Ar esate susipažinęs su super ląstelės apibrėžimu? Man atrodė, kad tai kažkas iš matematikos ar branduolinės fizikos sričių. Gal yra toks dalykas, bet mes dabar kalbėsime apie gamtos reiškinius.
Tokių reiškinių, kaip perkūnija, smarkus lietus ir stiprėjantis vėjo suintensyvėjimas, priežastis yra vienaląsčiai ir daugialąsčiai gumulonimbiniai debesys, kurie vasaros sezono metu dažnai kaupiasi danguje. Vienaląstis yra vienas atskiras kumulonimbus debesis, egzistuojantis nepriklausomai nuo kitų. Daugialąstelinė ląstelė jau yra vienaląsčių ląstelių (kaupimasis), kurias vienija vienas priešpilnis, sankaupos. Tai yra, kai viena ląstelė suyra, tada šalia jos yra kitas branduolys arba tuo pačiu metu vyksta branduolių formavimasis. Šie kompleksai gali užimti plotą nuo kelių dešimčių iki kelių šimtų tūkstančių km2.
- „Salik.biz“
Pastarosios vadinamos „Mesoscale Convective Clusters“(MCC). Jie gali sukelti galingą griovį, smarkią krušą ir gausius kritulius. Tačiau jie nėra nieko ypatingo - tik galingų gumulonimbų debesų sankaupos. Tačiau yra atmosferos formacija, sukelianti dar atšiauresnes oro sąlygas, įskaitant tornadą ir ji vadinama supercilve. Jų formavimosi sąlygos ir struktūra iš esmės skiriasi nuo įprastų gumbų debesų. Ir šis straipsnis yra tik apie šiuos nuostabius, retus ir įdomius atmosferos objektus.
Vienaląsčiai ir daugialąsčiai
Pirmiausia apsvarstykite įprastų vienaląsčių ląstelių formavimosi procesus. Giedrą vasaros dieną saulė šildo apatinį paviršių. Dėl to įvyksta šiluminė konvekcija, dėl kurios atsiranda būsimos perkūnijos „embrionai“- plokšti gubūs debesys (Cu hum.), Kurių aukštis neviršija 1 km. Paprastai jie susidaro dėl chaotiškai augančio šildomo oro - termo tūrio burbuliukų pavidalu. Tokiu atveju susidaręs debesis truks kurį laiką (keliasdešimt minučių) ir galiausiai ištirps, neperkeldamas į kitą vystymosi stadiją. Visai kitoks dalykas, kai kylanti šiluma pasireiškia ne burbulu, o nenutrūkstamu oro srautu. Tuo pačiu metu tose vietose, iš kurių pakilo oras, susidaro retumas. Jis užpildytas oru iš šonų. Viršuje, priešingai, perteklinis oras linkęs plisti į šonus. Tam tikru atstumu oro eismas užsidaro. Dėl to susidaro konvekcinė ląstelė.
Negana to, Cu hum. pereina į gumuluotus vidutinius arba gubius galingus debesis (Cu med., Cu kong.), kurių aukštis jau siekia 4 km. Kumuluotas plokščias debesis pereis į vidutinį, o paskui į galingą debesį, arba jis baigsis savo evoliucija, likęs pirmame etape, priklauso tik nuo atmosferos būklės tam tikroje vietoje ir tam tikru metu. Pagrindiniai veiksniai, prisidedantys prie konvekcinių debesų augimo, yra staigus temperatūros kritimas su aukščiu foninėje atmosferoje, taip pat šilumos išsiskyrimas fazės drėgmės perėjimų metu (kondensacija, užšalimas, sublimacija), dėl kurio ore reikia pakankamai didelio vandens garų. Ribojantis veiksnys yra sluoksnių buvimas atmosferoje, kurių temperatūra šiek tiek krinta didėjant aukščiui, iki izotermos (temperatūra nesikeičia su aukščiu) arba inversijos (atšilimas pagal aukštį). Esant palankioms sąlygoms, Cu kong.virsta „Cumulonimbus Cb“debesiu, kuris sukels lietų, perkūniją ir krušą. Bet kokiu atveju, kumulonimbus debesis iš pradžių pasirodo kaip Cu hum, o ne savaime.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Skiriamasis šio debesies bruožas yra ledinis viršūnė, pasiekusi inversinį sluoksnį (Cb aukštį lemia kondensacijos lygis ir konvekcijos lygis - atitinkamai debesies apatinė ir viršutinė ribos. Atogrąžų platumose šių debesų aukštis gali siekti 20 km ir pralaužti tropopauzę). Jis vadinamas priešpiliu ir yra tankių cirrusinių debesų, išsivysčiusių horizontalioje plokštumoje, sluoksnis. Šiuo metu debesis pasiekė maksimalų išsivystymą. Tuo pačiu metu kartu su kylančiais srautais debesyje susidaro besileidžiantys srautai. Krintantys krituliai atvėsina aplinkinį orą, jis tampa tankesnis ir pradeda nusileisti į paviršių (šį procesą žemėje stebime kaip skardį) vis labiau blokuodamas aukštupius, kurie labai reikalingi debesiui egzistuoti. Bet koks nusileidimas neigiamai veikia debesų genezę.
Taigi debesis, išaugęs iki Cb stadijos, iškart pasirašo savo mirties orderį. Tyrimai rodo, kad ypač stiprią įtaką turi apatiniai debesų sluoksniai ir jų debesų sluoksniai - iš po debesies, perkeltine prasme, pamatas yra išmušamas. Dėl to prasideda paskutinis Cb egzistavimo etapas - jo išsiskyrimas. Šiame etape po debesiu stebimi tik nusileidimai, visiškai pakeičiantys kylančius; krituliai palaipsniui silpnėja ir liaujasi, debesis tampa ne toks tankus, palaipsniui pereinant į tankių cirozinių debesų sluoksnį. Štai kur baigiasi jo egzistavimas. Taigi debesis per visus evoliucijos etapus praeina maždaug per valandą: debesis išauga per 10 minučių, brandos stadija trunka apie 20 - 25 minutes, o išsisklaidymas įvyksta maždaug per 30 minučių.
Vienaląstis yra debesis, susidedantis iš vienos konvekcinės ląstelės, tačiau dažniausiai (maždaug 80% atvejų) stebimi daugialąsčiai - konvekcinių ląstelių grupė, esanti skirtinguose vystymosi etapuose, sujungta vieno priešo. Kelių ląstelių perkūnijos metu „žemyn“augančio „tėvo“debesies srautai sukuria kylančius srautus, kurie sudaro „dukterinius“griaustinius. Tačiau reikia atsiminti, kad visos ląstelės niekada negali būti tuo pačiu vystymosi etapu! Daugelio elementų gyvenimo trukmė yra daug ilgesnė - kelių valandų tvarka.
Super ląstelė. Pagrindinės sąvokos
Super ląstelė yra labai galingas konvekcinis vienaląstis. Jo formavimo ir struktūros procesas labai skiriasi nuo įprastų debesų debesų. Todėl šis reiškinys labai domina mokslininkus. Susidomėjimas yra tas, kad paprastas vienaląstis tam tikromis sąlygomis virsta savotišku „monstru“, kuris gali egzistuoti maždaug 4–5 valandas beveik nepakitęs, yra beveik nejudantis ir generuoja visus pavojingus oro reiškinius. Superkardelio skersmuo gali siekti 50 km ar daugiau, o jo aukštis dažnai viršija 10 km. Didėjimo greitis supercilos viduje siekia 50 m / s ir dar daugiau. Dėl to kruša dažnai būna 10 cm ar didesnė. Žemiau mes apsvarstysime super ląstelės formavimosi sąlygas, dinamiką ir struktūrą.
Pagrindiniai veiksniai, būtini supercilos formavimui, yra vėjo šlyties (vėjo greičio ir krypties pokyčiai, kai sluoksnio aukštis 0 - 6 km), reaktyvinio srauto buvimas žemoje vietoje ir didelis atmosferos nestabilumas, kai stebima „sprogstamoji konvekcija“. Iš pradžių debesis turi vienaląsčių, turinčių tiesioginius kylančius šilto ir drėgno oro srautus, savybes, tačiau tada tam tikrame aukštyje pastebimas vėjo šlyties ir (arba) srovės srautas, kuris pradeda spiralėti kylančią srovę ir šiek tiek pakreipia ją nuo vertikalios ašies. Pirmame paveikslėlyje raudona plona rodyklė rodo vėjo šlyties (srovės srautą), plati rodyklė - aukštyn.
Dėl kontakto su srovės srautu jis pradeda spiralėti horizontalioje plokštumoje. Tada kylanti srovė, besisukanti spirale, pamažu virsta iš horizontalios į vertikalesnę. Tai galima pamatyti antrame paveiksle. Galų gale, pasukimas įgauna beveik vertikalią ašį. Tuo pačiu metu sukimasis tęsiasi, ir jis yra toks galingas, kad galų gale prasiskverbia per priešpriešą, sudarydamas virš jo kupolą - baisų vainiką. Šio kupolo išvaizda rodo galingus pasvirimus, kurie geba pramušti inversinį sluoksnį. Ši besisukanti kolona yra super ląstelės „širdis“ir vadinama mezociklonu. Jo skersmuo gali būti nuo 2 iki 10 km. Besisukantis vainikas tiesiog rodo mezociklono buvimą.
Ilgas super ląstelės tarnavimo laikas ir stabilumas yra susijęs su šiais dalykais. Dėl mezociklono krituliai vyksta šiek tiek toliau nuo srauto į viršų, todėl nusileidimai taip pat stebimi į šoną (daugiausia iš abiejų mezociklono pusių). Šiuo atveju abu srautai (besileidžiantys ir kylantys) egzistuoja vienas su kitu - jie yra draugai: eidami žemyn, pirmieji išstumia šiltą orą aukštyn ir neužkerta kelio jo patekimui į ląstelę, taip dar labiau sustiprindami kylančią srovę. Ir kuo galingesnis pasvirimas, tuo stipresni krituliai, sukeliantys dar didesnius nusileidimus, kurie vis labiau ir labiau verčia paviršiaus orą į viršų. Ir jei ląstelė prilygsta ratui, paaiškėja, kad krituliai tokioje situacijoje tarsi suka šį ratą. Dėl šios priežasties super ląstelė gali egzistuoti daugelį valandų,per tą laiką plečiasi dešimtimis kilometrų pločio ir ilgio, sukuriant didelę krušą, gausius kritulius ir dažnai tornadas. Šiuo metu žemės paviršiuje pasirodo 3 minifrontai: 2 šalti - žemėjančių srautų srityje, o šiltas - kylančių (žr. 1 pav.). Tai yra, pasirodo miniatiūrinis ciklonas, kurio „embrionas“yra tiksliai tas pats mezociklonas.
Kaip minėta aukščiau, tornadai atsiranda ne tik super ląstelėse, bet ir įprastose vienaląstelėse ir daugiagyslėse. Tačiau yra didelis skirtumas: super ląstelėje krituliai ir tornadai stebimi vienu metu, o vienaląsčiuose ir daugialąstelėse - pirmiausia tornadas, o po to krituliai, ir toje vietoje, kur buvo stebimas tornadas. Taip yra dėl to, kad nėra akivaizdaus debesies viršutinės „krištologeninės“dalies ir apatinės dalies, į kurią teka šiltas oras, erdvės poslinkio. Be to, superceliuliuose virš viršūnės paprastai yra srovės srautas, kuris išstumia išstumtą orą toliau nuo debesies, todėl pastebimas labai pailgas priešpilnis (žr. 1 pav.), O normalioje kameroje šaltą orą pakeitė šiltas papildomai blokuoja „galią“. Todėl tokiose ląstelėse tornadai yra trumpalaikiai, silpni,ir retai būna didesniame nei piltuvo debesyje etape.
Reikėtų pažymėti, kad super ląstelės yra tiek didelės, tiek mažos, turinčios žemą ar aukštą bambos karūną, ir gali susiformuoti bet kur, bet daugiausia centrinėse JAV valstijose - Didžiojoje lygumoje. Europoje ir Rusijoje jie yra ypač reti, ir yra tik vienas tipas - HP supercellai. Klasifikacija bus aptariama toliau. Super ląstelės visada yra susijusios su reikšminga vėjo šlyties ir aukšta CAPE verte - nestabilumo rodikliu. Super ląstelėms vertikalios šlyties riba prasideda nuo 20 m / s 0–6 km sluoksnyje.
Visi super ląstelės sukelia atšiaurias oro sąlygas (kruša, giedras, liūtys), tačiau tik 30% ar mažiau iš jų sukuria tornadas, todėl reikia pabandyti atskirti tornadą sukuriančius superceliulius nuo labiau „ramų“.
Norint suformuoti galingą mezocikloną, reikalingas galingas poslinkis 0–6 km sluoksnyje (ilgas hodografas) ir pakankamas plūdrumas. Supernamelio formavimasis esant reikšmingam hodografo kreivumui 0–2 km sluoksnyje lemia tornado vystymąsi. Tačiau tornado vystymasis priklauso nuo dinamiškos audros struktūros. Tvirtas mezociklono ir tornado vystymasis turi būti stiprus aukštyn ir vertikaliai. Sudarant mezocikloną lemiamą vertikalųjį šlyties sukeltą horizontalųjį sūkurį.
Super ląstelės paprastai skirstomos į 3 rūšis. Tačiau ne visi super ląstelės aiškiai atitinka tam tikrą rūšį ir evoliucijos metu dažnai pereina iš vienos rūšies į kitą. Visų tipų ląstelės sukuria atšiaurias oro sąlygas.
Klasikinis super ląstelė - tai yra, idealus super ląstelė, kurioje yra beveik visi aukščiau išvardyti elementai - tiek radare, tiek vizualiai. Šio tipo nestabilumo indeksai yra šie: CAPE: 1500 - 3500 J / kg, Li nuo -4 iki -10. Tačiau gamtoje tokios ląstelės yra gana retos, dažniau stebimos kitos dvi rūšys.
LP (mažo kritimo) tipo ląstelė. Šios superkameros klasė turi nedidelį plotą, kuriame mažai kritulių (lietaus, krušos), atskirtą nuo aukštupio. Šį tipą galima lengvai atpažinti pagal įbrėžto debesies griovelius, esančius aukštyn, ir kartais jis atrodo „alkanas“, palyginti su klasikiniu superceliu. Taip yra todėl, kad jie susiformuoja išilgai vadinamųjų. sausos linijos (kai šalia paviršiaus pastebimas šiltas ir drėgnas oras, kuris plečiasi, pavyzdžiui, šaltas frontas, po karštesniu ir sausesniu oru, nes pastarasis yra mažiau tankus), turinčios mažai drėgmės savo plėtrai, nepaisant stipraus vėjo šlyties … Tokios ląstelės paprastai greitai suyra, nesikeisdamos į kitas rūšis. Paprastai jie sukuria silpnus tornadas ir kruša yra mažesnė nei 1 colis. Dėl stipraus lietaus trūkumošio tipo ląstelėse yra silpni radaro atspindžiai, be aiškaus kablio aido, nors tuo metu iš tikrųjų stebimas tornadas. Tokių ląstelių perkūnijos aktyvumas yra žymiai mažesnis, palyginti su kitomis rūšimis, o žaibas dažniausiai vyksta debesyje (IC), o ne tarp debesies ir žemės (CG). Šie super ląstelės susidaro esant CAPE lygiui 500–3500 J / kg, o Li: -2 - (–8). Tokios ląstelės randamos daugiausia centrinėse JAV valstijose pavasario ir vasaros mėnesiais. Jie taip pat buvo pastebėti Australijoje. Tokios ląstelės randamos daugiausia centrinėse JAV valstijose pavasario ir vasaros mėnesiais. Jie taip pat buvo pastebėti Australijoje. Tokios ląstelės randamos daugiausia centrinėse JAV valstijose pavasario ir vasaros mėnesiais. Jie taip pat buvo pastebėti Australijoje.
Super ląstelių tipo HP (didelis kritulys). Šio tipo super ląstelėje yra daug daugiau kritulių nei kitose, kurios gali visiškai apimti mezocikloną. Tokia ląstelė yra ypač pavojinga, nes joje gali būti galingas tornadas, vizualiai paslėptas už kritulių sienos. HP superceliuliai dažnai sukelia potvynius ir smarkiai smunka, tačiau yra mažesnė tikimybė, kad jie sukels didelę krušą nei kiti tipai. Buvo pažymėta, kad šie super ląstelės sukuria daugiau IC ir CG išmetimų nei kiti tipai. Šių super ląstelių CAPE indeksas yra 2000–7000 J / kg ar daugiau, o Li turėtų būti žemiau –6. Tokios ląstelės juda palyginti lėtai.
Po 4 metų nesėkmingų paieškų fotografas Mike'as Olbinski rado tai, ko ieškojo. Birželio 3 d., Netoli Bookerio, Teksase, jis pamatė tą labai retą besisukantį supercilą.
Žiūrėkite per HD ekraną per visą ekraną:
Štai dar vienas vaizdo įrašas: