Strona głównaPytania → Wokół tornada

Wokół tornada

Pytanie

Pyta Jessica

-niestabilna budowa warstw powietrza

Odpowiedź

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski

Poniżej przedstawiam nieco zmienioną wersję hasła z 24-tomowej encyklopedii PWN, które kiedyś napisałem…

Ważna jest tu „stratyfikacja atmosfery”, pionowy rozkład temperatury (gęstości) powietrza w atmosferze ziemskiej, z pojęciem tym jest ściśle związane pojęcie „stanu równowagi statycznej atmosfery”. Pojęcie stabilności łatwo sobie wyobrazić analizując wznoszenie się w atmosferze małej objętości suchego powietrza, tzw. cząstki powietrza. Zmienia się wtedy działające na cząstkę ciśnienie atmosferyczne, jej temperatura i gęstość. Jeśli podczas ruchu w górę cząstki nie występuje wymiana ciepła z otoczeniem (przemiana adiabatyczna), to jej temperatura spada o G = 0,98 K na 100 m (tzw. „suchoadiabatyczny gradient temperatury”), odpowiednio spada też jej gęstość. Natomiast zmiany temperatury i gęstości otoczenia (powietrza atmosferycznego) kształtują się wskutek zachodzenia innych procesów: przepływu ciepła (w wyniku pochłaniania i emisji promieniowania), przewodnictwa cieplnego czy mieszania turbulencyjnego. Po przesunięciu cząstki w górę może więc wystąpić różnica między gęstością cząstki i otoczenia gdy gęstość cząstki jest mniejsza niż gęstość otoczenia ruch cząstki w górę ulega przyspieszeniu i mówimy wtedy, że atmosfera jest w stanie „równowagi chwiejnej;” gdy gęstość cząstki jest mniejsza niż temperatura otoczenia cząstka jest hamowana i atmosfera jest w stanie „równowagi stałej”; gdy natomiast gęstość cząstki jest równa temperaturze otoczenia, występuje stan „równowagi neutralnej”. Specjalny, ważny stan równowagi atmosfery dotyczy powietrza wilgotnego. Gdy we wznoszącej się cząstce powietrza dochodzi do kondensacji pary wodnej, to wydzielające się ciepło przemiany fazowej ogrzewa tę cząstkę, co powoduje, że spadek jej temperatury z wysokością jest mniejszy niż w przypadku cząstki suchej (tzw. gradient wilgotnoadiabatyczny Gw > ~0,5 K/100m). Cząstka wilgotna może więc być w stanie równowagi chwiejnej względem otoczenia, podczas gdy podobna sucha cząstka jest w stanie równowagi stałej; pierwsza wędruje w górę, co prowadzi do tworzenia chmur, ruch drugiej jest tłumiony. Taki stan atmosfery nazywamy „równowagą warunkowo-chwiejną” a atmosferze pojawiają się chmury konwekcyjne.

Na temat stabilności atmosfery można poczytać pod http://en.wikipedia.org/wiki/Air_parcel prosty wykład na temat niestabilności hydrostatycznej w atmosferze można znaleźć pod http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter6/clouds.html albo pogrzebać w wykładzie http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/home.rxml.

Pytanie: -powstawanie ulewy,

O, to trzeba sporo napisać… w skrócie: Za ulewę odpowiada silny prąd wstępujący wewnątrz chmury konwekcyjnej, o prędkości pionowej dochodzącej do 40 m/s. Podczas wnoszenia masy powietrza kondensuje w niej para wodna, a następnie wskutek zderzeń małych kropelek lub tzw. procesu Bergerona powstają cząstki opadowe. Jeżeli prędkość opadania cząstek jest mniejsza od prędkości prądu wstępującego, są one unoszone w górę. Na pewnej wysokości prędkość prądu wstępującego maleje i następuje akumulacja coraz większej ilości wody opadowej. Gdy prąd wstępujący osłabnie lub zmieni właściwości, wówczas zgromadzona woda wypada w postaci ulewy.

Pytanie: -traba powietrzna – powstawanie, powstawanie tornada jesli to mozliwe to prosze rowniez o fotki badz wykresy na dany temat.

W skrócie: Koniecznym warunkiem powstania tornada jest znacząca zmienność kierunku bądź prędkości wiatru z wysokością (silny pionowy gradient prędkości wiatru). Prąd wstępujący w komórce burzowej wywołuje w takich warunkach wir, który na skutek rozciągnięcia w pionie przez prądy wznoszące może sięgnąć powierzchni Ziemi i pojawić się tam jako tornado. Podobny mechanizm odpowiada za powstanie w wannie wiru w spływającej do kanalizacji wodzie. Warunki sprzyjające powstaniu tornada występują najczęściej w tzw. superkomórkach, chmurach burzowych Cumulonimbus o bardzo specyficznej strukturze i czasie życia od kilku godzin do dwóch-trzech dni.

Mnóstwo informacji na temat powstawania Tornada można znaleźć na stronach amerykańskiego National Severe Storm Laboratory:

http://www.nssl.noaa.gov/edu/safety/tornadoguide.html oraz w wikipedii: http://en.wikipedia.org/wiki/Tornado