Meteorológiai esélylatolgatások
Most pedig következzen egy kis hétvégi "ciklonológia", a hõkontraszt és a baroklin instabilitás tükrében. Lehet, egyesek majd unalmasnak találják, de meteorológia iránt érdeklõdõ ember nem állhatja meg, hogy idõnként ilyen alapkérdésekkel is foglalkozzon, és következtetéseit megossza másokkal.
Nézzük elsõnek azt a jelenséget, amit én a ciklonok "vonaglásának" neveztem el. Ez a humorosnak ható kifejezés azt jelenti, hogy a elsõsorban a fejlett észak-atlanti anyaciklonok elõször egy középpontúak és igen mélyek, nagy nyomásgradienssel. Majd rövid idõ -gyakran csupán egy nap- elteltével több középpontra esnek szét, egyúttal a centrális nyomás növekszik, a nyomásgradiens és az áramlási sebesség csökken valamicskét. Majd újabb 1-2 nap múlva megint egy középpontúvá szedõdnek össze, újabb kimélyülés és növekvõ nyomásgradiens mellett.
Például:
Link
Link
Link
Link
Mi lehet ennek az oka? A hõkontraszt és a baroklin instabilitás ezt a jelenséget is szépen megmagyarázza. Kezdetben viszonylag nagy a hõkontraszt és ennek következtében a nyomásgradiens és az áramlási sebesség: ez jellemzi az "egy központú" állapotot.
A nagy áramlási sebesség a hõkontraszttal karöltve az örvényesedést segíti: megjelennek a peremciklonok. Ezek "lebonyolítják" az õket illetõ hõtranszportot, ezáltal csökken a hõkontraszt, az áramlási sebesség, és a cikloncentrumok kissé töltõdnek: "több középpontú" állapot. A hõkontraszt csökkenése "kihúzza a talajt az örvényesedés lába alól", a peremciklonok elhalnak, a légnyomási depresszió újra egy középpontúvá válik -és így tovább.
Meg kell említeni, hogy esetünkben viszonylag nem nagy a meridionális hõkontraszt. Jelentõsebb hõkontraszt esetében ugyanis nem "vonaglás", hanem polárfronti expanzió (lecseppenés), teknõképzõdés indult volna meg, tartós meridionális átrendezõdéssel.
Ez itt nem történik meg, ami nem is csoda, tekintve a csekély hõkontrasztot:
Link
Grönlandtól Észak-Afrikáig csupán 10 fokos hõkülönbség van 850 hepán.
Megjegyzendõ, hogy a poláris jet által közrezárt arktikus terület egy gigantikus, több középpontú ciklonrendszernek is tekinthetõ, mely a fentivel lényegében megegyezõ "vonaglásos" ciklusok szerint szüli a dél felé nyúló teknõket, melyek eszerint ezen óriásciklon "peremciklonjai". A "vonaglás" ciklusai pedig a Namias (szinoptikai) ciklusokkal egyeznek meg: a jet egyszer zárt, majd pedig behullámzik -és így tovább:
Link
Link
Bár a polárfront mentén különbözõ fázisban levõ szinoptikai ciklusok egymás mellett létezhetnek, mégis, vannak idõszakok, mikor a jet hemiszférikusan zártabb, illetve meanderezõbb jellegû.
Itt kérdésként felmerül, hogy "mekkora" lehet egy mérsékelt övi ciklon, azaz, milyen átmérõjû, és hogy ez mitõl függ. Alapvetõ mechanikai megfontolások miatt szinte biztosra vehetõ, hogy a létrejövõ ciklon átmérõjét legalább részben a benne cirkuláló levegõ sebessége szabja meg: kis sebesség- kis átmérõ, nagy sebesség- nagy átmérõ. Bár a ciklon rotációja nyilván nem teljesen azonos egy zsinóron megpörgetett tárgy körforgásával, azért nagy vonalakban megegyezik a két jelenség. A ciklonnál is kell kényszererõ, mely a tehetetlenségük folytán egyébként egyenes vonalban mozgó légtömegeket körpályán tartja. Ezt a kényszererõt bizonyára a légnyomásgradiensbõl származó erõ, a centrális alacsony nyomás szívóhatása képviseli. Ennek nagysága fordítottan arányos a körforgás átmérõjével (sugarával): kis átmérõ esetén nagy erõ, nagy szívóhatás szükséges a körpályán tartáshoz, és viszont. A fenti összefüggés teljesen nyilvánvaló például trópusi ciklonok esetén: ott a nagyon sebes körmozgás kis átmérõ mellett valósul meg, és tényleg: ezen örvények középpontjában igen alacsonyra száll a légnyomás.
Mérsékelt övi ciklonban ilyen roppant alacsony nyomás nem fordul elõ, így ezek átmérõje lényegesen nagyobb a trópusi ciklonokénál.
Tehát, ciklogenezisnél a kezdetben lineárisan mozgó levegõ sebessége befolyásolja a létrejövõ örvény nagyságát. Valószínûsíthetõ, hogy számít a begörbülõ lineáris áramlás-szakasz hossza is. Nagy görbület-nagy ciklon, kis görbület-kis ciklon. Azt is fel lehet tenni, hogy a görbület nagysága attól függ, mekkora területre terjed ki a baroklin instabilitás, a nagy meridionális hõkontraszt.
Fentieket végiggondolva természetesnek tûnik, hogy éppen a polárfronton, annak is fõleg az óceáni szakaszain alakulnak ki óriás méretû anyaciklonok. Itt ugyanis szinte mindig adott a nagy sebességû lineáris áramlás, és a nagy területre kiterjedõ jelentõs meridionális hõkontraszt.
Más a helyzet a polárfronti expanzió, a teknõképzõdés során másodlagosan, az anyaciklontól délre létrejövõ ciklon (pl. egy mediterrán ciklon) esetén. A gyors áramlási zónának alacsonyabb szélességek felé történõ expanziója során a polárfronti mozgási energia és a nyugatról keletre irányuló impulzus szétoszlik a kialakuló teknõ területén. Ez hipotézis csupán, de elég sok minden támogatja. Emiatt az áramlás sebessége csökken, és a dél felé nyúló hidegnyelv is szûkülö területen biztosítja csak a meridionális hõkontrasztot.
Mindez jó összhangban áll azzal a tapasztalati ténnyel, hogy minél délebbre nyúlik egy teknõ, minél alacsonyabb szélességen alakul ki benne ciklon, ez a ciklon általában annál kisebb méretû, és centrális nyomása is rendszerint magasabb az északi anyaciklonok mélyre zuhanó központi nyomásánál. S azzal is, hogy minél délebbre örvénylik a ciklon, annál lassabb a transzlációja, a nyugatról keletre való áthelyezõdése. Ennek végfázisa a hideg légörvény, mely egy helyben forog, míg teljesen fel nem töltõdik.
Ezen a ponton érintenünk kell a ciklonfejlõdés kérdését. A klasszikus meteorológia leírja a fiatal és az öreg ciklonok jellegzetességeit, de arról nem beszél, hogy ezeknek az "életszakaszoknak" határozott topográfiai elhelyezkedése van, azaz, egy bizonyos "életkorú" ciklon nem lehet tetszõleges helyen, "akárhol". Az öreg ciklonokat, hidegörvényeket mindig az alacsonyabb szélességeken találjuk! Mondhatni, a ciklonok északon születnek, és délen halnak meg. A polárfronti ciklonok "halhatatlanok", sohasem jutnak el a ciklonfejlõdés végfázisába. Északon nincsenek hideg légörvények. Azért van ez így, mert az állandó, sebes lineáris légmozgás, és a nagy hõkontraszt folytonosan "új életet lehel" az elöregedõ ciklonokba, illetve, a minduntalan elinduló szinoptikai ciklus friss légörvényei magukba olvasztják az öregebbeket.
Télen például, mikor közelebb jön térségünkhöz a polárfront, nálunk sem képesek eljutni a ciklonok a hidegörvény, illetve bárikus mocsár fázisáig. Ez csak nyáron, és az átmeneti évszakokban lehetséges, mikor a szinoptikai ciklus a meridionális fázis végén vesztegel. Ekkor nincs összeolvadás az északi friss ciklonokkal, a délre került öreg örvények végigmennek a haldoklás útján.
Nézzük elsõnek azt a jelenséget, amit én a ciklonok "vonaglásának" neveztem el. Ez a humorosnak ható kifejezés azt jelenti, hogy a elsõsorban a fejlett észak-atlanti anyaciklonok elõször egy középpontúak és igen mélyek, nagy nyomásgradienssel. Majd rövid idõ -gyakran csupán egy nap- elteltével több középpontra esnek szét, egyúttal a centrális nyomás növekszik, a nyomásgradiens és az áramlási sebesség csökken valamicskét. Majd újabb 1-2 nap múlva megint egy középpontúvá szedõdnek össze, újabb kimélyülés és növekvõ nyomásgradiens mellett.
Például:
Link
Link
Link
Link
Mi lehet ennek az oka? A hõkontraszt és a baroklin instabilitás ezt a jelenséget is szépen megmagyarázza. Kezdetben viszonylag nagy a hõkontraszt és ennek következtében a nyomásgradiens és az áramlási sebesség: ez jellemzi az "egy központú" állapotot.
A nagy áramlási sebesség a hõkontraszttal karöltve az örvényesedést segíti: megjelennek a peremciklonok. Ezek "lebonyolítják" az õket illetõ hõtranszportot, ezáltal csökken a hõkontraszt, az áramlási sebesség, és a cikloncentrumok kissé töltõdnek: "több középpontú" állapot. A hõkontraszt csökkenése "kihúzza a talajt az örvényesedés lába alól", a peremciklonok elhalnak, a légnyomási depresszió újra egy középpontúvá válik -és így tovább.
Meg kell említeni, hogy esetünkben viszonylag nem nagy a meridionális hõkontraszt. Jelentõsebb hõkontraszt esetében ugyanis nem "vonaglás", hanem polárfronti expanzió (lecseppenés), teknõképzõdés indult volna meg, tartós meridionális átrendezõdéssel.
Ez itt nem történik meg, ami nem is csoda, tekintve a csekély hõkontrasztot:
Link
Grönlandtól Észak-Afrikáig csupán 10 fokos hõkülönbség van 850 hepán.
Megjegyzendõ, hogy a poláris jet által közrezárt arktikus terület egy gigantikus, több középpontú ciklonrendszernek is tekinthetõ, mely a fentivel lényegében megegyezõ "vonaglásos" ciklusok szerint szüli a dél felé nyúló teknõket, melyek eszerint ezen óriásciklon "peremciklonjai". A "vonaglás" ciklusai pedig a Namias (szinoptikai) ciklusokkal egyeznek meg: a jet egyszer zárt, majd pedig behullámzik -és így tovább:
Link
Link
Bár a polárfront mentén különbözõ fázisban levõ szinoptikai ciklusok egymás mellett létezhetnek, mégis, vannak idõszakok, mikor a jet hemiszférikusan zártabb, illetve meanderezõbb jellegû.
Itt kérdésként felmerül, hogy "mekkora" lehet egy mérsékelt övi ciklon, azaz, milyen átmérõjû, és hogy ez mitõl függ. Alapvetõ mechanikai megfontolások miatt szinte biztosra vehetõ, hogy a létrejövõ ciklon átmérõjét legalább részben a benne cirkuláló levegõ sebessége szabja meg: kis sebesség- kis átmérõ, nagy sebesség- nagy átmérõ. Bár a ciklon rotációja nyilván nem teljesen azonos egy zsinóron megpörgetett tárgy körforgásával, azért nagy vonalakban megegyezik a két jelenség. A ciklonnál is kell kényszererõ, mely a tehetetlenségük folytán egyébként egyenes vonalban mozgó légtömegeket körpályán tartja. Ezt a kényszererõt bizonyára a légnyomásgradiensbõl származó erõ, a centrális alacsony nyomás szívóhatása képviseli. Ennek nagysága fordítottan arányos a körforgás átmérõjével (sugarával): kis átmérõ esetén nagy erõ, nagy szívóhatás szükséges a körpályán tartáshoz, és viszont. A fenti összefüggés teljesen nyilvánvaló például trópusi ciklonok esetén: ott a nagyon sebes körmozgás kis átmérõ mellett valósul meg, és tényleg: ezen örvények középpontjában igen alacsonyra száll a légnyomás.
Mérsékelt övi ciklonban ilyen roppant alacsony nyomás nem fordul elõ, így ezek átmérõje lényegesen nagyobb a trópusi ciklonokénál.
Tehát, ciklogenezisnél a kezdetben lineárisan mozgó levegõ sebessége befolyásolja a létrejövõ örvény nagyságát. Valószínûsíthetõ, hogy számít a begörbülõ lineáris áramlás-szakasz hossza is. Nagy görbület-nagy ciklon, kis görbület-kis ciklon. Azt is fel lehet tenni, hogy a görbület nagysága attól függ, mekkora területre terjed ki a baroklin instabilitás, a nagy meridionális hõkontraszt.
Fentieket végiggondolva természetesnek tûnik, hogy éppen a polárfronton, annak is fõleg az óceáni szakaszain alakulnak ki óriás méretû anyaciklonok. Itt ugyanis szinte mindig adott a nagy sebességû lineáris áramlás, és a nagy területre kiterjedõ jelentõs meridionális hõkontraszt.
Más a helyzet a polárfronti expanzió, a teknõképzõdés során másodlagosan, az anyaciklontól délre létrejövõ ciklon (pl. egy mediterrán ciklon) esetén. A gyors áramlási zónának alacsonyabb szélességek felé történõ expanziója során a polárfronti mozgási energia és a nyugatról keletre irányuló impulzus szétoszlik a kialakuló teknõ területén. Ez hipotézis csupán, de elég sok minden támogatja. Emiatt az áramlás sebessége csökken, és a dél felé nyúló hidegnyelv is szûkülö területen biztosítja csak a meridionális hõkontrasztot.
Mindez jó összhangban áll azzal a tapasztalati ténnyel, hogy minél délebbre nyúlik egy teknõ, minél alacsonyabb szélességen alakul ki benne ciklon, ez a ciklon általában annál kisebb méretû, és centrális nyomása is rendszerint magasabb az északi anyaciklonok mélyre zuhanó központi nyomásánál. S azzal is, hogy minél délebbre örvénylik a ciklon, annál lassabb a transzlációja, a nyugatról keletre való áthelyezõdése. Ennek végfázisa a hideg légörvény, mely egy helyben forog, míg teljesen fel nem töltõdik.
Ezen a ponton érintenünk kell a ciklonfejlõdés kérdését. A klasszikus meteorológia leírja a fiatal és az öreg ciklonok jellegzetességeit, de arról nem beszél, hogy ezeknek az "életszakaszoknak" határozott topográfiai elhelyezkedése van, azaz, egy bizonyos "életkorú" ciklon nem lehet tetszõleges helyen, "akárhol". Az öreg ciklonokat, hidegörvényeket mindig az alacsonyabb szélességeken találjuk! Mondhatni, a ciklonok északon születnek, és délen halnak meg. A polárfronti ciklonok "halhatatlanok", sohasem jutnak el a ciklonfejlõdés végfázisába. Északon nincsenek hideg légörvények. Azért van ez így, mert az állandó, sebes lineáris légmozgás, és a nagy hõkontraszt folytonosan "új életet lehel" az elöregedõ ciklonokba, illetve, a minduntalan elinduló szinoptikai ciklus friss légörvényei magukba olvasztják az öregebbeket.
Télen például, mikor közelebb jön térségünkhöz a polárfront, nálunk sem képesek eljutni a ciklonok a hidegörvény, illetve bárikus mocsár fázisáig. Ez csak nyáron, és az átmeneti évszakokban lehetséges, mikor a szinoptikai ciklus a meridionális fázis végén vesztegel. Ekkor nincs összeolvadás az északi friss ciklonokkal, a délre került öreg örvények végigmennek a haldoklás útján.