Κύκλος ζωής μιας καταιγίδας

Είτε πρόκειται για θεατή είτε για «σπαθιά», οι πιθανότητες είναι ότι ποτέ δεν έχετε παραπλανήσει την όραση ή τους ήχους μιας προσέγγισης καταιγίδα. Και δεν είναι περίεργο γιατί. Πάνω από 40.000 εμφανίζονται παγκοσμίως κάθε μέρα. Από αυτό το σύνολο, 10.000 εμφανίζονται καθημερινά μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Τους ανοιξιάτικους και καλοκαιρινούς μήνες, οι καταιγίδες φαίνεται να συμβαίνουν σαν ρολόι. Αλλά μην ξεγελιέστε! Οι καταιγίδες μπορούν να εμφανιστούν σε όλες τις εποχές του χρόνου και σε όλες τις ώρες της ημέρας (όχι μόνο απογεύματα ή βραδιές). Οι ατμοσφαιρικές συνθήκες πρέπει να είναι σωστές.

Ποιες είναι αυτές οι συνθήκες και πώς οδηγούν στην ανάπτυξη καταιγίδων;

Προκειμένου να αναπτυχθεί μια καταιγίδα, πρέπει να υπάρχουν 3 ατμοσφαιρικά συστατικά: ανελκυστήρας, αστάθεια και υγρασία.

Ο ανελκυστήρας είναι υπεύθυνος για την εκκίνηση του updraft - της μετανάστευσης του αέρα προς τα πάνω στην ατμόσφαιρα - που είναι απαραίτητο για την παραγωγή σύννεφου καταιγίδας (cumulonimbus).

Η ανελκυστήρα επιτυγχάνεται με διάφορους τρόπους, ενώ η πιο κοινή είναι η διέλευση θέρμανση διαφορικού, ή μεταγωγή. Καθώς ο ήλιος θερμαίνει το έδαφος, ο ζεστός αέρας στην επιφάνεια γίνεται λιγότερο πυκνός και ανεβαίνει. (Φανταστείτε φυσαλίδες αέρα που ανεβαίνουν από τον πυθμένα ενός δοχείου βραστό νερό).

Άλλοι μηχανισμοί ανύψωσης περιλαμβάνουν ζεστό αέρα που υπερκαλύπτει ένα ψυχρό μέτωπο, ψυχρό αέρα σε χαμηλότερες τιμές από ένα θερμό μέτωπο (και οι δύο είναι γνωστοί ως μετωπική ανύψωση), ο αέρας αναγκάζεται προς τα πάνω κατά μήκος της πλευράς ενός βουνού (γνωστός ως οριζόντια ανύψωση), και ο αέρας που συναντάται σε κεντρικό σημείο (γνωστός ως σύγκλιση.

Αφού δοθεί αέρας προς τα πάνω, χρειάζεται κάτι για να βοηθήσει να συνεχίσει την αυξανόμενη κίνηση του. Αυτό το "κάτι" είναι αστάθεια.

Η ατμοσφαιρική σταθερότητα είναι ένα μέτρο του πόσο φουσκωμένος είναι ο αέρας. Εάν ο αέρας είναι ασταθής, αυτό σημαίνει ότι είναι πολύ φουσκωμένο και μόλις τεθεί σε κίνηση θα ακολουθήσει αυτή την κίνηση αντί να επιστρέψει στην θέση εκκίνησης. Εάν μια ασταθή μάζα αέρα πιέζεται προς τα πάνω από μια δύναμη, τότε θα συνεχίσει προς τα επάνω (ή εάν πιεστεί προς τα κάτω, θα συνεχίσει προς τα κάτω).

Ο θερμός αέρας θεωρείται γενικά ασταθής, διότι ανεξάρτητα από τη δύναμη, έχει την τάση να αυξάνεται (ενώ ο κρύος αέρας είναι πιο πυκνός και οι νεροχύτες).

Η ανύψωση και η αστάθεια έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση του αέρα, αλλά για να σχηματιστεί ένα σύννεφο, πρέπει να υπάρχει αρκετή υγρασία στα πλαίσια ο αέρας που συμπυκνώνεται στα σταγονίδια νερού όπως και ανεβαίνει. Οι πηγές υγρασίας περιλαμβάνουν μεγάλα σώματα νερού, όπως ωκεανούς και λίμνες. Ακριβώς όπως οι θερμές θερμοκρασίες αέρα βοηθούν την ανύψωση και την αστάθεια, τα ζεστά νερά βοηθούν στην κατανομή της υγρασίας. Έχουν υψηλότερο εξάτμιση που σημαίνει ότι απελευθερώνουν πιο εύκολα την υγρασία στην ατμόσφαιρα από ό, τι τα πιο δροσερά νερά.

Στις ΗΠΑ, το κόλπος του Μεξικού και ο Ατλαντικός Ωκεανός είναι σημαντικές πηγές υγρασίας για την τροφοδοσία σοβαρών καταιγίδων.

Ναι, αυτό είναι πυκνό σύννεφο όπως λέμε δίκαιη καιρικές συνθήκες. Οι καταιγίδες προέρχονται από αυτόν τον μη απειλητικό τύπο σύννεφων.

Ενώ αρχικά αυτό μπορεί να φαίνεται αντιφατικό, θεωρήστε αυτό: η θερμική αστάθεια (η οποία προκαλεί την ανάπτυξη καταιγίδας) είναι επίσης η ίδια η διαδικασία με την οποία σχηματίζεται ένα σύννεφο σύννεφο. Καθώς ο ήλιος θερμαίνει την επιφάνεια της Γης, ορισμένες περιοχές θερμαίνονται ταχύτερα από άλλες. Αυτές οι θερμότερες θύλακες αέρα καθίστανται λιγότερο πυκνές από τον περιβάλλοντα αέρα που τους αναγκάζει να ανεβαίνουν, να συμπυκνώνονται και να σχηματίζουν σύννεφα. Εντούτοις, μέσα σε λίγα λεπτά από το σχηματισμό, αυτά τα σύννεφα εξατμίζονται στον αέρα ξηραντήρα στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Αν αυτό συμβεί για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, ο αέρας τελικά υγραίνει και από εκεί και πέρα, συνεχίζει ανάπτυξη νέφους παρά να το καταπνίξει.

Αυτή η κατακόρυφη ανάπτυξη νέφους, που αναφέρεται ως α updraft, είναι αυτό που χαρακτηρίζει το στάδιο της ομαδικής ανάπτυξης. Λειτουργεί για χτίζω η καταιγίδα. (Αν έχετε παρακολουθήσει πάντα ένα σύννεφο cumulus στενά, μπορείτε πραγματικά να δείτε αυτό να συμβεί. (Το σύννεφο αρχίζει να αυξάνεται προς τα πάνω και ψηλότερα στον ουρανό.)

Κατά τη διάρκεια του κομματιού, ένα κανονικό σύννεφο μπορεί να μεγαλώσει σε ένα cumulonimbus που έχει ύψος περίπου 20.000 πόδια (6 χλμ.). Σε αυτό το ύψος, το σύννεφο περνά από το επίπεδο κατάψυξης 0 ° C (32 ° F) και αρχίζει να σχηματίζεται η καθίζηση. Καθώς η βροχόπτωση συσσωρεύεται μέσα στο σύννεφο, καθίσταται πολύ βαρύ για να στηρίξει τις αναβαθμίσεις. Πέφτει μέσα στο σύννεφο, προκαλώντας οπισθοδρόμηση στον αέρα. Αυτό, με τη σειρά του, δημιουργεί μια περιοχή προς τα κάτω κατευθυνόμενο αέρα που αναφέρεται ως a downdraft.

Ο καθένας που έχει βιώσει μια καταιγίδα είναι εξοικειωμένος με την ώριμη φάση του - την εποχή που αισθάνονται στην επιφάνεια οι έντονοι άνεμοι και οι έντονες βροχοπτώσεις. Εντούτοις, αυτό που μπορεί να είναι άγνωστο είναι το γεγονός ότι το κατώφλι της καταιγίδας είναι η υποκείμενη αιτία αυτών των δύο κλασσικών καιρικών συνθηκών καταιγίδας.

Θυμηθείτε ότι καθώς η βροχόπτωση συσσωρεύεται μέσα σε ένα σύννεφο cumulonimbus, τελικά δημιουργεί ένα downdraft. Λοιπόν, καθώς το downdraft ταξιδεύει προς τα κάτω και βγαίνει από τη βάση του σύννεφου, η βροχόπτωση απελευθερώνεται. Μια βιασύνη από ξηρό αέρα που έχει κρυώσει με βροχή το συνοδεύει. Όταν ο αέρας φτάσει στην επιφάνεια της Γης, εξαπλώνεται μπροστά από το σύννεφο καταιγίδας - ένα γεγονός που είναι γνωστό ως μπροστά ριπή. Το μπροστινό μέρος της ριπής είναι ο λόγος για τον οποίο οι δροσερές, ευχάριστες συνθήκες είναι συχνά αισθητές κατά την έναρξη μιας βροχής.

Με την ανεστραμμένη καταιγίδα που συμβαίνει δίπλα-δίπλα με το κορδόνι του, το σύννεφο καταιγίδας συνεχίζει να μεγεθύνεται. Μερικές φορές η ασταθής περιοχή φτάνει μέχρι το κάτω μέρος της στρατόσφαιρα. Όταν οι κροκοδείκτες ανεβαίνουν σε αυτό το ύψος, αρχίζουν να εξαπλώνονται πλευρικά. Αυτή η ενέργεια δημιουργεί την χαρακτηριστική κορυφή του άκμονα. (Επειδή ο άκμονας βρίσκεται πολύ ψηλά στην ατμόσφαιρα, αποτελείται από κρυστάλλους πύκνωσης / πάγου.)

Όλο το διάστημα, ψυχρότερο, ξηρότερο (και επομένως βαρύτερο) αέρα από το εξωτερικό του νέφους εισάγεται στο περιβάλλον της νέφωσης απλά με την πράξη της ανάπτυξης του.

Με την πάροδο του χρόνου, καθώς ο ψυχρότερος αέρας έξω από το περιβάλλον της νέφωσης διεισδύει ολοένα και περισσότερο στο αναπτυσσόμενο σύννεφο της καταιγίδας, το κατώφλι της καταιγίδας τελικά ξεπερνάει το ρυθμό του. Χωρίς παροχή ζεστού, υγρού αέρα για να διατηρηθεί η δομή του, η καταιγίδα αρχίζει να εξασθενεί. Το σύννεφο αρχίζει να χάνει τα φωτεινά, τραγανή περιγράμματα του και, αντίθετα, φαίνεται πιο ζαρωμένο και μουτζουρωμένο - ένα σημάδι ότι γερνάει.

Η όλη διαδικασία κύκλου ζωής διαρκεί περίπου 30 λεπτά. Ανάλογα με τον τύπο καταιγίδας, μια καταιγίδα μπορεί να περάσει από αυτήν μόνο μία φορά (μεμονωμένη κυψέλη) ή πολλαπλές φορές (πολυκύτταρο). (Το μέτωπο της ριπής προκαλεί συχνά την ανάπτυξη νέων καταιγίδων ενεργώντας ως πηγή ανύψωσης για γειτονικό υγρό, ασταθές αέρα).