Nyomásos árapály furat

A nyomás alatti árapály (vagy a légköri árapály furata) egy meteorológiai jelenség , amely a Föld légkörében nyomáshullámok frontjának formájában jelenik meg, amely általában stabil, alacsony szintű légtömegben képződik egy hidegcsepp vagy egy hidegfront előtt . Általában jellegzetes felhők képződéséhez vezet a hullámfronton és az azt követő gravitációs hullámok tetején .

Hasonló jelenség a hidraulika területén , az árapály furata , amely egy kis hidraulikus ugrás , amely hullámzik a folyófolyás után .

A meteorológiában

Elv

A légköri árapály furata akkor alakul ki, amikor két különböző hőmérsékletű légtömeg találkozik. Amikor a zivatarból kilépő hidegcsepp által generált széllökés vagy a hidegfront egy stabil légréteghez közelít, hirtelen mélységnövekedést hoz létre a stabil határrétegben és növekszik a hirtelen nyomás.

Az első ilyen hullámok az úgynevezett dagályhullám és ez okozza egyenlőtlenség energia: a keltett hajtja meg az energia átvitelét a vihar, vagy az első; alakjukat a gravitáció diktálja. Az energia eloszlása ​​a jelenség által létrehozott anomália erősségéhez kapcsolódik a h 1 / h 0 arány szerint , ahol h 0 a stabil réteg kezdeti mélysége és h 1 árapály utáni mélysége. Ha az arány 1 és 2 között van, az energia felszabadul gravitációs hullámként az árapály furata mögött. Amikor 2 és 4 között van, a jelenség még mindig hullámzó, de részben turbulens lesz. Ha nagyobb, mint 4, akkor az energia teljes egészében légköri turbulencia formájában szabadul fel . Gravitációs hullámformálás esetén a stabil rétegnek hullámvezetőt is kell alkotnia, amely lehetővé teszi az árapály furatának nagy távolságra történő terjedését.

Ha a gravitációs hullámok számára kedvezőek a körülmények, felemelik a levegőt, és a páratartalom rendelkezésre állásától függően az égen párhuzamos felhősávok kialakulásával válhatnak láthatóvá. Ezek a hullámok hasonlóak létre, amikor egy kavicsot dobott a tóba vagy a nyomán keletkezett egy mozgó hajón. A szóban forgó tárgy felemeli a gravitáció hatására leereszkedő folyadékot. A jelenség ezért keresztirányú hullámokat generál, hasonlóan a hegyi hullámokhoz . Mivel azonban az objektum mozog, ezek a hullámok nem lesznek mozdulatlanok, és együtt mozognak az akadályral.

A légköri árapály furatához kapcsolódó hullámok hossza körülbelül 5  km , a sebesség pedig 15  km / h és 100  km / h között változhat . Ez az árapály furata mozog a légkörben, és az árapály furatának több változata fordul elő a légkör különböző szintjein, beleértve a mezoszférikus árapály furatot, amely a mezoszférában fordul elő .

Előfordulások

A légköri árapály furatának kialakulása minden olyan esetben bekövetkezik, amikor a fenti körülmények fennállnak, ami sok helyen megtalálható. A gravitációs hullámok kialakulásának megfigyeléséhez azonban a h 1 / h 0 aránynak kedvezőnek kell lennie. Egy példa fordul elő nagyon ismerik szabályosságát Carpentaria-öböl a tavaszi és az úgynevezett in Australia a Morning Glory (vagy Morning Glory). A vitorlázórepülő pilóták arról számoltak be, hogy az árapály furatához kapcsolódó gravitációs hullámok egymás után 4 és 7 nap között fordulhatnak elő. A hullámfelhők addig nyúlhatnak, ameddig a szem lát.

Zivatarok súlyosbodása

A légköri árapályfurat a légköri konvekció kiváltójeként működhet, ha a levegőt a szabad konvekciós szint fölé emeli, és további örvényt ad hozzá . Ez hirtelen súlyosbíthatja a zivatarok erőszakát azáltal, hogy növeli az eredetileg őket kiváltó jelenséget. Ez történt például Birminghamben (Alabama) 1998 áprilisában, amikor a kis tornádók hirtelen felerősödtek, súlyos károkat okozva a városban.

Ugyanez a hivatkozás egy videót mutat be egy zivatarról, amelyet egy atmoszférikus árapályfúrás generált az iowai Des Moines felett , ívó tornádó- prekurzor sznorkelek és zuhogó záporok . Ez az esemény ekkor történt:2007. október 3. A videó egyértelműen mutatja, ahogy gördülő felhők ( arcus ) mozognak.

PECAN projekt és éjszakai konvekció

Régóta észrevették, hogy az Alföldön az éjszaka végén ismét felhőszakadás alakul ki, amely ellentmondásosnak tűnik, mivel kora reggel a levegő nagyon stabil a föld közelében. Valójában bebizonyosodott, hogy a konvekció a magasságban ( emelt konvekciós angol) a légköri árapály hatására romlik, erős déli irányú alacsony sugáráram kialakulása esetén . Ezek a sugárzók ugyanúgy képződnek, mint a magasságban, akár a hőmérsékletek magassággal való rétegződése eredményeként, de ebben az esetben ez az éjszakai hőmérséklet inverziója alatt történik, és nem egy baroklinikus zóna mentén . A sugár közvetlenül az inverzió tetejének szintje alatt található.

Egy kiadvány összefoglalja a júniusi PECAN ( Plains Elevated Convection At Night ) projekt során végzett kutatásokat .2015. júliusés jelentős technikai erőforrásokat fordított. A mérések megerősítik, hogy egy éjszakai alacsony szintű sugáráram és árapályfurata olyan zivatarokat tart fenn, amelyek instabil rétegben vannak a magasban, a stabil rétegben lévő levegőjük felemelkedése a konvekció leválasztott kiváltójeként szolgál zivatar szintjén. A hideg cseppek okozta ezeket az éjszakai zivatar gyakran okoz ellennyomás torlóár és magányos hullámok az inverziós réteg, amely növeli a hatását a jet stream, amely lehetővé teszi kiegészítő hozzájárulást felemelkedés a zivatarok, és súlyosbíthatja őket a végén az éjszaka..

Ez a hatás általánosítható, mert kedvez a szervezett konvektív felhők kialakulásának. Az alacsony szintű sugárok és a hozzájuk tartozó árapályfúrások tehát fontos elemek a zúzódásvonalak , a mezoszkális viharkomplexumok és az éjszakai Derechos kialakulásában .

Hidraulikában

Az angol bór szó egy sekély víz jelenlétében mozgó vízgerinc leírására szolgál. Ezt a jelenséget franciául hidraulikus ugrásnak hívják (néha „ Bidone  (it) ugrása  ”). Ha a Froude-szám 1 és egy szám 1,4 és 1,7 között van, akkor az ugrást hullámos vonat kíséri a felszínen. Angol whelps-nek (szó szerinti fordítás kölyökkutyának ) hívják őket . A vízgerincet ekkor hullámzó árapálynak nevezik.

A hullámzás a lépcsőhöz képest állóhullám formájában jelenik meg. Tehát a szakasz sebesség (relatív a terjedési sebesség függvényében még a vizet is) csak elég nagy, hogy készítsen egy állóhullám vonat szemben a folytatásban . Ami a duzzadást illeti , a csoportsebesség (amely egyben az energiaszállítási sebesség is) alacsonyabb, mint a fázissebesség . Tehát átlagosan a hullámokhoz kapcsolódó energia eltávolodik az ugrástól, és hozzájárul az energiaveszteséghez az ugrási régióban.

Ez a jelenség, amelyet a dagályhullám , előfordul folyótorkolataiban .

Lásd is

Hivatkozások

  1. Egyszerűvé vált az előrehaladott szárnyalás , p.  413
  2. (a) Timothy A. Coleman , Kevin R. Knupp és Daryl E. Herzmann , "  An Undular Bore és gravitációs hullámok illusztrációival Drámai time-lapse fotózás  " , Journal of légköri és óceáni Technology , vol.  27, n o  8,2010. augusztus, P.  1355-1361 ( DOI  10.1175 / 2010JTECHA1472.1 , online olvasás [PDF] )
  3. (en) Martin Setvak, Jochen Kerkmann, Alexander Jacob, HansPeter Roesli, Stefano Gallino és Daniel Lindsey, „  Konvektív vihar kiáramlása, Mauritánia és a szomszédos Atlanti-óceán (2006. augusztus 13.)  ” , Agenzia Regionale per la Protezione dell ” Ambiente Ligure,2007. március 19(megtekintve : 2009. július 3. )
  4. Advanced Soaring Made Easy , p.  412
  5. (in) Tony Philips, "  Gravitációs hullám által kialakított furcsa vihar  " ,2007. október 15(megtekintés : 2016. december 15. )
  6. (in) Rink Cree, "  NASA Legyek Kansas Stormy Skies idén nyáron Science  " ,2015. augusztus 3
  7. (en) Bart Geerts et al., "  A 2015-ös síkság emelkedő konvekció éjszaka (PECAN) terepi projekt  " , Amerikai Meteorológiai Társaság ,2016( DOI  10.1175 / BAMS-D-15-00257.1 , online olvasás )
  8. Meteorológiai Világszervezet , „  Low Altitude Jet  ” , Eumetcal (hozzáférés : 2013. július 30. ) .
  9. (in) David Parsons et al., "  Miért esőt a Great Plains ... főleg éjszaka?  » , PECAN Science Workshop előadások ,2016( online olvasás )
  10. Susan Bartsch-Winkler és David K. Lynch , „Az  árapályfúrások világméretű előfordulásainak és jellemzőinek katalógusa  ” , 1022. körlevél , US Geological Survey ,1988
  11. Tánc a széllel , p.  134
  12. George (Georgio) Bidone , "  Kísérletek az örvényre és a hullámok terjedésére  ", Torinói Királyi Tudományos Akadémia emlékiratai , vol.  XXV,1819. december 12( online olvasás ).
  13. (in) Hubert Chanson , a hidraulikus ugrások és a kapcsolódó jelenségek jelenlegi ismeretei. A kísérleti eredmények felmérése , European Journal of Mechanics B / Fluids, Vol. 28., 2. szám, pp. 191–210,2009( ISSN  0997-7546 , DOI  10.1016 / j.euromechflu.2008.06.004 , online olvasás ).
  14. (in) Hubert Chanson , "  Hidraulikus Jumps: Bubbles és Bores  " , 16. Australasian Fluid Mechanics Konferencia (AFMC), Gold Coast, Queensland, Ausztrália ,2007. december( online olvasás , konzultáció 2016. december 15-én ).
  15. TB Benjamin és MJ Lighthill „  On cnoidal hullámok és furatok  ”, Proceedings of the Royal Society of London. A. sorozat, Matematika és Fizika , vol.  224, n o  1159,1954, P.  448–460 ( DOI  10.1098 / rspa.1954.0172 , Bibcode  1954RSPSA.224..448B , online olvasás )

Bibliográfia