Sju spektakulära väderhändelser och vad som orsakar dem

Sju spektakulära väderhändelser och vad som orsakar dem

Vädret kan tyckas som att det skapar veckor av tråkig, gråregn. Men det kan också sätta på en verkligt sensationell - och ofta dödlig - show. Men vad förklarar dessa explosiva händelser?

Jordens atmosfär drivs av uppvärmning från solen. Vädret är atmosfärens reaktion på det ojämna mönstret av värmeenergi som den tar emot. Synligt och ultraviolett ljus värmer jorden under dagen, starkare vid låga breddgrader, men jorden avger en nästan exakt lika stor mängd infraröd strålning i alla riktningar.

I genomsnitt mottar jorden 340 W m-2 från solen. Ungefär en tredjedel av denna energi är spridda rakt tillbaka in i rymden av moln och is på ytan. Den återstående energin, ungefär lika mycket som att placera en liten radiator varje 2m i en gitter som täcker jordens yta och löper dem kontinuerligt, absorberas av ytan och atmosfären.

Men solens makt är inriktad på dagens sida och i synnerhet nära ekvatorn. I genomsnitt atmosfären och ytan absorbera över 300 W m-2 i troperna men mindre än 100 W m-2 i polarregionerna. Jordens yta vid ekvatorn är vänd mot solens ljus, men i en stor vinkel mot den nära polerna där samma kraft faller över en större yta.

väder 1 11 22 Solen: där allt börjar NASA / Goddard / SDO / flickr, CC BY

Jordens temperatur visar inte extrema variationer, varierande med mindre än 50 ° C mellan ekvator och höga breddgrader, mycket mindre än på en kropp som månen. Detta beror på att atmosfären (och i något mindre utsträckning oceanerna) transporterar värme från varmare till kallare områden. Atmosfäriska värmetransporttoppar vid ca 5 PW (5 petaWatt eller 5 × 1015 W). För sammanhanget, största kärnkraftverket har en kapacitet på 8 GW (8 × 109 W) och den totala effekten som förbrukas i alla former av människor idag är beräknad att vara 18 TW (1.8 × 1013 W), över 250 gånger mindre.

Denna stora strömförsörjning är vad som driver värmemotorn för jordens atmosfär och hav, och de resulterande rörelserna av varm luft till svalare områden. Längs resan omvandlas energi till många andra former och jordens rotation har ett djupt inflytande på formen som vädret tar, speciellt vid mellersta breddgrader. Här ändras primära medel för värmetransport från den longitudinellt symmetriska övervridningen Hadley celler till vågliknande rörelser, vars yttre manifestation är våra välkända hög- och lågtrycksväder.

väder 2 11 22Jetström cirrus. LPI / NASA http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/clouds/slide_2.html

Jet strömmar är mycket smala band (några km djupa och kanske 100km breda) av snabbflyttande luft som cirklar jorden och bildar sig på gränsen för varmare och kallare luftmassor vid ca 10 km höjd. I kärnan i en strålström kan vindar nå 200 km hr-1 och en fantastisk 656 km hr-1 har spelats in över de yttre hebriderna i december 1967. Placeringen av dessa fokuserade vindar är avgörande för planering av flygplan och smart användning är anledningen till att det är snabbare att flyga från väst till öst än omvänd resa.

Den strålström som mest påverkar vårt väder är den norra polära strålströmmen som slingrar på en varierande väg och styr vägen för väderleksystemen runt om i världen som potentiellt leder till en rad stormar och översvämningar. När jetströmmen kurvor söderut kommer den kalla polära luften att sänkas ner, när den kurvor mot norr kan varm luft och avvikande väder resultera.

väder 3 11 22 Orkan Katrina vid toppintensitet i Mexikanska golfen på 28 August 2005. NASA http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=74693

Tropiska cykloner, Mer känd som orkaner i Amerika och tyfoner i Fjärran Östern, är massivt destruktiva väderhändelser som vid lägre breddgrader börjar som svagare, lågtrycksväder. Tropiska cykloner bildar sig över mycket varma hav, typiskt på sensommaren och hösten i varje halvklot. När de intensifieras blir de drivna av latent energiutsläpp från vattenånga, som kondenserar för att bilda de höga stormmoln.

Vindhastigheter över 200 km h-1 har spelats upp i mitten av en storm, men förödelse orsakas främst av översvämningar som en följd av överskott i havets ythöjd och det intensiva nederbördet. Den genomsnittliga brittiska årliga nederbörden kan falla under mindre än två timmar från molnen runt stormens öga.

1970 Bhola-cyklon var en av de värsta naturkatastroferna hela tiden och dödade en halv miljon människor i Bangladesh och västra Bengal till stor del som en följd av en sådan översvämning, men den var långt ifrån den mäktigaste tropiska cyklonen, en relativt måttlig Kategori 3. De starkaste, Kategori 5 stormarna inkluderar orkanen Katrina i 2005 med vindar över 280 km hr-1.

väder 4 11 22http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Occluded_mesocyclone_tornado5_-_NOAA.jpg/flickr, CC BY tromber är mindre, våldsamma virvelvindar som kan bildas under ett cumulonimbus stormmoln, en region med intensiv vertikal konvektion. Ett trattmoln bildar sig i vortexens mitt, även om de starka vindarna cirkulerar mycket längre runt den. De mest extrema vindarna är nästan 500 km hr-1, och resulterar i extrem skada längs deras väg.

Vårt Tri-state Tornado av mars 1925, hade den längsta stiglängden inspelad på över 350km och dödade 695-personer i Mississippi River Valley, USA. Det var en del av ett utbrott med en kombinerad dödsavgift för 747, men även den överskreds i april 1989 av Daulatpur-Saturia tornado i Bangladesh, när mer än 1,300-personer dog och 80,000 var hemlösa.

Damm stormar förekommer i många delar av världen och kan transportera sand och finare mineralkorn från en kontinent till en annan. I Nordafrika är dessa stormar kända som haboobs och initieras ofta av de höga vindarna i samband med åskväder. Liknande stormer uppstår i de torra delarna av Amerika och Asien. Haboobs kan nå höjder på mer än 1km, täcka tusentals km2 och varar i timmar, det upplysta dammabsorberande solljuset, värmer luften och intensifierar vindar vid stormens kant.

På jorden kommer vattendroppar att kärnas på de finare dammkornen, så småningom avlägsna dem och begränsa en storms tillväxt, men på Mars, som är mycket torrare, vissa dammstormer kan så småningom täcka planeten.

väder 5 11 22En damm djävul i Arizona. NASA http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/2005_dust_devil.html

Damm djävlar är små konvektiva vortices, synliga av det damm som de lyfter från ytan. De drivs också av värmeenergi, där en kallare atmosfär är i kontakt med en varm yta. Detta är mest vanligt i ökenliknande regioner, men de kan hända även i tempererade klimat och det finns inspelningar av "snödjur" på starkt upplysta bergsidor. På jorden kan de nå 1km höga och kanske 10 meter i diameter; På Mars har de blivit sett över ett mycket större antal storlekar, sträcker sig upp till 20km high och 200 meter över och visas i många bilder från kretsande rymdfarkoster.

väder 6 11 22Statlig gård / flickr, CC BYblixt~~POS=TRUNC är ett vanligt fenomen i jordens atmosfär, som förekommer i regioner med stark vertikal konvektion. Om 2,000 åskväder är aktiv när som helst. Luft i den snäva mitten av en blixtkanal kan kort nå 30,000 ° C, fem gånger temperaturen på solens yta. Torden ljudet kommer från den snabba expansionen av den uppvärmda luften och träd som slås sprids bokstavligen ibland som vatten i dem kokar omedelbart.

Hagel är generellt förknippad med åskväder och är också ett varmt väder, konvektivt fenomen. Människor betraktar ofta hagel som en vinterhändelse, men sen vår och sommar är den enda gången som äkta hagel inträffar i Storbritannien. När det finns starka uppdrag av luft kan hagelpelarna nå mycket stora storlekar, upp till 20cm i diameter, och kan väga nästan 1 kg. Hail stormar kan vara verkligen dödliga och tyvärr finns det register över många hundra dödsfall. Möjligen dödade den dödligaste hagelstormen mer än 230-personer och 1,600-boskap i Uttar Pradesh, norra Indien i april 1888, och det finns skrivelser om dödsfall i Warwickshire, England så långt tillbaka som maj 1411.

Om författarenAvlyssningen

lewis stephenStephen Lewis, universitetslektor i fysiska vetenskaper, det öppna universitetet. Mina forskningsintressen är i modellering av planetarisk atmosfär, i synnerhet med jämförande studier av dynamisk meteorologi och klimatprocesser på olika planeter. Detta gäller främst stora numeriska modeller av planetariska atmosfärer.

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

Relaterade Bok:

{amazonWS: searchindex = Böcker, nyckelord = 1585748579; maxresults = 1}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}