Khí tượng quy mô trung và thời tiết khắc nghiệt
Giữa các sóng hành tinh và xoáy của một đám mây đơn lẻ là quy mô trung, lĩnh vực của giông bão, dông tuyến, lốc xoáy và bão nhiệt đới, nơi thời tiết trở nên dữ dội nhất và gây hậu quả nghiêm trọng nhất.
Definition
Khí tượng quy mô trung và thời tiết khắc nghiệt là một nhánh của khí tượng học liên quan đến các hiện tượng ở quy mô trung, nằm giữa các hệ thống thời tiết quy mô lớn và các đám mây riêng lẻ, bao gồm các cơn bão đối lưu dữ dội gây ra thời tiết nguy hiểm.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm các hệ thống thời tiết ở quy mô trung, từ vài đến vài trăm kilômét, bao gồm giông bão thông thường và có tổ chức, siêu bão và lốc xoáy, xoáy thuận nhiệt đới, và các hoàn lưu quy mô trung khác như gió đất và gió biển, cùng gió núi-thung lũng.
Sub-topics
Core questions
- Điều gì phân biệt các hiện tượng quy mô trung với các hệ thống quy mô lớn hơn?
- Làm thế nào các cơn giông bão tổ chức thành cấu trúc đa bào, dông tuyến và siêu bão?
- Những điều kiện nào tạo ra lốc xoáy và các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt khác?
- Làm thế nào các xoáy thuận nhiệt đới hình thành, tăng cường và gây thiệt hại?
Key theories
- Tổ chức bão bởi sự thay đổi hướng và tốc độ gió theo độ cao
- Sự thay đổi hướng và tốc độ gió theo độ cao tách luồng thăng của một cơn bão khỏi luồng giáng được làm mát bằng mưa, cho phép các cấu trúc có tổ chức, tồn tại lâu dài như dông tuyến và siêu bão quay, thay vì các tế bào đơn lẻ tồn tại ngắn ngủi.
- Trao đổi nhiệt bề mặt do gió gây ra trong xoáy thuận nhiệt đới
- Các xoáy thuận nhiệt đới tăng cường thông qua một phản hồi trong đó gió bề mặt mạnh hơn làm tăng cường sự bay hơi từ đại dương ấm, cung cấp năng lượng cho đối lưu, từ đó thúc đẩy gió mạnh hơn nữa, cho đến khi bị giới hạn bởi các điều kiện môi trường.
Mechanisms
Thời tiết quy mô trung phát sinh khi sự bất ổn định, độ ẩm và lực nâng kết hợp để kích hoạt đối lưu, và khi sự thay đổi hướng và tốc độ gió theo độ cao (vertical wind shear) cùng các yếu tố quy mô lớn hơn tổ chức sự đối lưu đó thành các hệ thống tồn tại lâu hơn. Sự thay đổi hướng và tốc độ gió theo độ cao làm nghiêng và duy trì các luồng thăng, tạo ra các siêu bão có khả năng gây lốc xoáy và các dông tuyến di chuyển qua các khu vực; trên các đại dương nhiệt đới ấm áp, các phản hồi không khí-biển tổ chức đối lưu thành xoáy thuận nhiệt đới với lõi ấm quay. Các hoàn lưu quy mô trung như gió biển cũng phát sinh từ sự chênh lệch nhiệt độ cục bộ.
Clinical relevance
Thời tiết quy mô trung và khắc nghiệt tạo ra hầu hết các mối nguy hiểm khí quyển gây chết người và tốn kém nhất, bao gồm lốc xoáy, lũ quét, gió gây thiệt hại, mưa đá và bão, do đó, việc hiểu biết về chúng là nền tảng cho các cảnh báo thời tiết khắc nghiệt, lập kế hoạch khẩn cấp và bảo vệ tính mạng cũng như tài sản.
History
Khí tượng quy mô trung nổi lên như một lĩnh vực riêng biệt vào giữa thế kỷ XX với các mạng lưới quan sát dày đặc và sự ra đời của radar thời tiết; các nghiên cứu của Fujita về lốc xoáy và gió giật (downbursts), các nghiên cứu dựa trên radar về cấu trúc bão, và các lý thuyết về sự tăng cường của xoáy thuận nhiệt đới đã thiết lập sự hiểu biết hiện đại về thời tiết khắc nghiệt.
Key figures
- Tetsuya Theodore Fujita
- Robert Houze
- Kerry Emanuel
Related topics
Seminal works
- markowski2010
- houze2014
Frequently asked questions
- Quy mô trung nghĩa là gì?
- Quy mô trung đề cập đến các đặc điểm thời tiết có kích thước khoảng vài đến vài trăm kilômét và kéo dài hàng giờ, chẳng hạn như giông bão và gió biển, có kích thước trung gian giữa các hệ thống quy mô lớn như xoáy thuận và quy mô nhỏ của các đám mây riêng lẻ.
- Tại sao một số cơn giông bão lại khắc nghiệt hơn nhiều so với những cơn khác?
- Các cơn bão khắc nghiệt phát triển khi sự bất ổn định mạnh mẽ cung cấp năng lượng và sự thay đổi hướng và tốc độ gió theo độ cao tổ chức cơn bão, tách luồng thăng khỏi luồng giáng để nó có thể tồn tại và đôi khi quay, tạo ra mưa đá lớn, gió gây thiệt hại hoặc lốc xoáy.