Siedem spektakularnych wydarzeń pogodowych i co je powoduje

Pogoda może wydawać się, że tworzy tygodnie ponurej, szarej mżawki. Ale może też stworzyć naprawdę rewelacyjny – i często zabójczy – show. Ale co wyjaśnia te wybuchowe wydarzenia?

Atmosfera ziemska jest napędzana przez ogrzewanie słoneczne. Pogoda jest reakcją atmosfery na nierównomierny rozkład energii cieplnej, którą otrzymuje. Światło widzialne i ultrafioletowe ogrzewa Ziemię w ciągu dnia, silniej na niskich szerokościach geograficznych, ale Ziemia emituje prawie dokładnie taką samą całkowitą ilość promieniowania podczerwonego we wszystkich kierunkach.

Ziemia otrzymuje średnio 340 W m-2 ze słońca. Około jedna trzecia tej energii to rozproszył się prosto w przestrzeń przez chmury i lód na powierzchni. Pozostała energia, mniej więcej odpowiednik umieszczenia małego grzejnika co 2 metry w siatce pokrywającej powierzchnię Ziemi i ciągłego jej działania, jest pochłaniana przez powierzchnię i atmosferę.

Ale moc Słońca jest skoncentrowana po stronie dziennej, aw szczególności w pobliżu równika. Średnio atmosfera i powierzchnia pochłaniają ponad 300 W m-2 w tropikach, ale mniej niż 100 W m-2 w regionach polarnych. Powierzchnia Ziemi na równiku jest zwrócona twarzą do światła słonecznego, ale pod dużym kątem w pobliżu biegunów, gdzie ta sama moc spada na większą powierzchnię.

pogoda 1 11 22 Słońce: gdzie wszystko się zaczyna NASA/Goddard/SDO/flickr, CC BY


wewnętrzna grafika subskrypcji


Temperatura Ziemi nie wykazuje ekstremalnych wahań, różniących się o mniej niż 50 ° C między równikiem a dużymi szerokościami geograficznymi, znacznie mniej niż na ciele takim jak Księżyc. Dzieje się tak, ponieważ atmosfera (i w nieco mniejszym stopniu oceany) przenosi ciepło z regionów cieplejszych do chłodniejszych. Transport ciepła atmosferycznego osiąga szczyty przy około 5 PW (5 petawatów lub 5 × 1015 W). Dla kontekstu największa elektrownia jądrowa ma moc 8 GW (8 × 109 W), a całkowita moc zużywana we wszystkich formach przez dzisiejszych ludzi wynosi szacunkowa mieć 18 TW (1.8 × 1013 W), ponad 250 razy mniej.

To ogromne źródło energii napędza silnik cieplny ziemskiej atmosfery i oceanów oraz wynikające z tego ruchy ciepłego powietrza do chłodniejszych regionów. Podczas podróży energia przekształca się w wiele innych form, a rotacja Ziemi ma głęboki wpływ na formę, jaką przybiera pogoda, zwłaszcza na średnich szerokościach geograficznych. Tutaj główny środek transportu ciepła zmienia się z podłużnie symetrycznego przewracania Komórki Hadleya do ruchów falowych, których powierzchniową manifestacją są nasze znane systemy pogodowe wysokiego i niskiego ciśnienia.

pogoda 2 11 22Cirrus strumienia strumieniowego. LPI/NASA http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/clouds/slide_2.html 

Strumienie odrzutowe to bardzo wąskie wstęgi (głębokość kilku kilometrów i szerokość może 100 km) szybko poruszającego się powietrza, które okrążają Ziemię i tworzą się na granicy cieplejszych i zimniejszych mas powietrza na wysokości około 10 km. W rdzeniu strumienia wiatry mogą osiągać 200 km h-1 i niesamowite 656 km godz-1 został zarejestrowany nad Hebrydami Zewnętrznymi w grudniu 1967 roku. Lokalizacja tych skoncentrowanych wiatrów ma kluczowe znaczenie dla planowania tras samolotów, a sprytne wykorzystanie sprawia, że ​​lot z zachodu na wschód jest szybszy niż podróż w odwrotnym kierunku.

Strumień strumieniowy, który najbardziej wpływa na naszą pogodę, to północny polarny strumień strumieniowy która meandruje w różnej trasie i kieruje ruchem systemów pogodowych na całym świecie, potencjalnie prowadząc do: seria burz i powodzi. Kiedy prądy strumieniowe zakrzywiają się na południe, wówczas zimne powietrze polarne zostanie sprowadzone w dół, a gdy zakrzywią się na północ, może to spowodować ciepłe powietrze i ustaloną pogodę.

pogoda 3 11 22 Huragan Katrina o największej intensywności w Zatoce Meksykańskiej w dniu 28 sierpnia 2005 r. NASA http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=74693

Cyklony tropikalne, lepiej znany jako huragany w obu Amerykach i tajfuny na Dalekim Wschodzie, to masowo destrukcyjne zjawiska pogodowe, które na niższych szerokościach geograficznych zaczynają się jako słabsze, niskociśnieniowe systemy pogodowe. Cyklony tropikalne tworzą się nad bardzo ciepłymi morzami, zwykle późnym latem i jesienią na każdej półkuli. Gdy się nasilają, są napędzane przez utajoną energię uwalnianą z pary wodnej, która kondensuje się, tworząc wysokie chmury burzowe.

Prędkość wiatru ponad 200 km hr-1 zostały odnotowane wokół centrum burzy, ale dewastacja jest spowodowana głównie przez powodzie w wyniku gwałtownego wzrostu powierzchni morza i intensywnych opadów. Średnie roczne opady w Wielkiej Brytanii mogą spaść w czasie krótszym niż dwie godziny z chmur wokół oka burzy.

Cyklon Bhola z 1970 r. był jedną z najgorszych klęsk żywiołowych wszechczasów, zabijając pół miliona ludzi w Bangladeszu i Zachodnim Bengalu w dużej mierze w wyniku takiej powodzi, ale daleko mu do najpotężniejszego cyklonu tropikalnego, oceniając go jako stosunkowo umiarkowany Kategoria 3. Najsilniejsze sztormy kategorii 5 to huragan Katrina w 2005 r. z wiatrem przekraczającym 280 km/godz.-1.

pogoda 4 11 22http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Occluded_mesocyclone_tornado5_-_NOAA.jpg/flickr, CC BY tornada to mniejsze, gwałtowne trąby powietrzne, które mogą tworzyć się poniżej chmury burzowej cumulonimbus, obszaru intensywnej konwekcji pionowej. W centrum wiru tworzy się chmura lejkowata, chociaż silne wiatry krążą wokół niej znacznie dalej. Najbardziej ekstremalne wiatry mają prawie 500 km h-1, i skutkować ekstremalnymi uszkodzeniami na ich drodze.

Połączenia Tornado trójstanowe z marca 1925 roku, miał najdłuższą zarejestrowaną długość ścieżki na ponad 350 km i zabił 695 osób w dolinie rzeki Mississippi w USA. Była to część epidemii, której łączna liczba ofiar śmiertelnych wyniosła 747, ale nawet to zostało przekroczone w kwietniu 1989 r. przez Tornado Daulatpur-Saturia w Bangladeszu, kiedy zginęło ponad 1,300 osób, a 80,000 XNUMX zostało bez dachu nad głową.

Burze piaskowe występują w wielu częściach świata i mogą przenosić piasek i drobniejsze ziarna mineralne z jednego kontynentu na drugi. W Afryce Północnej burze te znane są jako haboobs i często są inicjowane przez silne wiatry związane z burzami. Podobne burze występują w suchszych częściach obu Ameryk i Azji. Haboob może osiągnąć wysokość ponad 1 km, pokonywać tysiące km2 i trwają godzinami, wznoszący się pył pochłaniający światło słoneczne, ogrzewający powietrze i wzmagający się wiatr na skraju burzy.

Na Ziemi kropelki wody będą zarodkować na drobniejszych ziarnach pyłu, ostatecznie usuwając je i ograniczając rozwój burzy, ale na Marsie, który jest znacznie suchszy, niektóre burze piaskowe mogą ostatecznie pokryć planetę.

pogoda 5 11 22Diabeł pyłu w Arizonie. NASA http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/2005_dust_devil.html

Diabły pyłu są małymi wirami konwekcyjnymi, widocznymi przez kurz, który unoszą się z powierzchni. Są one również napędzane energią cieplną, gdzie chłodniejsza atmosfera styka się z ciepłą powierzchnią. Jest to najbardziej powszechne w regionach przypominających pustynię, ale może się zdarzyć nawet w klimacie umiarkowanym, a na jasno oświetlonych zboczach gór znajdują się nagrania „diabłów śnieżnych”. Na Ziemi mogą osiągnąć 1 km wysokości i być może 10 metrów średnicy; na Marsie widziano je w znacznie szerszym zakresie rozmiarów, sięgający do 20 km wysokości i 200 metrów szerokości i pojawiają się na wielu zdjęciach z orbitującego statku kosmicznego.

pogoda 6 11 22Gospodarstwo państwowe/flickr, CC BYLightning jest powszechnym zjawiskiem w ziemskiej atmosferze, występującym w rejonach silnej konwekcji pionowej. Około 2,000 burz z piorunami aktywny w każdej chwili. Powietrze w wąskim środku kanału piorunowego może na krótko osiągnąć 30,000 XNUMX°C, pięciokrotnie wyższą od temperatury powierzchni Słońca. Dźwięk grzmotu pochodzi z gwałtownej ekspansji podgrzanego powietrza, a uderzone drzewa są dosłownie rozerwane, gdy woda w nich natychmiast się zagotuje.

Grad jest ogólnie kojarzony z burzami, a także jest zjawiskiem konwekcyjnym związanym z ciepłą pogodą. Ludzie często postrzegają grad jako wydarzenie zimowe, ale późna wiosna i lato to jedyny czas, kiedy prawdziwy grad występuje w Wielkiej Brytanii. Przy silnych prądach powietrza gradobicie może osiągać bardzo duże rozmiary, do 20 cm średnicy i może ważyć prawie 1 kg. Burze gradowe mogą być naprawdę śmiertelne i niestety istnieją zapisy o setkach zgonów. Prawdopodobnie najbardziej śmiertelna burza z gradobiciem zabiła ponad 230 osób i 1,600 żywego inwentarza w Uttar Pradesh w północnych Indiach w kwietniu 1888 r., a istnieją pisemne zapisy o ofiarach śmiertelnych w Warwickshire w Anglii już w maju 1411 r.

O autorzeKonwersacje

Lewis StephenStephen Lewis, starszy wykładowca nauk fizycznych, The Open University. Moje zainteresowania badawcze dotyczą modelowania atmosfery planet, w szczególności badań porównawczych meteorologii dynamicznej i procesów klimatycznych na różnych planetach. Dotyczy to głównie dużych numerycznych modeli atmosfer planetarnych.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązana książka:

at