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 суперячеечных торнадо . Крупный град в нисходящем потоке заднего фланга часто ярко отображается в виде крючка на изображениях метеорологического радара , создавая характерное эхо-сигнал в виде крючка , которое часто указывает на присутствие торнадо. [1]
Нисходящий поток на заднем фланге может возникнуть из-за отрицательной плавучести , которая может быть вызвана холодными аномалиями, образующимися в задней части грозовой ячейки сверхъячейки из-за испарительного охлаждения осадков или таяния града , или из-за впрыскивания сухого и более холодного воздуха в облако, а также из-за вертикальных градиентов возмущения давления, которые могут возникать из-за вертикальных градиентов вертикальной завихренности, застоя окружающего потока при восходящем потоке и возмущений давления из-за вертикальных изменений плавучести (которые частично обусловлены гидростатическими эффектами). [2]
Вертикальные возмущения давления генерируются нарастанием давления из-за вертикальной плавучести, создавая градиент возмущения давления. Опускающийся воздух, как правило, сухой, и по мере опускания воздух нагревается адиабатически и может образовывать просвет в облачном покрове, называемый ясной щелью. [2] Можно наблюдать, как ясное щель обертывается вокруг торнадо или формируется вдали от торнадо в форме подковы. Это просветление, скорее всего, является образованием области эхо-сигнала крючка, связанной с образованием торнадо. [2] RFD, возникающий в сухом воздухе, нагревающемся адиабатически, может производить более теплые наблюдения из RFD на поверхности.
RFD могут представлять собой четкую щель, охватывающую по крайней мере две трети пути вокруг торнадо , но четкая щель не всегда очевидна в случаях, когда присутствует RFD. Многие документы указывают, что в RFD существуют избытки поверхностного давления до нескольких миллибар. [2] Некоторые результаты показали, что в пределах RFD эквивалентная потенциальная температура (θe) холодная по отношению к притоку. Более того, самые низкие значения потенциальной температуры смоченного термометра (θw), наблюдаемые на поверхности, были в пределах RFD. Однако есть также наблюдения теплого воздуха с высоким θe в пределах RFD. [2]
По сравнению с нисходящим потоком на переднем фланге (FFD), нисходящий поток на заднем фланге (RFD) состоит из теплого и сухого воздуха. Это происходит потому, что RFD вытесняется из средних уровней атмосферы, что приводит к компрессионному нагреву движущихся вниз парцелл. FFD, напротив, приводится в действие загрузкой осадков и испарительным охлаждением в ядре осадков сверхъячейковой грозы, что делает FFD относительно холодным и влажным. Оба считаются важными для формирования торнадо.
Нисходящие потоки на заднем фланге имеют хорошо установленную связь с эхо-сигналами крючка. [3] [4] Во-первых, первоначальный нисходящий поток на заднем фланге представляет собой воздух сверху, транспортируемый вниз к поверхности путем столкновения и смешивания с штормом. [2] Во-вторых, эхо-сигналы крючка образуются посредством адвекции осадков с задней части основного эха вокруг области сильного восходящего потока. [2] Таким образом, нагрузка осадков и испарительное охлаждение, вызванное эхо-сигналом крючка, могут усилить нисходящий поток. Некоторые наблюдения показали наличие усиленного нисходящего потока вблизи самого сильного вращения на низком уровне, позади основного восходящего потока шторма.
Сухой окружающий воздух также вовлекается в нисходящий поток, а испарительное охлаждение помогает создать более отрицательно плавучий воздух. По мере выпадения осадков и холодный вовлекаемый воздух циркулирует вниз и в конечном итоге достигает поверхности. Это способствует циркуляции, формируя эхо-крюк. Был сделан вывод, что наличие эхо-крюка может отражать усиление нисходящего потока.
Многие исследователи поняли, что нисходящие потоки воздуха с тыльной стороны, особенно те, которые связаны с эхом крючка, имеют принципиально важное значение для формирования торнадо (торнадогенеза). В 1975 году Тед Фуджита выдвинул гипотезу рециркуляции торнадогенеза: [3] Во-первых, нисходящий поток воздуха рециркулируется в (развивающийся) торнадо, что приводит к заметной конвергенции на задней стороне (все еще развивающегося) торнадо. Затем нисходящий перенос углового момента осадками и рециркуляция воздуха в торнадо создадут тангенциальное ускорение, необходимое для усиления торнадо в качестве положительной обратной связи .
Наблюдения за низкоуровневыми вихревыми парами в пределах RFD указывают на то, что наклон вихря RFD важен для формирования торнадо в пределах штормов суперячеек. Во время фазы торнадогенеза в суперячейках порции воздуха, проникающие в торнадо или зарождающийся торнадо, по-видимому, регулярно проходят через крюк-эхо и RFD, что может служить основой для гипотезы Фудзиты о рециркуляции . Кроме того, наблюдения за чистой щелью во время и непосредственно перед стадией торнадо подразумевают, что воздух, проникающий в торнадо, может исходить из RFD.
Обычно генерация большой вертикальной завихренности вблизи поверхности в среде, которая необходима для торнадогенеза , приписывается нисходящему потоку. Однако торнадо могут возникать и при отсутствии нисходящего потока в средах, содержащих уже существующую вертикальную завихренность на поверхности, например, в некоторых случаях несуперячеечного торнадогенеза.
Нисходящий поток может играть следующие роли в приземном мезоциклогенезе: [2] [5]