Нисходящий поток заднего фланга ( RFD ) — это область сухого воздуха, обертывающая заднюю часть мезоциклона в грозе суперячейки . [1] Считается, что эти области нисходящего воздуха играют важную роль в образовании многих сверхклеточных торнадо . Крупный град в нисходящем потоке заднего фланга часто ярко проявляется в виде крючка на изображениях метеорологического радара , создавая характерное эхо-крючок , которое часто указывает на присутствие торнадо. [1]
Нисходящий поток заднего фланга может возникнуть из-за отрицательной плавучести , которая может быть вызвана холодными аномалиями, возникающими в задней части грозы суперячейки в результате испарительного охлаждения осадков или таяния града , или нагнетания сухого и более холодного воздуха в облако, а также вертикальных возмущений. градиенты давления, которые могут возникнуть из-за вертикальных градиентов вертикальной завихренности, застоя потока окружающей среды при восходящем потоке и возмущений давления из-за изменений вертикальной плавучести (которые частично обусловлены гидростатическими эффектами). [2]
Вертикальные возмущения давления генерируются увеличением давления из-за вертикальной плавучести, создавая градиент возмущения давления. Оседающий воздух обычно сухой, и по мере его опускания воздух нагревается адиабатически и может образовывать просвет в облачном покрове, называемый прозрачной щелью. [2] Можно наблюдать прозрачную щель, которая обвивает торнадо или образует форму подковы от торнадо. Это прояснение, скорее всего, является образованием области крючкового эха, связанной с образованием смерча. [2] RFD, возникающий в результате адиабатического нагревания сухого воздуха, может привести к более теплым наблюдениям за RFD на поверхности.
RFD могут представлять собой свободную прорезь, охватывающую по крайней мере две трети торнадо , но чистая прорезь не всегда очевидна в тех случаях, когда присутствует RFD. Во многих документах указывается, что внутри RFD существует превышение поверхностного давления до нескольких миллибар. [2] Некоторые результаты показали, что внутри RFD эквивалентная потенциальная температура (θe) холодна по сравнению с притоком. Более того, самые низкие значения потенциальной температуры по влажному термометру (θw), наблюдаемые на поверхности, находились в пределах RFD. Однако имеются также наблюдения за теплым воздухом с высоким θe внутри RFD. [2]
По сравнению с нисходящим потоком переднего фланга (FFD), нисходящий поток заднего фланга (RFD) состоит из теплого и сухого воздуха. Это связано с тем, что RFD вытесняется из средних слоев атмосферы, что приводит к нагреву от сжатия движущихся вниз посылок. FFD, напротив, обусловлен нагрузкой осадками и испарительным охлаждением в ядре осадков суперячейки грозы, что делает FFD относительно холодным и влажным. Считается, что оба они играют важную роль в формировании торнадо.
Нисходящие потоки задних флангов имеют хорошо установленную связь с эхо-сигналами от хука. [3] [4] Во-первых, первоначальный нисходящий поток с заднего фланга представляет собой воздух, переносимый сверху на поверхность путем столкновения и смешивания с ураганом. [2] Во-вторых, эхо-сигналы образуются в результате адвекции осадков из задней части основного эха вокруг области сильного восходящего потока. [2] Таким образом, нагрузка от осадков и охлаждение испарением, вызванное эхо-сигналом от крючка, могут усилить нисходящий поток. Некоторые наблюдения показали наличие усиленного нисходящего потока в районе наиболее сильного вращения на малых высотах, за основным штормовым восходящим потоком.
Сухой окружающий воздух также увлекается нисходящим потоком, а испарительное охлаждение помогает создать более отрицательную плавучесть воздуха. По мере выпадения осадков и прохладный увлеченный воздух циркулировал вниз и в конечном итоге достигал поверхности. Это способствует циркуляции и образованию крючкового эха. Был сделан вывод, что наличие крючкового эха может отражать усиление нисходящего потока.
Многие исследователи осознали, что нисходящие потоки на заднем фланге, особенно связанные с эхо-сигналами, имеют фундаментальное значение для формирования торнадо (торнадогенеза). В 1975 году Тед Фудзита выдвинул гипотезу рециркуляции торнадогенеза: [3] Во-первых, нисходящий воздух рециркулирует в (развивающийся) торнадо, что приводит к заметному сближению на задней стороне (все еще развивающегося) торнадо. Тогда перенос углового момента вниз за счет осадков и рециркуляция воздуха в торнадо создаст тангенциальное ускорение, необходимое для усиления торнадо как петли положительной обратной связи .
Наблюдения за парами завихренности низкого уровня внутри RFD показывают, что наклон завихренности с помощью RFD важен для формирования торнадо в рамках суперячеечных штормов. Во время фазы торнадогенеза в суперячейках порции воздуха, проникающие в торнадо или зарождающийся торнадо, по-видимому, регулярно проходят через эхо-крючок и RFD, что может служить основой для гипотезы рециркуляции Фудзиты . Более того, наблюдения за чистой щелью во время и непосредственно перед стадией торнадо предполагают, что воздух, проникающий в торнадо, может исходить из RFD.
Обычно возникновение большой вертикальной завихренности вблизи поверхности в среде, необходимой для торнадогенеза , связывают с нисходящим потоком. Однако торнадо могут возникать при отсутствии нисходящего потока в средах, содержащих уже существовавшую вертикальную завихренность на поверхности, например, в некоторых случаях торнадогенеза, не связанного с суперячейками.
Нисходящий поток может играть следующую роль в приземном мезоцикогенезе: [2] [5]