Приоритизирайте.

След като попълните този раздел, трябва да можете да обсъдите съставките, необходими за образуването и процъфтяването на циклона със средна ширина. Трябва също така да можете да обсъдите произтичащите отклонения на температурата, причинени от циркулацията на циклона със средна ширина, да определите топлия сектор и да обсъдите условията, които водят до смъртта на циклона със средна ширина.

ширина

Някои системи с ниско налягане стават легендарни. Когато циклоните със средна ширина са особено силни през зимата, снежните бури могат да оставят цели региони осакатени за дни или седмици. Ожесточеното време и произтичащите от това смущения (и може би щети и загуби на живот) оставят такова впечатление, че приказките за тяхната жестокост се предават през поколенията. Чували ли сте някога или преживяхте някоя от тези исторически циклони със средна ширина?

Ако сте прочели някое от описанията на тези исторически бури, може би сте забелязали няколко неща. Първо, няколко от тях повлияха на Източното крайбрежие на САЩ. Второ, няколко от описанията се отнасят до "температурни градиенти" или бързи промени от топлина към студ. Описанието на „Детската виелица“ от 1888 г. е особено покъртително в това отношение. Жителите на Минесота описаха „красив ден в средата на зимата“, който беше „достатъчно топъл, за да разтопи снега“. Но когато фригидният въздух в Арктика пристигна бързо следобед, температурите бързо се спуснаха под 0 градуса по Фаренхайт, с пронизващи ветрове и обилен сняг. Стотици хора загинаха, защото бяха хванати неподготвени в бурята (нарича се „Детска виелица“, защото много от жертвите й бяха деца в училище, които се опитваха да се приберат от училище).

Споменаването на температурни промени и честите появи на бури от Източното крайбрежие в списъка по-горе не е случайно. Източното крайбрежие е област, която може да бъде първостепенна за развитието на експлозивен циклон през зимата. Но какви съставки са необходими за образуването и развитието на страховити циклони със средна ширина?

  1. Източник на дивергенция от горно ниво за намаляване на теглото на местните въздушни колони („смущение от горното ниво“)
  2. Голям градиент на температурата на повърхността (с други думи, фронт)

Това е! Основните съставки за циклон със средна ширина са смущения от горно ниво, които причиняват разминаване нагоре и повърхностно лице (не забравяйте, че фронтовете маркират граници между контрастиращите въздушни маси, така че те естествено имат големи температурни градиенти). По-конкретно, циклон със средна ширина се ражда, когато смущение от горно ниво преминава над неподвижен повърхностен фронт, създавайки слаба зона с ниско налягане по него, тъй като разминаването нагоре намалява теглото на местните въздушни колони.

Представете си идеализиран неподвижен фронт с по-студена въздушна маса на север от фронта и по-топла въздушна маса на юг. Когато отклонението нагоре от смущение от горно ниво създава слаба повърхност ниско, се развива циркулация. Как Не забравяйте, че силата на градиента на налягането и силата на Кориолис се комбинират, за да създадат циркулация в посока обратна на часовниковата стрелка около ниско налягане в Северното полукълбо, докато триенето близо до повърхността кара ветровете да пресичат местните изобари към по-ниско налягане. Циркулацията започва да движи ръбовете на въздушните маси, тъй като южният поток на изток от ниското има тенденция да кара студения въздух да се оттегля на север и топлият въздух да започва да напредва на север. Междувременно от западната страна на ниския, по-студен въздух започва да се потапя на юг.

И така, неподвижният фронт вече не е „неподвижен“, тъй като въздухът започва да се движи около ниското. Източно от ниското се развива топъл фронт (който отбелязва отстъплението на по-студен въздух), докато студеният въздух се оттегля на север, позволявайки на топлия въздух да напредва. Междувременно студен фронт (който бележи водещия ръб на напредващия студен въздух) се образува на запад от ниското, тъй като студеният въздух започва да се гмурка на юг. Постепенно студеният фронт се движи обратно на часовниковата стрелка около ниското, тъй като по-студеният въздух се увива около южната му страна (изобразен вдясно по-горе), помагайки да се образува добре дефиниран топъл сектор (зоната пред студения фронт и на юг от топлия фронт за циклон в Северното полукълбо), където е относително топло и често влажно, особено през топлите месеци. Когато студен фронт мине покрай вашето местоположение, преходът от топлия сектор към по-студения въздух зад студения фронт може да бъде наистина драматичен!

В крайна сметка циркулацията на ниското води до модел на адвекция на температурата (припомнете си, че адвекцията на температурата е движение на топъл или студен въздух от вятъра), подобно на показаното в идеализираната схема вдясно. Най-силната топла адвекция се проявява на север от топлия фронт, докато най-силната студена адвекция се появява зад студения фронт. Тези температурни отклонения помагат да се модифицира схемата на горния въздух (изобразена от дебелите, черни контури на схемата) и да се засили смущението от горното ниво, което причинява отклонение от горното ниво. С по-голяма дивергенция на горното ниво налягането на морското равнище намалява допълнително и ниското става по-силно, което засилва градиента на налягането, ветровете на ниското ниво и температурните неравности. По-силните температурни адекации допълнително засилват смущенията от горното ниво и т.н. По същество са необходими силни температурни градиенти за развитието на циклон на средна ширина, тъй като температурните адвекции играят ключова роля в процеса на положителна обратна връзка, който укрепва циклона (циклонът се укрепва).

Но, както знаете, атмосферата има контрол и баланс, които ограничават силата на циклона. Например, когато повърхностното дъно се укрепва, по-силните ветрове в долната тропосфера създават по-силно сближаване към центъра на повърхността на дъното (което добавя тежест към местните въздушни колони), като по този начин забавя донякъде усилването на минимума.

Разбира се, всички хубави неща трябва да приключат, а ниското не може просто да се засили завинаги. Какво слага край на живота на циклона със средна ширина? На първо място, основният източник на дивергенция на горното ниво в крайна сметка се отдалечава. След като това се случи, въздушните колони близо до центъра на дъното постепенно се затрупват от сближаване и налягането на морското равнище се увеличава. На второ място, ниските краища се отделят донякъде от големите температурни градиенти, свързани с фронтовете. Това разделяне се случва късно в живота на циклона, наречено "оклузия" (или "запушен етап"). По време на оклудирания етап ще видите лилав оклудиран фронт на повърхностните метеорологични карти, който отбелязва границата между „остарял“ хладен въздух на север от топлия фронт и „по-свежия“ студен въздух, който се въвежда зад студения фронт. Обърнете внимание, че в тази схема на запушения етап ниското вече не се намира в зоната на най-големите температурни контрасти, както беше по-рано в живота на ниското.

И така, премахнато от силни градиенти на повърхностната температура и липсващо отклонение от горното ниво, ниското отслабва и умира, но си е свършило работата. Може би се питате: "Циклонът със средна ширина има работа?" Наистина има! Чрез транспортиране на по-топъл въздух към полюса и по-студен въздух към екватора, ниското е помогнало за намаляване на хоризонталните температурни контрасти между по-хладните високи ширини и по-топлите ниски ширини. С други думи, циклоните със средна ширина помагат на атмосферата да се стреми към баланс, като намалява полукълбовите градиенти на температурата.

Значението на големите температурни градиенти за формирането и развитието на циклони със средна ширина обяснява защо толкова много "големи" бури в крайна сметка се образуват по Източното крайбрежие на САЩ. През зимата често има естествено голям градиент на температурата близо до брега. Водата на Атлантическия океан, която има висок топлинен капацитет, както си спомняте, има тенденция да бъде по-топла от хладната земя в Средния Атлантик и Североизточна САЩ. географска ширина циклони.

Една такава буря беше „Blizzard of 2016“, която всъщност се „роди“ в Тексас като слаба зона с ниско налягане по неподвижен фронт. Тъй като ниското се развива и укрепва по пътя си нагоре по Източното крайбрежие, то изсипва над 30 инча сняг върху части от Западна Вирджиния, Вирджиния, Мериленд и Пенсилвания. За да получите представа за раждането, живота и смъртта на циклон със средна ширина, вижте тази анимация на повърхностни карти, обхващащи живота на Blizzard от 2016 г. Обърнете внимание на първоначалната настройка - "бебе" 1009 милибара ниско по протежение неподвижен фронт в Тексас, отделящ топлия въздух от Мексиканския залив (температури през 60-те и 70-те) от много по-студена въздушна маса, закотвена от високото налягане над Охайо. В течение на деня ниското става много по-силно, с по-силен градиент на налягането и забележима студена и топла адвекция. По времето, когато бурята беше край средноатлантическото крайбрежие, тя беше ожесточена 987 милибара, затваряща ниско. Тази буря премина от "бебе" ниско над Тексас до умиращо ниско над Атлантическия океан за малко по-малко от три дни (повечето циклони със средна ширина продължават няколко дни до малко повече от седмица).

Но какво причинява ожесточеното време със силни циклони със средна ширина? Ветровете до голяма степен се обясняват със силен градиент на налягането. Но какво ще кажете за обилните валежи? Всичко се свежда до издигащия се въздух и на следващото място ще започнем да разглеждаме различни източници на издигащ се въздух, свързани със системи с ниско налягане. Както се оказва, фронтовете играят важна роля в модела на издигащ се въздух с циклони със средна ширина, така че трябва да разгледаме фронтовете по-нататък. Прочетете.