Convección atmosférica, Inicio, Las preocupaciones sobre la convección húmeda profunda severa, Medición, Otras preocupaciones de previsión



Convección atmosférica es el resultado de una inestabilidad parcela-medio ambiente, o diferencia de temperatura, la capa en la atmósfera. Diferentes tasas de caída en el aire seco y húmedo conducen a la inestabilidad. La mezcla de aire durante el día que se expande la altura de la capa límite planetaria conduce a un aumento de los vientos, desarrollo de las nubes cúmulos, y la disminución de puntos de rocío de superficie. Convección húmeda conduce al desarrollo de tormentas, que es a menudo responsable de mal tiempo en todo el mundo. Amenazas de tormentas eléctricas especiales incluyen granizo, ráfagas descendentes y tornados.

Hay unos pocos arquetipos generales de inestabilidad atmosférica que corresponden a la convección y la falta de los mismos. Tasas de caída más pronunciada y/o positivo sugiere la convección atmosférica es más probable, mientras que los gradientes térmicos ambientales más débiles y/o negativos sugieren que es menos probable. Esto se debe a las parcelas de aire desplazados serán más boyante, teniendo en cuenta su signo del cambio de temperatura adiabática, en los entornos de gradiente escarpado.

Convección comienza en el nivel de convección libre, donde comienza su ascenso a través de la capa de convección libre y, a continuación, se detiene en el nivel de equilibrio. La parcela ascendente, si tiene suficiente impulso, seguirá subiendo hasta el nivel máximo paquete hasta flotabilidad negativa desacelera el paquete a una parada.

La aceleración es de poca relevancia a la convección. Arrastre producido por la corriente ascendente crea una fuerza opuesta para contrarrestar que de la flotabilidad. Esto podría ser considerado como similar a la velocidad terminal de caída de un objeto. Esta fuerza de flotabilidad se puede medir energía potencial convectiva disponible, o los julios de energía disponible por kilogramo de aire potencialmente boyante. Una velocidad de corriente ascendente teórico se puede derivar de este valor a través de la sustitución en la ecuación de la energía cinética. Aunque este valor será una subestimación debido a la fricción o arrastre mencionado efectos que frenan una mayor aceleración en algún momento. Ver el CAPE, la flotabilidad y enlaces de paquetería para un análisis más en profundidad explicación matemática de estos procesos.

Inicio

Una columna térmica es una sección vertical de aire ascendente en las altitudes más bajas de la atmósfera de la Tierra. Las térmicas son creados por el calentamiento desigual de la superficie terrestre de la radiación solar. El sol calienta el suelo, que a su vez calienta el aire directamente encima de él. El aire caliente se expande, haciéndose menos denso que la masa de aire circundante, y la creación de una baja térmica. La masa de aire se eleva más ligeros, y mientras lo hace, se enfría debido a su expansión a una presión alta de menor altitud. Se deja de subir cuando se haya enfriado a la misma temperatura que el aire circundante. Asociado con una térmica es un flujo descendente que rodea la columna térmica. El exterior se mueve hacia abajo causado por el aire más frío se desplace en la parte superior de la térmica. Otro efecto del tiempo por convección es la brisa del mar.

Tormentas

El aire caliente tiene menor densidad que el aire fresco, así que el aire caliente se eleva en el aire más frío, similar a los globos de aire caliente. Las nubes se forman cuando el aire relativamente más caliente que lleva la humedad se eleva en el aire más fresco. A medida que aumenta la humedad del aire, se enfría causando algo del vapor de agua en la salida de paquetes de aire para condensar. Cuando la humedad se condensa, se libera energía conocida como calor latente de fusión que permite el aumento del paquete de aire se enfríe a menos de su aire circundante, continuando la ascensión de la nube. Si una cantidad suficiente inestabilidad está presente en la atmósfera, este proceso continuará el tiempo suficiente para que se formen las nubes cumulonimbus, que soportan los rayos y truenos. En general, las tormentas eléctricas requieren tres condiciones para formar: humedad, una masa de aire inestable, y una fuerza de elevación.

Todas las tormentas eléctricas, independientemente del tipo, pasan por tres etapas: la etapa de desarrollo, la etapa de madurez, y la etapa de disipación. La tormenta tiene un diámetro promedio de 24 kilometros. Dependiendo de las condiciones presentes en la atmósfera, estos tres etapas tienen un promedio de 30 minutos para ir a través de.

Hay cuatro tipos principales de tormentas: unicelulares, multicelular, línea de turbonada y supercélula. ¿Qué formas de tipo depende de la inestabilidad y de las condiciones relativas del viento en diferentes capas de la atmósfera. Tormentas unicelulares forman en ambientes de baja cizalladura vertical del viento y duran sólo 20-30 minutos. Tormentas organizadas y grupos/líneas de tormenta puede tener ciclos de vida más largos a medida que se forman en ambientes de considerable de cizalladura vertical del viento, que ayuda al desarrollo de fuertes corrientes ascendentes, así como diversas formas de mal tiempo. La supercélula es la más fuerte de las tormentas, más comúnmente asociados con granizo grande, fuertes vientos, y la formación de tornados.

La liberación de calor latente de la condensación es la determinada entre la convección significativa y casi sin convección en absoluto. El hecho de que el aire es generalmente más fresco durante los meses de invierno, y por lo tanto no puede contener tanto vapor de agua y calor latente asociado, es la razón por la convección significativa son poco frecuentes en las zonas más frías durante ese período. Thundersnow es una situación en la que los mecanismos de forzamiento proporcionan apoyo a muy empinadas gradientes térmicos ambientales, que como se mencionó anteriormente es un arquetipo para la convección favorecida. La pequeña cantidad de calor latente liberado de aire ascendente y condensación de la humedad en un thundersnow también sirve para aumentar este potencial convectivo, aunque mínimamente.

Límites y obligando

A pesar del hecho de que podría ser una capa en la atmósfera que tiene valores positivos de CABO, si el paquete no alcanza o comienza subiendo a ese nivel, la convección más significativo que se produce en la LCF no se realizará. Esto puede ocurrir por varias razones. Principalmente, es el resultado de una tapa, o la inhibición convectiva. Los procesos que pueden erosionar esta inhibición se están calentando de la superficie de la Tierra y obligando. Tales mecanismos de forzamiento fomentan la velocidad vertical hacia arriba, que se caracteriza por una velocidad que es relativamente bajo para lo que te encuentras en una corriente de aire ascendente. Debido a esto, no es la real del aire de ser empujado a su LFC que "rompe a través de" la inhibición, sino más bien el forzamiento enfría la inhibición adiabáticamente. Esto contrarrestaría o "recortar" el aumento de la temperatura con la altura que está presente durante una inversión de nivelación.

Obligar a los mecanismos que pueden conducir a la erosión de la inhibición son los que crean algún tipo de evacuación de la masa en las partes altas de la atmósfera, o un exceso de masa en los niveles bajos de la atmósfera, lo que daría lugar a la divergencia de nivel superior o inferior convergencia del nivel, respectivamente. Movimiento vertical ascendente a menudo seguir. Concretamente, un frente frío, el mar/lago brisa, de racha, o forzando a través de dinámicas de vorticidad de la atmósfera, como con los canales, tanto de onda corta y onda larga. Dinámica de corriente en chorro a través del desequilibrio de fuerzas de Coriolis y gradiente de presión, causando flujos subgeostrophic y supergeostrophic, también pueden crear velocities.There vertical hacia arriba son numerosas configuraciones atmosféricas en las que se pueden crear las velocidades verticales hacia arriba.

Las preocupaciones sobre la convección húmeda profunda severa

La flotabilidad es clave para el crecimiento y la tormenta es necesario para cualquiera de las graves amenazas dentro de una tormenta eléctrica. Hay otros procesos, no necesariamente termodinámicos, que pueden aumentar la fuerza corriente de aire ascendente. Estos incluyen la rotación de corriente ascendente, la convergencia de bajo nivel, y la evacuación de la masa de la parte superior de la corriente ascendente a través de los vientos de nivel superior fuertes y la corriente en chorro.

Granizo

Al igual que otro tipo de precipitación en las nubes cumulonimbus granizo comienza como gotas de agua. A medida que el aumento de las gotas y la temperatura sube por debajo de cero, se convierten en agua sobre-enfriada y se congelan al contacto con los núcleos de condensación. Una sección transversal a través de una gran piedra de granizo muestra una estructura de tipo cebolla. Esto significa que el granizo está hecho de capas gruesas y translúcida, alternando con capas que son delgadas, blanca y opaca. Teoría anterior sugiere que el granizo se sometieron a varios descensos y ascensos, cayendo en una zona de humedad y volver a congelar ya que fueron levantadas. Este movimiento hacia arriba y hacia abajo se cree que es responsable de las capas sucesivas de la piedra de granizo. Una nueva investigación ha demostrado que esto no es necesariamente cierto.

Corriente ascendente de la tormenta, con vientos dirigidos hacia arriba de hasta 180 kilometros por hora, volar las piedras del granizo que forman la nube. A medida que el granizo asciende que pasa a las zonas de la nube donde la concentración de humedad y las gotas de agua superenfriadas varía. Las piedras de granizo de crecimiento de tarifas en función de la variación de la humedad y las gotas de agua sobre-enfriada que encuentra. La tasa de acumulación de estas gotas de agua es otro factor en el crecimiento de granizo. Cuando el granizo se mueve en una zona con una alta concentración de gotas de agua, que captura el último y adquiere una capa translúcida. Si la piedra de granizo se mueven en un área donde la mayoría del vapor de agua disponible, se adquiere una capa de hielo de color blanco opaco.

Por otra parte, la velocidad de granizo depende de su posición en la corriente ascendente nubes y su masa. Esto determina el espesor variable de las capas de la piedra de granizo. La tasa de acumulación de gotas de agua superenfriadas en el granizo depende de las velocidades relativas entre estas gotitas de agua y la propia de granizo. Esto significa que generalmente el granizo más grandes se forman a cierta distancia de la corriente ascendente más fuerte donde pueden pasar más tiempo cada vez mayor medida que el granizo crece se libera calor latente, que mantiene su exterior en una fase líquida. Someterse a 'crecimiento húmeda', la capa exterior es pegajosa, o más adhesivo, por lo que una sola piedra de granizo puede crecer por colisión con otras piedras de granizo más pequeñas, formando una entidad más grande con una forma irregular.

El granizo se mantendrá en ascenso en la tormenta hasta que la masa ya no puede ser apoyado por la corriente ascendente. Esto puede tomar al menos 30 minutos basado en la fuerza de las corrientes ascendentes de la tormenta de granizo productora, cuya parte superior es generalmente mayor de 10 kilómetros de altura. A continuación, cae hacia el suelo mientras continúan creciendo, sobre la base de los mismos procesos, hasta que sale de la nube. Más tarde se comenzará a derretirse a medida que pasa a la atmósfera por encima de la temperatura de congelación

Por lo tanto, una trayectoria única en la tormenta es suficiente para explicar la estructura de capas-como de la piedra de granizo. El único caso en el que podemos hablar de múltiples trayectorias se encuentra en una tormenta multicelular donde el granizo puede ser expulsado de la parte superior de la célula "madre" y capturado en la corriente ascendente de una "célula hija" más intenso. Sin embargo, esto es un caso excepcional.

Downburst

Un reventón es creada por una columna de aire que se hunde, después de golpear el suelo, se extiende en todas direcciones y es capaz de producir vientos directos perjudiciales de más de 240 kilómetros por hora, con frecuencia producen daños similares a, pero se distinguen de que causados por los tornados. Esto se debe a las propiedades físicas de una ráfaga descendente son completamente diferentes de los de un tornado. Daños Downburst se irradian desde un punto central como la columna descendente se extiende al impactar la superficie, mientras que el daño tornados tiende hacia daños convergente consistente con vientos giratorios. Para diferenciar entre el daño tornado y daño de una ráfaga descendente, el término vientos en línea recta, se aplica a los daños de micro-ráfagas.

Los reventones son particularmente fuertes corrientes descendentes de las tormentas. Los reventones en el aire que es la precipitación libre o contiene virga se conocen como reventones secos; los acompañados con la precipitación se conocen como reventones mojadas. La mayoría de los reventones son menos de 4 kilómetros de extensión: son los llamados micro-ráfagas. Los reventones de más de 4 kilómetros de extensión a veces se llaman macrobursts. Los reventones pueden ocurrir en grandes áreas. En el caso extremo, un Derecho puede cubrir una gran área de más de 320 kilómetros de ancho y más de 1.600 kilómetros de largo, con una duración de hasta 12 horas o más, y se asocia con algunos de los más intensos vientos en línea recta, pero el proceso generativo es algo diferente de la de la mayoría de las ráfagas descendentes.

Tornados

Un tornado es una columna de aire que gira peligrosa en contacto tanto con la superficie de la tierra y la base de una nube cumulonimbus o nube cumulus, en casos raros. Los tornados vienen en muchos tamaños, pero por lo general forman un embudo de condensación visible cuyo extremo más estrecho alcanza la tierra y rodeado de una nube de escombros y polvo.

Viento tornados velocidades por lo general promedio de entre 64 kilómetros por hora y 180 kilómetros por hora. Son aproximadamente 75 metros de diámetro y viajar unos pocos kilómetros antes de disiparse. Algunos alcanzar velocidades de viento de más de 480 kilómetros por hora, puede prolongarse más de 1,6 kilometros de ancho, y mantener el contacto con el suelo durante más de 100 kilómetros.

Tornados, a pesar de ser uno de los fenómenos climáticos más destructivos son generalmente de corta duración. Un tornado de larga duración por lo general no dura más de una hora, pero algunos se han sabido para durar 2 horas o más. Debido a su relativamente corta duración, menos información se conoce sobre el desarrollo y la formación de tornados.

Medición

El potencial de convección en la atmósfera se mide a menudo por un perfil de temperatura/punto de rocío atmosférico con la altura. A menudo, esto se muestra en un gráfico Skew-T o de otro diagrama termodinámico similares. Estos se pueden representar por un análisis de resonancia medida, que es el envío de una radiosonda unido a un globo a la atmósfera para tomar las mediciones con la altura. Modelos de predicción también pueden crear estos diagramas, pero son menos precisos, debido a incertidumbres del modelo y los prejuicios, y tienen una menor resolución espacial. A pesar de que la resolución temporal de sondeos modelos de predicción es mayor que las mediciones directas, en las que el primero puede tener parcelas en intervalos de hasta cada 3 horas, y el segundo por tener sólo un 2 por día.

Otras preocupaciones de previsión

Convección atmosférica también puede ser responsables y tener implicaciones en una serie de otras condiciones climáticas. Unos pocos ejemplos en la escala más pequeña incluirían: convección mezclando la capa límite planetaria y permitiendo que el aire seco en el aire a la superficie disminuyendo de ese modo los puntos de rocío, la creación de nubes de tipo cúmulos que pueden limitar una pequeña cantidad de luz solar, el aumento de los vientos de superficie, por lo que los límites de flujo de salida/y otras más pequeñas con más difusas las fronteras, y la propagación hacia el este de la línea seca durante el día. En la escala más grande, el aumento de aire puede llevar a calentar la superficie de los mínimos básicos, a menudo se encuentran en el desierto del suroeste.