Az orográfia szupercellákra gyakorolt hatása I.

Új tudományos anyagunk első részében megismerhetitek, hogy a különféle domborzati viszonyok hogyan befolyásolják a szupercellák működését, valamint az őket irányító környezeti paramétereket (potenciális hőmérséklet, relatív páratartalom, CAPE, CIN, SRH).  A kutatás alapját az USA-ban széles körben használt BCM1 (Bryan Cloud Model 1) kimenetei szolgáltatták, több idealizált két-és háromdimenziós domborzati viszony tekinetében.


Bevezetés

Az elmúlt években számos kutatás látott napvilágot, melyek például a hegygerincek, mezoléptékű konvektív rendszerekre gyakorolt hatását vizsgálta (Frame és Markowski (2008); Reeves és Lin (2007)). Az eredmények azt mutatták, hogy a zivatarrendszerből kiáramló zivataros hideg légtömeg elkeskenyedik és haladási sebessége lelassul, amikor elért egy hegyvonulatot, majd ezt követően a lee oldalon intenzív sebességnövekedés és kimélyülés következett be, ami gyakran egy hidraulikus ugrásként jelentkezett a lejtő alján (MKR erősödött). Ez annak tudható be, hogy az MKR-ek fejlődése nagyban függ a belőlük kiáramló zivataros hideg légtömegtől, mely az újabb cellák kialakulásáért felelős. Mivel a domborzat nagyban befolyásolja ezt a hideg kiáramlást, így az kihat az MKR-re is, így annak dinamikájára jelentős hatást gyakorol.

"Titánok harca" a Rhone-völgyében (Svájc)

 

Curic et al. 2007-ben a szerbiai Nyugat-Morava hegyvidéki területét alapul véve szimulált egy izolált szupercellát. Az eredményeket összevetve a hegyvidék nélküli kontroll futással a következőket kapta: a létrejövő zivatar kettéválása később történt meg és a szupercella vertikális örvényessége is gyengébbnek bizonyult a hegyvidéki körülményeket szimuláló modell futásnál. Azonban, ezen kutatás nem szolgált érdemi magyarázattal, hogy a felszíni adottságok miként befolyásolták a zivatar fejlődését és struktúráját.

Jelen tudományos anyag ezekre a kérdésekre keresi a választ, melynek első fejezetében a szimuláció metodikáját ismerhetitek meg.


Szimuláció metodikája

 

A szimuláció teljes hátterének leírásától most eltekintünk, csak néhány fontosabb paramétert közlünk. A részletes leírást a hivatkozásban található, eredeti angol nyelvű pdf-ben olvashatjátok el.

 

  • Szimuláció alapját a Bryan Cloud Model 1 képezi.

  • Horizontális grid kiterjedése 500 m.

  • Vertikális grid kiterjedése 100 m (alsó 1km-en) és 500 m.

  • A vizsgált terület horizontális kiterjedése: 100 km*250 km*18 km; x,y és z koordináták (szélesség, hosszúság, magasság).

  • A grid stacionér, tehát a zivatarral nem mozog.

  • A szimuláció időtartama t=4h (óra)

  • A szupercella vizsgálati ideje t=3h (óra)

  • A szupercella ~1-3 h között éri el a környezeti akadályt.

  • Nincs felszíni besugárzás, mivel egy kifejlett, érett zivatart vizsgálunk, annak ellenére, hogy a konvekció indítása szempontjából a domborzat jelentős hatással bír. Ez utóbbi most nem releváns.

  • Nincs Corilois-erő

1. ábra 

"a" Skew T-log p diagramm (CAPE 1987 J/kg; CIN 66 J/kg); b,c,d környezet szélprofilja; b, 4 m/s-os keleti szél (felszíni), c, szélcsend (felszíni), d, 4 m/s-os nyugati szél (felszíni); a hodográfok jobbra hajlanak és a 0-6 km-es szélnyírás 31,8 m/s, SRH (Storm Relative Helicity) 172 m2/s2; A későbbiek miatt fontos megjegyezni, hogy a felszíni szelek iránya nagyban meghatározza egy domb lee és luv oldalát. Keleti szél esetén a nyugati oldalon található a lee és keletin a luv, nyugati szél estén azonban fordított a helyzet.


Kontroll szimuláció

Hogy a későbbiekben jobban megértsük a szupercellák és azok környezetében végbemenő változásokat, először egy teljesen sík, természeti akadályoktól mentes felszínen kell megfigyelnünk a zivatar viselkedését.

 

Az eredmények alapján, a kontroll szimuláció első órájában történt meg a cella kettéválása. Ez a domborzattal rendelkező futásoknál is így volt. A jobbra hajló hodográfnak és az erős szélnyírásnak köszönhetően, a jobb oldali ciklonálisan örvénylő tag vált dominánssá. A szupercella stabil állapotát a hetvenedik percben érte el. A maximális feláramlási sebesség 60-70 m/s, még a vertikális örvényesség 0.03-0.05 s-1 (t= 70 perc és t=3 óra között) volt. Minden szimulációban egy gyenge balra haladó tag is létrejött, amely hamar elhagyta a vizsgálati területet. A jobbra haladó tag keleti irányba mozgott és a transzlációs sebessége nagyban függött a hodográf jellegétől. Mivel egyes természeti akadályok (fennsík) magassága 500 m, így a kontroll futást ezen a szinten is el kellett végezni (3. ábra). Ezen orografikus képződmények esetén, az érett állapotban lévő szupercella az 500 m magas térszín felett helyezkedett el, ahol a légnyomás 946 hPa (0 méteren végzett futás esetében ez 1000 hPa volt). Fennsík révén 0-500 méter közötti légréteg hőmérsékleti, nedvesség viszonyai, illetve annak szélprofilja figyelmen kívül hagyható. A modell kimenet során a következő környezeti paraméterek változtak meg: nedves légréteg sekélyebb lett; a szélnyírás, SRH, és a CIN kisebb; a CAPE nagyobb.

A két kontroll szimulációt összevetve, a szupercellák között lényegi különbség nem mutatkozott, mindössze az 500 m-es térszínen mozgó cella haladási sebessége volt 1 m/s-mal kevesebb.

2. ábra

Sík terep esetén a kontroll szimulációk, a három különböző hodográf függvényében. (a)-(d) 1. ábra b ; (e)-(h) 1. ábra c ; (i)-(l) 1. ábra d szélprofilokhoz tartozó eredmények. (a,e,i) esővíz ráta (qr árnyaltan, léptéke: 1 g/kg, 2 g/kg, 4 g/kg, 6 g/kg, 10 g/kg); vertikális sebesség (w fekete vonalak, léptéke: 10, 20, 30 és 40 m/s) az alsó 1 és 5 km-en 20 perces mintavételezéssel. Tengelybeosztás kilométerben. A szupercella mozgását a hodográf x tengelyén vastagon szedett szélvektor mutatja, illetve minden egyes beosztás 5 m/s-os szélsebesség növekedést jelent. Az a, e és i táblázatban szürke vonallal lehatárolt területek: b,f  vertikális szélsebesség 5km magasan 10 perces időközönként (j-nél 5 perc), melynek beosztása 20, 25, 30, 35, 40 m/s. c,g vertikális szélsebesség 1 km magasan 10 perces mintavételezéssel(k-nál 5 perc), melynek beosztása 5, 7.5, 10, 12.5 m/s. A d,h,l a legalacsonyabb (z=50m) grid szint vertikális örvényessége (beosztás: 0.01, 0.03, 0.05 s-1), mely a kifutó front pozícióját jelöli.

 

3. ábra

Hasonló a 2. ábrához, csak itt a szimuláció az 500 m magas térszínen történt, ahol a légnyomás 946 hPa.

 


Szimuláció kétdimenziós felszínen

 

500 m magas, 20 km széles hegy

 

A három különböző hodográf esetén a meridionálisan elhelyezkedő domb csúcsa x=x0, ahol x0=85 km (keleti komponensű felszíni szél) , 120 km (szélcsend) és 145 km (nyugati komponensű felszíni szél). A keleti mozgású szupercella ~2 óra alatt éri el a hegytetőt. A 250 m magas térszín 10 km-re található a hegytetőtől. A szimuláció első órájában a szupercellák fejlődése közel egyforma a kontroll futásban szereplőkhöz. Ahogy a cellák elérték a hegyet, csak kisebb különbségek mutatkoztak a kontroll szimulációhoz képest (x=50 km, t=~1 óra). Általában a szupercellák gyengébbnek bizonyultak a hegy lee oldalán (mind az alacsony, mind a középszintű feláramlás és a vertikális örvényesség tekintetében; 4. ábra b-d és 6. ábra b-d). A változások egyértelműen a környezeti feltételek megváltozásának tudhatóak be, melynél a keleti (felszíni) szélnek köszönhetően a hegy lee oldalán a CIN megnőtt (4. ábra g és 6. ábrán nyugati szél esetén g,j), a relatív páratartalom pedig lecsökkent (4. ábra f és 6. ábra f). A 4. és 6. ábra e táblázatán a hidraulikus ugrás jelensége figyelhető meg. A kedvezőtlen termodinamikai körülmények a 4. ábra i,j és 6. ábra j Skew T-log p diagrammján is megfigyelhető.

4. ábra

500 m magas hegy esetén a modell kimenet keleti felszíni szélnél (1. ábra b). (a) Esővíz ráta (qr árnyaltan, léptéke: 1 g/kg, 2 g/kg, 4 g/kg, 6 g/kg, 10 g/kg); vertikális sebesség (w fekete vonalak, léptéke: 10, 20, 30 és 40 m/s) az alsó 1 és 5 km-en 20 perces mintavételezéssel (idő: óra: perc formátum). Tengelybeosztás kilométerben. A 100, 200, 300 és 400 méteres szinteket szürke vonalak jelzik. A szupercella mozgását a hodográf x tengelyén vastagon szedett szélvektor mutatja, illetve minden egyes beosztás 5 m/s-os szélsebesség növekedést jelent. A (b, c, d) táblázatok az (a)-ban szürke négyzettel kiemelt területe. (b) vertikális szélsebesség 5 km magasan 10 perces időközönként, melynek beosztása 20, 25, 30, 35 és 40 m/s. A –1K-es potenciális hőmérsékleti perturbáció a legalacsonyabb grid szinten (z=50m) ami a gust front viszonylagos pozícióját is jelzi. A 100, 200, 300 és 400 méteres szintek magasságát szürke vonalak jelzik. A (c) hasonlóan a (b)-hez a vertikális sebességet jelöli, csak z=1 km-es magasságban, melynek beosztása 5, 7.5, 10 és 12.5 m/s. (d) hasonlóan a (b)-hez a legalacsonyabb (z=50m) grid szint vertikális örvényessége (beosztás: 0.01, 0.03, 0.05 s-1). A, B, C, és D szonda és hodográf (h-k). (f) relatív páratartalom (RH; %). (g) CAPE (folytonos vonal), CIN (szaggatott vonal), és SRH. (h)–(k) zivatar nélküli szimulációs eredmények.

 

 

A felszíni szél hiányában a következőképpen alakult a zivatar fejlődése és a környezeti paraméterek (5. ábra): hegy keleti oldalán gyengült a cella, annak ellenére, hogy ez nem tekinthető lee oldalnak; gyenge alacsonyszintű szél ellenére a hegy álló gravitációs hullámokat gerjeszt (5. ábra e); az imént említett áramlás a hegy csúcsától a keleti lejtő aljáig, egy relatíve alacsonyabb páratartalmú légréteget (z=1-3 km) eredményez (5. ábra f).

 

5. ábra

Hasonlóan a 4. ábrához, felszíni szél nélkül.

 

A fent említett kedvezőtlen termodinamikai körülmények a hegy csúcsán és annak nyugati oldalán nem állnak fenn. Itt mérsékelten kedvező körülmények alakulnak ki (CAPE nő, CIN csökken), mely a magasabb térszínnek tudható be (korábban említett Weisman&Klemp teória). Azonban a CIN csökkenése jelentősebb, mint a CAPE növekedése, ahogy a hegytetőt nyugatról elérjük (6. ábra g-i). A hegy nyugati (szél felöli) oldalán az emelkedő levegő hatására a relatív páratartalom megnő és a CIN csökken. Mindkét szimulációban (5. ábra c és 6. ábra b-d) a szupercellák mérsékelt erősödést mutattak, ahogy azok elérték a hegy tetejét, majd ezt követően a keleti oldalon gyengülés volt tapasztalható.

6. ábra

Hasonlóan a 4. ábrához, nyugati felszíni szél esetén. b-d táblázatoknál 5 perces mintavétel.

Szupercella szívogatja a hegyeket (Olaszország)

 

A modell futások szerint a hegy horizontális heterogenitást okozott a vertikális szélnyírásban. Az SRH értékei nőttek (csökkentek) a lee oldalon, keleti (nyugati) felszíni szél esetén (4. ábra g,i,j és 6. ábra g,j). Szélcsendes felszíni áramlásnál a domb nem okozott horizontális heterogenitást a vertikális szélnyírásban (5. ábra g-k).

 


10 km széles lejtő (500 méteres süllyedéssel)

 

Ezen szimulációnál két eltérő magasságú térszínen (h0=500 m; h1=0m) történt a vizsgálat. A három különböző futásnál (1. ábra b-d) az 500 méter magas térszínről az ereszkedés x0=80, 115 és 140 km-es távolságnál kezdődött, majd x1= 90, 125 és 150 km-nél érte el a h1-es szintet. Az ereszkedés horizontális távolsága 10 km. Ahogy az várható volt, a lejtő felett a légáramlás heterogenitást okozott a zivatar környezetében (7-9 ábra). Ez az inhomogén környezet jóval nagyobb volt nyugati felszíni szél esetén (9. ábra e-k), mint a keletinél (7. ábra e-k) illetve elhanyagolható az 1. ábra (c) esetén (8. ábra e-k).

Nyugati felszíni szélnél az izentróp felszíneknek (potenciális hőmérséklet) két jelentős süllyedése figyelhető meg (9. ábra e), ahol alacsonyabb relatív páratartalom (9. ábra f) és magasabb CIN (9. ábra g,i,j) is jelentkezik. Az SRH (9. ábra g,i,j) és az alacsonyszintű szélnyírás esetében is csökkenés tapasztalható a lee oldalon. Ezek alapján elmondható, hogy a szupercella számára (ny-i felszíni szél esetén) a lejtő kedvezőtlenül hat. A feláramlás (9. ábra b,c; 2. ábra j,k és 3. ábra j, k) és az alacsonyszintű vertikális örvényességi maximum gyengülése is kimutatható volt a kontroll futáshoz képest (9. ábra d; 2-3 ábra l).

Keleti felszíni szél estén, illetve 1. ábra (c)-nél a középszintű feláramlás erőssége nem változik jelentősen, mialatt a szupercella keresztezi a lejtőt (7-8 ábra b). Azonban az alacsonyszintű feláramlásoknál egy rövid ideig tartó, gyors erősödés volt tapasztalható a lejtőtől nyugatra, majd gyengülés következett (7-8 ábra c). 20 km-re a lejtő talpától keletre az alacsonyszintű feláramlás erőssége a zivatarban újra visszanyerte korábbi intenzitását.

Végül az alacsonyszintű vertikális örvényességi maximumnál jelentős változás nem következett be a kontroll szimulációhoz képest (7-8 ábra d; cf. 2-3 ábra d, h).

 

7. ábra

500 m-es lejtő 10 km hosszú horizontális távolsággal. Keleti felszíni szél esetén.

 

 

8. ábra

Hasonlóan a 7. ábrához, felszíni szél nélkül.

 

 

9. ábra

Hasonlóan a 7. ábrához, nyugati felszíni szél esetén. b-d táblázatoknál 5 perces mintavétel.

 


500 m mély, 15 km széles völgy

 

Ebben a szimulációban egy meridionálisan elhelyezkedő 500 m mély és 15 km széles völgy szupercellákra gyakorolt hatását figyelhetjük meg. A völgy (h1=0 m) körüli térszín h0 és h2 (500 m), ahol az ereszkedés kezdete h0-ról h1-re a három futásnál x0=80, 115 és 140 km-nél kezdődik. A völgy nyugati talpát x1-nél (90, 125, 150 km), a keletit x2-nél (105, 140, 165 km) érjük el. A keleti oldalon az 500 m-es térszín (x3) 115, 150 és 175 km-nél található. A lejtő (emelkedő) horizontális hossza 10 km.

Az eredmények alapján elmondható, hogy a környezet potenciális hőmérséklete valamint a relatív páratartalom térbeli mintázata volt a legkomplikáltabb (10-11-12. ábra e,f) a kétdimenziós szimulációk sorában. Továbbá, mialatt a vihar keresztezte a völgyet, hasonló módon reagált a megváltozott körülményekhez, mint a szakadékot keresztező társa (10-11-12 ábra b-d). A feláramlások gyengülést mutattak, ahogy a cella keresztül haladt a völgy nyugati oldala felett (felszíni szélsebességtől és iránytól függetlenül). Azonban akad néhány érdekes különbség is. Például keleti felszíni szél esetén az alacsonyszintű feláramlások jóval gyengébbnek bizonyultak (völgy ny-i oldalán), mint az a szakadékot keresztező forgó zivatarnál volt (7. ábra c, 10. ábra c, azonos lejtőtulajdonság mellett). Ez annak tudható be, hogy a völgy két oldalán létrejövő gravitációs hullámok kölcsönhatásba lépnek egymással, ami kedvezőtlenebb környezeti feltételeket teremt a szupercella számára.

A vizsgálati idő alatt a zivatarok (feláramlás és mezociklon erőssége) intenzitásuk minimumát a völgy felett érték el, mindhárom szélprofil esetén. E gyenge fázis során egy minimális balra fordulás is történ, köszönhetően a zivatar gyengülő vertikális nyomási gradiens mezőjének, amely a cella átlagszélhez képesti jobbra fordulásáért felelős. A h2-es szint elérését követően a zivatar újra visszanyeri kezdeti erősségét. Egyedüli kivétel keleti szél esetén figyelhető meg, melynél erősödés tapasztalható a völgy keleti oldalán, amit egy hirtelen gyengülés majd újboli erősödés követett az 500 m-es (h2) térszínen (10. ábra a-d).

10. ábra

Hasonlóan a 4. ábrához, csak 500 m mély völgy estén.

 

 

11. ábra

Hasonlóan a 10. ábrához, felszíni szél nélkül.

12. ábra

Hasonlóan a 10. ábrához, nyugati felszíni szél esetén. b-d táblázatoknál 5 perces mintavétel.

Szupercella küzd a Rhone-völgyében (Svájc)


Szimulációk háromdimenziós térszínen

 

500 m magas hegy

 

A háromdimenziós szimulációk sorában elsőként egy 500 m magas hegy szupercellákra gyakorolt hatását tekintsük át. A domb pozíciója: x0=50 km, magasság h0=500 m, 250 m-es térszín 10 km-re helyezkedik el a csúcstól, szélprofil 1. ábra d hodográf. A jobbra mozgó cella 2 óra múlva éri el a hegy által generált legnagyobb pozitív (ciklonális) vertikális örvényesség régióját (13. ábra a-e). Ennek az örvénylési anomáliának a maximum értéke 7,5*10-4s-1, mely a csúcstól 5 km-re délkeletnek található (12. ábra e). A hegytől észak-északkeletre (~30 km) egy másik (átmeneti) jelentősebb vertikális örvényességi mező is azonosítható, melyhez gravitációs hullámtörés és turbulencia is társul. A legjelentősebb változás a szupercella fejlődésében (kontroll szimulációhoz képest), akkor történt, mikor a közép- és alacsonyszintű feláramlások fokozatos erősödésen mentek át, köszönhetően a hegy által gerjesztett kényszerfeláramlásoknak (luv, nyugati oldal; 13. ábra a-d). Ezt követően a feláramlások gyors gyengülése és az alacsonyszintű örvényesség erősödése figyelhető meg, köszönhetően a már korábban említett pozitív vertikális örvényességi anomáliának a hegy lee oldalán. A CAPE (13. ábra f), CIN (13. ábra g) és SRH-nál (13. ábra h) jelentkező horizontális heterogenitás, melyet ugyancsak a hegy generál, jóval komplikáltabb, mint ahogy azt a kétdimenziós futásoknál láthattuk. A feláramlások erősödéséhez valószínűleg a csökkenő CIN és a növekvő SRH is hozzájárul a hegy nyugati oldalán (13. ábra g,h). Tehát miközben az alacsony- és középszintű feláramlások gyengülnek, addig az alacsonyszintű rotáció erősödik. Miután a zivatar elhagyta a hegy által generált vertikális örvénylési anomáliát, ismét gyengült benne az alacsonyszintű rotáció.

A vihar gyengülése a hegy lee oldalán (13. ábra a-c) közel sem olyan jelentős, mint a kétdimenziós szimulációk esetében volt (6. ábra a-c). Ehhez nagyban hozzájárult az is, hogy a zivatar pályája nem keresztezett jelentős CIN (13. ábra g), illetve alacsony RH-val rendelkező régiót. Egy másik szimulációban (nincs hozzá tartozó ábra) a szupercellát egy északabbi pályán indították, ahol az keresztezte a hegytetőtől 10-20 km-re ÉK-nek elhelyezkedő magas CIN és alacsony RH-val rendelkező területet (13. ábra g). A szupercella ennek következtében gyengülni kezdett. További érdekesség, hogy bár a cella keresztezte a dombtól 5 km-re északnyugatnak elhelyezkedő negatív (anticiklonális) vertikális örvényességi mezőt (13. ábra e; nem teljesen azonos az anomália), azonban ez nem befolyásolta a zivatar tulajdonságait érdemben.

13. ábra

500 m magas izolált hegy, ahol a környezet szélprofilja 1. ábra d hodográf. (a)-(d) ahogy a 12-14. ábrán. Az (a) táblázatban szürke négyzettel lehatárolt terület a (b)-(d) táblázatok prezentálják. (e) táblázatban a (zivatar nélkül) legalacsonyabb grid szint (z=50 m) vertikális örvényességi mezőjét láthatjuk (s-1, árnyaltan), valamint fehér áramvonalak mutatják az áramlási képet [(b)-(d) táblázatokkal szemben nagyobb terület került megjelenítésre]. Szintvonalak 100, 200, 300, 400 és 500 m (fekete vonallal). (f) CAPE (J/kg); (g) CIN(J/kg); (h) SRH (m2/s2) zivatar nélkül.

Dombokkal táncoló szupercella


500 m magas nyereg 10 km széles hasadékkal

 

A publikált szimulációk sorában utolsóként egy az y tengellyel párhuzamosan elhelyezkedő lapos tetejű nyereg (h0=500 m, x0=120 km) és az azt nyugat-keleti irányba átmetsző hasadék (y0=50 km) szupercellákra gyakorolt hatását figyelhetjük meg (hodográf 1. ábra d).

Hasonlóan az előző szimulációhoz (5.1.), a szupercella pályája ugyancsak keresztezi az orográfia által gerjesztett legnagyobb pozitív (ciklonális) vertikális örvényességi mezőt, melyet t=2 óránál ér el (14. ábra a-e). Ahogy a 14. ábra e táblázatában is láthatjuk, az áramlási viszonyok és domborzat kölcsönhatásának köszönhetően a hasadéktól északkeletre igencsak kedvezőek a feltételek a ciklonális (lee) örvénylési maximum kialakulásához, mialatt a hasadéktól délkeletre negatív (anticiklonális) örvényességi mező generálódik. A ciklonális örvény erőssége 7*14-4s-1. Az anticiklonális örvény azonban kevésbé stabil és kisebb horizontális kiterjedésű jelenség az előzőhöz képest. Alkalmanként intenzitásuk viszont erősebbnek (>10-3s-1) bizonyult. Ahogy az a hegy esetében is történt, ehhez a kisebb skálájú örvényességi zavarhoz gravitációs hullámtörés és turbulencia is társult. A CAPE (14. ábra f), CIN (14. ábra g) és SRH (14. ábra h) esetében észlelt horizontális heterogenitás jóval komplexebb, mint az a hegy esetében volt, ami ugyancsak a szél és domborzat kölcsönhatásának eredménye. A szupercella a nyereg, szél felöli oldalán (hasadéktól kissé északra) került kapcsolatba a megnövekedett SRH mezővel (14. ábra h). Hasonlóan, mint ahogy az a kétdimenziós hegy esetében is volt, a luv oldalon alacsonyabb CIN (14. ábra g), magasabb relatív páratartalom volt jelen. Így nem meglepő, hogy a zivatarban zajló feláramlás és vertikális örvénylés némi erősödésen ment át, még mielőtt a lee oldalon elérte volna a pozitív vertikális örvényességi mezőt. Az ezt követő 20 percben a szupercella elérte a nyereg keleti oldalán ezt az örvényességi maximumot, ahol növekvő CIN, csökkenő RH és SRH is jelen volt. E negatív hatások következményeként a feláramlások gyengültek (14. ábra b,c), ugyanakkor a szupercella /alacsonyszintű/ mezociklonja (legalacsonyabb grid szinten) fenntartotta intenzitását, sőt némileg növelte is azt (14. ábra d). Az alacsonyszintű örvénylés csak azután kezdett gyengülni, miután a vihar elhagyta kelet felé ezt a számára kedvező örvényességi mezőt. A cella gyengülő stádiuma során csekély balra térülés következett be, majd t=3 óránál a zivatar ismét visszanyerte korábbi pályáját, valamint a mezociklon és feláramlás is regenerálódott. (14. ábra a).

Összefoglalva, a szupercellán végbement változások hasonló módon zajlottak, mint ahogy az a kétdimenziós nyeregnél (6.ábra a-d) zajlott. A zivatar erősödött a szél felöli oldalon, majd gyengült a lee-n. Ez a trend nagyban korrelál a CIN, SRH és RH értékeinek változásával. Továbbá a szupercella mezociklonja képes erejét fenntartani, akár növelni is azt, ha a már korábban említett vertikális örvénylési mezőt keresztezi, annak ellenére, hogy a feláramlást kedvezőtlenül befolyásolja a CIN és SRH.

Egy másik szimulációnál a szupercellát egy északabbi pályán indították, távol a hasadéktól, ahol a mezoskálájú örvény már nem volt hatással rá. Ennek következtében a zivatar fejlődése a hasadék nélküli szimulációban tapasztalható eredményeket tükrözte, a lee oldalon a feláramlás gyengült, amit általában az alacsonyszintű mezociklon erősödése nem követett.

 

14. ábra

Hasonlóan a 13. ábrához, csak itt egy 500 m magas nyereg és 10 km széles hasadék esetében láthatjuk a modell kimenetet.


Összegzés:

Anyagunkban két- és háromdimenziós szimulációk segítségével betekintést nyújtottunk, hogy a különféle domborzati akadályok, miként befolyásolhatják a különböző környezeti paramétereket (CIN, CAPE, SRH stb.). Ezen tényezők változása során fellépő anomáliák, pedig közvetlenül hatnak a szupercellák dinamikájára is, legyen az feláramlás sebessége vagy éppen a vertikális örvényesség erőssége. Ahhoz, hogy kicsit még közelebb kerüljönk eme jelenségek megértéséhez, a következő anyagunkban konkrét esetek bemutatására és vizsgálatára is sor kerül majd.

 

Bevezető: 

Új tudományos anyagunkban megismerhetitek, hogy a különféle domborzati viszonyok hogyan befolyásolják a konvektív cellák (jelen esetben a szupercellák) működését, valamint az őket irányító környezeti paramétereket (potenciális hőmérséklet, relatív páratartalom, CAPE, CIN, SRH).

Forrás: 

 Markowski and Dotzek 2011: A numerical study of the effects of orography on supercell Atmospheric Research 100(2011):457-478

Írta / készítette: 

Kun Sándor

Fordította: 

Kun Sándor

Kategória: 
Tudományos cikk

Kapcsolat

Magyarországi Viharvadászok és Viharkárfelmérők Közhasznú Egyesülete

info@szupercella.hu

Készítette

Viharvadászok Egyesülete
CodeOne.hu

Jogi tudnivalók

Az oldalon található minden tartalom (az oldal készítői és az oldali felhasználói által a weboldalon vagy a mobil applikációkon keresztül feltöltött szöveg, kép, videó, mérési eredmény, stb.) - kivéve ahol a feltüntetett információk ettől eltérnek - a Magyarországi Viharvadászok és Viharkárfelmérők Közhasznú Egyesületének tulajdonát képezi. Bármilyen nemű felhasználáshoz az Egyesület írásbeli hozzájárulása szükséges. A weboldal tartalmai szabadon hivatkozhatók a forrás feltüntetésével.

Támogatás, pályázat