Linia szkwału

Obraz radaru pogodowego mezoskalowego wiru konwekcyjnego (MCV) nad Pensylwanią z wiodącą linią szkwału

Linia szkwału , a dokładniej quasi-liniowy system konwekcyjny ( QLCS ), to linia burz , często tworzących się wzdłuż lub przed zimnym frontem . Na początku XX wieku termin ten był używany jako synonim zimnego frontu (któremu często towarzyszą gwałtowne i porywiste zmiany wiatru). Liniowe struktury burzowe często zawierają obfite opady atmosferyczne , grad , częste wyładowania atmosferyczne , silne wiatry prostoliniowe , a czasami tornada lub trąby wodne . Szczególnie silne wiatry prostoliniowe mogą wystąpić tam, gdzie struktura liniowa przybiera kształt echa dziobowego . Tornada mogą występować wzdłuż fal w ramach wzoru fali echa liniowego (LEWP), gdzie występują mezoskalowe obszary niskiego ciśnienia . Niektóre echa dziobowe mogą urosnąć, by stać się derechos , gdy poruszają się szybko po dużym obszarze. Na tylnej krawędzi pasma deszczu związanego z dojrzałymi liniami szkwału może występować niski kilwater , w bardzo rzadkich przypadkach związany z gwałtownym upałem .

Teoria

Teoria frontu polarnego została opracowana przez Jacoba Bjerknesa i wywodzi się z gęstej sieci miejsc obserwacyjnych w Skandynawii podczas I wojny światowej. Teoria ta sugerowała, że główny napływ do cyklonu koncentrował się wzdłuż dwóch linii konwergencji, jednej przed dołem, a drugiej na końcu za niskim. Tylna strefa konwergencji nazywano linią szkwału lub frontem zimnym. Obszary chmur i opadów wydawały się skupiać wzdłuż tej strefy konwergencji. Koncepcja stref czołowych doprowadziła do koncepcji mas powietrza. Natura trójwymiarowej struktury cyklonu została zdefiniowana po rozwoju sieci górnego powietrza w latach czterdziestych XX wieku.

Linia szkwału o długości ponad 1000 mil (1600 km) w poprzek Zatoki Meksykańskiej i wschodnich Stanów Zjednoczonych w dniu 30 stycznia 2013 r. (Pokrycie radarowe pochodzi z radarów naziemnych, więc środkowy obraz nie obejmuje części nad Zatoką). Zdjęcie po prawej stronie znajduje się kilka godzin po pozostałych dwóch, pokazując najsilniejszą część linii przechodzącej przez Florydę, Georgię i Południową Karolinę.

Koło życia

Typowa ewolucja (a) w echo dziobowe (b, c) iw echo przecinkowe (d). Linia przerywana wskazuje oś największego potencjału spadków . Strzałki wskazują kierunek wiatru względem burzy. Obszar C jest najbardziej podatny na wspieranie rozwoju tornada.

Zorganizowane obszary aktywności burz wzmacniają wcześniej istniejące strefy frontowe i mogą wyprzedzać zimne fronty. To prześcignięcie występuje w zachodnich wiatrach we wzór, w którym strumień górnego poziomu rozdziela się na dwa strumienie. Wynikowy mezoskalowy system konwekcyjny (MCS) tworzy się w punkcie podziału górnego poziomu we wzorze wiatru w obszarze najlepszego dopływu niskiego poziomu.

Konwekcja następnie przesuwa się na wschód i w kierunku równika do ciepłego sektora, równolegle do linii o małej grubości. Kiedy konwekcja jest silna liniowa lub zakrzywiona, MCS nazywa się linią szkwału, z elementem umieszczonym na krawędzi natarcia znacznej zmiany wiatru i wzrostu ciśnienia. Ta cecha jest często przedstawiana w ciepłych porach roku w Stanach Zjednoczonych na analizach powierzchni, ponieważ leżą one w ostrych korytach powierzchniowych.

Jeśli linie szkwału utworzą się nad suchymi regionami, burza piaskowa znana jako haboob może powstać z powodu silnych wiatrów, które po nich zbierają kurz z dna pustyni. Daleko za dojrzałymi liniami szkwału na tylnej krawędzi osłony przeciwdeszczowej może rozwinąć się niski kilwater, co może doprowadzić do gwałtownego wzrostu temperatury w wyniku ogrzania opadającej masy powietrza, która nie jest już chłodzona deszczem.

Mniejsze cumulusy lub stratocumulusy , wraz z cirrusami , a czasami altocumulusami lub cirrocumulusami , można znaleźć przed linią szkwału. Chmury te są wynikiem rozpadu byłych Cumulonimbus lub obszaru o niewielkiej niestabilności przed główną linią szkwału.

Ponieważ superkomórki i burze wielokomórkowe rozpraszają się z powodu słabej siły ścinającej lub słabych mechanizmów podnoszenia (np. znaczny teren lub brak ogrzewania w ciągu dnia) , związany z nimi front podmuchów może przekroczyć samą linię szkwału, a obszar skali synoptycznej niskiego ciśnienia może następnie wypełnienie, prowadzące do osłabienia frontu zimnego; zasadniczo burza wyczerpała swoje prądy wstępujące, stając się systemem zdominowanym wyłącznie przez prądy zstępujące. Obszary rozpraszania burz linii szkwału mogą być regionami o niskim CAPE i niskiej wilgotności , niewystarczający uskok wiatru lub słaba dynamika synoptyczna (np. niskie wypełnienie górnego poziomu) prowadzące do frontolizy .

Stąd nastąpi ogólne przerzedzenie linii szkwału: z wiatrami słabnącymi w czasie, granicami odpływu znacznie osłabionymi prądami wstępującymi i chmurami tracącymi swoją grubość.

Charakterystyka

Przekrój linii szkwału przedstawiający opady atmosferyczne, przepływ powietrza i ciśnienie powierzchniowe

Prądy wstępne

Wiodący obszar linii szkwału składa się głównie z wielu prądów wstępujących lub pojedynczych obszarów prądu wstępnego , wznoszących się od poziomu gruntu do najwyższych obszarów troposfery , skraplającej się wody i tworzącej ciemną, złowrogą chmurę do jednej z zauważalnym przestrzeleniem wierzchołka i kowadło (dzięki wiatrom w skali synoptycznej ). Ze względu na chaotyczny charakter prądów wstępujących i opadających , ważne są zaburzenia ciśnienia. Powietrze schłodzone przez opady z prądów zstępujących zwykle na zewnątrz tuż nad powierzchnią i unosi powietrze do prądów wstępujących, chyba że wytryśnie zbyt daleko i odetnie to dopływ . Wizualnie proces ten może przybrać formę chmury szelfowej , często o burzliwym wyglądzie.

Zaburzenia ciśnienia

Na uwagę zasługują zaburzenia ciśnienia wokół burz. Przy wyporności na niższych i średnich poziomach dojrzałej burzy, prąd wstępujący i prąd zstępujący tworzą odrębne mezocentra ciśnienia. Ponieważ burze są zorganizowane w linie szkwałów, północny koniec linii szkwałów jest powszechnie określany jako koniec cyklonu, przy czym południowa strona obraca się antycyklonicznie (na półkuli północnej). Ze względu na siłę Coriolisa północny kraniec może ewoluować dalej, tworząc „przecinkowy” kilwater lub może kontynuować wzór podobny do szkwału. Prąd wstępujący przed linią tworzy mesolow zbyt, podczas gdy prąd zstępujący tuż za linią wytworzy mesohigh.

uskok wiatru

Uskok wiatru jest ważnym aspektem linii szkwału. W środowiskach o niskim i średnim ścinaniu dojrzałe burze będą przyczyniać się do niewielkich ilości prądów zstępujących, wystarczających do stworzenia mechanizmu podnoszenia krawędzi natarcia – frontu podmuchu. W środowiskach o dużym ścinaniu, utworzonych przez przeciwstawianie się wiatrom odrzutowym o niskim poziomie i wiatrom synoptycznym, prądy wstępujące i wynikające z nich prądy zstępujące mogą być znacznie bardziej intensywne (powszechne w mezocyklonach superkomórki ). Wypływ zimnego powietrza opuszcza obszar spływu linii szkwału do strumienia średniego poziomu, co pomaga w procesach zstępujących.

Poważne wskaźniki pogodowe

Poważne linie szkwału zwykle wyginają się z powodu utworzenia silniejszego mezoskalowego systemu wysokiego ciśnienia ( mezowysokiego ) w obszarze konwekcyjnym z powodu silnego ruchu opadającego za linią szkwału i mogą przybrać formę zrywu . Różnica ciśnień między wysokim i niższym ciśnieniem w mezoskali przed linią szkwału powoduje silne wiatry, które są najsilniejsze tam, gdzie linia jest najbardziej wygięta.

Innym wskaźnikiem obecności trudnych warunków pogodowych wzdłuż linii szkwału jest ich przekształcenie w wzór fali echa liniowego (LEWP). LEWP to specjalna konfiguracja w linii burz konwekcyjnych, która wskazuje na obecność obszaru niskiego ciśnienia i możliwość niszczących wiatrów, dużego gradu i tornad. Na każdym załamaniu wzdłuż LEWP znajduje się mezoskalowy obszar niskiego ciśnienia, który może zawierać tornado. W odpowiedzi na bardzo silny odpływ na południowy zachód od niżu mezoskalowego, część linii wybrzusza się na zewnątrz, tworząc echo dziobowe. Za tym wybrzuszeniem znajduje się mezoskalowy obszar wysokiego ciśnienia.

Przedstawienie na mapach

Jak linia szkwału jest przedstawiana przez NWS na mapach pogodowych

Linie szkwału są przedstawiane w analizach powierzchni przeprowadzonych przez National Weather Service (NWS) jako naprzemienny wzór dwóch czerwonych kropek i kreski oznaczonej „SQLN” lub „SQUALL LINE”.

Wariacje

Derecho

Chmura szelfowa na krawędzi natarcia derecho, jak sfotografowano w Minnesocie

Derecho ( z hiszpańskiego : „ derecho ” oznacza „prosty”) to szeroko rozpowszechniona i długowieczna, gwałtowna wichura indukowana konwekcyjnie w linii prostej, która jest związana z szybko poruszającym się pasmem silnych burz, zwykle przyjmujących formę echa dziobowego. Derechos wieją w kierunku ruchu związanych z nimi burz, podobnie jak front podmuchowy , z wyjątkiem tego, że wiatr jest podtrzymywany i generalnie wzrasta w sile za frontem „podmuchu”. Zjawisko ciepłej pogody, derechos, występuje głównie latem, między majem a sierpniem na półkuli północnej . Mogą wystąpić o każdej porze roku i występować równie często w nocy, jak iw ciągu dnia.

Tradycyjnymi kryteriami odróżniającymi derecho od silnej burzy są utrzymujące się wiatry o prędkości 58 mil na godzinę (93 km/h) podczas burzy w przeciwieństwie do porywów, wysoka lub szybko rosnąca prędkość do przodu oraz zasięg geograficzny (zwykle 250 mil morskich (500 km; 300 mil). Ponadto mają charakterystyczny wygląd na radarze (echo dziobowe); kilka unikalnych cech, takich jak tylne wycięcie dopływowe i wir podpórki do książek, i zwykle manifestują dwa lub więcej spadków. Chociaż burze te najczęściej występują w Ameryce Północnej, derecha występują w innych częściach świata. Poza Ameryką Północną mogą być nazywane różnymi nazwami. Na przykład w W Bangladeszu i sąsiednich częściach Indii rodzaj burzy znany jako „Nor'wester” może być postępującym derecho.

Zobacz też