A flow öv modell egy leíró modell a klasszikus meteorológiai , amely feltárja közötti kapcsolat a minta a főbb légáramlatok körül egy közepes szélességek alacsony , és a légköri jellemzők, mint jet stream , behatolások száraz és a forgalomban az felhőtömegek. A cikllogenesis norvég modelljének kiegészítéseként fejlesztették ki, amikor a meteorológiai műholdakról készült fotók lehetővé tették a felhők háromdimenziós mozgásának követését.
Ez a modell kiemeli azokat a fontos légköri folyamatokat, amelyek hasznosak lehetnek az időjárás-előrejelzés szempontjából . Így felhasználható az általános hőmérsékleti eloszlás meghatározására, a felhőzet terjedésének felmérésére, a párás levegő visszatérésének előrejelzésére, a levegő stabilitásának felmérésére , a szél előrejelzésére, a megfelelő helyek megkeresésére, a cikllogenézishez és a légkör háromdimenziós szerkezetének megértéséhez. Rövid távú előrejelzések esetén ez akár az előrejelzőnek is segítséget nyújthat a számszerű időjárás-előrejelzés kimenetének finomításában .
A felhők eloszlása a cikllogenesis klasszikus modelljeiben , például a norvég modellben, a kezdeti szakaszokban egy depresszió kialakulásával jár . Körülbelül sűrű, félhold alakú rétegfelhőkből álló sáv képződik , amely nagyrészt a felszíni frontok hideg oldalán helyezkedik el. Az emelkedő levegő az alacsony szintekből származik a frontok meleg oldalán.
Jellemzően kiterjedt felhőzet borul a meleg front elé, és a hideg front mentén keskenyebb felhőterület húzódik. Ezek a felhők a vízgőz kondenzációjából származnak a troposzféra alsó részéből , a frontok lejtős lejtője mentén, a felszíni mélyedés meleg szektorában viszonylag meleg légtömegben . A csapadékmennyiséget a melegfront előtt általánosítják, de a felhőszakasz külső szélei csak vékony, magas felhőkből és eszközökből állnak. A hidegfront közelében felhős terület vékonyabb, a csapadék konvektív .
A műholdas képek azt mutatják, hogy a zavar kialakulását gyakran a felhő kiterjedése kíséri, amely jobban fel van tüntetve a felszínen lévő alacsony nyomás közepén és mögött. Az érett felhők eloszlása vessző formájában történik, és a felhő feje körbejárja a mélyedést. Az alacsony, vékony, alacsony szintû felhõk fejlõdésének késõbbi szakaszaiban a vesszõ feje körbejár, amikor felhõmentes terület lép be a közte és a vesszõ elszakadó hidegfront közötti régióba. Végül bekövetkezik az elzáródási fázis, amely könnyen észrevehető, amikor a felhők hatalmas felhők spirálját képezik az alacsony nyomású központ körül.
Ciklonizáció és fejlődés, ahol depressziót (L) és frontokat látunk.
Érettség.
Okklúzió.
Szétszóródás.
A felületi mélyedés általában kialakul a barometrikus vályú magassága előtt, mint a szemközti képen. A vonalak az izohipszist képviselik, és a szél párhuzamosan mozog velük. Mivel a felszíni szelek ciklonikus módon forognak ( az északi féltekén anticiklonikusan forognak, a déli féltekén pedig megfordulnak) az alacsony középpontja körül, a magasságban az l 'képen látható balról jobbra hullámos utat követik.
Ez magában foglalja a szélirány változását a magassággal együtt. Például egy folt a mélyedés délkeleti negyedében (a kép jobb alsó sarkában) délről északra mozog a felszínen, de a magasságban emelkedve inkább délnyugatról délre, északkeletre halad. Ha folytatódik, és elhagyja a mélyedés területét, akkor kelet felé tart. Ha ugyanaz az érvelés van a felületi mélyedés minden negyedében, akkor a részecske irányának változása a negyedtől és a felületi mélyedés helyzetétől függ a felső vályúhoz képest.
A frontok figyelembevétele helyett, mint a norvég modellben, lehetőség van függőleges mozgásban is figyelembe venni a levegő áramlását. A szinoptikusnak nevezett mélyedések skáláján a felfelé vagy lefelé haladó levegő engedelmeskedik a hidrosztatikus és az adiabatikus egyensúlynak (a környezettel való hőcsere nélkül). Ez két dolgot von maga után: a folyamat viszonylag lassú (néhány centiméter másodpercenként), és a légcsomag mindig ugyanazt a virtuális hőmérsékletet tartja fenn , azt a hőmérsékletet, amely akkor lenne, ha visszaesne az 1000 hPa nyomásfelületre .
Használata olyan fontos, feltételezve, hogy a rendszer mozog simán megváltoztatása nélkül sebesség vagy a forma a meteorológusok is vonjuk vektoriális a fázis sebessége rendszer a szelek által mért rádiószondának . Ezek a szelek a rendszerhez képest lehetővé tették az áramvonalak sorozatának felépítését, amelyek a különböző forrásokból származó légcsomagok pályáit reprezentálják a légkörben, miközben megtartják azok virtuális hőmérsékletét. Ezt a fajta relatív izentrópiás elemzést először Eliassen és Kleinschmidt használta 1957-ben, később Green és munkatársai, Carlson és Ludlam, Browning és társai (Browning és Harrold; Browning; Harrold; valamint Atkinson és Smithson) a mozgás tanulmányozására. közepes szélességi mélyedésekben lévő légáramok.
Elemzését tovább véve Carlson levezette az áramlás, vagyis a szállítási övek modelljét, amely fizikai képet nyújt a levegő mozgásáról a közepes szélességi fokú rendszerekben. A szállítószalag egy közös forrásrégióból származó légrészecskének tekinthető, amely légköri keringéssel mozog. Ez egy másik módja a képviselő három dimenzióban a légtömegek a felület egy extra-trópusi ciklon a norvég ciklon modell.
A norvég modell légtömegére vonatkozó fogalmak az egybeeső szállítószalagokra is érvényesek. Az egyetlen különbség az, hogy a szállítószalagok eredendően magukban foglalják a légtömegek mozgását egy összetettebb háromdimenziós struktúrát követve. A modell frontális zónái akkor a sajátos jellemzőkkel rendelkező és nagyon különböző régiókból származó légáramlások összefolyásából származnak, nem pedig lokalizált konvergenciából .
Az izentropikus analízis technikáját arra használják, hogy kövesse az ezekben az övekben lévő légáramlást, és segít megérteni a felhő konfigurációját, amint a látható és infravörös spektrumok műholdas képein látható. A nyomásszintet és a hőmérsékletet bemutató hagyományos időjárási térkép helyett . Ez a térkép megmutatja az áramok függvényvonalait, amelyek megfelelnek a potenciális hőmérséklet zsírvonalainak (nyomásszintjük szerint) vagy a keverési arány szaggatott vonalai (víztartalom). Ez megadja a hideg levegő vagy a forró levegő meredekségét az advekciós területeken.
Egy tipikus közepes szélességi fokozatú rendszer három különböző eredetű légáramot tartalmaz. Ezen áramok közül kettő alacsony szintről, a harmadik pedig a magas barometrikus vályú tengelyétől nyugatra eső felső troposzférából ered . Ez a három szállítószalag, amelyet Carlson az egyenértékű potenciális hőmérsékletükkel ( ) meghatároz:
Az első légáramot forróáramú övnek hívják, és a felszíni mélyedéstől keletre eső, nagy nyomású területről érkező alacsony szélességi fokú meleg, nedves levegőből származik . Az utóbbi felé haladó levegőnek fokozatosan át kell fordulnia az északi félteke déli szektorából (a déli félteke északi szektorából) az alacsony szintű melegfrontra, hogy nagyjából párhuzamosan áramoljon a hideg fronttal.
Az irány ilyen irányú megváltoztatásával a levegő koncentráltnak bizonyul, amely aztán adiabatikusan emelkedni kényszeríti, ugyanazon potenciális hőmérsékletet megtartva , miközben a meleg front felé halad. Ez a mozgás lassú, néhány centiméter / másodperc nagyságrendű, és a stabilan rétegzett levegő nagy függőleges kiterjedésű rétegfelhőket hoz létre , mint a nimbostratus felhők .
A felületi mélyedés közvetlenül a felső vályú előtt található. A forgalom egyre nyugatibb a magasságban, ahogy a kép is mutatja. Az emelkedő légrész tehát fokozatosan forog a magas szintű áramlásban anticiklonikusan, áthaladva a meleg fronton, hogy csatlakozzon a magas szintű áramláshoz.
Amint a rendszer intenzívebbé válik, és a felületi mélyedés megközelíti a felső vályút, a meleg áram egy része ciklikusan alacsonyabbra fordul, még nagyobb magasságokban is, hogy okklúziót képezzen . Az ezt kísérő felhők a hidegfront mentén és a melegfronttól nyugatra alkotják az elzáródásra jellemző felhő vessző farkát és testét.
Hidegáramú övA második légáramot az úgynevezett hideg áramlás öv és származik az alacsony szintű magasnyomású áramlás mögötti felület nagynyomású megelőzve a felület alacsony. Ez a levegő megközelíti a mélypontot és gyorsan emelkedik, amikor a forró áramlású öv alatti tartományból az alacsony felé halad. Tovább emelkedik és anticiklikusan fordul a nagyobb magasságú forgalommal. Ezután összeolvad a forró áramlási szalaggal, vagy alatta behajlik a gerinc közelében lévő felső troposzférába.
A hideg áramlású övnek a felszíni mélyedés közelében lévő részéhez kapcsolódó alacsony és közepes szintű felhők képezik a vesszőfej hátsó meghosszabbítását.
Száraz áramA felhőminta éles széle a farok és a vessző feje mögött a nedves levegő és egy harmadik fő légáramlat összefolyásának köszönhető. Ez a harmadik áram, az úgynevezett száraz áram , a felső troposzféra felől származik, messze a felszíni mélyedés mögött.
Ez a sűrűbb áram izentropikusan ereszkedik le a magassági vályú alsó troposzférájára, és amikor a meleg övvel találkozik, ketté oszlik. A ciklonikus rész párhuzamosan áramlik a forró áramlási szalaggal, és felhőmentes területet ad. A sugáráram egy szakasza , amelynek magja ennek a száraz behatolásnak a széle mentén húzódik, a forró áramlású szalag és a száraz áramlás összefolyási vonalán húzódik. Ez utóbbi végül felfelé, valamint a hideg áramlású öv középső és felső felhőtömege fölé emelkedik, amikor találkozik vele. A nagynyomású rész a forró szalag mentén is fut, de az áram ellen.
A szemközti kép az áramlási övek és a kapcsolódó felhők helyzetét mutatja. Általában a melegfront előtt nimbostratus típusúak, de intenzívebb sávjaik is lehetnek, mivel az alacsony felé tartó részben feltételesen szimmetrikus instabilitás van jelen. A mélyedés elől elfutó részen cirrusfelhők sávjai végződnek, amelyek a felső gerincre oszlanak el. A meleg szektorban rétegek lehetnek, ha a száraz öv a hideg fronttól nyugatra található, de konvektív jellegűvé válnak ( kezdő gomoly vagy akár cumulonimbus ), ha átmegy a másik oldalra, és hideg levegőt és magasságot hoz sec.
A hideg áramlású öv felhőtömegének teteje általában alacsonyabb magasságban van, mint a meleg áramlású öv felhő sávja. Így a meleg övfelhők hátsó széle túlnyúlik a hideg övfelhőkön, ami a műholdas képeken könnyen felismerhető, különösen, ha a nap szöge alacsony, és a felhő szintjén lévő lépések hatását árnyékok emelik ki. A hidegáramú öv felhőrétege a mélyedés felé nyúlik, szinte merőleges a meleg áramlási öv irányára, de a hideg levegő irányába. Különböző típusúak attól függően, hogy a melegfront (stabil) vagy az elzáródás (instabil) zónájában van-e . Az alacsony nyomású rendszer érésével ezek a felhők meghosszabbodva az alacsony nyomást visszafelé teszi. A felhőképernyő kibővítésével jelentős mennyiségű csapadék távozik a forró övből, és viszonylag hideg levegőben rakódik le az alacsony mögött.
A száraz öv, amint a neve is mutatja, átlagosan hideg, száraz levegőt hoz. Az adiabatikus felmelegedés következtében az ereszkedő levegő kiszárad, de hidegebb lehet, mint a környezet, így a légtömeg instabillá válik. A hideg fronttól csak nyugatra a száradás maximális és általában napos terület, de elölről távolabb eső ég jellemzi .
Az áramlásszíjak megközelítésében a frontális területeket a légáramok közötti határoknak (vagy határvonalaknak) tekintik. A felső vályút megelőző frontális terület összefügg a különböző, eltérő tulajdonságú és földrajzi eredetű légáramlatok összefolyásával. Ezért van egy éles határ az összefolyási vonal mentén, amely felhők és páratartalom folytonosságaként nyilvánul meg.
Eliasssen többek között kimutatta, hogy az izotermák összefolyó alakváltozása a hőmérsékleti frontok gyors kialakulásához vezet. Mások kimutatták, hogy a felső troposzféra összefolyó alakváltozása egy felső front és egy redő kialakulásához vezethet a tropopauzában a sugáráram közelében, közvetlenül a gerinctől lefelé. Ebben a régióban a sztratoszféra tövénél bekövetkező erős süllyedés az alsó sztratoszféra egyes részeinek beágyazódását okozza a fronton a felső troposzférában.
Az alsó troposzférában a hidegfront jelenti azt a határt, amely elválasztja a meleg áramlású övet a száraz áramtól a vályútól nyugatra található magas szintektől. A melegfront a határ, amely elválasztja a melegáramú és a hidegáramú öveket. A magas szintű frontális területek és a sugárok összefüggenek a légáramlatok összefolyásával, amely a felhő konfigurációjában éles elhatárolást eredményez a vessző farka pereme mentén, valamint a nagynyomású görbületű cirrus képernyő pereme mentén. az alacsony.
Meg kell jegyezni, hogy az ebben a cikkben tárgyalt légáramlatok reprezentatívak a lassan mozgó mélyedésekre, amelyek fejlődési szakasza csak fokozatosan változik. Mint minden koncepcionális modellnél, a három áramlási öv is túlzott leegyszerűsítést jelent, és ez különösen igaz, ha egy gyorsan mozgó és mélyülő rendszerben próbáljuk ábrázolni a levegő áramlását.
Ezenkívül a három áram helyzete és kapcsolata az alacsony nyomású rendszer érésével és eloszlásával változik. Az itt bemutatott álláspontok közel vannak egy érett rendszerhez.