stringtranslate.com

Нисходящее ядро ​​отражательной способности

Нисходящее ядро ​​отражательной способности ( DRC ), иногда называемое каплей , представляет собой метеорологическое явление, наблюдаемое в грозах суперячеек , характеризующееся локализованной мелкомасштабной областью повышенной радиолокационной отражательной способности , которая спускается от навеса эха в нижние уровни шторма. Обычно обнаруживаемые на правом заднем фланге суперячеек, DRC важны для их потенциальной роли в развитии или усилении вращения на низком уровне внутри этих штормов. Спуск DRC был связан с образованием и развитием эхо-сигналов крючка , ключевой радиолокационной сигнатуры суперячеек, что предполагает сложное взаимодействие между этими ядрами и динамикой шторма.

Впервые выявленные и изученные с помощью мобильных доплеровских радаров , DRC предлагают более высокую перспективу разрешения, чем традиционные оперативные радары , что позволяет детально изучить их структуру и поведение. Однако эти наблюдения часто не имеют более широкого, крупномасштабного обзора, что ограничивает понимание происхождения DRC и их связи с другими особенностями шторма. Достижения в области трехмерного численного моделирования способствовали пониманию DRC, проливая свет на механизмы их формирования, их взаимодействие с полем ветра шторма и сопутствующую термодинамическую среду. [1]

Несмотря на свою значимость в исследованиях, DRC представляют проблемы в оперативной метеорологии, особенно в прогнозировании развития торнадо. Изменчивость в отношениях между наблюдениями DRC и изменениями в низкоуровневом поле ветра шторма привела к неоднозначным результатам относительно их прогностической ценности для торнадогенеза .

Наблюдение и анализ

Радар Doppler On Wheels (DOW). Используется для микромасштабного и приповерхностного анализа атмосферы.

Концепция DRC основана на понимании эхо-крючков, впервые задокументированных в 1950-х годах. Первоначально предполагалось, что эти эхо-крючки образуются из-за адвекции осадков вокруг вращающегося восходящего потока суперячейки . Однако последующие исследования предложили альтернативные механизмы формирования, включая падение ядер осадков с более высоких уровней. [2] [3] DRC наблюдались с помощью мобильного доплеровского радара , обеспечивающего более высокое разрешение, чем оперативные радары, но иногда жертвующего более масштабной перспективой. Эти наблюдения выявили проблему в обобщении связи между DRC и последующей эволюцией поля ветра на низких уровнях. Исследования с использованием трехмерного численного моделирования суперячеек также дали представление о механизмах формирования DRC и их взаимодействии с трехмерными полями ветра.

Недавние исследования выявили различные механизмы развития DRC, не все из которых приводят к увеличению вращения на низком уровне. Эта изменчивость может объяснять сложность использования обнаружения DRC для оперативного прогнозирования торнадогенеза. Одно значимое исследование документировало DRC с использованием данных радара Doppler on Wheels (DOW), раскрывая более тонкие детали пространственного разрешения в эволюции DRC. Исследование представило случаи, когда DRC появлялись как новые конвективные ячейки , сливаясь с основной областью эха штормов и влияя на формирование эхо-сигналов крючка. [2] [4] [5] [6]

Механизм и формирование

Торнадо «Гроу» в Техасе в 2022 году с иллюстрациями, иллюстрирующими формирование Демократической Республики Конго.

Формирование нисходящих ядер отражательной способности в сверхъячейковых грозах представляет собой сложный процесс, на который влияют различные атмосферные динамики . Исследования, в частности, с использованием данных радаров высокого разрешения и численного моделирования, выявили несколько механизмов, посредством которых могут развиваться DRC:

1. Стагнация среднего потока (тип I DRC)

Один из основных механизмов формирования DRC включает стагнацию потока среднего уровня в грозах суперячейки. Этот процесс происходит, когда восходящие потоки в шторме усиливаются, что приводит к накоплению осадков на вершине восходящего потока. Поскольку эта дождевая вода стекает по флангам восходящего потока из-за его наклона и профиля окружающего ветра , она образует зону стагнации на задней стороне шторма. Эта зона характеризуется накоплением осадков, которые начинают спадать, как только их конечная скорость падения превышает скорость восходящего потока. Этот механизм является деликатным и, по-видимому, является редким явлением в жизненном цикле суперячейки. [5]

2. Цикличность восходящих потоков воздуха и мезоциклонов (тип II DRC)

Другой механизм формирования DRC связан с цикличностью восходящих потоков-мезоциклонов. В этом процессе новое эхо-крюк и последующее DRC могут образовываться как часть циклической природы суперячейки. Это наблюдается, когда исходное эхо-крюк затухает и формируется новое эхо-крюк, не из-за горизонтальной адвекции гидрометеоров из основной области эха, а из-за падающих гидрометеоров, повышающих отражательную способность при сканировании с более низкой высоты. Этот механизм предполагает более динамичный и повторяющийся процесс формирования DRC по отношению к развивающейся структуре суперячейки.

3. Дискретные процессы распространения (DRC типа III)

Третий выявленный механизм включает дискретные процессы распространения , отличные от горизонтальной адвекции гидрометеоров. В этом случае DRC развиваются, когда значения отражательной способности появляются в пределах эхо-сигнала крючка, далеко от основного эхо-сигнала, что предполагает вертикальное, а не горизонтальное влияние. Этот процесс указывает на развитие DRC из-за уникальных атмосферных условий, которые приводят к усилению и в конечном итоге отделению максимума отражательной способности от основного штормового эхо-сигнала. [2] [3] [7]

Влияние на торнадогенез

Торнадо в Шемроке, штат Техас, 16 мая 1977 года, с образованием которого был связан наблюдаемый DRC.

Связь между нисходящими ядрами отражательной способности и торнадогенезом в сверхъячейковых грозах представляет значительный интерес для метеорологов, учитывая потенциал DRC влиять на динамику штормов и формирование торнадо.

Было замечено, что DRC влияют на низкоуровневые ветровые поля в суперячейках, что является критическим фактором в развитии торнадо. При спуске на более низкие уровни DRC часто сопровождаются усиленным потоком сзади вперед, что может привести к образованию вращающихся в противоположных направлениях вихрей . Эти вихри, особенно циклонический элемент, могут выступать в качестве предшественников или катализаторов торнадогенеза. Однако точное влияние DRC на формирование торнадо является сложным и еще не полностью изученным.

Некоторые исследования показывают, что наличие DRC может быть более надежным индикатором вероятности торнадо, чем только эхо-крюк. Хотя эхо-крюки являются хорошо известной радиолокационной сигнатурой суперячеек, их присутствие не всегда указывает на формирование торнадо. Напротив, появление DRC, особенно при наблюдении в сочетании с другими благоприятными условиями, может более точно указывать на потенциал торнадогенеза. [4]

Несмотря на эти наблюдения, прогностическая ценность DRC в прогнозировании торнадо остается сложной задачей из-за их изменчивости. Не все DRC приводят к увеличению вращения на низком уровне, и их влияние на поле ветра может значительно различаться от одного шторма к другому. Эта изменчивость затрудняет обобщение роли DRC [2] [5] [7]

Известные случаи

Было отмечено, что возникновение многочисленных продолжительных и сильных торнадо связано с ДРК.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Markowski, PN, Straka JM и Rasmussen EN, 2002: Прямые поверхностные термодинамические наблюдения в нисходящих потоках на заднем фланге неторнадоподобных и торнадоподобных суперячеек. Mon. Wea. Rev., 130, 1692–1721.
  2. ^ abcd Byko, Zack; Markowski, Paul; Richardson, Yvette; Wurman, Josh; Adlerman, Edwin (2009-02-01). "Descending Reflectivity Cores in Supercell Thunderstorms Observed by Mobile Radars and in a High-Resolution Numerical Simulation". Weather and Forecasting . 24 (1): 155–186. Bibcode :2009WtFor..24..155B. doi : 10.1175/2008WAF2222116.1 . ISSN  1520-0434.
  3. ^ ab Яо, Дэн; Мэн, Чжиюн; Сюэ, Мин (май 2019 г.). «Возникновение, поддержание и исчезновение имитированного торнадо и эволюция его предшествующего нисходящего ядра отражательной способности (DRC)». Атмосфера . 10 (5): 236. Bibcode : 2019Atmos..10..236Y. doi : 10.3390/atmos10050236 . ISSN  2073-4433.
  4. ^ ab Rasmussen, Erik N.; Straka, Jerry M.; Gilmore, Matthew S.; Davies-Jones, Robert (2006-12-01). "Предварительное обследование тыловых нисходящих ядер отражательной способности в сверхъячейковых штормах". Weather and Forecasting . 21 (6): 923–938. Bibcode : 2006WtFor..21..923R. doi : 10.1175/WAF962.1 . ISSN  1520-0434.
  5. ^ abc "Радиолокационные сигнатуры для суровой конвективной погоды: эхо-сигнал от крюка, печатная версия". www.faculty.luther.edu . Получено 21.01.2024 .
  6. ^ Кеннеди, Аарон; Страка, Джерри М.; Расмуссен, Эрик Н. (2007-12-01). "Статистическое исследование связи DRC с суперячейками и торнадо". Погода и прогнозирование . 22 (6): 1191–1199. Bibcode : 2007WtFor..22.1191K. doi : 10.1175/2007waf2006095.1 . ISSN  1520-0434.
  7. ^ ab Дэвис-Джонс, РП, 1982: Наблюдательные и теоретические аспекты торнадогенеза. Интенсивные атмосферные вихри, Л. Бенгтссон и Дж. Лайтхилл, редакторы. Springer-Verlag, 175–189.
  8. ^ abcdefghijk Бройлс, Джон и Потвин, Кори и Дайал, Грег и Мурнан, Джеймс и Шорс, Стивен и Лайонс, Эндрю и Эллиотт, Мэтью и Кук, Эштон. (2023). Торнадогенез в мощных торнадоподобных суперячейках (часть 2) — нисходящее ядро ​​отражательной способности, входящий канал и поток вихревого течения.
  9. ^ Курдзо, Дж. М., Бодин Д. Х., Чонг Б. Л. и Палмер Р. Д., 2015: Наблюдения с помощью поляриметрического доплеровского радара X-диапазона с высоким временным разрешением за торнадо в Муре, Оклахома, 20 мая 2013 г. Труды 27-й конференции по сильным локальным штормам, Мэдисон, Висконсин, Американское метеорологическое общество, 11A.3.
  10. ^ Bluestein, HB, JC Snyder и JB Houser, 2015: Многомасштабный обзор суперячейки торнадо в Эль-Рино, штат Оклахома, 31 мая 2013 г. Прогнозирование погоды, 30, 525–552.
  11. ^ Танамачи, Р. Л., Хайнсельман П. Л. и Уикер Л. Дж., 2015: Влияние слияния штормов на суперячейку торнадо в Эль-Рино, Оклахома, 24 мая 2011 г. Прогнозирование погоды, 30, 501–524.
  12. ^ Ли, Б. Д., К. А. Финли и К. Д. Карстенс, 2012: Боудл, Южная Дакота, циклическая торнадоподобная суперячейка 22 мая 2012 г.: поверхностный анализ эволюции нисходящего потока на заднем фланге и множественных внутренних волн. Mon. Wea. Rev., 140, 3419–3441.
  13. ^ Ли, Б.Д., К.А. Финли и Т.М. Самарас, 2011: Анализ поверхности вблизи и внутри торнадо в Типтоне, штат Канзас, 29 мая 2008 г. Mon. Wea. Rev., 139, 370–386.
  14. ^ Расмуссен, Э.Н., Дж.М. Страка, М.С. Гилмор и Р. Дэвис-Джонс, 2006: Исследование возникновения заднефланговых нисходящих ядер отражательной способности в выборке суперячеек. Прогнозирование погоды, 21, 923-938
  15. ^ Marquis, JN, YP Richardson, JM Wurman и PM Markowski, 2008: Одно- и двухдоплеровский анализ торнадообразного вихря и окружающего штормового масштабного потока в суперячейке Кроуэлл, Техас, 30 апреля 2000 г. Mon. Wea. Rev.,136, 5017–5043.
  16. ^ Ли, Б. Д., Б. Ф. Джуэтт и Р. Б. Вильгельмсон, 2006: Вспышка торнадо в Иллинойсе 19 апреля 1996 года. Часть II: Слияния ячеек и связанная с ними частота торнадо. Прогнозирование погоды, 21, 449-464.
  17. ^ Фудзита, Тетсуя Т.; Брэдбери, Дороти Л.; Тулленар, К. Ф. Ван (январь 1970 г.). «Торнадо Вербного воскресенья 11 апреля 1965 г.». Monthly Weather Review . 98 (1): 29–69. Bibcode : 1970MWRv...98...29F. doi : 10.1175/1520-0493(1970)098<0029:PSTOA>2.3.CO;2. ISSN  0027-0644.