Гроза - Thunderstorm

Гроза
FoggDam-NT.jpg
Типичная гроза над полем.
Ареал появления В основном тропические, а также умеренные регионы.
Сезон Чаще всего встречается весной и летом. (в регионах с умеренным климатом)
Обычен в сезон дождей. (в тропических регионах)
Эффект Зависит от шторма, может быть дождь, град и / или сильный ветер. Может вызвать наводнение или пожар.
Летняя гроза в лесу

Грозы , также известный как грозы или грозы , буря характеризуется наличием молнии и ее акустический эффект на атмосферу Земли , известный как гром . Относительно слабые грозы иногда называют грозовыми ливнями . Грозы происходят в облаках, известных как кучево-дождевые облака . Обычно они сопровождаются сильными ветрами и часто вызывают сильный дождь, а иногда и снег , мокрый снег или град , но некоторые грозы производят мало осадков или вообще не производят их. Грозы могут выстраиваться в серию или превращаться в дождевую полосу , известную как линия шквала . Сильные или сильные грозы включают некоторые из наиболее опасных погодных явлений, включая сильный град, сильный ветер и торнадо . Некоторые из наиболее продолжительных сильных гроз, известных как суперячейки , вращаются, как и циклоны. Хотя большинство гроз движется со средним ветровым потоком через слой тропосферы, который они занимают, вертикальный сдвиг ветра иногда вызывает отклонение их курса под прямым углом к ​​направлению сдвига ветра.

Грозы возникают в результате быстрого восходящего движения теплого влажного воздуха, иногда вдоль фронта . Однако для того, чтобы воздух быстро ускорялся вверх, требуется какое-то нагнетание облаков , будь то передняя часть, коротковолновая впадина или другая система. Когда теплый влажный воздух движется вверх, он охлаждается, конденсируется и образует кучево-дождевое облако, которое может достигать высоты более 20 километров (12 миль). Когда поднимающийся воздух достигает температуры точки росы , водяной пар конденсируется в капли воды или лед, локально снижая давление внутри грозовой ячейки. Любые осадки выпадают на большое расстояние через облака к поверхности Земли. Когда капли падают, они сталкиваются с другими каплями и становятся больше. Падающие капли создают нисходящий поток, поскольку он увлекает за собой холодный воздух, и этот холодный воздух распространяется по поверхности Земли, иногда вызывая сильные ветры, которые обычно связаны с грозами.

Грозы могут образовываться и развиваться в любом географическом месте, но чаще всего в пределах средних широт , где теплый влажный воздух тропических широт сталкивается с более холодным воздухом полярных широт. Грозы ответственны за развитие и формирование многих суровых погодных явлений. Грозы и явления, которые происходят вместе с ними, представляют большую опасность. Ущерб, результаты гроз в основном нанесенная Downburst ветров, больших градин, и внезапные наводнения , вызванные тяжелыми осадками . Более сильные грозовые ячейки способны вызывать смерчи и смерчи .

Есть три типа гроз: одноклеточные , многоклеточные и сверхъячейковые . Грозы Supercell самые сильные и сильные. Мезомасштабные конвективные системы, образованные благоприятным вертикальным сдвигом ветра в тропиках и субтропиках, могут быть причиной развития ураганов . Сухие грозы без осадков могут вызвать возникновение лесных пожаров из-за тепла, выделяемого сопровождающей их молнией , падающей из облака на землю . Для изучения гроз используются несколько средств: метеорологический радар , метеостанции и видеосъемка. У прошлых цивилизаций были различные мифы о грозах и их развитии еще в 18 веке. За пределами земной атмосферы грозы наблюдались также на планетах Юпитера , Сатурна , Нептуна и, возможно, Венеры .

Жизненный цикл

Этапы грозовой жизни.

Теплый воздух имеет меньшую плотность, чем холодный, поэтому более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный воздух оседает на дне (этот эффект можно увидеть на воздушном шаре ). Облака образуются как относительно более теплый воздух, несущий влагу, поднимающийся в более прохладном воздухе. Влажный воздух поднимается вверх и при этом охлаждается, и часть водяного пара в этом поднимающемся воздухе конденсируется . Когда влага конденсируется, она высвобождает энергию, известную как скрытая теплота конденсации, которая позволяет поднимающемуся пакету воздуха охлаждаться меньше, чем более холодный окружающий воздух, продолжая восхождение облака. Если в атмосфере присутствует достаточная нестабильность , этот процесс будет продолжаться достаточно долго, чтобы образовались кучево-дождевые облака и образовались молнии и гром . Метеорологические индексы, такие как доступная конвективная потенциальная энергия (CAPE) и повышенный индекс, могут использоваться для помощи в определении потенциального восходящего вертикального развития облаков. Как правило, для образования грозы требуется три условия:

  1. Влага
  2. Нестабильная воздушная масса
  3. Подъемная сила (тепло)

Все грозы, независимо от типа, пройти три этапа: стадия развития , то зрелый этап и этап диссипации . Средняя гроза имеет диаметр 24 км (15 миль). В зависимости от условий в атмосфере каждая из этих трех стадий занимает в среднем 30 минут.

Стадия разработки

Кучевые 'превращение в зрелые кучево - дождевые наковальни .

Первая стадия грозы - стадия кучевых облаков или стадия развития. На этом этапе масса влаги поднимается вверх в атмосферу. Спусковым механизмом для этого подъема может быть солнечное освещение , когда нагревание земли вызывает термики , или когда два ветра сходятся, вынуждая воздух подниматься вверх, или когда ветер дует над местностью с увеличивающейся высотой. Влага, уносимая вверх, охлаждается в виде жидких капель воды из-за более низких температур на большой высоте, которые выглядят как кучевые облака. Когда водяной пар конденсируется в жидкость, выделяется скрытое тепло , которое нагревает воздух, в результате чего он становится менее плотным, чем окружающий более сухой воздух. Воздух имеет тенденцию подниматься восходящим потоком в процессе конвекции (отсюда и термин конвективные осадки ). Этот процесс создает зону низкого давления внутри и под формирующейся грозой. Во время типичной грозы около 500 миллионов килограммов водяного пара поднимается в атмосферу Земли .

Зрелая стадия

Грозовая туча в форме наковальни на зрелой стадии

В зрелой стадии грозы нагретый воздух продолжает подниматься, пока не достигнет области более теплого воздуха и не сможет подниматься дальше. Часто эта «шапка» является тропопаузой . Вместо этого воздух вынужден расширяться, придавая шторму характерную форму наковальни . Образовавшееся облако называется кучево-дождевыми облаками . Капли воды сливаются в более крупные и тяжелые капли и замерзают, превращаясь в частицы льда. Когда они падают, они тают, превращаясь в дождь. Если восходящий поток достаточно сильный, капли удерживаются в воздухе достаточно долго, чтобы стать настолько большими, что они не тают полностью, а падают как град . Хотя восходящие потоки все еще присутствуют, падающий дождь увлекает за собой окружающий воздух, создавая также нисходящие потоки . Одновременное присутствие восходящего и нисходящего потока отмечает зрелую стадию шторма и создает кучево-дождевые облака. На этом этапе может возникнуть значительная внутренняя турбулентность , которая проявляется в виде сильных ветров, сильных молний и даже торнадо .

Как правило, при небольшом сдвиге ветра шторм быстро переходит в стадию рассеяния и `` сам проливает дождь '', но при значительном изменении скорости или направления ветра нисходящий поток будет отделен от восходящего, и шторм может стать суперячейкой , где зрелая стадия может продержаться несколько часов.

Рассеивающая стадия

Гроза в окружающей среде без ветра, которая может срезать шторм или сдувать наковальню в любом направлении.
Фланговая линия перед рассеивающимся кучево-дождевым облаком наковальни

На стадии рассеяния во время грозы преобладает нисходящий поток. Если атмосферные условия не поддерживают развитие суперклеток, эта стадия наступает довольно быстро, примерно через 20–30 минут после наступления грозы. Нисходящий поток вытолкнет из грозы, ударится о землю и распространится. Это явление известно как нисходящий выброс . Прохладный воздух, переносимый нисходящим потоком к земле, перекрывает приток грозы, восходящий поток исчезает, и гроза рассеивается. Грозы в атмосфере, в которой практически отсутствует вертикальный сдвиг ветра, ослабевают, как только они направляют границу оттока во всех направлениях, которая затем быстро перекрывает приток относительно теплого влажного воздуха и останавливает дальнейшее развитие грозы. Нисходящий поток, ударяясь о землю, создает границу оттока . Это может вызвать нисходящие порывы, потенциально опасные условия для полета самолета, поскольку происходит существенное изменение скорости и направления ветра, что приводит к снижению скорости полета и последующему снижению подъемной силы самолета. Чем сильнее граница оттока , тем сильнее становится результирующий вертикальный сдвиг ветра.

Классификация

Условия благоприятные для типов и комплексов гроз.

Существует четыре основных типа гроз: одноклеточная, многоклеточная, линия шквала (также называемая многоклеточной линией) и суперячейка. Какой тип формируется, зависит от нестабильности и относительного ветрового режима в разных слоях атмосферы (« сдвиг ветра »). Однокамерные грозы образуются в условиях низкого вертикального сдвига ветра и длятся всего 20–30 минут.

Организованные грозы и грозовые скопления / грозовые скопления могут иметь более длительный жизненный цикл, поскольку они образуются в средах со значительным вертикальным сдвигом ветра, обычно более 25 узлов (13 м / с) в самых нижних 6 километрах (3,7 мили) тропосферы , что помогает развитие более сильных восходящих потоков, а также различных форм суровой погоды. Суперячейка - самая сильная из гроз, которая чаще всего связана с сильным градом, сильным ветром и образованием торнадо. Количество атмосферных осадков более 31,8 миллиметра (1,25 дюйма) способствует развитию организованных грозовых комплексов. В тех регионах, где выпадают сильные дожди, обычно уровень воды в осадке превышает 36,9 миллиметра (1,45 дюйма). Для развития организованной конвекции обычно требуются значения CAPE выше 800 Дж / кг на входе.

Одноклеточный

Одноклеточная гроза над Вагга-Вагга .

Технически этот термин относится к одной грозе с одним главным восходящим потоком. Также известные как грозы с воздушными массами , это типичные летние грозы во многих регионах с умеренным климатом. Они также возникают в прохладном нестабильном воздухе, который часто следует за прохождением холодного фронта от моря зимой. В группе гроз термин «ячейка» относится к каждому отдельному главному восходящему потоку. Грозовые ячейки иногда образуются изолированно, так как возникновение одной грозы может создать границу оттока, которая инициирует развитие новой грозы. Такие штормы редко бывают сильными и являются результатом местной атмосферной нестабильности; отсюда и термин «гроза воздушных масс». Когда с такими штормами связан короткий период суровой погоды, это называется сильным пульсирующим штормом. Пульсирующие сильные штормы плохо организованы и происходят случайным образом во времени и пространстве, что затрудняет их прогнозирование. Однокамерные грозы обычно длятся 20–30 минут.

Многосотовые кластеры

Группа гроз над Бразилией, сфотографированная космическим шаттлом "Челленджер" .

Это наиболее распространенный тип развития грозы. Зрелые грозы встречаются около центра скопления, а рассеянные грозы - с подветренной стороны. Многоклеточные штормы образуются как группы штормов, но затем могут превращаться в одну или несколько линий шквалов . Хотя каждая ячейка кластера может длиться всего 20 минут, сам кластер может сохраняться часами. Они часто возникают из-за конвективных восходящих потоков внутри или вблизи горных хребтов и линейных погодных границ, таких как сильные холодные фронты или впадины низкого давления. Этот тип шторма сильнее, чем шторм с одной ячейкой, но намного слабее, чем шторм с суперячейкой. Опасности, связанные с многоклеточным кластером, включают умеренный град, внезапные наводнения и слабые торнадо.

Многоклеточные линии

Линия шквала - это удлиненная линия сильных гроз, которые могут образовываться вдоль или перед холодным фронтом . В начале 20 века этот термин использовался как синоним холодного фронта . Линия шквалов содержит сильные осадки , град , частые молнии , сильные прямые ветры и, возможно, смерчи и смерчи . Суровую погоду в виде сильных прямолинейных ветров можно ожидать в районах, где линия шквала имеет форму дугообразного эха в пределах наиболее изогнутой части линии. Торнадо можно найти вдоль волн внутри линейного эхо-волнового паттерна , или LEWP, где присутствуют области мезомасштабного низкого давления . Некоторые отголоски лука летом называются деречо и довольно быстро перемещаются по большим участкам территории. На заднем крае дождевого экрана, связанном со зрелыми линиями шквала, может образоваться нижний след , который представляет собой мезомасштабную область низкого давления, которая образуется за мезомасштабной системой высокого давления, обычно присутствующей под дождевым пологом, что иногда связано с тепловым выбросом. . Этот вид шторма также известен как «Ветер Каменного озера» (традиционный китайский: 石湖 風 - ши2 ху2 фэн1, упрощенный китайский: 石湖 风) на юге Китая.

Суперячейки

Заходящее солнце освещает вершину грозового облака в форме классической наковальни в восточной части Небраски , США.

Суперячейки - это большие, обычно сильные , квазистационарные бури, которые образуются в среде, где скорость ветра или направление ветра изменяется с высотой (« сдвиг ветра »), и они имеют отдельные нисходящие и восходящие потоки (т. Е. Там, где выпадают связанные с ними осадки. не падающий через восходящий поток) с сильным вращающимся восходящим потоком (« мезоциклон »). Эти штормы обычно имеют такие мощные восходящие потоки, что верхняя часть грозового облака суперячейки (или наковальни) может прорваться через тропосферу и достичь нижних уровней стратосферы . Штормы Supercell могут достигать 24 километров (15 миль) в ширину. Исследования показали, что по крайней мере 90 процентов суперэлементов вызывают суровые погодные условия . Эти штормы могут вызывать разрушительные торнадо , чрезвычайно большие градины (10 сантиметров или 4 дюйма в диаметре), прямой ветер со скоростью более 130 км / ч (81 миль в час) и внезапные наводнения . Фактически, исследования показали, что большинство торнадо возникает из-за этого типа грозы. Суперячейки обычно являются самым сильным типом грозы.

Сильные грозы

В Соединенных Штатах гроза классифицируется как сильная, если скорость ветра достигает не менее 93 километров в час (58 миль в час), град составляет 25 миллиметров (1 дюйм) в диаметре или больше, или если сообщается о воронкообразных облаках или торнадо . Хотя воронкообразное облако или торнадо указывает на сильную грозу, вместо предупреждения о сильной грозе выдается предупреждение о торнадо . Предупреждение о сильной грозе выдается, если гроза становится сильной или скоро станет сильной. В Канаде интенсивность осадков, превышающая 50 миллиметров (2 дюйма) за один час или 75 миллиметров (3 дюйма) за три часа, также используется для обозначения сильных гроз. Сильные грозы могут возникать из-за ливневой камеры любого типа. Однако линии многоклеточных , сверхъячейковых и шквальных явлений представляют собой наиболее распространенные формы гроз, вызывающих суровые погодные условия.

Мезомасштабные конвективные системы

MCC движется через Новую Англию : 2 августа 2006 г., 06:00 UTC

Мезомасштабная конвективная система (MCS) , представляет собой комплекс , который становится гроз , организованных в масштабе большем , чем отдельные гроз , но меньше , чем внетропических циклонов , и обычно сохраняется в течение нескольких часов или более. Общая картина облаков и осадков в мезомасштабной конвективной системе может быть круглой или линейной по форме и включать погодные системы, такие как тропические циклоны , линии шквалов , снежные явления, связанные с эффектом озера , полярные депрессии и мезомасштабные конвективные комплексы (МСС), и они обычно образуют возле погодных фронтов . Большинство мезомасштабных конвективных систем развиваются в одночасье и продолжают свою жизнь на следующий день. Они имеют тенденцию образовываться, когда температура поверхности днем ​​и ночью меняется более чем на 5 ° C (9 ° F). Тип, который образуется в теплое время года над сушей, отмечен в Северной Америке, Европе и Азии, с максимумом активности в поздние полуденные и вечерние часы.

Формы MCS, которые развиваются в тропиках, используются либо в зоне межтропической конвергенции, либо в муссонных впадинах , как правило, в теплое время года между весной и осенью. Над сушей формируются более интенсивные системы, чем над водой. Единственное исключение - снежные полосы с эффектом озера , которые образуются из-за движения холодного воздуха через относительно теплые водоемы и возникают с осени до весны. Полярные минимумы - это второй особый класс MCS. Они образуются в высоких широтах в холодное время года. Как только родительская MCS умирает, может произойти более позднее развитие грозы в связи с ее остаточным мезомасштабным конвективным вихрем (MCV). Мезомасштабные конвективные системы важны для климатологии осадков в Соединенных Штатах над Великими равнинами, поскольку они приносят в регион около половины годового количества осадков в теплый сезон.

Движение

Двумя основными способами перемещения грозы являются адвекция ветра и распространение по границам оттока к источникам большего количества тепла и влаги. Многие грозы движутся со средней скоростью ветра через тропосферу Земли , самые низкие 8 километров (5,0 миль) атмосферы Земли . Более слабые грозы управляются ветрами, более близкими к поверхности Земли, чем более сильные грозы, поскольку более слабые грозы не такие высокие. Организованные долгоживущие грозовые ячейки и комплексы движутся под прямым углом к ​​направлению вектора вертикального сдвига ветра . Если фронт порыва или передний край границы оттока движется впереди грозы, его движение будет ускоряться в тандеме. Это больше имеет значение при грозах с сильными осадками (HP), чем при грозах с небольшим количеством осадков (LP). Когда сливаются грозы, что наиболее вероятно, когда многочисленные грозы существуют в непосредственной близости друг от друга, движение более сильной грозы обычно диктует будущее движение объединенной ячейки. Чем сильнее средний ветер, тем меньше вероятность того, что в шторм будут вовлечены другие процессы. На метеорологическом радаре штормы отслеживаются с помощью выдающейся функции и отслеживаются от сканирования к сканированию.

Задняя гроза

Задняя гроза, обычно называемая учебной грозой , - это гроза, при которой новое развитие происходит с наветренной стороны (обычно на западной или юго-западной стороне в Северном полушарии ), так что гроза, кажется, остается стационарной или распространяется. в обратном направлении. Хотя шторм часто кажется неподвижным на радаре или даже движется против ветра, это иллюзия. Шторм - это действительно многоячеечный шторм с новыми, более сильными ячейками, которые формируются с подветренной стороны, заменяя старые ячейки, которые продолжают дрейфовать по ветру. Когда это произойдет, возможно катастрофическое наводнение. В 1972 году в Рэпид-Сити, штат Южная Дакота , необычное выравнивание ветров на разных уровнях атмосферы в совокупности произвело непрерывный обучающий набор ячеек, которые обрушили огромное количество дождя на одну и ту же территорию, что привело к разрушительным внезапным наводнениям . Аналогичное событие произошло в Боскасле , Англия, 16 августа 2004 г. и над Ченнаи 1 декабря 2015 г.

Опасности

Каждый год многие люди гибнут или получают серьезные травмы в результате сильных гроз, несмотря на предварительное предупреждение. Хотя сильные грозы чаще всего случаются весной и летом, они могут происходить практически в любое время года.

Молния между облаками и землей

Ответный удар, удар молнии облако-земля во время грозы.
Непрерывная молния во время грозы

Молния между облаками и землей часто возникает в явлениях грозы и представляет множество опасностей для ландшафтов и населения. Одной из наиболее серьезных опасностей, которые может представлять молния, являются лесные пожары, которые они способны вызвать. В режиме гроз с малым количеством осадков (LP), когда выпадает небольшое количество осадков, осадки не могут предотвратить возникновение пожаров, когда растительность высыхает, поскольку молния производит концентрированное количество экстремального тепла. Иногда возникают прямые повреждения, вызванные ударами молнии. В областях с высокой частотой молний "облако-земля", например во Флориде, от молний ежегодно погибает несколько человек, чаще всего среди людей, работающих на улице.

Кислотный дождь также является частым риском, вызываемым молнией. Дистиллированная вода имеет нейтральный pH 7. «Чистый» или незагрязненный дождь имеет слабокислый pH около 5,2, потому что углекислый газ и вода в воздухе взаимодействуют вместе с образованием угольной кислоты , слабой кислоты (pH 5,6 в дистиллированной воде), но незагрязненный дождь также содержит другие химические вещества. Оксид азота, присутствующий во время явления грозы, вызванный окислением атмосферного азота, может привести к образованию кислотных дождей, если оксид азота образует соединения с молекулами воды в осадках, вызывая, таким образом, кислотный дождь. Кислотный дождь может повредить инфраструктуру, содержащую кальцит или некоторые другие твердые химические соединения. В экосистемах кислотные дожди могут растворять растительные ткани растительности и усиливать процесс подкисления в водоемах и почве , что приводит к гибели морских и наземных организмов.

Град

Град в Боготе , Колумбия.

Любая гроза, производящая град, достигающий земли, называется градом. Грозовые облака, способные производить град, часто приобретают зеленую окраску. Град чаще встречается вдоль горных хребтов, потому что горы заставляют подниматься горизонтальный ветер (известный как орографический подъем ), тем самым усиливая восходящие потоки во время гроз и делая град более вероятным. Один из наиболее частых регионов для сильного града - гористая северная часть Индии, где в 1888 году было зарегистрировано одно из самых высоких показателей смертности от града за всю историю наблюдений. Китай также переживает сильные ливни. По всей Европе в Хорватии часто бывает град.

В Северной Америке град наиболее распространен в районе пересечения Колорадо , Небраски и Вайоминга , известном как «Аллея Града». Град в этом регионе случается в период с марта по октябрь в дневные и вечерние часы, причем основная масса выпадает с мая по сентябрь. Шайенн, штат Вайоминг, является наиболее подверженным граду городом Северной Америки, в среднем от девяти до десяти градов за сезон. В Южной Америке районы, подверженные граду, - это такие города, как Богота, Колумбия.

Град может нанести серьезный ущерб, особенно автомобилям , самолетам, окнам в крыше, конструкциям со стеклянной крышей, домашнему скоту и, чаще всего, сельскохозяйственным культурам . Град - одна из самых серьезных грозовых опасностей для самолетов. Когда градовые камни превышают в диаметре 13 миллиметров (0,5 дюйма), самолет может быть серьезно поврежден в течение нескольких секунд. Накапливающийся на земле град также может быть опасен для приземляющихся самолетов. Пшеница, кукуруза, соя и табак являются наиболее чувствительными культурами к повреждению градом. Град - одна из самых дорогих опасностей Канады. Град на протяжении всей истории был причиной дорогостоящих и смертельных событий. Один из самых ранних зарегистрированных инцидентов произошел примерно в 9 веке в Роопкунде , Уттаракханд, Индия. Самая большая по максимальной окружности и длине градина, когда-либо зарегистрированная в Соединенных Штатах, выпала в 2003 году в Авроре, штат Небраска , США.

Торнадо и водяные смерчи

В июне 2007 года на город Эли, Манитоба, обрушился торнадо F5 .

Торнадо - это сильный вращающийся столб воздуха, соприкасающийся как с поверхностью земли, так и с кучево-дождевым облаком (также известным как грозовое облако) или, в редких случаях, с основанием кучевого облака . Торнадо бывают разных размеров, но обычно имеют форму видимой воронки для конденсата , узкий конец которой касается земли и часто окружен облаком мусора и пыли . Большинство торнадо имеют скорость ветра от 40 до 110 миль в час (от 64 до 177 км / ч), имеют диаметр примерно 75 метров (246 футов) и проходят несколько километров (несколько миль), прежде чем рассеются. Некоторые развивают скорость ветра более 300 миль в час (480 км / ч), простираются более чем на 1600 метров (1 милю) в поперечнике и остаются на земле более чем на 100 километров (десятки миль).

Шкала Фудзита и Расширенная шкала Фудзиты оценивают торнадо по нанесенному ущербу. Торнадо EF0, самая слабая категория, повреждает деревья, но не причиняет значительного ущерба строениям. Торнадо EF5, самая сильная категория, срывает здания с фундамента и может деформировать большие небоскребы. Аналогичная шкала TORRO варьируется от T0 для чрезвычайно слабых торнадо до T11 для самых мощных известных торнадо. Данные доплеровского радара , фотограмметрия и образцы вихрей на земле (циклоидальные метки) также могут быть проанализированы для определения интенсивности и присвоения рейтинга.

Образование многочисленных смерчей в районе Великих озер . (Северная Америка)


Водяные смерчи имеют те же характеристики, что и торнадо, характеризующиеся спиралевидным ветровым потоком в форме воронки, который формируется над водоемами, соединяясь с большими кучево-дождевыми облаками. Водяные смерчи обычно классифицируются как формы торнадо, или, более конкретно, смерчи без сверхклеточной жидкости, которые развиваются над большими водоемами. Эти спиралевидные столбы воздуха часто возникают в тропических районах, близких к экватору , но менее распространены в районах высоких широт .

Внезапное наводнение

Внезапное наводнение, вызванное сильной грозой

Внезапное наводнение - это процесс, при котором ландшафт, особенно городская среда, подвергается быстрым наводнениям. Эти быстрые наводнения происходят быстрее и более локализованы, чем сезонные наводнения рек или площадные наводнения, и часто (хотя и не всегда) связаны с интенсивными дождями. Внезапные наводнения могут часто происходить во время медленно движущихся гроз и обычно вызваны сильными жидкими осадками, которые их сопровождают. Внезапные наводнения наиболее распространены в густонаселенной городской среде, где мало растений и водоемов, которые поглощают и удерживают лишнюю воду. Внезапное наводнение может быть опасным для небольшой инфраструктуры, такой как мосты и слабо построенные здания. Растения и посевы в сельскохозяйственных районах могут быть уничтожены и опустошены бушующей водой. Автомобили, припаркованные в пострадавших районах, также могут быть перемещены. Также может происходить эрозия почвы , что подвергает риску оползневых явлений.

Downburst

Деревья, вырванные с корнем или смещенные сильным порывом ветра в северо-западном округе Монро, штат Висконсин .

Порывные ветры могут создать множество опасностей для ландшафтов, подверженных грозам. Нисходящие порывы ветра, как правило, очень сильны, и их часто ошибочно принимают за скорость ветра, создаваемую торнадо, из-за концентрированного количества силы, создаваемой их прямогональными характеристиками. Порывные ветры могут быть опасны для нестабильных, неполных или плохо построенных инфраструктур и зданий. Сельскохозяйственные культуры и другие растения в близлежащей окружающей среде могут быть выкорчеваны и повреждены. Самолет, выполняющий взлет или посадку, может разбиться. Автомобили можно сместить под действием порывистого ветра. Нисходящие ветры обычно образуются в местах, где воздушные системы высокого давления нисходящих потоков начинают опускаться и вытеснять воздушные массы под ними из-за их более высокой плотности. Когда эти нисходящие потоки достигают поверхности, они расширяются и превращаются в разрушительные прямогоризонтальные ветры.

Грозовая астма

Грозовая астма - это приступ астмы, вызванный условиями окружающей среды, непосредственно вызванными местной грозой. Во время грозы пыльцевые зерна могут впитывать влагу, а затем разлетаться на гораздо более мелкие фрагменты, которые легко разносятся ветром. В то время как более крупные зерна пыльцы обычно фильтруются волосками в носу, более мелкие фрагменты пыльцы могут проходить сквозь легкие и попадать в легкие, вызывая приступ астмы.

Меры предосторожности

Большинство гроз приходит и уходит довольно спокойно; однако любая гроза может стать сильной , и все грозы по определению представляют опасность молнии . Готовность и безопасность к грозе означает принятие мер до, во время и после грозы для сведения к минимуму травм и повреждений.

Готовность

Готовность - это меры предосторожности, которые следует соблюдать перед грозой. Некоторая готовность принимает форму общей готовности (поскольку гроза может случиться в любое время дня и года). Например, подготовка семейного плана действий на случай чрезвычайной ситуации может сэкономить драгоценное время, если шторм разразится быстро и неожиданно. Подготовка дома путем удаления мертвых или гниющих ветвей и деревьев, которые могут быть снесены сильным ветром, также может значительно снизить риск материального ущерба и травм.

Национальная служба погоды (NWS) в Соединенных Штатах рекомендует несколько мер предосторожности , которые люди должны предпринять , если грозы , которые могут произойти:

  • Знайте названия округов, городов и поселков, так как именно так описываются предупреждения.
  • Следите за прогнозами и погодными условиями и узнавайте, вероятны ли в этом районе грозы.
  • Будьте внимательны к естественным признакам приближающегося шторма.
  • Отмените или перенесите мероприятия на свежем воздухе (чтобы вас не застали на улице во время шторма).
  • Примите меры заранее, чтобы у вас было время добраться до безопасного места.
  • Зайдите внутрь солидного здания или металлического автомобиля с твердым покрытием до наступления опасной погоды.
  • Если вы слышите гром , немедленно отправляйтесь в безопасное место.
  • Избегайте открытых мест, таких как вершины холмов, полей и пляжей, и не приближайтесь к самым высоким объектам в районе во время грозы.
  • Не прячьтесь под высокими или изолированными деревьями во время грозы.
  • Если вы находитесь в лесу, держите как можно большее расстояние между вами и деревьями во время грозы.
  • Если в группе, рассредоточитесь, чтобы увеличить шансы выживших, которые могут прийти на помощь любым жертвам от удара молнии .

Безопасность

Хотя безопасность и готовность часто пересекаются, «безопасность при грозе» обычно относится к тому, что люди должны делать во время и после шторма. Американский Красный Крест рекомендует людям соблюдать следующие меры предосторожности , если шторм неизбежен или в процессе выполнения:

  • Примите меры сразу же, как только услышите гром. Молния может поразить любого, кто находится достаточно близко к буре и слышит гром.
  • Избегайте использования электроприборов, в том числе проводных телефонов. Беспроводные и беспроводные телефоны безопасны в использовании во время грозы.
  • Закройте окна и двери и держитесь подальше от них, так как при сильном ветре стекло может стать серьезной опасностью.
  • Не принимайте ванну и не принимайте душ, так как сантехника проводит электричество.
  • Если вы едете, безопасно выезжайте на проезжую часть, включите аварийную световую сигнализацию и припаркуйтесь. Оставайтесь в автомобиле и не прикасайтесь к металлу.

NWS прекратило рекомендовать «молниеносный присед» в 2008 году, поскольку он не обеспечивает значительного уровня защиты и существенно не снижает риск быть убитым или раненым от ближайшего удара молнии.

Гроза возле Куэро, штат Техас

Частые случаи

Грозы происходят во всем мире, даже в полярных регионах, с наибольшей частотой в районах тропических лесов , где они могут происходить почти ежедневно. В любой момент времени на Земле происходит около 2000 гроз. Кампала и Тороро в Уганде были упомянуты как самые грозные места на Земле, также как и Сингапур и Богор на индонезийском острове Ява . Другие города, известные частыми штормами, включают Дарвин , Каракас, Манилу и Мумбаи . Грозы связаны с различными муссонными сезонами по всему миру, и они населяют rainbands из тропических циклонов . В регионах с умеренным климатом они наиболее часты весной и летом, хотя они могут возникать вдоль или перед холодными фронтами в любое время года. Они также могут возникать в более холодной воздушной массе после прохождения холодного фронта над относительно более теплым водоемом. Грозы в полярных регионах редки из-за низких температур поверхности.

Некоторые из самых сильных гроз над Соединенными Штатами случаются на Среднем Западе и в южных штатах . Эти штормы могут вызвать сильный град и мощные торнадо. Грозы относительно редки на большей части западного побережья Соединенных Штатов , но чаще они случаются во внутренних районах, особенно в долинах Сакраменто и Сан-Хоакин в Калифорнии. Весной и летом они происходят почти ежедневно в определенных районах Скалистых гор в рамках североамериканского режима муссонов . На северо-востоке штормы имеют те же характеристики и характер, что и на Среднем Западе, но с меньшей частотой и силой. Летом грозы с воздушными массами - почти ежедневное явление над центральной и южной частями Флориды.

Энергия

Как грозы запускают в космос пучки частиц

Если известно количество воды, которая конденсируется в облаке и впоследствии выпадает из него, то можно рассчитать общую энергию грозы. Во время типичной грозы поднимается примерно 5 × 10 8 кг водяного пара, а количество энергии, выделяющейся при его конденсации, составляет 10 15 джоулей . Это того же порядка величины энергии, высвобожденной в тропическом циклоне, и больше, чем энергия, высвобожденная во время взрыва атомной бомбы в Хиросиме, Япония, в 1945 году .

Результаты монитора гамма-всплесков Ферми показывают, что гамма-лучи и частицы антивещества ( позитроны ) могут генерироваться во время сильных гроз. Предполагается, что позитроны антивещества образуются в земных гамма-вспышках (TGF). TGF - это короткие всплески, возникающие во время грозы и связанные с молнией. Потоки позитронов и электронов сталкиваются выше в атмосфере, чтобы произвести больше гамма-лучей. Ежедневно во всем мире может происходить около 500 TGF, но в большинстве случаев они остаются незамеченными.

Исследования

В более современное время грозы взяли на себя роль научного любопытства. Каждую весну охотники за штормами направляются на Великие равнины Соединенных Штатов и в канадские прерии, чтобы изучить научные аспекты штормов и торнадо с помощью видеозаписи. Радиоимпульсы, создаваемые космическими лучами, используются для изучения того, как возникают электрические заряды во время гроз. Более организованные метеорологические проекты, такие как VORTEX2, используют множество датчиков, таких как Доплер на колесах , транспортные средства с установленными автоматизированными метеорологическими станциями , метеозонды и беспилотные летательные аппараты для исследования гроз, которые, как ожидается, вызовут суровую погоду. Молния обнаруживается дистанционно с помощью датчиков, которые обнаруживают удары молнии между облаками и землей с точностью обнаружения 95 процентов и в пределах 250 метров (820 футов) от точки их возникновения.

Мифология и религия

Грозы сильно повлияли на многие ранние цивилизации. Греки считали, что это были битвы Зевса , который метал молнии, выкованные Гефестом . Некоторые племена американских индейцев связывали грозы с Громовой птицей , которая, по их мнению, была слугой Великого Духа . В скандинавской Рассмотренные гроз происходит , когда Тор отправился воевать Jötnar , с громом и молнией быть эффект от его ударов с молотка Mjolnir . Индуизм признает Индру богом дождя и грозы. Христианское учение признает, что жестокие бури - дело рук Бога. Эти идеи оставались в мейнстриме вплоть до XVIII века.

Мартин Лютер гулял, когда началась гроза, заставившая его молиться Богу о спасении и пообещав стать монахом.

Вне Земли

Грозы, о которых свидетельствуют вспышки молний , на Юпитере были обнаружены и связаны с облаками, где вода может существовать как в виде жидкости, так и в виде льда, что предполагает механизм, аналогичный земному. (Вода - это полярная молекула, которая может нести заряд, поэтому она способна создавать разделение зарядов, необходимое для возникновения молнии). Эти электрические разряды могут быть в тысячу раз мощнее, чем молния на Земле. Водные облака могут образовывать грозы, вызванные теплом, поднимающимся изнутри. Облака Венеры также могут производить молнии ; некоторые наблюдения показывают, что частота молний, ​​по крайней мере, вдвое меньше, чем на Земле.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Берджесс Д.У., Дональдсон-младший Р.Дж. и Дерочерс П.Р., 1993: Обнаружение торнадо и предупреждение с помощью радара. Торнадо: его структура, динамика, прогноз и опасности, геофизика. Monogr. , № 79, Американский геофизический союз , 203–221.
  • Корфиди, С.Ф., 1998: Прогнозирование режима и движения MCS. Препринты 19-й конф. о сильных местных бурях, Американское метеорологическое общество , Миннеаполис , Миннесота, стр. 626–629.
  • Дэвис Дж. М. (2004). «Оценки CIN и LFC, связанные с торнадическими и неторнадическими суперячейками» . Прогноз погоды . 19 (4): 714–726. Bibcode : 2004WtFor..19..714D . DOI : 10.1175 / 1520-0434 (2004) 019 <0714: eocala> 2.0.co; 2 .
  • Дэвис, Дж. М., и Р. Х. Джонс, 1993: Некоторые параметры ветра и нестабильности, связанные с сильными и сильными торнадо. Часть I: спиральность и средние значения сдвига. Торнадо: его структура, динамика, прогноз и опасности (С. Черч и др., Ред.), Геофизическая монография 79, Американский геофизический союз, 573–582.
  • Дэвид, К.Л. 1973: цель оценки вероятности сильной грозы . Препринт Восьмой конференции сильных местных штормов. Денвер , Колорадо, Американское метеорологическое общество , 223–225.
  • Doswell CA, III, Baker DV, Liles CA (2002). «Признание негативных факторов для сурового погодного потенциала: тематическое исследование». Прогноз погоды . 17 : 937–954. DOI : 10.1175 / 1520-0434 (2002) 017 <0937: ronmff> 2.0.co; 2 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  • Досуэлл, Калифорния, III, С. Дж. Вайс и Р. Х. Джонс (1993): Прогнозирование торнадо: обзор. Торнадо: его структура, динамика, прогноз и опасности (С. Черч и др., Ред.) , Geophys. Monogr. № 79, Американский геофизический союз, 557–571.
  • Джонс, Р. Х., Дж. М. Дэвис и П. В. Лефтвич, 1993: Некоторые параметры ветра и нестабильности, связанные с сильными и сильными торнадо. Часть II: Вариации сочетаний параметров ветра и неустойчивости. Торнадо: его структура, динамика, прогноз и опасности, геофизика. Монгр. , № 79, Американский геофизический союз, 583–590.
  • Эванс, Джеффри С.,: Исследование окружающей среды Деречо с использованием зондирования с близкого расстояния . NOAA.gov
  • И. В. Ирибарн и В. Л. Годсон, Атмосферная термодинамика , опубликовано издательством D. Reidel Publishing Company, Дордрехт , Нидерланды , 1973 г.
  • М.К. Яу и Р.Р. Роджерс, Краткий курс физики облаков, третье издание , опубликовано Butterworth-Heinemann, 1 января 1989 г., ISBN  9780750632157 ISBN  0-7506-3215-1

внешние ссылки