Παρασκευή, 25 Μαΐου 2012

Καταιγίδες - Μέρος Γ

Καταιγίδες γραμμής λαίλαπας (Squall-line thunderstorms)
Οι πολυκύτταρες καταιγίδες (multicell thunderstorms) μπορούν σε αρκετές περιπτώσεις να οργανωθούν, σχηματίζοντας μία γραμμή καταιγίδων που αποκαλείται γραμμή λαίλαπας (squall line). Η γραμμή λαίλαπας μπορεί να σχηματιστεί είτε κατά μήκος ενός ψυχρού μετώπου, είτε 100 – 300 km πίσω από το ψυχρό μέτωπο. Οι προμετωπιαίες καταιγίδες γραμμής λαίλαπας των μέσων γεωγραφικών πλατών αντιπροσωπεύουν τις μεγαλύτερες σε έκταση και σοβαρότητα καταιγίδες αυτής της κατηγορίας, οδηγώντας στην εκδήλωση πολύ ισχυρώνφαινομένων σε όλο σχεδόν το μήκος της γραμμής.

Ο τρόπος με τον οποίο σχηματίζονται οι προμετωπιαίες γραμμές λαίλαπας βρίσκεται ακόμα υπό διερεύνηση. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα αριθμητικών προσομοιώσεων, προκύπτει πως η συναγωγή θερμότητας (convection) ξεκινά αρχικά κατά μήκος του ψυχρού μετώπου και στη συνέχεια εξαπλώνεται. Επιπρόσθετα, η ίδια η φύση του ψυχρού μετώπου αλλά και τα νέφη cumulus (βλ. εδώ) που αναπτύσσονται κατά μήκος του, είναι πιθανό να οδηγούν στο σχηματισμό κυμάτων βαρύτητας (gravity waves) στο ατμοσφαιρικό στρώμα που βρίσκεται πάνω από το μέτωπο. Η ανοδική κίνηση του αέρα που προκαλείται από τα κύματα αυτά μπορεί να θεωρηθεί η αιτία της δημιουργίας νεφών cumulus και κατ’ επέκταση προμετωπιαίων γραμμών λαίλαπας.
Ο ανερχόμενος αέρας κατά μήκος του ψυχρού μετώπου (όπως και κατά μήκος του μετώπου ριπών, βλ. εδώ) σε συνδυασμό με την κλίση του ανοδικού ρεύματος μιας πολυκύτταρης καταιγίδας ευνοεί το σχηματισμό νέων κυττάρων καθώς η καταιγίδα κινείται. Κατά τον τρόπο αυτό, ενώ τα παλιά κύτταρα αποσυντίθενται και τελικά «πεθαίνουν», νέα κύτταρα σχηματίζονται συνεχώς, γεγονός που μπορεί να διατηρήσει ενεργήμία γραμμή λαίλαπας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Σπανιότερα, μία νέα γραμμή λαίλαπας είναι δυνατό να σχηματιστεί μπροστά από το ψυχρό μέτωπο, καθώς το μέτωπο των ριπών (gust front) προπορεύεται πέρα από την κύρια γραμμή των καταιγίδων.
Οι γραμμές λαίλαπας που χαρακτηρίζονται από ασθενέστερα ανοδικά και καθοδικά ρεύματα έχουν την τάση να είναι περισσότερο ρηχές από τις αντίστοιχες προμετωπιαίες, ενώ και ο χρόνος ζωής τους είναι σαφώς μικρότερος. Για το λόγο αυτό, οι καταιγίδες αυτές χαρακτηρίζονται ως τυπικές καταιγίδες γραμμής λαίλαπας (ordinary squall lines). Οι καταιγίδες αυτής της κατηγορίας μπορεί να συνοδεύονται από έντονα φαινόμενα, ωστόσο αποτελούν επί της ουσίας μία γραμμή τυπικών καταιγίδων (βλ. εδώ). Οι τυπικές γραμμές λαίλαπας σχηματίζονται συνήθως κατά μήκος ενός μετώπου ριπών που συνοδεύεται είτε από ένα στάσιμο μέτωπο, είτε από ένα ασθενές χαμηλό (κυκλώνας). Γενικότερα, σχηματίζονται σε περιοχές όπου δεν εντοπίζονται κυκλώνες μεγάλης κλίμακας. Πολλές από τις τυπικές γραμμές λαίλαπας που δημιουργούνται στα μέσα γεωγραφικά πλάτη έχουν χαρακτηριστικά παρόμοια με τις γραμμές λαίλαπας που απαντώνται στους τροπικούς.
Σε ορισμένες γραμμές λαίλαπας, η προπορευόμενη περιοχή των καταιγίδων και της έντονης βροχόπτωσης ακολουθείται από μία περιοχή με εκτεταμένη στρωματόμορφη νέφωση και ασθενή βροχόπτωση (Σχ. 1). Τα στρωματόμορφα νέφη αντιπροσωπεύουν την περιοχή όπου η κυρία καταιγίδα φαίνεται να έλκει πίσω της τον άκμωνα (anvil). Η αργή ανοδική κίνηση που καταγράφεται στην περιοχή αυτή διατηρεί τον ατμοσφαιρικό αέρα κορεσμένο σε υδρατμούς. Κάτω από τον ανερχόμενο αέρα, ο αέρας κατέρχεται αργά σε συνδυασμό με την ασθενή βροχή.

Σχήμα 1. Μοντέλο περιγραφής των ατμοσφαιρικών κινήσεων και της εκδήλωσης υετού που συνδέονται με μία γραμμή λαίλαπας, ακολουθούμενη από στρωματόμορφη νέφωση. (Πηγή: Meteorology Today, D. Ahrens, 2009).

Το καθοδικό ρεύμα στο πίσω μέρος της καταιγίδας δημιουργείται καθώς ένα μέρος του κατακρημνιζόμενου υετού εξατμίζεται και ψύχει τον αέρα. Ο ψυχρός, βαρύτερος αέρας αναγκάζεται λοιπόν να κατέλθει, συμπαρασύροντας ένα μέρος του περιβάλλοντα ατμοσφαιρικού αέρα. Εάν αυτή η κάθοδος πραγματοποιηθεί γρήγορα, είναι δυνατό να οδηγήσει στο σχηματισμό μίας στενής ζώνης δυνατών ανέμων. Η ζώνη αυτή αποκαλείται συνηθέστερα αεροχείμαρρος εισροής (rear-inflow jet). Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο συγκεκριμένος αεροχείμαρρος είναι δυνατό να «μεταφέρει» στην επιφάνεια τους πολύ ισχυρούς ανέμους των ανώτερων ατμοσφαιρικών στρωμάτων. Οι τελευταίοι, μόλις φτάσουν στην επιφάνεια εξαπλώνονται βίαια οριζόντια, δημιουργώντας τους λεγόμενους ανέμους ευθείας γραμμής (straight-line winds). Η ταχύτητα των συγκεκριμένων ανέμων μπορεί να ξεπεράσει κατά πολύ τους 90 knots.
Καθώς οι ισχυροί άνεμοι εξαπλώνονται στην επιφάνεια, είναι δυνατόν να ωθήσουν προς τα έξω τη γραμμή λαίλαπας, προσδίδοντας της το σχήμα τόξου. Μία τοξοειδής γραμμή λαίλαπας αναφέρεται συχνά με τον όρο ηχώ τόξου (bow echo). Όταν οι υλικές ζημιές που συνδέονται με τους ισχυρούς ανέμους ευθείας γραμμής εκτείνονται για αρκετά χιλιόμετρα κατά μήκος της γραμμής λαίλαπας, η αντίστοιχη ανεμοθύελλα χαρακτηρίζεται ως derecho (day-ray-sho), από την Ισπανική μετάφραση του «ευθεία μπροστά». Κατά κανόνα, τα derechoes σχηματίζονται αργά το απόγευμα και διαρκούν όλη τη νύχτα.

Συμπλέγματα θερμικών καταιγίδων μέσης κλίμακας (Mesoscale Convective Complexes)
Σε περιοχές όπου επικρατούν ευνοϊκές συνθήκες συναγωγής (convection), οι πολυκύτταρες καταιγίδες είναι δυνατόν να μεγεθυνθούν και σε ορισμένες περιπτώσεις να οργανωθούν σε ένα μεγάλο, κυκλικό, θερμικής φύσης καιρικό σύστημα. Αυτά τα θερμικής φύσης συστήματα, τα οποία αποκαλούνται συμπλέγματα θερμικών καταιγίδων μέσης κλίμακας (Mesoscale convective complexes, MMCs), έχουν εξαιρετικάμεγάλες διαστάσεις και συχνά είναι έως και 1,000 φορές μεγαλύτερα από τις τυπικές καταιγίδες. Στην πραγματικότητα, μπορεί να έχουν τέτοιο μέγεθος που τους επιτρέπει να καλύψουν μία περιοχή με έκταση πάνω από 100,000 τετραγωνικά χιλιόμετρα (Σχ. 2).

Σχήμα 2. Ψευδοχρωματισμένη δορυφορική εικόνα στο θερμικό υπέρυθρο απεικονίζουσα τις ψυχρές κορυφές των νεφών (κόκκινο και πορτοκαλί) σε ένα σύμπλεγμα θερμικών καταιγίδων μέσης κλίμακας (MMC). (Πηγή: Meteorology Today, D. Ahrens, 2009).

Μέσα σε ένα MMC, οι επιμέρους καταιγίδες «συνεργάζονται» μεταξύ τους για τη δημιουργία ενός καιρικού συστήματος που κινείται αργά(τυπικά με ταχύτητα κάτω των20 knots) και έχει χρόνο ζωής της τάξης των 12 ωρών. Η κυκλοφορία των MMCs υποστηρίζει τη δημιουργίανέων καταιγίδων καθώς και τη δημιουργία μιας εκτεταμένης περιοχής όπου εκδηλώνεται βροχή. Τα συστήματα αυτά μπορούν να προκαλέσουν την εκδήλωση σοβαρών καιρικών φαινομένων όπως χαλάζι, ανεμοθύελλες, ισχυρές νεροποντές, και ανεμοστρόβιλοι.
Τα συμπλέγματα θερμικών καταιγίδων μέσης κλίμακας σχηματίζονται συνηθέστερα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού σε περιοχές όπου ο άνεμος στα ανώτερα ατμοσφαιρικά στρώματα είναι κατά κανόνα ασθενής. Τέτοιες περιοχές είναι για παράδειγμα αυτές που βρίσκονται κάτω από τη ράχη ενός συστήματος υψηλής πίεσης. Εάν ένα ασθενές ψυχρό μέτωπο ακινητοποιηθεί κάτω από τη ράχη, η επιφανειακή θέρμανσησε συνδυασμό με την παρουσία ικανοποιητικής υγρασίας είναι δυνατό να οδηγήσει στη δημιουργία καταιγίδων στη ψυχρή πλευρά του μετώπου. Συχνά, η απαραίτητη υγρασία παρέχεται στο σύστημα από το νότο, μέσω ενός αεροχειμάρρου της κατώτερης ατμόσφαιρας (1 – 3 km). Επιπρόσθετα, ένας τέτοιος αεροχείμαρρος έχει τη δυνατότητα να προσφέρει την απαραίτητη διάτμηση του ανέμου για το σχηματισμόπολυκύτταρων καταιγίδων. Τα περισσότερα MMCs χαρακτηρίζονται από μέγιστη ένταση κατά τη διάρκεια των πρώτων πρωινών ωρών, γεγονός που συνδέεται άμεσα με την μεγιστοποίηση της έντασης του κατώτερου αεροχειμάρρου αυτές τις ώρες. Παράλληλα, κατά τη διάρκεια της νύχτας οι κορυφές των νεφών ψύχονται εκπέμποντας στο διάστημα υπέρυθρη ακτινοβολία. Σταδιακά, η ατμόσφαιρααποσταθεροποιείται καθώς ένα μεγάλο ποσό λανθάνουσας θερμότητας απελευθερώνεται στα μεσαία και χαμηλά στρώματα των νεφών. Μέσα στο σύμπλεγμα των πολυκύτταρων καταιγίδων, νέες καταιγίδες δημιουργούνται, αντικαθιστώντας όσες διαλύονται.
Οι καταιγίδες γραμμής λαίλαπας (squall-line thunderstroms) και τα συμπλέγματα θερμικών καταιγίδων μέσης κλίμακας (MMCs) αποτελούν τα πιο χαρακτηριστικά και ίσως ακραία παραδείγματα οργάνωσης πολυκύτταρων καταιγίδων με εν δυνάμει καταστροφικά αποτελέσματα. Τι σύμβαινει ωστόσο όταν μία απλή, τυπική καταιγίδα βρεθεί υπό τις κατάλληλες ατμοσφαιρικές ώστε να εξελιχθεί σε κάτι μεγαλύτερο; Η απάντηση είναι μάλλον απλή για όσους ασχολούνται με τις καταιγίδες. Εξελίσσεται σε μία υπερκύτταρη καταιγίδα (supercell thunderstorm), την "μητέρα" όλων των καταιγίδων κατά την προσωπική μου άποψη. Η εντυπωσιακή δομή, οι καστροφικές συνέπειες και ο τρόπος σχηματισμού των υπερκύτταρων καταιγίδων θα μας απασχολήσουν στο τέταρτο μέρος του παρόντος αφιερώματος!

Επιμέλεια - Σύνταξη: Θοδωρής Μ. Γιάνναρος (thgian82)

Πηγή:http://www.meteoclub.gr/

Δεν υπάρχουν σχόλια: