Az extratropikus ciklon , amelyet néha középső szélességi fokú ciklonnak is neveznek , egy alacsony nyomású , szinoptikus léptékű időjárási rendszer , amely a trópusi vonal és a sarkkör között alakul ki. Ez jár a fronton , azaz zónák vízszintes színátmenetek a hőmérséklet és a harmatpont , amelyeket az úgynevezett „ barocline zónák ”.
Az extratropikus ciklonok jellemzői eltérnek a trópusi ciklonoktól , amelyeket a légköri konvekció hajt , és a sarki ciklonok északabbra. Valójában azok a meteorológiai mélyedések, amelyek a földgömb nagy részén naponta áthaladnak. Az anticiklonokkal együtt szabályozzák a Föld időjárását , felhőket , esőt , szelet és zivatart produkálva .
Az extratropikus ciklon kifejezést gyakran " ciklon " -ra rövidítik , ez pontatlan, mert az utóbbi kifejezés sokféle, különböző eredetű alacsony nyomású területre vonatkozik. Az extratropikus melléknév azt jelenti, hogy ez a típusú ciklon általában a Föld közepes szélességén fordul elő . Különböző más neveken ismerik őket: közepes szélességű ciklonok vagy közepes szélességű mélyedések , kialakulásuk helye miatt. Vannak poszttrópusi ciklonjaink is , ha azok extratropikus átmenet eredményeként jönnek létre , vagyis egy trópusi ciklon maradványainak légköri keringéssel történő megfogása . Az előrejelzők és a nyilvánosság felhívása általában csak "depressziókat" vagy "alacsony nyomást" jelent.
Az extratropikus ciklonok valószínűleg baroklinikusak, mivel a hőmérséklet és a harmatpont gradiensének zónái mentén alakulnak ki . Ezután barotrópá válhatnak, amikor a ciklon körüli hőeloszlás szinte egyenletessé válik.
Extratropical ciklonok alkotnak egy olyan régióban, 30 ° és 60 ° szélességi mindkét oldalán a egyenlítő , akár cyclogenesis vagy extratropical átmenet. Egy tanulmány extratropical ciklonok a déli féltekén azt mutatja, hogy a 30 th , és 70 -én a párhuzamos , van egy átlagosan 37 ciklonok aktivitása minden egyes 6 órán keresztül. Egy másik tanulmány az északi féltekén azt sugallja, hogy minden télen körülbelül 234 jelentős extratropikus ciklon jön létre .
Az extratropikus ciklonok baroklin ciklonoknak minősülnek, mert fejlődésük a meteorológiai frontok mentén zajlik, ahol jelentős függőleges szélnyírás van . Ez nyírást hoz létre a sugáráram felett , amely körül a levegő süllyedési és ősállati területeit találjuk . Ez utóbbiak felelősek a cikllogenesisért.
Valóban, a szél a sugáráram szívében erősebb, mint körülötte. Amikor mozog, levegő halmozódik fel azon a területen, ahonnan közeledik, és veszteség keletkezik abban, amelyet elhagy. A szemközti képen a zónák eloszlását látjuk, ahol a levegő összefolyik és eltér a sugáráram magjától. A divergencia kvadrátokban levegőveszteség tapasztalható a tengerszint feletti magasságban, ami felhívást tesz az alsó rétegek levegőjére, és a felszínen konvergenciát eredményez a kompenzáció érdekében.
Ez a folyamat két dolgot eredményez: a nyomás csökkenését a felszínen , mivel az ott lévő légoszlop tömege kisebb, és a levegő ciklonikus forgását a Coriolis-erő elhajlása miatt . A sugáráram áthaladása egy többé-kevésbé álló frontális zónán át ezért az ilyen típusú meteorológiai depresszió elindítója.
Az extratropikus ciklonok intenzitása változó lehet. Alig 1000 hPa-os gyenge mélyedéseket találhatunk, amelyek enyhe szelet és kevés csapadékot, de pusztító viharokat is eredményeznek. Az Északi-sarkvidéken a ciklonok átlagos nyomása télen 988 hPa , nyáron pedig 1000 hPa .
Ezekben a rendszerekben a légköri nyomás gyors csökkenése a sugáráram által kifejtett nagy erőknek köszönhető. Amikor a nyomás óránként több mint millibárral csökken , az ilyen ciklont „ bombának ” nevezik . Ezek a bombák kedvező körülmények esetén gyorsan csökkentik a nyomást 980 hPa alá . Például ez állandó természetes hőmérsékleti gradiensek közelében fordul elő, például az Öböl-áramlatnál , amelyek hozzáadják a légkörben már jelen lévő frontális zónát.
Minél nagyobb a divergencia a felső rétegekben, annál erősebb a ciklon. A bombák erejükben összehasonlíthatók egy hurrikánéval, és leggyakrabban az Atlanti-óceán északi és a Csendes- óceán felett keletkeznek november közepe és február vége között.
A trópusi ciklonok gyakran trópusi létük végén extratropikus ciklonokká alakulnak át. Jellemzően ez 30 ° és 40 ° szélesség között történik, amikor a gyors nyugati cirkulációban rögzítik ezeket a szélességeket. Az átmenet során a ciklon hűvösebb felső légtömegbe kezd bejutni. A energiaforrás, majd áthalad a felszabadulását látens hő , a kondenzáció a zivatarok a közepén, egy baroclinic folyamatot.
Az alacsony nyomású rendszer ezután elveszíti forró magját, és hideg magú rendszerré válik. Ebben a folyamatban az extratropikus átmenetben levő ciklon ( Kanadában poszttrópusi szakaszként ismert) változatlanul kialakul vagy összeolvad a környező frontokkal és / vagy csatlakozik egy nagy baroklinikus rendszerhez. Úgy tűnik, hogy a rendszer mérete növekszik, de a szíve gyengül. Amikor azonban az átmenet befejeződött, a vihar a baroklinikus energiának köszönhetően visszanyerheti erejét, ha a környezeti feltételek kedvezőek. A ciklon alakját is megváltoztatja, fokozatosan kevésbé szimmetrikus lesz.
Ritka esetekben az extratropikus ciklon trópusi ciklonná válhat, ha melegebb vízzel és alacsony függőleges szélnyírással éri el az óceán egy részét. Ennek a szubtrópusi ciklogenesisnek a fő szezonja szeptember és október között van, amikor a legnagyobb a különbség a tengerszint feletti magasságban mért levegő hőmérséklete és a tenger felszíni hőmérséklete között. Ez nagyobb potenciális instabilitáshoz vezet .
Az extratropikus ciklon legalacsonyabb nyomása a közepén van. Az áramlás a szél körül egy ilyen rendszer az óramutató járásával ellentétes az északi féltekén az óramutató járásával megegyező és a déli féltekén.
Az egészet Coriolis ereje okozza. A nyomásgradiensnek és a Coriolis-erőnek nagyjából ki kell egyensúlyoznia, hogy megakadályozza a ciklon összeomlását, és a kettő közötti egyensúly adja a szelet. Ez utóbbi tehát többé-kevésbé párhuzamos az izobárokkal, és a geosztrofikus szél alapján megbecsülhető.
A ciklon közepén a nyomás növekszik és a szél erősödik. A legerősebb szél általában a frontok hideg oldalán és az elzáródáson , vagyis a pólusok felé fordul. Ez egy olyan szektor, ahol a nyomásgradiens a legnagyobb.
A szelek forgásiránya ezekben a rendszerekben a hideg levegőt az Egyenlítő felé, a meleg levegőt a pólusok felé tolja. Az extratropikus ciklonok többségében a frontális terület hullám alakját ölti , mint a jobb oldali ábrán. A műholdképekben való ilyen megjelenés miatt az extratropikus ciklonokat fejlődésük korai szakaszában néha frontális hullámnak nevezik . Az Egyesült Államokban egy ilyen rendszer régi neve "forró frontális hullám" volt.
Amint erősödik, a hideg elülső rész a rendszer hátuljába, a meleg eleje pedig elöl mozog . Az előbbi általában gyorsabban mozog, mint az utóbbi, mert a hidegebb sűrűbb levegő könnyebben a magasba nyomja a meleg levegőt. Amikor a hidegfront utoléri és megelőzi a melegfrontot, akkor az elzáródás szakaszáról beszélünk . Ez utóbbi során a depressziós rendszer még mindig mozog, de lassulni kezd. Ezután a mélységben, a mélyedés és az elülső részek között találunk egy meleg levegő nyelvét, amelyet elzárt elülső résznek vagy trowalnak nevezünk , attól függően, hogy a földön vagy a magasságban milyen helyzetben van. A ciklon ezután barotrópá válik , vagyis minden irányban ugyanolyan hideg hőmérsékletű és függőlegesen rétegződik. Középen ez nyomásemelkedést és gyengülést eredményez, így a rendszer sok esetben állóvá válik és végül eltűnik.
Az extratropikus ciklonok a hideg levegő felé kanyarodnak, és a magasságban megerősödnek, néha meghaladják a 9000 méter vastagságot. A ciklon közepén a hőmérséklet hidegebb, mint a környező hőmérséklet: pontosan ellentétes a trópusi ciklonnal . Ezért nevezik őket néha "hideg szív depressziónak". Különböző nyomásszintű térképeket lehet elemezni, például 700 hPa nyomástérképeket (kb. 3000 méter tengerszint feletti magasságban), hogy a hideg magrendszer jellemzőit a magasság függvényében láthassuk. A ciklon fázisdiagramok lehetővé teszik annak meghatározását, hogy egy ciklon trópusi, szubtrópusi vagy extratropikus.
Jelenleg a ciklonciklusok és az evolúció két modellje létezik - a norvég és a Shapiro-Keyser modell.
A norvég meteorológiai iskola egy idealizált modellt dolgozott ki az I. világháború során a közepes szélességi mélyedések kialakulásának, érésének és halálának . A 1919 , ezek a meteorológusok megjelent a kutatásaik eredményeit szinte kizárólag felszíni megfigyelések, és csak néhány magasságban szondázás. Ez a koncepció fokozatosan elterjedt az egész világon. Ennek a modellnek a lényege, hogy ez a folyamat kiszámítható, mivel a depresszió a frontális határon át haladva fokozatosan belép a hideg légtömegbe . A kezdeti hullám tehát a meleg levegőhöz legközelebb eső rész mentén található meg, míg az érett rendszerek a hideg levegőben találhatók, és egy új frontális hullám távolodik el tőle a homlokával.
Az áramlásszíj-modell feltárja a közepes szélességi fokú alacsony környéki fő légáramok mintázatának és az olyan légköri jellemzők kapcsolatát, mint a sugáráram, a száraz behatolás és a felhő tömegkeringése. A norvég modell kiegészítéseként fejlesztették ki, amikor a meteorológiai műholdakról készült fotók lehetővé tették a felhők háromdimenziós mozgásának követését.
A rádiószondák és a műholdas fényképek megjelenésével a meteorológusok rájöttek, hogy az alacsony nyomású rendszerek viselkedése nem egyezik meg pontosan a norvég modellel. Shapiro és Keyser 1990-ben javasoltak egy változatot. Rájöttek, hogy a hidegfront az érési fázis alatt úgy tűnik, hogy leválik a depresszióról, amikor a felső áramlás erősen összefolyik . Az utóbbi körüli hőmérsékletet a melegfront mögött homogenizálták. Végül a puha levegő megkerüli a depresszió, amit az úgynevezett magány helyett a hagyományos elzáródás. Ezen a területen a puha felszíni levegőt hideg levegő veszi át, és nagyon instabillá válik. Konvekció alakul ki, és a nyomásgradiens nagyon meredek, ami erős szélhez vezet.
Az extratropikus ciklonok ezért általában mindkét féltekén nyugatról keletre mozognak, a középsõ szélességeken a nyugati cirkuláció hajtja . Ha a keringés pusztán " zonális ", észak-déli komponens nélkül, a ciklogenesis viszonylag gyenge, mert a frontok alig képesek elfordulni a mélyedés körül.
Másrészt, amikor a felső szintű keringés elmozdul és vályút képez , amely déli áramlássá válik , amely észak-déli irányban húzódik, az eredmény a mélyedések lassabb északi vagy déli mozgása. Ezután a sugáráram alatt kiszélesedhetnek, mert a frontális rész mentén a szél rendelkezik a szükséges észak-déli komponenssel.
Ezek a változások iránya rendszerint közötti kölcsönhatás miatt a ciklon más alacsony nyomású rendszerek , barometrikus vályúk , csúcsok vagy magasságra . Az erős álló helyzetű magasan könnyen el lehet zárni egy extratropikus ciklont. Az ilyen blokkok általánosak, és három dolog következhet belőlük:
A három hatás keverékét is láthatjuk.
Amikor az egyik extratropikus ciklon találkozik egy másikkal (vagy bármely ciklonikus örvényrel ), akkor egyesülnek és bináris ciklonná válnak , amelyben a két örvény egymás körül forog (ezt Fujiwara-effektusnak nevezik ). A legtöbb esetben ez végül a két alacsony nyomású rendszer egyesülését eredményezi. Bizonyos esetekben azonban az eredmény csak az egyik vagy a másik, vagy akár mindkét ciklon menetének változása. Az ilyen kölcsönhatások pontos alakulása olyan tényezőktől függ, mint a méret, az erő, a két ciklon közötti távolság és a körülöttük uralkodó légköri viszonyok.
Az extratropikus ciklonok enyhe időjárást hozhatnak enyhe esőzésekkel és 15-30 km / h felszíni széllel , de hidegek és veszélyesek is lehetnek zuhogó esők és 119 km / h-t meghaladó szeleket hozva ( Európában néha tévesen nevezik őket hurrikánoknak ).
Az extratropikus ciklonokban a melegfronthoz kapcsolódó csapadékterület gyakran kiterjedt, mivel a konvektív felhők sávokban képződnek a hidegfront előtt. Az egész vitorla látszatát kelti, amikor felszíni térképen követjük nyomon a felhőtakarót . Lejáratkor a vesszőfejnek nevezett terület a felhőtakaró alakja miatt az alacsony északnyugati perifériáján található. Lehet az eső vagy hó heves esőzése, sőt zivatar is .
Ezek a rendszerek általában kiszámítható úton haladnak és mérsékelt sebességgel. Az időjárás-előrejelzés először a norvég iskolától örökölt diagnosztikai módszereket használta . Most matematikai numerikus időjárás-előrejelzési modellek segítenek az eredmények finomításában.
Extratropikus ciklonok robbanásszerű fejlődése hirtelen bekövetkezhet. Például az 1987-es vihar a Breton-parton és Nagy-Britanniában 953 hPa-ra csökkentette a nyomást, és rekordsebességű, 220 km / h-s szelet adott. Megöltek 19 embert, 15 millió fát ledöntöttek, épületeket rongáltak és becslések szerint 1,2 milliárd fontot értek .
A hóviharok és a hóviharok nagy területeket megbénítanak. Például 1971. március 4-én több mint 40 cm hó esett át Kanada keleti részén és az Egyesült Államok északkeleti részén , erős szél és fújó hó (magas hóeke) kíséretében . Csak a montreali régióban 17 ember halt meg, a megszakadt áramátviteli vezetékek egyes területeken akár 10 napig is megfosztották az áramellátást, a 110 km / h sebességgel fújó szél pedig a hó második felére emelte a hó partját. A téli viharok fagyos esőt is okozhatnak, ami jelentős problémákat okoz.
Extratropikus átmenetBár a legtöbb trópusi ciklon, amely extratropikus ciklonokká alakul, gyorsan eloszlik, vagy egy másik időjárási rendszer elnyeli őket, mégis vihar-hurrikán erejű szelet adhatnak . Például 1954- ben a Hazel hurrikán extratropikussá vált Észak-Karolina felett , belépett a szárazföldre és a Nagy Tavak felé haladt . Megtartotta a 3. kategóriájú vihar erejét, és Ontario déli részéig jelentős károkat okozott . A Freda tájfun maradványaiból fakadó 1962-es Columbus-napi vihar Oregonban és Washington államban óriási károkat okozott , legalábbis a 3. kategóriájú viharral egyenértékű. 2005- ben a Wilma hurrikán kezdte elveszíteni trópusi jellemzőit, amikor behozta erõsítsen 3 szelet (akkor extratrópiaivá vált, és az 1. kategóriába tartozó viharnak minõsült).
Nem csak ezeknek a viharoknak a szeleitől kell tartani. Trópusi eredetük nedvességgel telített, és zuhogó esőket okoznak. Az olyan hurrikánok maradványai, mint Floyd, Hugo és Katrina, széles folyosóikon hagytak el több mint 100 mm felhalmozódással. Ez jelentős áradást okoz.
KonvekcióA mélyedésekben, még a gyengékben is, a lágy levegő destabilizálódhat a hidegfront áthaladásával, amely hidegebb és szárazabb levegőt hoz a magasba. Ezután erőszakos zivatarok kialakulását látjuk, amelyek lokalizált pusztító szelet, jégesőt és szakadó esőket okozhatnak . Ha a magassággal járó szélnyírás a hidegfront előtt erős és erős sugáráram jelenlétében még tornádó kialakulása is lehetséges. Utóbbi számára az egyik legalkalmasabb hely az Amerikai Alföld . Valójában a Sziklás-hegységtől észak-déli irányban ereszkedő szél elősegíti a destabilizációt azáltal, hogy nagyon száraz levegőt juttat a Mexikói-öbölből érkező párásabb tömeghez . Ezt száraz vonal kialakulásának nevezzük .