Русский

Изучите научные основы формирования торнадо, уделяя особое внимание ключевой роли атмосферного давления и вращения. Узнайте о метеорологических условиях, приводящих к этим мощным погодным явлениям.

Формирование торнадо: Понимание роли атмосферного давления и вращения

Торнадо — одно из самых разрушительных погодных явлений на Земле. Понимание того, как они формируются, имеет решающее значение для улучшения систем прогнозирования и предупреждения, что в конечном итоге спасает жизни и смягчает ущерб. В этой статье мы углубимся в сложные процессы, лежащие в основе формирования торнадо, уделив особое внимание важной роли атмосферного давления и вращения.

Что такое торнадо?

Торнадо — это яростно вращающийся столб воздуха, простирающийся от кучево-дождевого облака (часто грозового) до земли. Торнадо могут сильно различаться по размеру и интенсивности, со скоростью ветра от менее 100 км/ч (62 миль/ч) до более 480 км/ч (300 миль/ч). Шкала Фудзиты (и ее усовершенствованная версия, Усовершенствованная шкала Фудзиты) используется для оценки интенсивности торнадо на основе нанесенного им ущерба.

Торнадо возникают во многих частях мира, но наиболее часто — в регионе "Аллея торнадо" в Соединенных Штатах, который простирается через центральные равнины. Однако о значительных торнадо также сообщалось в Аргентине, Бангладеш, Австралии и некоторых частях Европы.

Роль атмосферного давления

Атмосферное давление, сила, создаваемая весом воздуха над данной точкой, играет ключевую роль в формировании и усилении торнадо. Торнадо характеризуются чрезвычайно низким давлением в центре, что создает мощную силу барического градиента.

Сила барического градиента

Сила барического градиента (СБГ) — это сила, возникающая из-за разницы в давлении воздуха. Воздух естественным образом движется из областей высокого давления в области низкого давления. Чем круче градиент давления, тем сильнее сила. В контексте торнадо чрезвычайно низкое давление внутри вихря создает очень сильную СБГ, быстро втягивая воздух внутрь к центру торнадо.

Этот внутренний приток воздуха способствует усилению вращения торнадо. По мере того как воздух движется по спирали внутрь, он сохраняет угловой момент (подобно фигуристу, который прижимает руки к телу во время вращения), что приводит к резкому увеличению скорости вращения. Чем ниже давление в центре торнадо, тем сильнее СБГ и тем выше будет скорость ветра в торнадо.

Падение давления и конденсация

Резкое падение давления внутри торнадо также приводит к снижению температуры. По мере того как воздух поднимается и расширяется в среде с низким давлением, он охлаждается. Если воздух достаточно влажный, это охлаждение может привести к конденсации, образуя видимую воронку облака, характерную для торнадо.

Процесс конденсации высвобождает скрытое тепло, которое может дополнительно нагреть воздух внутри торнадо, делая его еще более плавучим. Эта плавучесть может способствовать восходящему ускорению воздуха внутри торнадо, усиливая восходящий поток и еще больше интенсифицируя шторм.

Значение вращения: Мезоциклон

Хотя низкое давление является ключевым компонентом, вращение не менее важно для формирования торнадо. Самый распространенный тип торнадо образуется из суперячейковой грозы, которая характеризуется вращающимся восходящим потоком, называемым мезоциклоном.

Что такое мезоциклон?

Мезоциклон — это вращающаяся область внутри суперячейковой грозы, обычно диаметром в несколько километров. Он формируется под влиянием совокупности факторов, включая вертикальный сдвиг ветра и наклон горизонтальной завихренности.

Мезоциклон является важным предвестником формирования торнадо. Он обеспечивает начальное вращение, которое может быть сконцентрировано и усилено для образования торнадо.

Формирование торнадо из мезоциклона

Не все мезоциклоны порождают торнадо. На то, породит ли мезоциклон торнадо, влияет несколько факторов, в том числе:

RFD играет особенно важную роль. По мере своего опускания он может помочь растянуть и усилить вращение мезоциклона, образуя меньший, более концентрированный вихрь у земли. Этот вихрь, известный как торнадо-циклон или низкоуровневый мезоциклон, часто является предвестником торнадо.

По мере усиления торнадо-циклона давление в его центре резко падает, что еще больше ускоряет приток воздуха. Этот процесс может привести к образованию видимой воронки облака, которая в конечном итоге касается земли, становясь торнадо.

Несуперячейковые торнадо

Хотя большинство торнадо образуются из суперячейковых гроз, некоторые торнадо, известные как несуперячейковые торнадо, могут формироваться из других типов штормов. Эти торнадо обычно слабее и менее продолжительны, чем суперячейковые.

Наземные и водяные смерчи

Наземные и водяные смерчи являются примерами несуперячейковых торнадо. Они формируются над сушей и водой соответственно и обычно связаны с развивающимися кучевыми облаками, а не с суперячейками. Они часто образуются вдоль границ, где сходящиеся ветры создают вращение у поверхности. Это вращение затем может быть вытянуто вверх восходящим потоком, образуя торнадо.

Факторы, влияющие на формирование торнадо

Для формирования торнадо необходимо наличие нескольких атмосферных условий. К ним относятся:

Глобальные примеры и региональные различия

Хотя основные принципы формирования торнадо одинаковы во всем мире, существуют региональные различия из-за различий в географии, климате и атмосферных условиях.

Роль технологий в прогнозировании торнадо

Достижения в области технологий значительно улучшили нашу способность прогнозировать торнадо и предупреждать о них. К ним относятся:

Трудности в прогнозировании торнадо

Несмотря на технологические достижения, прогнозирование торнадо остается сложной задачей. Торнадо — это относительно мелкомасштабные явления, которые могут быстро формироваться и рассеиваться, что затрудняет их точное предсказание.

Некоторые из трудностей в прогнозировании торнадо включают:

Меры безопасности во время торнадо

Если для вашего района объявлено предупреждение о торнадо, важно немедленно принять меры для защиты себя и своей семьи.

Заключение

Формирование торнадо — это сложный процесс, включающий тонкое взаимодействие атмосферного давления, вращения и других факторов. Хотя в понимании этих явлений достигнут значительный прогресс, необходимы дальнейшие исследования для улучшения систем прогнозирования и предупреждения. Понимая науку, стоящую за формированием торнадо, мы можем лучше защитить себя и наши сообщества от этих разрушительных погодных явлений.

Дополнительная литература и ресурсы

Формирование торнадо: Понимание роли атмосферного давления и вращения | MLOG