerstört werden. Auch in den betroffene Gebiete geparkte Automobile können vertrieben werden. Boden Erosion kann ebenfalls auftreten und Risiken von aussetzen Erdrutsch Phänomene.

Downburst

Bäume, die durch die Kraft eines Downburst -Windes im Nordwesten entwurzelt oder verschoben wurden Monroe County, Wisconsin.

Downburst -Winde können zahlreiche Gefahren für Landschaften mit Gewittern führen. Downburst -Winde sind im Allgemeinen sehr stark und werden oft mit Windgeschwindigkeiten verwechselt, die von Tornados erzeugt werden.[83] Aufgrund der konzentrierten Kraftmenge, die durch ihre geradlinige Eigenschaft ausgeübt wird. Downburst -Winde können für instabile, unvollständige oder schwach konstruierte Infrastrukturen und Gebäude gefährlich sein. Landwirtschaftliche Pflanzen und andere Pflanzen in nahe gelegenen Umgebungen können entwurzelt und beschädigt werden. Flugzeuge mit Start oder Landung können zum Absturz gebracht werden.[14][83] Automobile können durch die durch Downburst -Winde ausgeübte Kraft verschoben werden. Downburst -Winde werden normalerweise in Bereichen gebildet, in denen Hochdruckluftsysteme von Entfernung aufgrund ihrer höheren Dichte anfangen, die Luftmassen darunter zu versenken und zu verdrängen. Wenn diese Entfernung die Oberfläche erreichen, breiten sie sich aus und verwandeln sich in die zerstörerischen, geraden Horizontalen Winde.[14]

Gewitter Asthma

Gewitter Asthma ist das Auslösen eines Asthmaanschlags durch Umweltbedingungen, die direkt durch ein lokales Gewitter verursacht werden. Während eines Gewitters können Pollenkörner Feuchtigkeit absorbieren und dann in viel kleinere Fragmente eintauchen, wobei diese Fragmente leicht durch Wind verteilt werden. Während größere Pollenkörner normalerweise durch Haare in der Nase filtriert werden, können die kleineren Pollenfragmente durch die Lunge gelangen und gelangen, was den Asthmaanfall auslöst.[84][85][86][87]

Sicherheitsvorkehrungen

Die meisten Gewitter kommen und gehen ziemlich ereignislos; Jedes Gewitter kann jedoch werden schwerund alle Gewitter präsentieren per Definition die Gefahr von Blitz.[88] Gewitter vorbereitet und Sicherheit bezieht sich auf das Ergreifen von Schritten vor, während und nach einem Gewitter, um Verletzungen und Schäden zu minimieren.

Bereitschaft

Die Bereitschaft bezieht sich auf Vorsichtsmaßnahmen, die vor einem Gewitter getroffen werden sollten. Einige Vorbereitungen haben die Form der allgemeinen Bereitschaft (wie ein Gewitter zu jeder Tages- oder Jahrszeit auftreten kann).[89] Die Vorbereitung eines Familien -Notfallplans kann beispielsweise wertvolle Zeit sparen, wenn ein Sturm schnell und unerwartet auftritt.[90] Die Vorbereitung des Hauses durch Entfernen von toten oder verrottenden Gliedmaßen und Bäumen, die in starken Winden umgewandelt werden können, kann auch das Risiko von Sachschäden und Personenschäden erheblich verringern.[91]

Das Nationaler Wetterdienst (NWS) In den Vereinigten Staaten empfiehlt es mehrere Vorsichtsmaßnahmen, die Menschen treffen sollten, wenn Gewitter wahrscheinlich auftreten:[89]

  • Kennen Sie die Namen der lokalen Grafschaften, Städte und Städte, wie es so Warnungen beschrieben werden.[89]
  • Überwachen Sie Prognosen und Wetterbedingungen und wissen Sie, ob Gewitter wahrscheinlich in der Region sind.[92]
  • Achten Sie auf natürliche Zeichen eines sich nähernden Sturms.
  • Outdoor -Veranstaltungen abbrechen oder verschieben, um zu vermeiden, dass ein Sturm im Freien gefangen wird).[92]
  • Ergreifen Sie frühzeitig Maßnahmen, damit Sie Zeit haben, an einen sicheren Ort zu gelangen.[92]
  • Gehen Sie in ein umfangreiches Gebäude oder ein hartes Metallfahrzeug, bevor Sie das Wetter bedrohen.[92]
  • Wenn Sie hören DonnerGehen Sie sofort zum sicheren Ort.[92]
  • Vermeiden Sie offene Gebiete wie Hügel, Felder und Strände und sein oder nicht in der Nähe der höchsten Objekte in einem Gebiet, wenn Gewitter auftreten.[89][92]
  • Schützen Sie sich während Gewittern nicht unter hohen oder isolierten Bäumen.[92]
  • Wenn im Wald so viel wie möglich zwischen Ihnen und Bäumen während Gewittern liegt.[92]
  • Wenn Sie sich in einer Gruppe ausbreiten, um die Wahrscheinlichkeit von Überlebenden zu erhöhen, die Opfer von a zu helfen könnten Blitzschlag.[92]

Sicherheit

Während sich Sicherheit und Vorbereitung oft überschneiden, bezieht sich "Gewittersicherheit" im Allgemeinen auf das, was Menschen während und nach einem Sturm tun sollten. Das amerikanisches rotes Kreuz empfiehlt, dass Menschen diese Vorsichtsmaßnahmen befolgen, wenn ein Sturm unmittelbar bevorsteht oder in Arbeit ist:[88]

  • Ergreifen Sie sofort Maßnahmen, nachdem Sie Donner hörten. Jeder, der nahe genug am Sturm ist, um Donner zu hören, kann durch Blitz getroffen werden.[91]
  • Vermeiden Sie Elektrogeräte, einschließlich kordanter Telefone.[88] Schnurlos und drahtlose Telefone sind während eines Gewitters sicher zu verwenden.[91]
  • Schließen Sie und halten Sie sich von Fenstern und Türen fern, da Glas eine schwerwiegende Gefahr im starken Wind werden kann.[88]
  • Nicht baden oder duschen, da die Sanitär Strom leitet.
  • Wenn Sie Fahren sicher fahren, verlassen Sie die Straße, schalten Sie die Gefahrenleuchten ein und parken Sie. Bleiben Sie im Fahrzeug und vermeiden Sie es, Metall zu berühren.[88]

Die NWS haben die "Lightning Crouch" im Jahr 2008 nicht mehr empfohlen, da er keinen signifikanten Schutzniveau bietet und das Risiko, getötet oder verletzt zu werden, durch einen nahe gelegenen Blitzschlag nicht wesentlich senkt.[92][93][94]

Gewitter in der Nähe Cuero, Texas

Häufige Ereignisse

Gewitter treten weltweit, auch in den polaren Regionen, mit der größten Frequenz in Tropen vor Regenwald Bereiche, in denen sie fast täglich auftreten können. Zu jedem Zeitpunkt treten auf der Erde ungefähr 2.000 Gewitter auf.[95] Kampala und Tororo in Uganda wurden jeweils als die donnernden Orte der Erde erwähnt,[96] eine Behauptung, die auch für Singapur und erhoben wurde und Bogor auf der indonesischen Insel von Java. Andere Städte, die für eine häufige Sturmaktivität bekannt sind Darwin, Caracas, Manila und Mumbai. Gewitter sind mit den verschiedenen verbunden Monsun Jahreszeiten rund um den Globus, und sie bevölkern die Regenbänder von tropische Wirbelstürme.[97] In gemäßigten Regionen sind sie im Frühjahr und Sommer am häufigsten, obwohl sie mit oder vorne auftreten können kalte Fronten Zu jeder Jahreszeit.[98] Sie können auch in einer kühleren Luftmasse nach dem Durchgang einer kalten Front über einem relativ wärmeren Gewässer auftreten. Gewitter sind in polaren Regionen aufgrund der Kälteoberflächentemperaturen selten.

Einige der mächtigsten Gewitter in den Vereinigten Staaten treten im Mittleren Westen und im Midwest vor Südstaaten. Diese Stürme können große Hagel und mächtige Tornados erzeugen. Gewitter sind entlang vieler relativ ungewöhnlich Westküste der Vereinigten Staaten,[99] aber sie treten in den Binnengebieten, insbesondere in den Gebieten, mit größerer Häufigkeit auf Sacramento und San Joaquin Täler von Kalifornien. Im Frühjahr und Sommer treten sie in bestimmten Bereichen dessen fast täglich auf Rocky Mountains Im Rahmen des Nordamerikanischer Monsun Regime. In dem NordostStürme nehmen ähnliche Eigenschaften und Muster wie der Mittlere Westen, jedoch mit weniger Häufigkeit und Schweregrad. Während des Sommers, Luftmasse Gewitter sind ein fast tägliches Ereignis über zentrale und südliche Teile Floridas.

Energie

Wie Gewitter Partikelstrahlen in den Weltraum starten

Wenn die Menge an Wasser, die in einer Wolke kondensiert und anschließend ausgefällt ist, bekannt ist, kann die Gesamtenergie eines Gewitters berechnet werden. In einem typischen Gewitter, ungefähr 5 × 108 kg Wasserdampf werden aufgehoben und die Energiemenge, die bei dieser Kondensierung freigesetzt wird, beträgt 1015 Joule. Dies ist in der gleichen Reihenfolge der Energie, die in einem tropischen Zyklon freigesetzt wird, und mehr Energie als die, die während der freigelassenen Die Atombombenexplosion in Hiroshima, Japan im Jahr 1945.[16]

Das Fermi Gammastray Burst Monitor Die Ergebnisse zeigen das gamma Strahlen und Antimaterie Partikel (Positronen) kann in mächtigen Gewittern erzeugt werden.[100] Es wird vermutet, dass die Antimaterie -Positronen gebildet werden Terrestrische Gammastrahlen blinken (TGF). TGFs sind kurze Bursts, die in Gewittern auftreten und mit Blitz verbunden sind. Die Ströme von Positronen und Elektronen kollidieren in der Atmosphäre höher, um mehr Gammastrahlen zu erzeugen.[101] Ungefähr 500 TGFs können jeden Tag weltweit auftreten, werden aber meistens unentdeckt.

Studien

In zeitgenössischen Zeiten haben Gewitter die Rolle einer wissenschaftlichen Neugier übernommen. Jeden Frühling, Sturmjäger Gehen Sie zum Great Plains von den Vereinigten Staaten und der kanadischen Prärien, um die wissenschaftlichen Aspekte von Stürmen und Tornados unter Verwendung von Videoband zu erforschen.[102] Funkimpulse, die durch kosmische Strahlen produziert werden, werden verwendet, um zu untersuchen, wie sich in Gewittern elektrische Ladungen entwickeln.[103] Mehr organisierte meteorologische Projekte wie z. Vortex2 Verwenden Sie eine Reihe von Sensoren wie die Doppler auf Rädern, Fahrzeuge mit montiertem automatisiert Wetterstationen, Wetterballonund unbemannte Flugzeuge zur Untersuchung von Gewittern, die erwartet werden, dass sie Unwetter hervorbringen.[104] Blitz wird aus der Ferne unter Verwendung von Sensoren erkannt, die Wolken-Boden-Blitzstriche mit einer Genauigkeit der Erkennung von 95 Prozent und innerhalb von 250 Metern (820 Fuß) ihres Herkunftspunkts erkennen.[105]

Sommersturm in 19. Jahrhundert Polieren Landschaft - Bild durch Jozef Chelmonski, 1896, 107 cm (42,1 in) x163 cm (64,1 in), Nationalmuseum in Krakau

Mythologie und Religion

Gewitter haben viele frühe Zivilisationen stark beeinflusst. Griechen glaubte, dass sie Schlachten wurden von geführt von Zeus, der Blitzschrauben schleuderte Hephaestus. Etwas Indianer Stämme assoziierte Gewitter mit dem Thunderbird, wer sie glaubten, war ein Diener der Toller Lebensmut. Das Norse als Gewitter als auftreten, wenn Thor ging zum Kampf Jötnar, wobei der Donner und Blitz die Wirkung seiner Schläge mit dem Hammer sind Mjölnir. Hinduismus erkennt Indra als Gott des Regens und Gewitter. Die christliche Doktrin akzeptiert, dass heftige Stürme das Werk Gottes sind. Diese Ideen lagen noch im Mainstream im 18. Jahrhundert.[106]

Martin Luther war unterwegs, als ein Gewitter begann und ihn zu Gott bete, weil er gerettet und versprach, Mönch zu werden.[107]

Außerhalb der Erde

Gewitter, die durch Blitze von zeigen BlitzAuf Jupiter wurden nachgewiesen und sind mit Wolken in Verbindung gebracht, in denen Wasser sowohl als Flüssigkeit als auch als Eis existieren kann, was auf einen ähnlichen Mechanismus wie in der Erde hindeutet. (Wasser ist a polares Molekül Das kann eine Ladung tragen, sodass es in der Lage ist, die Ladung zu erzeugen, die für die Erzeugung von Blitzen erforderlich ist).[108] Diese elektrischen Entladungen können bis zu tausendmal stärker sein als Blitz auf der Erde.[109] Die Wasserwolken können Gewitter bilden, die von der Wärme aus dem Innenraum angetrieben werden.[110] Die Wolken der Venus können auch produzieren können Blitz; Einige Beobachtungen legen nahe, dass die Blitzrate mindestens die Hälfte davon auf der Erde beträgt.[111]

Siehe auch

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