คลื่นระดับบนและกระแสลมกรด

ในชั้นโทรโพสเฟียร์ตอนบน แถบกระแสลมความเร็วสูงและคลื่นขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นจากกระแสลมเหล่านี้เป็นตัวกำหนดทิศทางของสภาพอากาศ โดยนำพายุบนพื้นผิวและรวมศูนย์การเคลื่อนที่ขึ้นของอากาศที่ทำให้พายุทวีความรุนแรงขึ้น

Definition

คลื่นระดับบนคือร่องความกดอากาศต่ำและสันความกดอากาศสูงของการไหลเวียนในชั้นโทรโพสเฟียร์ตอนบน และกระแสลมกรดคือแถบแคบๆ ของลมแรงที่ฝังอยู่ในคลื่นเหล่านี้ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้มีบทบาทในการควบคุมและปรับเปลี่ยนการพัฒนาระบบสภาพอากาศบนพื้นผิว

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงร่องความกดอากาศต่ำและสันความกดอากาศสูงของการไหลเวียนในชั้นโทรโพสเฟียร์ตอนบน กระแสลมกรดกึ่งเขตร้อนและกระแสลมกรดแนวปะทะขั้วโลก กระแสลมความเร็วสูงสุดเฉพาะที่ที่เรียกว่าเจ็ตสตรีค (jet streaks) และการไหลเวียนตามขวางของมัน รวมถึงวิธีการที่ลักษณะเหล่านี้ควบคุมและทำให้ระบบสภาพอากาศบนพื้นผิวทวีความรุนแรงขึ้น

Core questions

• อะไรเป็นตัวกำหนดตำแหน่งและความแรงของกระแสลมกรด?
• ร่องความกดอากาศต่ำและสันความกดอากาศสูงระดับบนมีอิทธิพลต่อระบบความกดอากาศบนพื้นผิวอย่างไร?
• การไหลเวียนรอบเจ็ตสตรีคส่งเสริมการก่อตัวของพายุได้อย่างไร?
• รูปแบบระดับบนเชื่อมโยงกับช่วงเวลาของสภาพอากาศที่ยาวนานได้อย่างไร?

Key theories

การไหลเวียนตามขวางของเจ็ตสตรีค

อากาศที่เข้าและออกจากเจ็ตสตรีคจะเสียสมดุล ทำให้เกิดการไหลเวียนในแนวดิ่งแบบสี่เซลล์ ซึ่งบริเวณที่มีอากาศยกตัวขึ้นจะส่งเสริมการพัฒนาระบบพายุหมุนบนพื้นผิวและปริมาณน้ำฝน

การควบคุมระบบบนพื้นผิวโดยกระแสลมระดับบน

หย่อมความกดอากาศต่ำบนพื้นผิวมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับและทวีความรุนแรงขึ้นใต้บริเวณที่มีการลู่เข้าของอากาศระดับบนทางตะวันออกของร่องความกดอากาศต่ำ ดังนั้นรูปแบบคลื่นในชั้นโทรโพสเฟียร์ตอนบนจึงทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมและกระตุ้นสภาพอากาศบนพื้นผิว

Mechanisms

เนื่องจากลมจีโอสทรอฟิก (geostrophic wind) เพิ่มขึ้นตามความสูงเหนือบริเวณที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิสูง กระแสลมที่เร็วที่สุดจึงรวมตัวกันเป็นกระแสลมกรดใกล้กับโทรโพพอส (tropopause) กระแสลมกรดจะพัดโค้งเป็นร่องความกดอากาศต่ำและสันความกดอากาศสูง และเมื่อกระแสลมเร่งความเร็วหรือลดความเร็วลงผ่านเจ็ตสตรีค การไหลเวียนของอากาศจะเสียสมดุลและก่อให้เกิดการไหลเวียนตามขวางที่มีบริเวณอากาศยกตัวขึ้นและจมตัวลง พายุหมุนบนพื้นผิวมีแนวโน้มที่จะพัฒนาและทวีความรุนแรงขึ้นใต้บริเวณที่มีการลู่เข้าของอากาศและอากาศยกตัวขึ้นทางตะวันออกของร่องความกดอากาศต่ำ และในบริเวณทางเข้าและทางออกของเจ็ตสตรีค

Clinical relevance

นักพยากรณ์อากาศติดตามคลื่นระดับบนและเจ็ตสตรีคเพื่อคาดการณ์ว่าพายุบนพื้นผิวจะก่อตัวและทวีความรุนแรงขึ้นที่ใด ฝนตกหนักจะเกิดขึ้นที่ใด และเมื่อใดที่สันความกดอากาศสูงจะทำให้สภาพอากาศติดขัดเป็นเวลานาน เช่น คลื่นความร้อน ความหนาวเย็นจัด หรือภัยแล้ง

History

การสังเกตการณ์สภาพอากาศในชั้นบรรยากาศตอนบนเป็นประจำหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ได้เผยให้เห็นกระแสลมกรดและคลื่นดาวเคราะห์ที่รอสบี (Rossby) ได้ระบุไว้ งานของพาลเมน (Palmen) นิวตัน (Newton) และคนอื่นๆ ได้สร้างโครงสร้างสามมิติและบทบาทควบคุมในการพัฒนาระบบพายุหมุน ซึ่งเป็นประเด็นหลักของอุตุนิยมวิทยาเชิงพลวัตแบบซินอปติกสมัยใหม่

Key figures

• Carl-Gustaf Rossby
• Erik Palmen
• Chester Newton

Seminal works

• bluestein1993
• carlson1991

Frequently asked questions

กระแสลมกรดคืออะไร?

กระแสลมกรดคือแถบแคบๆ ของลมที่แรงมากใกล้กับยอดของชั้นโทรโพสเฟียร์ ซึ่งก่อตัวขึ้นเหนือบริเวณที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิสูง โดยจะควบคุมระบบสภาพอากาศและแยกอากาศขั้วโลกที่เย็นกว่าออกจากอากาศกึ่งเขตร้อนที่อุ่นกว่า

ทำไมนักอุตุนิยมวิทยาจึงเฝ้าติดตามร่องความกดอากาศต่ำระดับบนอย่างใกล้ชิด?

ร่องความกดอากาศต่ำระดับบนสร้างการลู่เข้าของอากาศในระดับสูงทางตะวันออก ซึ่งส่งเสริมการยกตัวของอากาศและความกดอากาศบนพื้นผิวที่ลดลง ดังนั้นจึงเป็นตัวบ่งชี้ว่าพายุบนพื้นผิวมีแนวโน้มที่จะก่อตัวและทวีความรุนแรงขึ้นมากที่สุดที่ใด