Deprese (meteorologie)

Deprese je uzavřený prostor nízkého atmosférického tlaku vzhledem k tomu okolí na stejné úrovni. Na povrchové synoptické mapě to dává systém isobarů s minimálním tlakem ve středu. Deprese lze nalézt ve výšce nebo na povrchu, v prvním případě jsou zaznamenány minimálně geopotenciálem , zatímco ve druhém je tlak upraven na hladinu moře a obecně dává hodnotu menší než 1013,25 hPa .

Minimum je často spojeno se špatným počasím, protože dynamika kolem minima předpokládá existenci stoupání proudu, které způsobují mraky a srážky . Navíc horizontální tlakový gradient kolem deprese může generovat silný vítr . Stejně jako u anticyklonů existují deprese semi-permanentní povahy, která jsou centry působení, protože mají vliv na pohyb poruch a na regionální atmosférickou cirkulaci větrů. Deprese se často prodlužují protahováním barometrického žlabu neboli thalweg dočasného rázu, ale majícího stejné účinky jako deprese s jediným rozdílem, že jejich oběh není uzavřen.

Druhy deprese

Deprese jsou obecně známé jako cyklóny a dělí se na tropický cyklón, subtropický cyklón, extratropický cyklón, polární cyklón a polární deprese.

Všechny tyto deprese jsou rozděleny do dvou typů podle zdroje jejich vývoje: tepelné a dynamické deprese.

Tyto tepelné prohlubně jsou vytvořeny s velmi místními perzistentních a vysoce zahřátím povrchu komunikuje na Zemi s vzduchu překrývající, a nikoli na dynamický pohyb atmosféry. Některé se objevují pouze s denním oteplováním a mizí v noci, ale nejdůležitější jsou trvalé usazováním v suchých nebo polosuchých kontinentálních oblastech. Tyto deprese zeslabují ve výšce a jsou překonávány vysokotlakým systémem .
Dynamické deprese jsou způsobeny samotnou atmosférickou cirkulací , nikoli oteplováním vzduchových hmot. Atmosférická cirkulace nutí určité vzdušné masy relaxovat ve vzestupném proudu a zesvětlovat se, čímž vznikají oblasti s nízkým tlakem. Tyto deprese se v nadmořské výšce prohlubují.

Část depresí vzniká z obou jevů, proto se jim říká termodynamické deprese. Některá z těchto minim, jako je ta na Islandu , jsou soustředěna v částečně až téměř stálé poloze v částech oceánů a slouží jako nízkotlaká centra . Nacházejí se tam, kde tepelná setrvačnost umožňuje vyváženou výměnu tepla s prostředím a stabilitu atmosféry po dobrou část roku.

Větrná bilance

Do docela dobré aproximace jsou síla a směr větru ovlivněny na jedné straně horizontální silou atmosférického tlaku a na druhé straně Coriolisovou silou . Síla způsobená tlakovým gradientem má pevný směr, ale Coriolisova síla je trvale v pravém úhlu k rychlosti a má tendenci odklánět vítr doprava (na severní polokouli). Směr větru se může stabilizovat pouze tehdy, když vítr již není vůbec odkloněn, to znamená, když jsou tyto dvě síly v rovnováze: síla způsobená tlakovým gradientem je pak přesně opačná než síla Coriolisova.

V rovnováze je tedy vektor rychlosti větru (který je vždy kolmý na Coriolisovu sílu) také kolmý na tlakový gradient. Toto je zákon společnosti Buys-Ballot . Síla způsobená tlakovým gradientem má pevný směr, ale Coriolisova síla je trvale v pravém úhlu k rychlosti a má tendenci odklánět vítr doprava (na severní polokouli). Vítr fouká kolem minima (místo toho, aby mířil přímo vpřed, jak by to intuice měla), v podstatě podél izobarových linií , proti směru hodinových ručiček na severní polokouli a ve směru hodinových ručiček na jižní polokouli. Jak se vítr otáčí v kruzích (jako první aproximace), jeho posun nemůže přímo vyplnit centrální prohlubeň; z tohoto důvodu je deprese relativně stabilní, a to navzdory tlakovému gradientu a posunu atmosféry, který z něj vyplývá.

V prvních několika stech metrech nad zemí třecí síla také významně působí na vítr a má tendenci vítr zpomalovat: je to síla vyvíjená v opačném směru ke směru větru. Protože Coriolisova síla je naproti tomu vždy kolmá na vítr, aby byl vítr stabilní a v rovnováze, musí tlakový gradient kompenzovat jak Coriolisovu sílu, tak třecí sílu. Proto již jeho směr nemůže být kolmý na vítr, ale musí být orientován trochu dopředu ve vztahu ke směru větru. Jinými slovy, třecí složka způsobuje, že na zemi nemůže vítr v rovnováze foukat přesně ve směru izobarových čar , ale musí být přesměrován do středu prohlubně.

Tento třecí účinek má tendenci přivádět vzduch zpět do středu prohlubně, zespodu, a tento omezený přívod vzduchu na základně může být vyvážen pouze vzestupem centrálního vzduchu podél osy prohlubně. Na v podstatě kruhovém horizontálním režimu, kterému dominuje Coriolisova síla, se poté překrývá vertikální režim, který nastavuje vzestupný vertikální pohyb ve středu atmosférické konvekční buňky .

Rozvoj deprese je potom výsledkem konkurence mezi dvěma účinky. Síly tření o zem rozptýlí energii a mají tendenci vyplňovat prohlubeň tím, že přivádějí vzduch směrem ke středu. Vzestup vzduchu ve středu je centrální motor, který může uvolnit dostatek energie, aby způsobil sací účinek, což naopak zvýrazní depresi a zrychlí celkový pohyb vzduchových hmot.

Průměrná vertikální rychlost vzdušné hmoty

Deprese je charakterizována konvergencí blízko země a divergencí ve vysoké nadmořské výšce, a tedy pohybem vzduchové hmoty nahoru, který je v mírných oblastech řádově několik centimetrů za sekundu.

Vzorce vyjadřující rychlost stoupání

Nechť U je vodorovná rychlost větru, f₀ parametr spojený s „ Coriolisovou silou “ a L velikost deprese. Definujeme Rossbyho číslo Ro takto:

{\ displaystyle Ro = {U \ nad f_ {0} L}}

V mírných zeměpisných šířkách máme s; v tropických zeměpisných šířkách bychom raději měli s. Pro depresi ve středních zeměpisných šířkách máme a co dává . Buď nadmořská výška tropopauzy . Průměrná rychlost stoupání je: ${\ displaystyle f_ {0} = 10 ^ {- 4}}$ ${\ displaystyle f_ {0} = 10 ^ {- 5}}$ ${\ displaystyle L \ přibližně 10 ^ {6} \ m}$ ${\ displaystyle U \ přibližně 10 m / s}$ ${\ displaystyle Ro \ přibližně 0,1}$ ${\ displaystyle H \ přibližně 10 ^ {4}}$

{\ displaystyle W = Ro {UH \ nad L} = {U ^ {2} H \ nad f_ {0} L ^ {2}}}

což dává mírné zeměpisné šířky. ${\ displaystyle W \ přibližně 0,01 \ m / s}$

Nyní jsme v tropických zeměpisných šířkách a považujeme to za malý tropický cyklón. Předpokládáme, že , , jsou získány: ${\ displaystyle U = 30 \ m / s}$ ${\ displaystyle L = 3 \ krát 10 ^ {5} m}$ ${\ displaystyle H = 2 \ krát 10 ^ {4} \ m}$

{\ displaystyle W = {30 \ krát 30 \ krát 2 \ krát 10 ^ {4} \ přes 10 ^ {- 5} \ krát 3 \ krát 10 ^ {5} \ krát 3 \ krát 10 ^ {5}} = 20 \ m / s}

a číslo Rossby se stává

{\ displaystyle Ro = {30 \ nad 10 ^ {- 5} \ krát 3 \ krát 10 ^ {5}} = 10}

Teoreticky by vertikální rychlost výtahu byla 20 m / s , což není příliš důvěryhodné

Teoreticky by průměrná rychlost stoupání v tropickém cyklónu mohla dosáhnout ( 20 m / s nebo více), což není příliš důvěryhodné. V praxi jsou vertikální rychlosti měřené v kumulonimbových mracích tvořících stěnu oka cyklónu obecně řádově 5 až 10 m / s .

Během silných cyklonů se však mohla vytvořit tornáda a lze předpokládat, že rychlost stoupání byla vyšší.

Je třeba poznamenat, že v mírných oblastech je rychlost vzestupu vzdušné hmoty řádově několik centimetrů za sekundu, což vylučuje její použití kluzáky, které mají rychlost pádu řádově jeden metr za sekundu. Na druhou stranu bude zcela vyloučeno létat v kluzáku v tropickém cyklónu vzhledem k extrémním jevům, ke kterým dochází. V nízkých zeměpisných šířkách však za jasného počasí vytvoří extratropický cyklón vynikající aerologické podmínky pro klouzání, a to zejména po průchodu studené fronty, protože průměrná rychlost výstupu vzduchu se stává významnou.

Vzhled a ztráta

Nástup a pohyb deprese je obvykle způsoben existencí vertikálního pohybu nahoru v bezprostřední blízkosti deprese. Stoupavý proud může být způsoben jevy v dynamice volné atmosféry, které způsobují divergenci ve středních nebo vyšších vrstvách troposféry ; tato divergence v nadmořské výšce způsobuje sání, které způsobuje, že vzduch stoupá z nižších úrovní a snižuje tlak na úrovni země.

Mezi jevy, které mohou způsobit odchylky v nadmořské výšce:

Baroklinické vlny (nazývané také čelní vlny spojené s proudem paprsků );
Proudění tepla z víru . ;
Uvolňování latentního tepla v důsledku kondenzace mraků vodní páry;
Atmosférický konvekce vytváří příliš updrafts, ale konvekční tahová síla má obecně svůj zdroj v nízkých úrovních.

Všechny tyto jevy lze v různé míře kombinovat a vzájemně se nevylučují. Existují tedy dva hlavní způsoby vzniku depresí (cyklogeneze), které závisí na místě vzniku:

Kromě 30 stupňů na sever a na jih, přičemž je důležitá Coriolisova síla, je vzduch organizován ve víceméně homogenních hmotách oddělených zónami rychlého přechodu zvanými fronty . Pod těmito stužkami se tvoří minima střední šířky v cyklu velmi dobře popsaném Norskou školou meteorologie, která zdůrazňuje vertikální pohyby.
Blíže k rovníku hraje hlavní roli konvekce ve vzduchu bez front. Nízký Coriolisův faktor slouží pouze ke koncentraci organizace bouřek.

Jak se síly způsobující prohloubení rozptýlí, konvergence povrchového toku směrem ke středu prohlubně, popsaná výše, způsobí, že se postupně naplní.

Přidružený čas

Minimum obvykle přináší špatné počasí a zataženou oblohu, jakož i všechny související meteorologické jevy, jako jsou přeháňky , bouřky , hurikány nebo bouře, protože vertikální pohyb vzduchu je vzhůru ( vzhůru ) v důsledku sbližování větrů blízko země a divergence ve výšce. Tento proces snižuje teplotu vzduchu, protože prochází adiabatickou expanzí , a nastává bod, kdy tento dosáhne hodnoty nasycení s ohledem na vlhkost obsaženou ve vzduchovém balíku. Z této úrovně dochází ke kondenzaci rostoucí části vodní páry na pozemku, která tvoří mrak. Pokud vertikální pohyb pokračuje, kapičky mraku vytvoří kapky deště nebo vločky, v závislosti na okolní teplotě.

V závislosti na stabilitě vzduchu lze získat různé typy mraků a srážek. V depresích střední šířky ( extratropické cyklóny ) existují vzduchové hmoty přicházející z rovníku a pólů podél přechodových zón nazývaných fronty . Cyklonová cirkulace, která se vyvíjí kolem prohlubně, umožňuje transport horkého vzduchu k pólům a studeného vzduchu k rovníku, v závislosti na čelním sektoru. V přední části systému je vzduch obecně stabilní, protože jde o teplý vzduch postupující nad chladnější vzduch a při kontinuálním výstupu se vytvářejí mraky stratiformního typu . Výsledkem jsou velké oblasti deště nebo nepřetržitého sněhu . V jejich horkém sektoru může být vzduch nestabilní a sebemenší pohyb nahoru je urychlen Archimédovým tahem, který způsobí přeháňky nebo bouřky . Za těmito systémy je také vzduch nestabilní, ale méně vlhký, konvekce je méně hluboká.

Na druhou stranu, v tropických cyklónech jsou mraky a srážky zcela konvektivního typu a mají velmi zvláštní organizaci v pásmech . Nejsou spojeny s frontami, a proto je povrchová teplota kolem těchto systémů obecně jednotná.

Poznámky a odkazy

Světová meteorologická organizace , „ Deprese “ , glosář meteorologie na Eumetcalu (přístup 23. srpna 2013 )
„ Deprese “ , meteorologický glosář , o Météo-France (přístup 2. července 2013 )
„ Thermal depressions “ , Glosář meteorologie , na Météo-France (přístup 19. května 2014 )
" geostrophic vítr " , glosář meteorologie , o Météo-France ,2010(zpřístupněno 2. července 2013 )
„ Definice geostrofického větru a pravidlo Buys-Ballot “ , na UVED , univerzitní pedagogická služba (konzultováno 2. července 2013 )
„ Buys-Ballot (Christophorus Henricus) “ , Pochopení předpovědi počasí na Météo-France ,2010(zpřístupněno 2. července 2013 )
„ Meze geostrofického větru: případ třecí vrstvy blízko země “ , na UVED , univerzitní pedagogická služba (konzultováno 2. července 2013 )
Sylvie Malardel, Základy meteorologie: ve škole času , Toulouse, Cépaduès ,2009, 710 s. ( ISBN 978-2-85428-851-3 a 2-85428-851-3 ) , s. 306-313
(in) Kerry Emanuel, Tropické cyklóny , 75-104 str. ( číst online ) , s. 81
(in) Black M. a kol., Vertikální pohybové charakteristiky tropických cyklonů určené vzdušnými dopplerovskými radiálními rychlostmi , sv. 54,Červenec 1996( číst online ) , s. 1888
(en) D. Bikos, J. Weaver, R. Weldon, T. Carlson a D. Vallee, „ Cyclogenesis Seen by Photos from Geostationary Satellites “ , Regional and Mesoscale Meteorology Branch , Colorado State University (přístup k červenci 2. 2013 ) [ppt]
„jak a kde Hurricanes formulář , “ O hurikánech na kanadské hurikánové centrum ,30. června 2010(zpřístupněno 5. ledna 2013 )
„ Proces kondenzace “ , na UVED , univerzitní pedagogická služba (konzultováno 2. července 2013 )
„ mraky “ , na UVED fakultní pedagogické služby (přístupné 02.7.2013 )
(in) JetStream, „ Tropical Cyclone Structure “ , Národní meteorologická služba (přístup ke dni 2. července 2013 )

Podívejte se také

Související články

externí odkazy

Autoritní záznamy :
- Knihovna Kongresu
- Gemeinsame Normdatei
Sdělení ve všeobecných slovnících nebo encyklopediích : Encyklopedie Universalis • Gran Enciclopèdia Catalana • Uložit norské leksikon
Zdroj související se sportem :
- (en) Encyclopedia of Surfing
„ Kurz univerzity v Toulouse o termodynamice atmosféry “ (konzultováno 2. července 2013 )