Мезоциклон — это мезогамма- мезомасштабная (или штормовая) область вращения ( вихрь ), обычно диаметром от 2 до 6 миль (от 3,2 до 9,7 км), чаще всего замечаемая на радаре во время гроз . В северном полушарии она обычно располагается на правом заднем фланге (задний край по отношению к направлению движения) суперячейки или часто на восточном или переднем фланге разновидности суперячейки с высоким содержанием осадков . Область, покрытая циркуляцией мезоциклона, может быть шириной в несколько миль (км), но существенно больше, чем любой торнадо , который может развиться внутри нее, и именно внутри мезоциклонов образуются интенсивные торнадо . [1]
Мезоциклоны — это среднемасштабные вихри восходящего и сходящегося воздуха, которые циркулируют вокруг вертикальной оси. Чаще всего они связаны с локальной областью низкого давления . Их вращение (обычно) происходит в том же направлении, что и системы низкого давления в данном полушарии: против часовой стрелки в северном и по часовой стрелке в южном полушарии, за исключением лишь самых мелких мезоциклонов. Мезоантициклоны, вращающиеся в противоположном направлении, могут сопровождать мезоциклоны внутри суперячейки, но они, как правило, слабее и часто более скоротечны, чем мезоциклоны, которые могут поддерживаться в течение десятков минут или часов, а также циклически формироваться последовательно внутри суперячейки. Мезоантициклоны относительно распространены с движущимися влево суперячейками, которые отделяются от родительских суперячеек в определенных режимах вертикального сдвига ветра.
Мезоциклон обычно является явлением, которое трудно наблюдать напрямую. Визуальные свидетельства вращения, такие как изогнутые полосы притока , могут указывать на присутствие мезоциклона, но цилиндр циркулирующего воздуха часто слишком велик, чтобы его можно было распознать при наблюдении с земли, или может не нести достаточно отличных от окружающего более спокойного воздуха облаков, чтобы сделать циркулирующий поток воздуха очевидным.
Мезоциклоны определяются наблюдениями доплеровского метеорологического радара как сигнатура вращения, которая соответствует определенным критериям по величине, вертикальной глубине и продолжительности. На дисплеях радаров NEXRAD США алгоритмически идентифицированные мезоциклоны, например, алгоритмом обнаружения мезоциклонов (MDA), обычно выделяются желтым сплошным кругом на дисплее скорости Доплера ; другие метеорологические службы могут иметь другие соглашения. [ необходима цитата ]
Наибольшую опасность они представляют, когда попадают в сильные грозы, поскольку мезоциклоны часто возникают вместе с восходящими потоками в суперячейках, внутри которых торнадо могут образовываться вблизи пересечения с нисходящим потоком.
Мезоциклоны локализованы, приблизительно от 2 км (1,2 мили) до 10 км (6,2 мили) в диаметре в пределах сильных гроз. [2] Грозы, содержащие устойчивые мезоциклоны, являются сверхъячейковыми грозами (хотя некоторые сверхъячейки и даже торнадообразные штормы не производят молний или грома и, таким образом, технически не являются грозами). Доплеровский метеорологический радар используется для определения мезоциклонов. Мезовихрь — это похожая, но обычно меньшая и более слабая вращательная особенность, связанная с линиями шквала .
Мезоциклоны образуются, когда сильные изменения скорости и/или направления ветра с высотой (« сдвиг ветра ») заставляют части нижней части атмосферы вращаться в невидимых трубчатых валах. Затем конвективный восходящий поток шторма поднимает этот вращающийся воздух, наклоняя ориентацию валов вверх (из параллельной земле в перпендикулярную) и заставляя весь восходящий поток вращаться как вертикальная колонна. [3]
По мере того, как восходящий поток вращается и поглощает более прохладный, влажный воздух из нисходящего потока переднего фланга (FFD), он может образовать пристенное облако, вращающийся слой облаков, опущенный от основания окружающего грозового облака под мезоциклоном среднего уровня. Пристенное облако имеет тенденцию формироваться ближе к центру мезоциклона. По мере его спуска около его центра может образоваться воронкообразное облако . Обычно это первая видимая стадия развития торнадо .
В галерее ниже показаны три стадии развития мезоциклона и вид относительного движения шторма на радаре торнадо, создающего мезоциклон, над Гринсбургом, штат Канзас , 4 мая 2007 года. На момент получения изображения шторм находился в процессе создания торнадо категории EF5 .
Самый надежный способ обнаружения мезоциклона — доплеровский метеорологический радар. Они обнаруживаются по близким высоким значениям противоположного знака в данных о скорости. [4] Мезоциклоны чаще всего располагаются на правом заднем фланге сверхъячейковых гроз и при встраивании в линии шквала (тогда как мезовихри чаще всего образуются на переднем фланге линий шквала) и могут быть различимы по сигнатуре вращения эхо- сигнала на карте метеорологического радара. Визуальные подсказки, такие как вращающееся облако стены или торнадо, также могут намекать на присутствие мезоциклона. Вот почему этот термин вошел в более широкое употребление в связи с вращающимися особенностями в сильных штормах.
Формирование торнадо до конца не изучено, но часто происходит одним из двух способов. [5] [6]
В первом методе должны быть выполнены два условия. Во-первых, на поверхности Земли должен образоваться эффект горизонтального вращения. Обычно это происходит из-за внезапных изменений направления или скорости ветра, известных как сдвиг ветра. [7] Во-вторых, должно присутствовать кучево-дождевое облако или иногда кучевое облако. [7]
Во время грозы восходящие потоки воздуха иногда бывают достаточно мощными, чтобы поднять горизонтальный вращающийся ряд воздуха вверх, превращая его в вертикальный столб воздуха. Этот вертикальный столб воздуха затем становится основной структурой для торнадо. Торнадо, которые формируются таким образом, часто слабы и обычно длятся менее 10 минут. [7]
Второй метод происходит во время грозы суперячейки, в восходящих потоках внутри шторма. Когда ветры усиливаются, высвобождаемая сила может заставить восходящие потоки вращаться. Этот вращающийся восходящий поток известен как мезоциклон. [8]
Для формирования торнадо таким образом, нисходящий поток сзади входит в центр мезоциклона сзади. Холодный воздух, будучи плотнее теплого, способен проникать в восходящий поток. Сочетание восходящего и нисходящего потоков завершает развитие торнадо. Торнадо, которые формируются таким образом, часто бывают сильными и могут длиться более часа. [7]
Мезомасштабный конвективный вихрь (MCV), также известный как мезомасштабный центр вихреобразования или вихрь Недди, [9] представляет собой мезоциклон в мезомасштабной конвективной системе (MCS), который затягивает ветры в круговую схему или вихрь на средних уровнях тропосферы и обычно связан с антициклоническим оттоком наверху, с областью аэронавигационно проблемного сдвига ветра между верхним и нижним воздухом. С ядром шириной всего 30–60 миль (48–97 км) и глубиной 1–3 мили (1,6–4,8 км) MCV часто упускается из виду на стандартных погодных картах . MCV могут сохраняться до двух дней после того, как его родительская мезомасштабная конвективная система рассеялась. [9]
Осиротевший MCV может стать источником следующей грозовой вспышки. MCV, который движется в тропические воды, такие как Мексиканский залив, может служить ядром для тропического циклона . Примером этого был ураган Барри в 2019 году . MCV могут вызывать очень большие ветровые штормы; иногда скорость ветра может превышать 100 миль в час (160 км/ч). Южно-Среднезападное деречо в мае 2009 года было экстремальным прогрессивным деречо и мезомасштабным конвективным вихревым событием, которое обрушилось на юго-восточный Канзас, южный Миссури и юго-западный Иллинойс 8 мая 2009 года.
