Heves zivatarok előrejelzése

A szélsőséges időjárási része a meteorológia a művelet , hogy megpróbálja kitalálni, hogy a fejlődés, intenzitás, a veszély jellegét és az érintett területek viharok adhat a nagy vihar , a szél romboló tornádók és az eső heves.

A meteorológus feladata először megérteni, hogyan alakul ki egy súlyos zivatar, majd elemezni kell a zivatar jelenlegi és jövőbeli potenciálját a felelősségi körébe tartozó régiók felett, végül diagnosztikai technikákat és számítógépes szimulációkat kell alkalmazni azok fejlődésének előrejelzésére. A zivatarok kialakulásának figyelemmel kísérése különféle eszközökkel jár, a helyi megfigyelő jelentésétől kezdve a távérzékelési rendszerekig, például az időjárási radarig . A lakosságot is figyelmeztetni kell a média és a helyi hatóságok által terjesztett közlemények útján, amikor a zivatarok erőszakos fejlődési küszöböket érnek el.

Az előrejelzés fejlődésének története

Túl a folklór a jóslatok az ókorban , találjon megjósolni képződését zivatarok fejlődött a reneszánsz keresztül megfigyeléseket. Például a meteorológiai adatgyűjtés hűséges követője, John Winthrop brit kormányzó 1643 júliusi jegyzeteiben azt írta, hogy Massachusetts északkeleti részén és a New Hampshire partvidékén hirtelen gomba fákat gyökerestől kitépve, porral feltöltötte a levegőt, emelt egy középületet. Newbury és megölt egy bennszülött amerikait . Bár ez a leírás vezethető vissza, hogy a csökkenő széllökés vagy instabilitási vonal , ez lehet az első jelentés a történelem egy tornádó. 1759 júliusában , a Leicesteren áthaladó szörnyű tornádó után, Massachusetts, Winthrop kormányzó leszármazottja ezt írta: "Számomra nehéznek tűnik megfelelő okot találni erre a jelenségre, hogy bemutassam, milyen kis légmennyiség képes ilyen gyorsan forogni. . Nem mernék elmerészkedni egy hipotézisben ” .

Ezeknek a jelenségeknek a megértésére tett kísérletek és az előrejelzési technikák fejlesztése azonban nem állt le ezen első megfigyelésekkel. A meteorológiai kutatások , valamint a zivatarok magyarázata a XIX . Századtól kezdve szisztematikusabbá vált . Az 1880-as években az Egyesült Államok Hadsereg Jelzőteste volt a felelős a kialakulóban lévő Egyesült Államok időjárási szolgálatáért. John Park Finley tiszt volt az első ember, aki szorosan érdeklődött a tornádók iránt, és azt javasolta, hogy az Amerikai Alföld domborzata a leginkább elősegítse a kialakulásukhoz hozzájáruló, nagyon különböző légtömegek találkozását. Több mint 2000 önkéntesből álló csapatot szervezett az Egyesült Államok középső és keleti részén felmerülő összes tornádóesemény dokumentálására. Ez lehetővé tette különböző feltételek (vagy konfigurációk ) kialakítását, amelyek kedvezőek a tornádókkal járó zivatarok kialakulásához. Így felismerte a hosszúkás barometrikus vályú jelenlétét tornádókat okozó heves zivatarok esetén.

Finley szabályai

Jól meghatározott alacsony nyomású zóna jelenléte;
A mélypont lassú haladása a meleg és párás zóna észak felé tolódásával a délkeleti negyedben;
Észak-déli vagy északkelet-délnyugati tájolású barometrikus vályú;
Jól markáns anticiklon süllyedése a mélyedés mögött;
Magas hőmérsékleti gradiensek;
Megnövekedett szélsebesség az alacsony délkeleti, délnyugati és északnyugati negyedében;
Az izotermák északi irányú görbéje a mélyedés délkeleti negyedében és a délnyugati negyed keleti részén;
Az izotermák déli irányú görbéje az északnyugati negyedben és a délnyugati negyed északi részén;
Erős hőmérsékleti gradiens az ellentétes hőmérsékleti görbék maximuma között;
Megnövekedett magas páratartalom a mélyedés délkeleti negyedében;
A tornádók klimatológiai gyakoriságának ellenőrzése a célterületen;
A tornádók előfordulásának ellenőrzése az év hónapja szerint;
A tornádók gyakran párhuzamos utakkal rendelkező csoportokban fordulnak elő, egymástól néhány kilométeres körzetben;
A tornádók mindig a középpontjától néhány kilométerre délkeletre fekvő mélyedés délkeleti negyedében fordulnak elő;
Keleti görbe az alacsony északi és déli felszíni szeleket elválasztó vonal délnyugati és északnyugati negyedében.

Ezután Finley és a hadtest megpróbálta megtenni az első jóslatot e szabályok betartásával. Mivel az adatok pontossága nem volt kielégítő, a hadtest utódjaként működő Időjárási Iroda úgy döntött, hogy a zivatart előrejelző meteorológusoknak nem szabad megemlíteniük a tornádók lehetőségét a súlyos zivataros időjárási figyelmeztetéseikben, de továbbra is alkalmazzák a szabályokat. Ezt a döntést csak 1938-ban szüntették meg.

A születési repülés , kutatás szükséges feltételek kialakulását tornádók és súlyos vihar újjáéledt a 1920-as és 1930-as években . A rádiószonda kifejlesztése kezdett több információt szolgáltatni a légkör vertikális szerkezetéről, amely lehetővé tette a konvektív felhők kiváltásához szükséges termodinamikai tényezők és a magasság szinoptikus kiváltóinak felismerését . Ezeket az információkat olyan kutatók gyűjtötték össze és értelmezték, mint az AK Showalter és JR Fulks az Egyesült Államokban. E munka, valamint saját megfigyeléseik alapján az időjárási tisztek, EJ Fawbush és RC Miller , az Oklahoma City-i amerikai légierő Tinker légierő-bázisa ( Tinker Air Force Base ) számára először jósoltak meg tornádót alapján 1948. március 25 este.

Azóta a globális meteorológiai kutatások betekintést nyújtanak a zivatarokba és azok előrejelzésébe. A numerikus időjárás-előrejelzési modellek megjelenése lehetővé tette az atmoszféra viselkedésének egyre finomabb (azaz pontos) skálán történő szimulálását, és a jelenlegi modellek felbontása megközelíti a zivatarokét ((kevesebb mint 10 km átmérőjű). A modellek lehetővé teszik olyan algoritmusok előállítását is, amelyek képet adnak a zivatarok erőszakos potenciáljáról. Az előrejelzés azonban továbbra is kölcsönhatás a számítógépes adatok és a meteorológus tapasztalatai között .

Heves zivatarok lehetőségének elemzése és azonosítása

A meteorológus dolgozó előrejelzéséhez súlyos vihar, vagy más néven a jós , fel kell mérnie az elemeket, amelyek elősegítik a zivatarok. Ezután meg kell becsülnie ezen adatok intenzitását mind termodinamikai, mind dinamikus kioldási szempontból annak meghatározása érdekében, hogy mely régiókban érik el ezeket a paramétereket azok a kritikus szintek, amelyek kárt okozhatnak. Ez a munka lényegében ugyanazt a technikát követi, mint Fawbush és Miller 1948-ban, de újabb bizonyítékokkal rendelkezik a különböző kiváltó tényezők kombinációjáról a valószínűleg előforduló erőszakos jelenség típusának meghatározásához. Ez utóbbi elemeket a zivatar modellezés kutatásai merítik.

Viharképződés

Termodinamika

A konvektív felhők instabil légtömegben képződnek, ahol alacsony a hő és a páratartalom, és a hideg, száraz levegő magasan van. A felemelt légrész hőmérsékletének és nyomásának csökkenése az ideális gáztörvény szerint csökken a magasságtól ( ). a levegő sűrűsége, ahol C p és C v a hőkapacitások állandó nyomáson és állandó levegőmennyiségen. Instabil légkörben eléri azt a szintet, ahol melegebb lesz, mint a környező levegő: a " szabad konvekciós szint " (NCL). Ezután átmegy Archimédész nyomásán, és szabadon emelkedik, amíg hőmérséklete ismét egyensúlyban van a környező hőmérséklettel. $T$ $P$ ${\ displaystyle P = \ rho RT}$ $\ rho$ ${\ displaystyle R = C_ {p} -C_ {vb}}$

Amint a légcsomag felemelkedik, lehűl a harmatpontjáig, az „ emelkedő kondenzációs szintnek ” (NCA) nevezett szintre, és a benne lévő vízgőz elkezd kondenzálódni. Ez a szint az NCL előtt vagy után érhető el. A kondenzáció egy bizonyos mennyiségű hőt, a látens hőt szabadít fel , amelyet a víz elpárologtatásakor betáplál . Ez a felszálló légtömeg hűlési sebességének észrevehető csökkenését eredményezi, ami megnöveli a diagram és a környezet közötti hőmérséklet-különbséget, és ezáltal növeli az archimédészi tolóerőt. A konvektív felhő alapja az NCA-nál lesz, míg a teteje egyensúlyi szinten vagy kissé magasabb lesz a telek tehetetlensége miatt.

Ez a felfelé irányuló mozgás, az úgynevezett szabad konvekció egy energiát felszabadító folyamat : az instabil atmoszférában tárolt potenciális energia ( potenciális konvekciós energia rendelkezésre áll ) a mozgás mozgási energiájává alakul . Zivatarok akkor jönnek létre, amikor a felszabaduló mozgási energia lehetővé teszi legalább olyan magasság elérését, ahol a hőmérséklet –20 ° C alatt van, miközben a talaj közelében nulla fölött van. A felhő és a csapadékcseppek mozgása valóban lehetővé teszi az elektronok elszakadását ütközés útján. Ez akkor a leghatékonyabb, ha a cseppek jéggé válnak, ami statisztikailag nagyobb valószínűséggel -20 ° C alatti hőmérsékletet mutat . A töltések szállítása különbséget okoz az elektromos potenciálban a felhő alja és teteje, valamint a felhő és a föld között, ami végül villámlást eredményez.

Dugó

Az instabil atmoszférában gyakran van hőmérsékleti inverziós zóna , vagyis egy vékony levegőréteg, ahol a hőmérséklet a magassággal növekszik. Ez a jelenség ideiglenesen gátolja a légköri konvekciót . Az ezen a rétegen keresztül emelkedő légfolt hűvösebb lesz, mint a körülötte levő levegő, és hajlamos leszorulni. Az inverzió ezért nagyon stabil, megakadályozza a felfelé irányuló mozgást és helyreállítja az egyensúlyt. Az inverzió leküzdéséhez szükséges energiát konvekciógátló energiának nevezzük .

Egy ilyen dugó különböző módon alakulhat ki: a levegő süllyedése a tengerszint feletti magasságban, amely adiabatikusan felmelegszik a lefelé vezető úton, a forró levegő védelme a magasságban (más néven forró levegő pálca ), a vékony hideg front a földön, amely a meleg levegő vagy éjszakai levegő lehűlése a felszín közelében. A légsűrűség inverzióját is létrehozhatja a függőleges relatív páratartalmának változásával, amely dugóként működik.

Napközben, amikor a földet a nap melegíti, az ezen inverzió alatt rekedt levegő még jobban felmelegszik, és a párolgás miatt párásabbá is válhat. Ha az inverziós zónát az alsó réteg keverékei lokálisan erodálják , vagy ha nagy léptékű jelenségek blokkolva emelik ( pl. Hidegfront vagy harmatpont front ), a nagyon instabillá vált felszíni réteg bizonyos helyeken hevesen kipattan . A talaj felszínén lévő levegő ezután vízszintesen áramlik e kitörési pontok felé, és magas zivatarfelhőket képez.

Dinamikus kiváltók

Kedvező termodinamikai tényezők jelenléte esetén is csak akkor következik be feltöltés, ha a föld közelében lévő instabil levegőt szabad konvekcióra tolják. Mozgás nélküli, egyenletes levegőtömegben a melegítés önmagában elegendő lehet, de általában vannak olyan kiváltók, amelyek lehetővé teszik a zivatar aktivitásának koncentrálását:

egy helyi visszafordulás alábbhagyhat, vagy akár teljesen eltűnhet, ha egy megemelt sugáráram halad át a területen. Valóban, intenzív szél (óránként több száz kilométer) mozog a sugáráramban, lenyomva az előttük levő levegőt, és a mögöttük levő levegőt. A felemelkedő törekvésnek ez a jelensége , ha elég erős, eloszlathatja az inverziót, és elősegítheti a folyamatban lévő zivatarok kialakulását vagy a zivatarok fokozódását;
hasonló jelenség fordulhat elő alacsony szintű sugárárammal is . Ebben az esetben a sugár bal oldalán lévő tömeges konvergencia kérdése van, amely a halmozott levegőt arra kényszeríti, hogy „mint a fogkrém a tövében szorított csőben” emelkedjen;
helyi hatások, mint például a lejtő mentén bekövetkező kényszerű levegőemelkedés nagyméretű időjárási jelenségek vagy tengeri szellő hatására, amely a nedves levegőt instabil területre juttatja;
egy hidegfront átjárása , ahol a hideg, sűrű levegő melegebb régióba jut, a meleg levegő alatt felfelé haladva.

A zivatarpotenciál területeit úgy határozzuk meg, hogy először elemezzük a légtömeg termodinamikai potenciálját olyan diagramok segítségével, mint a tefigram , az instabilitási indexek és a keresztmetszetek, a numerikus időjárás-előrejelzési modellek által készített elemzési térképeken keresztül . A jobb oldali történelmi térkép a dinamikus elemek elemzése 0 h UT-n , a1948. március 26( 6- p.m. helyi ,Március 25), amely azt mutatja, hogy közülük nagyon sokan vannak Oklahoma felett (árnyékolt vázlat).

Az erőszakos potenciál elemzése

Az előrejelzőnek, aki éppen észrevette a zivatarok kialakulásának kedvező zónákat, most meg kell határoznia, hogy ezek az elemek miként adhatják a különféle károkat okozó meteorológiai jelenségeket. Ezért először ismernie kell ezeket az erőszakos jelenségeket, azokat a kritériumokat, amelyek alapján veszélyesnek tekintik őket, és végül azt, hogy a kiváltó tényezőknek együtt kell működniük ezek létrehozásához.

Súlyos zivatar meghatározása

A heves zivatarral járó különféle jelenségekre vonatkozó kritériumok meghatározása országonként, sőt esetenként régiónként is eltérő. Ennek oka a föld morfológiája , a földhasználat típusa, a lakosság koncentrációja és minden más tényező, amely befolyásolhatja az emberi, állati és növényi életet.

Általában a zivatar akkor minősül erőszakosnak, ha az alábbi jelenségek közül egyet vagy többet tartalmaz:

Legalább 2 cm átmérőjű vagy nagyobb zuhanó jégeső (amely súlyos károkat okoz az otthonokban, a növényekben, az emberekben és az állatokban);
konvektív széllökések a 90 km / h vagy több formában microbursts vagy makro permetezésre (ami károsíthatja struktúrák);
tornádók ;
Hirtelen felhőszakadás (áradásokat és / vagy gyors áradásokat okoz).

Vannak kivételek:

néhány ország a villámlás mértékét figyelmeztető kritériumnak tekinti. Minden zivatar azonban villámokat idéz elő, és ez a kritérium nem igazán jelzi a zivatar erőszakát;
egyes régiók szerint a 2 cm- nél kisebb jégeső szintén figyelmeztető kritérium a növényeket fenyegető potenciális kockázatok miatt, például gyümölcsfák, szőlő stb. ;
az esőmennyiség kritériuma a földrajz és a növényzet típusa szerint változik, mivel a víz áramlása helyenként jelentősen változik. Néhány ország összehangolja a zivatar előrejelzését hidrológiai mérőrendszerével . Csak akkor adnak ki időjárási riasztást, ha az eső miatt a terület vízi útjai a kritikus szintre emelkednek, és nem csak heves zivatar múlása miatt.

Jellemzők típusonként

Miután megállapította a zivatar kialakulásának zónáját, a meteorológusnak fel kell mérnie ezeknek a zivataroknak a lehetőségét. Ez utóbbi három dologtól függ:

rendelkezésre álló páratartalom;
instabilitás, amely potenciális elérhető konvekciós energiát biztosít (EPCD);
a nyírás a felhőben és alatt kanyarog.

Valójában e három jellemző kombinációja határozza meg a zivatar típusát, valamint annak lehetőségét, hogy súlyos időjárást idézzen elő. A jobb oldali táblázat megmutatja, hogy a különféle zivatarok hogyan viszonyulnak a rendelkezésre álló energiához és a lineáris nyíráshoz. Bizonyos jelenségeknél figyelembe kell venni a szélirány változását a magasság és a páratartalom mellett (a diagram nem mutatja).

Ezen elemek mellett természetesen hozzá kell adnunk egy olyan triggert, mint a nappali fűtés, de ez a legtöbb esetben az előző szakaszban említett dinamikus tényezők együttese lesz.

Felhőszakadás

Minél nedvesebb a légtömeg, annál nagyobb a kondenzálandó vízgőz mennyisége. Ha az EPCD alacsony, akkor a keletkező felhő függőlegesen alacsony lesz, és ebből a nedvességből kevés esővé változik. Másrészt, ha a rendelkezésre álló energia nagy, de a szél változása a magassággal erős, akkor a kondenzált páratartalom a keletkezési helyétől távol található.

Így a szakadó esőzéseket okozó zivatarok instabil és párás légtömegbe kerülnek, de ott, ahol kevés lesz a szélnyírás. Az egész nagyon intenzív zivatart ad, amely lassan mozog. Ismétlődő zivatarok is előfordulhatnak, amelyek ugyanazt a folyosót követik, ami nagyon jelentős teljes esőfelhalmozódást eredményez, ami a légköri keringés stabil konfigurációját jelenti .

A nagyon nagy esőzésekkel járó viharok sajátos esete a mezoszkóp konvektív komplexek. A CCM olyan zivatar, amely általában a nap végén alakul ki elszórtan kialakuló zivatarokból, és amikor egy nagy kör alakú területet alkot, akkor éri el csúcsát egyik napról a másikra. Kialakulása után a magassági patakban sodródik, és főleg intenzív csapadékot ad, amely nagy területeken árasztást okoz. CCM fejlődő alacsony légköri forgalomban anticiklonális , előtte egy vályú tengerszint feletti magasságban egy légtömeg nagyon instabil, és egy nyíró alacsony szelek a magassággal.

A termodinamikai potenciál mellett ezért elengedhetetlen az általános keringés tipikus konfigurációjának felismerése ilyen körülmények között. A kondenzációhoz rendelkezésre álló vizet termodinamikai egyenletekkel lehet kiszámítani, amelyek becslést adnak az eső felhalmozódásának lehetőségéről a zivatar (ok) alatt.

Jégeső

Jégeső esetén az EPCD-nek nagyobbnak kell lennie, mint szakadó esőknél, hogy a kialakult cseppek elérjék azt a szintet, ahol megfagynak, és a szélnyírásnak is valamivel nagyobbnak kell lennie, hogy a jégesők annyi időt és területet töltsenek el lehetőleg a felhőben, mielőtt leesne. Végül a fagyasztónak olyan magasságban kell lennie, ahol a jégeső nem olvad meg teljesen, mielőtt a földre érne. Különböző algoritmusokat használnak a jégeső méretének felmérésére.

Tornádó

Amikor a szél mennek keresztül egy erős változást vagy nyírási függőleges, irányba és intenzitása, indukál forgómozgás egy vízszintes tengely körül. Amikor ez a forgó szélcső kölcsönhatásba lép egy erős zivatar, leggyakrabban szupercellás vihar erős fellendülésével , ez a vízszintes tengely körüli elfordulás felborul, függőleges tengely körüli forgássá válik, és mezociklont hoz létre .

A fizika alaptörvénye szerint a légtömeg függőleges forgástengelyéhez viszonyított szögmomentuma megmarad. Ez a szögmomentum megegyezik a nyomaték szorzatával (tömeg megszorozva a sebességgel) és a tengelytől mért távolság szorzatával. A forgó légcső függőleges megnyújtásával történő feláramlás tehát megnöveli a forgást azáltal, hogy a mezociklon átmérőjét körülbelül két-hat kilométerre csökkenti.

Ezt a mezociklont , amelynek lábai egy kilométeres magasságban vannak, a teteje pedig szinte a vihar tetején van, a felhőben a szél helyi okai még jobban összpontosítják, amelynek átmérője legfeljebb egy kilométer. Ha a szélviszony a vihar alatt kedvező, akkor egy olyan utolsó koncentrációnak lehetünk tanúi, amely csak néhány száz méteres tornádót adhat, de 100 km / h- t meghaladó szél esetén .

Egy ilyen jelenség megjóslásához ezért ismerni kell az alacsony szint nyírását és koncentrációjának lehetőségét. Ehhez használjuk a számítás a helicitásának a légtömeg éri el a 3 kilométeres magasságban és kapcsolata a EPCD.

Leereszkedő széllökések

Végső erőszakos jelenség az ereszkedő széllökések. Amikor a zivatar esőtől elárasztott és viszonylag száraz környezetben van a magasban, a csapadék magja leereszkedve száraz levegőt vonhat be a felhőbe. Ez utóbbi hidegebb, mint a felhő, és Archimedes tolóerővel esik lefelé. Ez a hideg és száraz levegő mozgása, valamint az eső tömege olyan széllökéseket ad, amelyek bizonyos körülmények között elérhetik a 200 km / órát . Bizonyos körülmények között a leszálló levegő melegebbé válhat, mint a környezet, és a szél mellett hőgutát is adhat .

Az abszolút páratartalom , az EPCD és a tephigram elemzése megmutatja az ilyen súlyos időjárás lehetőségét. Ha ezenkívül észlelünk egy alacsony szintű sugáráramot a zivatar szektorban, akkor gondolhatunk annak lehúzására a lefelé tartó széllökéssel, amely ennek megfelelően növeli.

Gabonavonalak, ívelt szemcsék és Derecho

Ha a szélnyíró nagy, de lineáris, vagyis a szél a magassággal növekszik, de nagyjából ugyanabba az irányba, a kialakuló zivatarok hajlamosak egyesülni, hogy egy vonalat alkossanak. Ha van egy alacsony szintű sugáráramunk is, amely szöget zár be ehhez a vonalhoz, akkor a zivatarok leereszkedése lenyomja a földre. Ezenkívül a lehulló csapadék a föld közelében telítetlen rétegben elpárologva hűti a levegőt, és növeli a negatív Archimédész-tolóerőt, amely felgyorsítja a levegőt süllyedésben . Az így létrejött széllökés a zivatarvonal előtt terjed. Ez a függőleges szerkezet látható a jobb oldali képen, a felső részen.

Az alsó részen a szemcsevonal két alakformálási lehetőségét látjuk. Ha a felszíni szél iránya (elöl) és a sugáráram iránya (hátul) szimmetrikus, de ellentétes, akkor a zivatarok egyenes vonalát kapjuk. Ha az EPCD meghaladja az 1000 J / kg-ot , a kapcsolódó széllökésű frontok erős szelet eredményezhetnek. Másrészt, ha az áramlások aszimmetrikusak, akkor ívvonalat kapunk. Az ilyen típusú vonalaknak lehetnek forgási pontjaik, amint az a diagram fejében látható, ahol a vonal mentén súlyos széllökések mellett tornádók is kialakulhatnak.

A zsinórvonal egyik véglete a Derechoé. Ebben az esetben a középszintű szél merőleges egy hosszú esős vonalra. Az ereszkedő szél felgyorsítja és előreviszi a vonalat, egy széllökés frontot képez, amelyen a vonal folyamatosan átalakul. Valójában ez a reform nagyon gyorsan halad és nagy távolságokat képes megtenni.

Az előrejelzőnek ezért értékelnie kell a potenciális energiát és a szél szerkezetét, hogy felismerje az ilyen típusú zivatarokat.

Extrapolációs technikák

Az erőszakos potenciál elemzését követően az előrejelzőnek meg kell jósolnia a légtömegek és a vihar kiváltó tényezőinek mozgását. A számítógépek és a numerikus időjárás-előrejelzési modellek megjelenéséig csak extrapolálni tudta e jellemzők elmozdulását a korábbi történelemmel. Vagyis követte a rendszerek, sugárhajtók stb. 6 óránként magasságból vett adatokból, és óránként felszíni adatokból.

Az 1970-es évek óta megjelentek és fokozatosan javultak az időjárási szokások. Felbontásuk meghaladta a 10 km-t, ami azonban nem tette lehetővé a zivatarok mértékének megoldását. Ezek a működési modellek ennek ellenére lehetővé tették a zivatar kiváltó tényezőinek elmozdulásának hosszabb távon történő megjóslását, mint a puszta extrapoláció.

Az 1990-es évek során a 10 km- nél kisebb felbontású modellek lehetővé tették a légköri konvekció paraméterezését , vagyis olyan finom léptékű egyenletek használatát, amelyek közvetlenül szimulálják az instabil légtömegek és zivatarok viselkedését. Ezeket, az amerikai MM5-hez hasonlóan, valós esetek tanulmányozásával fejlesztették ki, és egy ideig a kutatás területén maradtak. A 2000 - es évek során valós idejű verziókat, például ARPEGE és AROME a Météo-France-tól és a GEM-LAM a Environment Canada -tól tették elérhetővé az előrejelzők számára. Így láthatják a zivatarokat, amelyeket ezek a modellek fejlesztenek, mintha egy háromdimenziós képet néznének a radaron. Ezek a modellek azonban nagyon drágák a számítógépes időben, és csak rövid ideig és korlátozott területeken használhatók.

A meteorológus ezért elvégzi elemzését, megnézi, hol mozgatják a modellek az eredményeit, és az előrejelzés finomítása érdekében a finom léptékű modelleket vizsgálja. Mindig óvatosnak kell lennie az előrejelzési hibáktól függő modelleredményekkel szemben. Végül megszerzi azt a területet, ahol zivatar valószínű, és olyan részterületeket, ahol erőszakosak lehetnek. Ezután megpróbálja kisebb területeket elhatárolni a konvekciót koncentrálni képes helyi hatások ismerete alapján: tó szellők, melegítő hegylejtők, konvergáló völgyek stb. .

Ennyi munka után az előrejelző ehhez hasonló kártyákat küld ki, hogy figyelmeztesse a lakosságot a lehetséges kockázatokra. Ezután időjárási típusú közleményeket küld ki, ha a konvekció elkezd megvalósulni.

Monitoring

Ezután meteorológiai radarok , műholdak és egyéb megfigyelési adatok felhasználásával követi a zivatarok kialakulását . A mostcasting technikáinak felhasználásával riasztásokat küld, amikor a potenciál valóra váltás jeleit mutatja. A radarok információt nyújtanak a csapadék sebességéről, beleértve a jégeső lehetőségét, valamint a zivatarok jellegzetes forgási mintázatait. A legnépesebb régiókra terjednek ki. A műholdak lefedik a Föld felszínének nagy részét, és elérhetőek a látható spektrumban (VIS: 0,5–1,1 µm ) és infravörös (IR: 10–13 µm ). Az első lehetővé teszi a felhők textúrájának, a második pedig a tetejük hőmérsékletének megtekintését. Van még egy 6–7 µm-es érzékelő, amely információt szolgáltat a troposzféra közepén lévő páratartalomról , lehetővé téve a légtömegek helyzetének és mozgásának megtekintését .

Műholdképek

Itt van egy lista azokról a nyomokról, amelyeket az előrejelző keres a műholdas képeken:

meteorológiai műhold segítségével megfigyeli az ilyen típusú vihar tetejét . Ha észlelünk egy emelkedő "buborék" jellegzetes sorozatot, amely felhőkből áll, amelyek két-négy kilométer között emelkednek a fő felhő felső szintje fölé, mielőtt visszahullanának a felhőtömegbe, ez azt jelzi, hogy a felhőben lévő felhordás különösen intenzív ( lásd Kiálló csúcs ). Ezután az összes elem kivételes szintet fog elérni;
a buborékban képződő felhő egy részét a nagy magasságú szél az utóbbitól lefelé fújja, és a műholdképen V-t képez;
a felhő tetejének hőmérséklete a függőleges kiterjedését is jelzi. A meteorológus termodinamikai elemzésével kikövetkeztetheti a vihar fejlettségi szintjét;
zivatarok esetén a hátsó szegély alakja bevágásokkal jelzi, hogy az átlagos szintek sugárfolyama a föld felé ereszkedik, ami fokozza a lefelé tartó széllökéseket;
meg tudja jegyezni a vihar körüli széllökés helyzetét a gomolyfelhők képződésének köszönhetően, amelyek új gomolyfelhőkké válhatnak;
megjegyzi a vihar által a gomolyfelhők mögötti teljes hézagtól lefelé érkező hideg levegő kupoláját. Ez egy stabil zóna, amely a konvekció szempontjából kedvezőtlen.

Radar, villámlás és megfigyelések

Itt van egy lista azokról a nyomokról, amelyeket az előrejelző keres az időjárási radarképeken :

megnézi a radar adatait, és összehasonlítja a visszhangok függőleges és vízszintes mintázatát, hogy megnézzék, megfelelnek-e egy szupercella, túlnyúlásokkal rendelkező többsejtű vihar, guggoló vonal stb. (lásd vihar ) korlátozott gyenge visszhang régió , horog visszhang , íj visszhang , jégeső tüske stb. ;
a radar adatfeldolgozó programjához kapcsolódó Doppler-algoritmusok segítségével felhívja a figyelmét bizonyos nehezebben követhető pontokra, például a mezociklonok jelenlétére , a forgás tornádikus aláírására , a szelek konvergencia vagy divergenciájának zónáira stb.

Több :

figyelemmel kíséri a villámlás mértékét. Ha a villámlás sebességének erős változását észleli egy potenciálisan erőszakos zivatarok csoportjával, vagy negatívról pozitívra változik a villám polaritása, akkor ebből arra következtethet: gyors fejlődés (a sebesség növekedése), a nagyobb potenciáljuk (sebességsüllyedés) vagy akár a tornádók lehetősége, ha a zivataron belül villám "lyuk" van;
megnézi a felszíni állomásokat, hogy nyoma legyen a páratartalom koncentrációjáról, a szélváltozásokról stb. a zivatarok által fenyegetett terület elemzésének finomítása érdekében;
tudomásul veszi az összes információt, amelyet önkéntes megfigyelőktől vagy vihar üldözőktől kap, hogy teljes képet adjon a helyzetről.

Bizonyíték a pályáról

Az általános lakosság felveheti a kapcsolatot a régió meteorológiai szolgálataival, hogy tájékoztassa őket az őket érintő zivatarokról, amelyek jégeső, erős vagy heves szél, tornádó és szakadó eső körülményeit adják. Az önkénteseket a nemzeti szolgálatok, például az Egyesült Államok Nemzeti Meteorológiai Szolgálata is képezi, hogy felismerjék a heves zivatarok figyelmeztető jeleit, és hogy gyorsan kapcsolatba lépjenek a meteorológusokkal. Ezen önkéntesek között van a rendőrség, a rádióamatőrök és a vihar üldözők .

A szupercellának a földről nézve a jellemző jelei:

nagyon magas csúcs üllővel és felhős buborékral az üllő felett;
a zivatar előtt arcus jelenléte jelzi a széllökést ;
jelenlétében egy felhő-fal hátsó része felé a vihar, amely jelzi egy erős feláramlás . Forgása jelezheti a tornádó kialakulását.

A többsejtű zivatarok és a záporvonalak kompakt zivatarvonalakként láthatók, amelyeket erős szél előz meg.

Éber

Ha a potenciál megvalósul, és a zivatarok elkezdenek szerveződni az ismert minták szerint, amelyeket az előrejelző észlelt a megfigyelésének köszönhetően, időjárási riasztásokat küld a zivatar völgyében található régiók számára. Ez a média és az országos meteorológiai szolgálat (például a kanadai Weatheradio ) sugárzott hálózatai szerint . Az emberek és a hatóságok, például a rendőrség, megtesznek bizonyos intézkedéseket, amelyek akár a kiürítésig is eljuthatnak.

Feladatok

A zivatarok fejlődésének jó megértése és a hatékony előrejelzési technikák ezért elengedhetetlenek az emberek és a vagyon biztonsága szempontjából. Természetesen a meteorológusok nem tudják megakadályozni a súlyos zivatarok előfordulását, de az olyan események, mint az 1999. május 3-i oklahomai tornádósorozat azt mutatják, hogy a meteorológusok sok életet menthetnek meg, ha időben figyelmeztetnek. Minden ország fejleszti saját szaktudását, és kiemeli azokat a jelenségeket, amelyek a területüket leginkább érintik.

Az Egyesült Államokban rendszeresen tapasztalható különféle heves zivatarok, és létrehozták a nemzeti kutatási központot, a Nemzeti Heves Viharok Laboratóriumát . Egy országos központ, a Vihar Jóslás Központ előrejelzési üzeneteket küld a lehetséges zivatarokról akár nyolc nappal korábban. Ugyanez a központ figyelő üzeneteket ad ki, amelyek figyelmeztetik a lakosságot olyan zivatarok kialakulására, amelyek nagy valószínűséggel okoznak erőszakos jelenségeket. Az előrejelzők egy-hat órás felmondási idővel próbálnak eljutni. Végül az Országos Meteorológiai Szolgálat helyi irodái figyelmeztető jelzéseket adnak ki, amikor heves zivatarok észlelhetők, amelyek általában egy órát vagy ennél rövidebb felmondási időt jelentenek. Ez a három éberségi szintű rendszer lehetővé teszi a lakosság és a különböző érdekeltek számára, hogy először megismerjék a potenciált, majd az utolsó szakaszban szorosan figyelemmel kísérjék a figyelmeztetések kiadását.

Néhány más országban, például Kanadában, hasonló a struktúra. Mások több hangszóróval rendelkeznek. Így Franciaországban az úgynevezett éberségi rendszer továbbítja az értesítéseket egy színkód szerint. Ez a Meteo- France meteorológusok , a Polgári Biztonsági Osztály , a Biztonsági és Közlekedési Delegáció , az Általános Kockázatmegelőzési Osztály és az Egészségügyi Megfigyelő Intézet közötti együttműködés .

Egyes országok csak bizonyos jelenségek, például a jégeső előrejelzésére összpontosítanak, amelyek gyakoribbak és kevésbé mások. Például a Val-de-Sambre-i tornádó idején, 2008- ban nem adtak ki tornádó-figyelmeztetést, mert még ha a kockázat előrelátható volt is, a felderítés eszközei és a figyelmeztető hálózatok sajnos nem voltak elegendőek a nyomon követéshez. Heves zivatarok esetén azonban nagy volt az éberség.

Sikerarány

Az Egyesült Államokban régóta számolják a küldött órák és riasztások sikerességi mutatóit. A Súlyos Helyi Viharok Egysége (SELS), az Országos Súlyos Viharok Laboratórium őse , megkezdte az órákra vonatkozó adatok gyűjtését. Az óra akkor tekinthető hasznosnak, ha legalább egy súlyos zivatar kárt okozott az érintett területen és az érintett időszakban. 1973-ban ez az arány 63% volt, és 1996-ra 90% -ra nőtt.

A javulás megismerésének másik módja az, hogy kiszámítja az óra által lefedett erőszakos események és a nem érintett események százalékos arányát. Csak 30% fordult elő készenléti területen 1973-ban, szemben az 1996-os 66% -kal. Ha csak jelentős tornádókról beszélünk, a Fujita-skála szerint az F2-től F5-ig , 42% -uk esett 1977-ben a készenléti területeken, de 1995. Az amerikai SPC előrejelzőinek az a képessége, hogy különbséget tegyenek az ilyen típusú tornádó és más típusú erőszakos jelenségek (jégeső, szél stb.) Között, jelentősen javult.

A riasztási sikerességi statisztikákat az Országos Meteorológiai Szolgálat vezeti , az egyes helyi irodák által gyűjtött adatokkal együtt . A különféle jelenségek észlelésének valószínűsége fokozatosan növekszik, mint az órák esetében. A jobb oldali grafikon a tornádó riasztások észlelésének valószínűségét, figyelmeztetését és téves riasztási arányát mutatja. 2005-ben a sikerek aránya 80%, az értesítés pedig 15 perc.

A hamis riasztási arány továbbra is magas a tornádók esetében (76%), de a statisztikák azt mutatják, hogy más jelenségeknél alacsonyabb. Az atlantai iroda NWS irodájának tanulmánya azt mutatja, hogy ez az arány 40-50% a városi területeken összesített jelenségre, a vidéki területeken azonban 70% -ra nő. A tanulmány arra a következtetésre jut, hogy az utóbbiban nehezebb megerősítést szerezni az elszigetelt területeket érintő jelenségekről, és ezért a hamis riasztási arányra vonatkozó statisztikák valószínűleg jobbak, mint azt az NWS éves jelentései sugallják.

A társadalomra gyakorolt hatások

Biztonság és élet

A heves zivatar jelentős károkat és életvesztéseket okoz. Ezeknek a jelenségeknek a megjósolása ezért nagyon fontos annak érdekében, hogy a lakosságnak azt tanácsoljuk, tegyék meg a szükséges intézkedéseket a veszteségek minimalizálása érdekében. A tornádók különösen halálosak, évente 100–150 áldozattal járnak , az OMM szerint azonban a jégeső olyan epizódjaival osztozik a tenyéren, amely tönkreteheti a növényeket és nagy területeken károsíthatja az épületeket.

A zivatarok lefelé tartó széllökései és a záporozó vonalak szintén kárt okoznak, és veszélyeztethetik a repülőterek közelében lévő gépeket. Több baleset is ezeknek köszönhető. A zivatarok alatt bekövetkező szakadó esőzések szintén komoly veszélyt jelentenek, mert a megkönnyebbüléstől függően a lefolyás keskeny völgyekbe vezethető, és halálos áradásokat vagy földcsuszamlásokat okozhat .

Filmek és könyvek

Számos film és regény hátterében heves vihar folyik. A legtöbb a szélsőségesebb típushoz, a tornádóhoz kapcsolódik, de néhány más jelenséggel is foglalkozik.

Tornádó, hatások és előrejelzés

Az Oz varázslója ( Az óriási varázsló ), L. Frank Baum regénye, amely 1900-ban jelent meg, és amely egy tornádóval rendelkező kislány képzeletbeli világába száll át. Képregényekben ( Az ó varázsló) játszódott, és két film háttereként szolgált, amelyek közül a leghíresebb 1939-ben készült ( Az ó varázsló ). Ez utóbbi két Oscart nyert : a legjobb eredeti dal a "Szivárványért" és a legjobb zene egy filmért ;
A filmek Twister a 1996 és Cyclone 7. kategória: Global Storm of 2005 , amely megmondja a fikció kalandjait viharok vadászok és a tapasztalatok akarják tenni, hogy jobban megértsék és megjósolni a kialakulását tornádó;
Különböző dokumentumfilmeket jelenség, mint a káosz a bolygó Super Tornado epizód a 2006 ;
TV drámák, mint a Night of the Twisters a 1996 ahol a lakosság a város Nebraska viaskodnak ismételt tornádó, amelynek pályái tudósok próbálják megjósolni.

Gabonavonalak

Ridley Scott tette 1996 film Fehér szélroham ( White Squall ), amely beszámol a tragédia sújtotta a hajó Albatross az 1961 . Ez az erős hajó hirtelen elsüllyedt Florida partjainál, a 19 legénységből 6-ot magával vitt egy fehér zápor áthaladása során . Vihar előrejelzése nem riasztotta az áldozatokat.