stringtranslate.com

Крюк-эхо

Классический крюк-эхо торнадо F5 1999 года у моста Крик-Мур .

Крючковое эхо — это подвесной или крючкообразный метеорологический радиолокационный признак как часть некоторых сверхъячеечных гроз . Он обнаруживается в нижних частях шторма, когда воздух и осадки попадают в мезоциклон , что приводит к изогнутой отражательной способности . Эхо создается дождем, градом или мусором, окутывающим сверхъячейку. [1] Это один из классических признаков сверхъячеек, вызывающих торнадо . [2] Национальная метеорологическая служба может считать наличие крючкообразного эха, совпадающего с вихревой характеристикой торнадо , достаточным для обоснования выпуска предупреждения о торнадо . [3] [4]

История

Классический эхо-сигнал от торнадо EF2 в Канзасе можно увидеть в 2024 году

Из-за непредсказуемой и потенциально катастрофической природы торнадо возможность обнаружения торнадо с помощью радара обсуждалась в метеорологическом сообществе на заре метеорологических радаров. [5] Первая связь между торнадо и эхо-сигналом крючка была обнаружена Э. М. Бруксом в 1949 году. [6] Брукс отметил циркуляции с радиусами приблизительно 8–16 км на радаре. Эти циркуляции были связаны с грозами сверхъячейки и были названы Бруксом «циклонами торнадо».

Первая задокументированная связь между эхо-крюком и подтвержденным торнадо произошла около Шампейн-Урбана, штат Иллинойс, 9 апреля 1953 года. [5] [7] Это событие было непреднамеренно обнаружено инженером-электриком Департамента водных ресурсов штата Иллинойс Дональдом Стэггсом. Стэггс ремонтировал и тестировал экспериментальный радарный блок измерения осадков , когда заметил необычное эхо-сигнал радара, которое было связано с близлежащей грозой. Необычное эхо, по-видимому, было областью осадков в форме цифры шесть — отсюда и современный термин «эхо-крюк». Стэггс решил записать эхо для дальнейшего анализа метеорологами . После изучения данных необычного эха метеорологи FA Huff, HW Heiser и SG Bigler определили, что разрушительный торнадо произошел в географическом месте, которое соответствовало «шестигранному» эху, наблюдаемому на радаре.

Известный исследователь сильных штормов Тед Фудзита также задокументировал эхо-крючки во время различных сверхъячейковых гроз, которые произошли 9 апреля 1953 года — в тот же день, когда было сделано открытие Хаффа и др. [8] После детального изучения эволюции эхо-крючков Фудзита выдвинул гипотезу, что некоторые сильные грозы могут иметь возможность вращения.

Дж. Р. Фулкс разработал первую гипотезу о формировании эхо-сигналов крючкового типа в 1962 году. [9] Фулкс проанализировал данные о скорости ветра , полученные с помощью метеорологических радаров Доплера, которые были установлены в Центральной Оклахоме в 1960 году. Данные Доплера о скорости ветра во время гроз продемонстрировали связь между сильным горизонтальным сдвигом ветра и мезоциклонами, которые, как было установлено, потенциально могут вызывать торнадо . [2]

Интерпретация

Схема воздушного потока в суперячейке

Крюковые эхо-сигналы являются отражением движения воздуха внутри и вокруг сверхъячейковой грозы. Перед основанием шторма приток из окружающей среды всасывается нестабильностью воздушной массы. По мере того, как он движется вверх, он охлаждается медленнее, чем облачная среда, потому что он очень мало смешивается с ней, создавая свободную от эха трубку, которая заканчивается на более высоких уровнях, образуя ограниченную слабую область эха или BWER. [2] В то же время поток холодного и более сухого воздуха среднего уровня входит в грозовое облако. Поскольку он суше окружающей среды, он более плотный и опускается вниз за облаком и образует задний боковой нисходящий поток , высушивая среднюю часть задней части облака. Два потока образуют вертикальный сдвиг ветра, который затем развивает вращение и может далее взаимодействовать, образуя мезоциклон. Усиление вращения вблизи поверхности может привести к возникновению торнадо. [2]

Изображение торнадоподобной грозы около Ла-Грейнджа, Вайоминг (США), полученное с помощью Doppler on Wheels в ходе проекта VORTEX2 . На изображении скорости слева синие/зеленые цвета представляют собой ветры, движущиеся по направлению к радару, а красные/желтые — ветры, движущиеся от радара. На изображении отражательной способности справа можно увидеть основную часть шторма, а придаток в нижней части шторма является эхом-крючком.

Вблизи зоны взаимодействия на поверхности будет сухая щель, вызванная восходящим потоком с одной стороны и облачной областью под задним фланговым нисходящим потоком с другой стороны. Это источник эхо-сигнала крючка, видимого на радаре вблизи поверхности. Таким образом, эхо-сигналы крючка являются относительно надежным индикатором торнадо-активности; однако они просто указывают на присутствие более крупной мезоциклонной структуры в торнадо-шторме, а не напрямую обнаруживают торнадо. [2] Во время некоторых разрушительных торнадо обломки, поднятые с поверхности, могут быть обнаружены как « шар обломков » на конце структуры крючка. Не все грозы, демонстрирующие эхо-сигналы крючка, вызывают торнадо, и не все суперячейки, вызывающие торнадо, содержат эхо-сигналы крючка.

Использование систем метеорологических радаров Доплера, таких как NEXRAD , позволяет обнаруживать сильные низкоуровневые мезоциклоны, которые создают торнадо, даже когда эхо-сигнал крючка отсутствует, а также обеспечивает большую уверенность при наличии эхо-сигнала крючка. Обнаруживая гидрометеоры, движущиеся к месту расположения радара и от него, выявляются относительные скорости воздуха, текущего в различных частях шторма. Эти области плотного вращения, известные как «пары скоростей», в настоящее время являются основным триггером для выдачи предупреждения о торнадо. Сигнатура вихря торнадо является алгоритмическим обнаружением этого. [10]

Ограничение наблюдения

Отголоски крючка не всегда очевидны. В частности, на юге Соединенных Штатов грозы, как правило, принимают структуру большего количества осадков, окружающих мезоциклон, что приводит к суперячейке с вариациями высоких осадков (HP), которая скрывает форму крючка. Суперячейки HP вместо этого часто имеют подвеску с высокой отражательной способностью или переднюю боковую выемку (FFN), выглядящую как «фасоль». Другим ограничивающим фактором является разрешение радара. До 2008 года разрешение по дальности у NEXRAD составляло 1000 метров, в то время как процессы, которые приводят к появлению эха крючка, происходят в меньших масштабах. [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Glickman, Todd S., ред. (2000). "Hook Echo". Глоссарий метеорологии (2-е изд.). Американское метеорологическое общество. ISBN 978-1-878220-34-9.
  2. ^ abcde Murkowski, Paul M. (2002). "Hook Echoes and Rear-Flank Downdrafts: A Review". Mon. Wea. Rev. 130 ( 4): 852–76. Bibcode :2002MWRv..130..852M. doi : 10.1175/1520-0493(2002)130<0852:HEARFD>2.0.CO;2 . S2CID  54785955.
  3. ↑ Энджел, Джим (9 апреля 2013 г.). «ISWS — пионер в отслеживании торнадо с помощью радара». Водное обследование штата Иллинойс. Архивировано из оригинала 01.06.2013 . Получено 22.05.2013 .
  4. ^ "Руководство по предупреждению о торнадо" (PDF) . Национальная метеорологическая служба. Весна 2002 г. Архивировано из оригинала (PDF) 6 марта 2013 г. Получено 16 июня 2013 г.
  5. ^ ab Huff, FA, HW Hiser и SG Bigler, 1954: Изучение торнадо в Иллинойсе с использованием радара, синоптических данных погоды и данных полевых исследований. Отчет об исследовании 22, Шампейн, Иллинойс, стр. 73
  6. ^ Брукс, Э. М. (1949). «Торнадо-циклон». Weatherwise . 2 (2): 32–33. Bibcode : 1949Weawi...2b..32B. doi : 10.1080/00431672.1949.9930047.
  7. ^ Энджел, Джим (9 апреля 2013 г.). «60-я годовщина первого торнадо, обнаруженного радаром». Климатология штата Иллинойс . Водное обследование штата Иллинойс . Получено 22 мая 2013 г.
  8. ^ Фудзита, ТТ (1958). «Мезоанализ торнадо в Иллинойсе 9 апреля 1953 года». Журнал метеорологии . 15 (3): 288–296. Bibcode :1958JAtS...15..288F. doi : 10.1175/1520-0469(1958)015<0288:MOTITO>2.0.CO;2 .
  9. ^ Фулкс, Дж. Р. (1962). О механике торнадо . Бюро погоды США. {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )
  10. ^ Пол Шлаттер, Warning Decision Training Branch (сентябрь 2009 г.). «WSR-88D Remote Learning Operations Course; Topic 5, Lesson 19». Архивировано из оригинала 27 февраля 2013 г. Получено 16 июня 2013 г.
  11. ^ "NWS Louisville: Supercell Structure and Dynamics" . Получено 1 июня 2013 г. .

Дальнейшее чтение