stringtranslate.com

Эхо крючка

Классическое эхо торнадо Бридж-Крик-Мур F5 1999 года .

Крючковое эхо — это подвесной или крючкообразный сигнал метеорологического радара, являющийся частью некоторых суперячеечных гроз . Он обнаруживается в нижних частях шторма, когда воздух и осадки попадают в мезоциклон , что приводит к искривлению отражательной способности . Эхо создается дождем, градом или мусором, окутывающим суперячейку. [1] Это один из классических признаков суперячейок, производящих торнадо . [2] Национальная метеорологическая служба может счесть наличие эхо-сигнала, совпадающего с сигнатурой вихря торнадо, достаточным для обоснования объявления предупреждения о торнадо . [3] [4]

История

Классическое эхо можно увидеть у торнадо EF2 в Канзасе в 2024 году.

Из-за непредсказуемого и потенциально катастрофического характера торнадо возможность обнаружения торнадо с помощью радара обсуждалась в метеорологическом сообществе на заре появления метеорологических радаров. [5] Первая связь между торнадо и крючковым эхом была обнаружена Э.М. Бруксом в 1949 году. [6] Брукс заметил на радаре циркуляции с радиусами примерно 8–16 км. Эти циркуляции были связаны с грозами-суперячейками, и Брукс назвал их «циклонами торнадо».

Первая задокументированная связь между эхом от крючка и подтвержденным торнадо произошла недалеко от Урбана-Шампейн, штат Иллинойс, 9 апреля 1953 года. [5] [7] Это событие было непреднамеренно обнаружено инженером-электриком Службы водных ресурсов штата Иллинойс Дональдом Стэггсом. Стэггс ремонтировал и тестировал экспериментальную радиолокационную установку для измерения осадков , когда заметил необычное радиолокационное эхо, связанное с прошедшей неподалеку грозой. Необычное эхо представляло собой область осадков в форме цифры шесть – отсюда и современный термин «крючковое эхо». Стэггс решил записать эхо для дальнейшего анализа метеорологами . Изучив необычные данные эха, метеорологи Ф.А. Хафф, Х.В. Хейзер и С.Г. Биглер определили, что разрушительный торнадо произошел в географическом месте, которое соответствовало «шестиобразному» эху, наблюдаемому на радаре.

Выдающийся исследователь сильных штормов Тед Фудзита также задокументировал эхо-сигналы от различных гроз с суперячейками, которые произошли 9 апреля 1953 года - в тот же день, что и Хафф и др. открытие. [8] После детального изучения эволюции эхо-сигналов Фудзита предположил, что некоторые сильные грозы могут быть способны вращаться.

Дж. Р. Фулкс разработал первую гипотезу об образовании эхо-сигналов в 1962 году. [9] Фулкс проанализировал данные о скорости ветра от доплеровских метеорологических радиолокаторов , которые были установлены в Центральной Оклахоме в 1960 году. Доплеровские данные о скорости ветра во время гроз продемонстрировали связь между сильными горизонтальными сдвиг ветра и мезоциклоны, которые, как было установлено, могут вызывать торнадо . [2]

Интерпретация

Схема воздушного потока в суперячейке

Эхо-сигналы являются отражением движения воздуха внутри и вокруг грозы суперячейки. Впереди основания грозы приток из окружающей среды засасывается нестабильностью воздушной массы. Двигаясь вверх, он остывает медленнее, чем облачная среда, поскольку очень мало смешивается с ней, создавая безэховую трубку, которая заканчивается на более высоких уровнях, образуя ограниченную область слабого эха или BWER. [2] В то же время в грозовое облако попадает поток прохладного и более сухого воздуха среднего уровня. Поскольку он суше, чем окружающая среда, он более плотный, опускается за облако и образует нисходящий поток на заднем фланге , высушивая среднюю часть задней части облака. Два течения образуют вертикальный сдвиг ветра, который затем развивает вращение и может в дальнейшем взаимодействовать, образуя мезоциклон. Усиление вращения у поверхности может создать торнадо. [2]

Изображение торнадической грозы возле Ла-Грейнджа, штат Вайоминг (США), полученное в ходе проекта VORTEX2 , с помощью допплера на колесах . На изображении скорости слева синий/зеленый цвет обозначает ветер, движущийся в сторону радара, а красный/желтый — ветер, удаляющийся от радара. На изображении отражательной способности справа можно увидеть основную часть шторма, а придаток в нижней части шторма представляет собой эхо-крючок.

Рядом с зоной взаимодействия на поверхности будет сухая щель, вызванная восходящим потоком с одной стороны, и облачная область под нисходящим потоком заднего фланга с другой стороны. Это источник эха от крючка, видимого на радаре у поверхности. Таким образом, эхо-сигналы от крючков являются относительно надежным индикатором торнадо-активности; однако они просто указывают на наличие более крупной структуры мезоциклона в торнадо, а не непосредственно обнаруживают торнадо. [2] Во время некоторых разрушительных торнадо обломки, поднятые с поверхности, могут быть обнаружены как « шар обломков » на конце крючка. Не все грозы, демонстрирующие крючковое эхо, производят торнадо, и не все суперячейки, вызывающие торнадо, содержат крючковое эхо.

Использование систем доплеровских метеорологических радиолокаторов, таких как NEXRAD , позволяет обнаруживать сильные мезоциклоны низкого уровня, которые создают торнадо, даже когда эхо-сигнал отсутствует, а также обеспечивает большую уверенность при наличии эхо-сигнала. 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 «куплеты скоростей», теперь являются основным триггером предупреждения о торнадо. Сигнатура вихря торнадо — это обнаружение этого на основе алгоритма. [10]

Ограничение наблюдений

Эхо крючка не всегда очевидно. В частности, на юге Соединенных Штатов грозы имеют тенденцию принимать структуру большего количества осадков, окружающих мезоциклон, что приводит к образованию суперячейки вариаций с высоким уровнем осадков (HP), которая скрывает форму крючка. Вместо этого суперячейки HP часто имеют подвеску с высокой отражающей способностью или выемку на передней боковой стороне (FFN), имеющую форму «фасоли». Еще одним ограничивающим фактором является разрешение радара. До 2008 года NEXRAD имел разрешение по дальности 1000 метров, тогда как процессы, приводящие к эхо-сигналу, происходят в меньших масштабах. [11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Гликман, Тодд С., изд. (2000). «Хук Эхо». Глоссарий метеорологии (2-е изд.). Американское метеорологическое общество. ISBN 978-1-878220-34-9.
  2. ^ abcde Мурковски, Пол М. (2002). «Отголоски крючка и нисходящие движения по задней части: обзор». Пн. Веа. Преподобный . 130 (4): 852–76. Бибкод : 2002MWRv..130..852M. doi : 10.1175/1520-0493(2002)130<0852:HEARFD>2.0.CO;2 . S2CID  54785955.
  3. ↑ Ангел, Джим (9 апреля 2013 г.). «ISWS является пионером в отслеживании торнадо с помощью радаров». Служба водных ресурсов штата Иллинойс. Архивировано из оригинала 1 июня 2013 г. Проверено 22 мая 2013 г.
  4. ^ «Руководство по предупреждению торнадо» (PDF) . Национальная метеорологическая служба. Весна 2002 г. Архивировано из оригинала (PDF) 6 марта 2013 г. . Проверено 16 июня 2013 г.
  5. ^ ab Хафф, Ф.А., Х.В. Хизер и С.Г. Биглер, 1954: Исследование торнадо в Иллинойсе с использованием данных радара, синоптической погоды и полевых исследований. Отчет о расследовании 22, Шампейн, Иллинойс, стр. 73.
  6. ^ Брукс, EM (1949). «Циклон Торнадо». По погоде . 2 (2): 32–33. Бибкод : 1949Weawi...2b..32B. дои : 10.1080/00431672.1949.9930047.
  7. ↑ Ангел, Джим (9 апреля 2013 г.). «60 лет первому торнадо, обнаруженному радаром». Климатология штата Иллинойс . Государственная служба водоснабжения штата Иллинойс . Проверено 22 мая 2013 г.
  8. ^ Фудзита, TT (1958). «Мезоанализ торнадо в Иллинойсе 9 апреля 1953 года». Журнал метеорологии . 15 (3): 288–296. Бибкод : 1958JAtS...15..288F. doi : 10.1175/1520-0469(1958)015<0288:MOTITO>2.0.CO;2 .
  9. ^ Фулкс, младший (1962). О механике Торнадо . Бюро погоды США. {{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )
  10. ^ Пол Шлаттер, Отделение обучения принятию предупреждений (сентябрь 2009 г.). «Курс дистанционного обучения WSR-88D; Тема 5, Урок 19». Архивировано из оригинала 27 февраля 2013 года . Проверено 16 июня 2013 г.
  11. ^ «NWS Луисвилл: Структура и динамика суперячейки» . Проверено 1 июня 2013 г.

дальнейшее чтение