พายุหมุนละติจูดกลาง

ระบบความกดอากาศต่ำเคลื่อนที่ในละติจูดกลางเป็นตัวก่อให้เกิดสภาพอากาศที่สำคัญในเขตภูมิอากาศอบอุ่น โดยพัดพาเมฆ ฝน หิมะ และลมข้ามทวีปในวงจรชีวิตที่เกิดขึ้นซ้ำๆ กินเวลาไม่กี่วัน

Definition

พายุหมุนละติจูดกลางคือระบบความกดอากาศต่ำขนาดซินอปติกในเขตนอกเขตร้อนที่พัฒนาขึ้นตามแนวรอยต่อระหว่างอากาศอุ่นและอากาศเย็น โดยได้รับพลังงานจากความแตกต่างของอุณหภูมิในแนวนอนผ่านความไม่เสถียรแบบบารอคลินิก (baroclinic instability)

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมโครงสร้างและวงจรชีวิตของพายุหมุนนอกเขตร้อน แบบจำลองแนวคิดแนวปะทะคลื่นแบบนอร์เวย์และแบบสายพานลำเลียง กระบวนการเกิดพายุหมุน และความเชื่อมโยงทางพลวัตระหว่างความกดอากาศต่ำที่พื้นผิวกับคลื่นระดับบนที่ขับเคลื่อนการพัฒนาของพายุ

Core questions

• พายุหมุนละติจูดกลางก่อตัวและดำเนินไปตามวงจรชีวิตได้อย่างไร?
• แนวปะทะขั้วโลกและคลื่นระดับบนมีบทบาทอย่างไรในการพัฒนาของพายุหมุน?
• สายพานลำเลียงจัดระเบียบเมฆและหยาดน้ำฟ้าของพายุหมุนได้อย่างไร?
• เหตุใดพายุหมุนบางลูกจึงทวีกำลังขึ้นอย่างรวดเร็วรุนแรง?

Key theories

แบบจำลองพายุหมุนนอร์เวย์

Bjerknes และ Solberg อธิบายว่าพายุหมุนเป็นคลื่นที่เติบโตบนแนวปะทะขั้วโลก พัฒนาแนวปะทะอุ่นและเย็น และในที่สุดก็เกิดการอุดตัน ซึ่งเป็นกรอบวงจรชีวิตที่จัดระเบียบการวิเคราะห์สภาพอากาศทั่วโลก

การเกิดพายุหมุนแบบบารอคลินิก

พายุหมุนที่พื้นผิวจะทวีกำลังขึ้นเมื่อร่องความกดอากาศระดับบนเหนี่ยวนำให้เกิดการลู่เข้าของอากาศในระดับสูงเหนือบริเวณที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิในระดับต่ำอย่างมาก โดยเปลี่ยนพลังงานศักย์ที่มีอยู่ให้เป็นพลังงานจลน์ของพายุ

Mechanisms

พายุหมุนละติจูดกลางเริ่มต้นจากการเป็นคลื่นขนาดเล็กบนแนวปะทะที่อากาศอุ่นและอากาศเย็นมาบรรจบกัน เมื่อร่องความกดอากาศระดับบนเคลื่อนที่เข้ามา การลู่เข้าของอากาศที่อยู่เหนือร่องจะดึงมวลอากาศออกจากบริเวณเหนือความกดอากาศต่ำที่พื้นผิว ทำให้ความกดอากาศลดลง ในขณะที่สายพานลำเลียงอากาศอุ่นและเย็นจะขนส่งอากาศผ่านระบบเพื่อสร้างเมฆและแนวฝน เมื่อแนวปะทะเย็นไล่ทันแนวปะทะอุ่น พายุหมุนจะเกิดการอุดตัน (occludes) ตัดขาดจากแหล่งพลังงานและสลายตัวไป

Clinical relevance

พายุหมุนละติจูดกลางนำมาซึ่งปริมาณน้ำฝนส่วนใหญ่ในฤดูหนาว ลมพัดแรงที่สร้างความเสียหาย และพายุหิมะสู่ทวีปในเขตภูมิอากาศอบอุ่น ดังนั้น การพยากรณ์เส้นทางและความรุนแรงของพายุ รวมถึงพายุหมุนระเบิด (bomb cyclones) ที่ทวีกำลังขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงเป็นสิ่งสำคัญในการปกป้องชีวิต ทรัพย์สิน การคมนาคม และการพาณิชย์

History

แบบจำลองวงจรชีวิตของพายุหมุนละติจูดกลางถูกนำเสนอโดย Jacob Bjerknes และ Halvor Solberg จากโรงเรียนเบอร์เกนในปี 1922; งานวิจัยต่อมาได้เพิ่มพลวัตระดับบนของความไม่เสถียรแบบบารอคลินิกและคำอธิบายการไหลเวียนของอากาศแบบสายพานลำเลียง ซึ่งเป็นการปรับปรุงแต่ไม่ได้แทนที่แบบจำลองแนวคิดที่คงอยู่มาอย่างยาวนานนี้

Key figures

• Jacob Bjerknes
• Halvor Solberg
• Tor Bergeron

Seminal works

• bjerknes1922
• bluestein1993

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างพายุหมุนละติจูดกลางกับพายุเฮอร์ริเคนคืออะไร?

พายุหมุนละติจูดกลางได้รับพลังงานจากความแตกต่างของอุณหภูมิในแนวนอนและมีแนวปะทะ โดยก่อตัวในเขตภูมิอากาศอบอุ่น ในขณะที่พายุเฮอร์ริเคนเป็นระบบเขตร้อนที่มีแกนอุ่นซึ่งขับเคลื่อนด้วยความร้อนแฝงจากน้ำทะเลอุ่นและไม่มีแนวปะทะ

พายุหมุนระเบิด (bomb cyclone) คืออะไร?

พายุหมุนระเบิด หรือ บอมบ์ คือพายุหมุนละติจูดกลางที่มีความกดอากาศกลางลดลงอย่างรวดเร็วมาก โดยทั่วไปคืออย่างน้อย 24 เฮกโตปาสคาลใน 24 ชั่วโมง ซึ่งก่อให้เกิดพายุที่มีความรุนแรงผิดปกติพร้อมกับลมแรง