Extratropical cyklon , někdy označované jako mid-latitude cyklonu , je s nízkým tlakem , přehledná-scale systém počasí , která vznikne mezi tropech lemují a polární kruh. Je spojován s frontami , to znamená zónami horizontálních gradientů teploty a rosného bodu , které se také nazývají „ baroklinové zóny “.
Extratropické cyklóny mají odlišné vlastnosti než tropické cyklóny , poháněné atmosférickou konvekcí , a polární cyklóny dále na sever. Jsou to ve skutečnosti meteorologické deprese, které denně procházejí na většině světa. Spolu s anticyklóny řídí počasí na Zemi a vytvářejí mraky , déšť , větry a bouřky .
Výraz extratropický cyklón je často zkrácen na „ cyklon “, což je nepřesné, protože druhý termín se vztahuje na mnoho typů nízkotlakých oblastí různého původu. Adjektivum extratropical znamená, že tento typ cyklónu se obvykle vyskytuje ve středních zeměpisných šířkách Země . Jsou známi různými jinými jmény: středně latitude cyklony nebo zeměpisných šířkách depresí , protože místo jejich vzniku. Máme také posttropické cyklóny , pokud jsou výsledkem extratropického přechodu , to znamená zachycení zbytků tropického cyklónu atmosférickým oběhem . Na meteorologové a veřejné zavoláme obvykle jen „deprese“ nebo „nízký tlak“.
Tyto cyklóny extratropical jsou s největší pravděpodobností baroclinic protože tvoří podél zóny s gradientem z teploty a rosného bodu . Poté se mohou stát barotropními, když se distribuce tepla kolem cyklónu stane téměř rovnoměrnou.
Extratropické cyklóny se tvoří v oblasti mezi 30 ° a 60 ° zeměpisné šířky na obou stranách rovníku , a to buď cyklogenezí nebo extratropickým přechodem. Studie mimotropických cyklony v jižní polokouli ukazuje, že mezi 30 th a 70 th paralelně , je v průměru o 37 cyklony v činnosti pro každou dobu 6 hodin. Další studie na severní polokouli naznačuje, že každou zimu je vytvořeno přibližně 234 významných extratropických cyklonů .
Extratropické cyklóny jsou kvalifikovány jako baroklinické cyklóny, protože jejich vývoj probíhá podél meteorologických front, kde dochází k významnému vertikálnímu střihu větru . To vytváří smyku nahoře nad proudem proudu, kolem kterého nacházíme oblasti poklesu a původu vzduchu. Ty jsou zodpovědné za cyklogenezi.
Ve skutečnosti jsou větry v srdci proudového proudu silnější než kolem něj. Když se pohybuje, dochází k hromadění vzduchu v oblasti, ze které se blíží, a ke ztrátě v té, kterou opouští. Na obrázku naproti tomu vidíme rozložení zón, kde se vzduch sbíhá a rozbíhá od jádra proudového paprsku. V divergenčních kvadrantech dochází ke ztrátě vzduchu v nadmořské výšce, která vytváří volání po vzduchu z nižších vrstev a generuje konvergenci na povrchu, aby se vyrovnala.
Tento proces má za následek dvě věci: pokles tlaku na povrchu , protože tam je menší množství vzdušného sloupce, a cyklonová rotace vzduchu v důsledku vychýlení Coriolisovou silou . Průchod tryskového proudu přes víceméně stacionární čelní zónu je proto iniciátorem tohoto typu meteorologické deprese.
Extratropické cyklóny budou mít různou intenzitu. Můžeme najít slabé deprese sotva 1000 hPa, které způsobí slabý vítr a málo srážek, ale také ničivé bouře. V Arktidě je průměrný tlak pro cyklóny v zimě 988 hPa a v létě 1000 hPa .
Rychlý pokles atmosférického tlaku v těchto systémech je způsoben velkými silami vyvíjenými proudem proudu. Když tlaky poklesnou o více než milibar za hodinu, takový cyklon se nazývá „ bomba “. Tyto bomby za příznivých podmínek rychle sníží tlak na méně než 980 hPa . Například k tomu dochází v blízkosti trvalých přirozených teplotních gradientů, jako je Golfský proud , které se přidávají k frontální zóně již přítomné v atmosféře.
Čím větší je divergence v horních vrstvách, tím silnější je cyklon. Tyto bomby jsou srovnatelné u moci, aby z hurikánu a nejčastěji tvoří přes severní Atlantik a severní části Tichého od poloviny listopadu do konce února.
Tyto tropické cyklóny přeměnit mimotropických cyklóny často na konci své tropické existence. Obvykle k tomu dochází mezi 30 ° a 40 ° zeměpisné šířky, když jsou zachyceny v rychlém západním oběhu v těchto zeměpisných šířkách. Během přechodu začíná cyklón vstupovat do chladnější hmoty horního vzduchu. Jeho zdroj energie pak přechází z uvolňování latentního tepla přes kondenzaci z bouřek v jeho středu do baroklinického procesu.
Nízkotlaký systém poté ztratí své horké jádro a stane se systémem studeného jádra. Během tohoto procesu se cyklón v extratropickém přechodu (v Kanadě známý jako posttropický stupeň) bude vždy tvořit nebo splynout s okolními frontami a / nebo se připojí k velkému baroklinickému systému. Velikost systému se pak zdá, že roste, ale jeho srdce slabne. Po dokončení přechodu však může bouře získat sílu díky baroklinické energii, pokud jsou příznivé podmínky prostředí. Cyklón také změní svůj tvar a postupně bude méně symetrický.
Ve výjimečných případech se extratropický cyklón může změnit na tropický cyklón, pokud zasáhne oblast oceánu teplejší vodou a nízkým vertikálním střihem větru. Hlavní sezóna této subtropické cyklogeneze je mezi zářím a říjnem, kdy je rozdíl mezi teplotou vzduchu ve výšce a teplotou povrchu moře největší. To vede k větší potenciální nestabilitě .
Nejnižší tlak extratropického cyklónu je v jeho středu. Tok větry kolem takového systému je proti směru hodinových ručiček na severní polokouli a clockwise v jižní polokouli.
Celá věc je způsobena Coriolisovou silou. Je tomu tak proto, že tlakový gradient a Coriolisova síla musí zhruba zůstat v rovnováze, aby se zabránilo tomu, že se cyklón sám zhroutí, a rovnováha mezi nimi způsobí vítr. Ta je tedy víceméně paralelní s isobary a lze ji odhadnout geostrofickým větrem.
Tlak ve středu cyklónu se bude s růstem snižovat a větry zesílí. Nejsilnější větry se obvykle vyskytují na chladné straně front a okluzi , tj. Směrem k pólům. Je to odvětví, kde je tlakový gradient maximální.
Směr otáčení větrů v těchto systémech tlačí studený vzduch k rovníku a teplý vzduch k pólům. Ve většině extratropických cyklónů má čelní oblast podobu vlny , jako na obrázku vpravo. Kvůli tomuto vzhledu na satelitních snímcích jsou extratropické cyklóny někdy na počátku svého vývoje označovány jako frontální vlna . Ve Spojených státech byl starý název takového systému „horká frontální vlna“.
Jak se zesiluje, studená přední část se pohybuje do zadní části systému a teplá přední do přední části. První se obvykle pohybuje rychleji než druhý, protože chladnější hustší vzduch snadněji tlačí teplejší vzduch ve vyšších nadmořských výškách. Když studená fronta dohání a předstihne teplou frontu, mluvíme o fázi okluze . Během druhé se depresivní systém stále pohybuje, ale začíná být pociťováno zpomalení. Poté najdeme jazyk teplého vzduchu ve výšce, mezi depresí a frontami, nazývaný uzavřená fronta nebo trowal , v závislosti na poloze na zemi nebo ve výšce. Cyklón se poté stává barotropním , to znamená stejně studenou teplotou ve všech směrech a vertikálně rozloženou. Ve středu to má za následek zvýšení tlaku a oslabení, takže systém v mnoha případech stacionární a nakonec zmizí.
Extratropické cyklóny se křiví směrem ke studenému vzduchu a zesilují se ve výškách, jejichž tloušťka někdy přesahuje 9 000 metrů. Teplota ve středu cyklónu je chladnější než okolní: je to přesně opačně než u tropického cyklónu . Proto se jim někdy říká „studená srdeční deprese“. Lze analyzovat mapy při různých úrovních tlaku, jako jsou mapy tlaku při 700 hPa (přibližně 3000 metrů nad mořem), aby bylo možné vidět charakteristiky systému studeného jádra jako funkci nadmořské výšky. Cyklonové fázové diagramy pak umožňují určit, zda je cyklón tropický, subtropický nebo extratropický.
V současné době existují dva modely cyklónových cyklů a evoluce - norský model a model Shapiro-Keyser.
Norská škola meteorologie vyvinula idealizovaný model formování, zrání a smrti depresí střední šířky během první světové války . V roce 1919 zveřejnili tito meteorologové výsledky svého výzkumu založeného téměř výlučně na pozorování povrchu a pouze několika výškových sondách. Tento koncept se postupně rozšířil do celého světa. Hlavním bodem tohoto modelu je, že tento proces je předvídatelný, jak deprese postupuje přes čelní hranici a postupně vstupuje do hmoty studeného vzduchu . Počáteční vlna se proto nachází podél části nejblíže horkému vzduchu, zatímco zralé systémy se nacházejí ve studeném vzduchu a nová přední vlna se od ní vzdaluje přední částí.
Model průtokového pásu zkoumá vztah mezi vzorem hlavních proudů vzduchu kolem nízkých středních zeměpisných šířek a atmosférickými charakteristikami, jako je proudový proud, suché průniky a hromadná cirkulace mraků. Byl vyvinut jako doplněk norského modelu, když fotografie z meteorologických satelitů umožnily sledovat trojrozměrný pohyb mraků.
S příchodem radiosond a satelitních snímků si meteorologové uvědomili, že chování nízkotlakých systémů neodpovídá přesně norskému modelu. Shapiro a Keyser navrhli variantu v roce 1990. Uvědomili si, že studená fronta se během fáze zrání oddělovala od deprese, když horní tok silně splýval . Teplota kolem druhé se homogenizovala za teplou frontou. Měkký vzduch nakonec obejde depresi v tom, čemu se říká izolace, místo konvenční okluze. Měkký povrchový vzduch v této oblasti je překonán studeným vzduchem a stává se velmi nestabilním. Konvekce se vyvíjí a tlakový gradient je velmi strmý, což vede k silnému větru.
Extratropické cyklóny se proto obecně pohybují ze západu na východ v obou hemisférách, poháněné západní cirkulací ve středních zeměpisných šířkách. Když je cirkulace čistě „ zonální “, bez severojižní složky, je cyklogeneze relativně slabá, protože fronty sotva mohou provádět svoji rotaci kolem deprese.
Na druhou stranu, když se cirkulace na vyšší úrovni posune a vytvoří žlab, který se stane jižním tokem , který se táhne ve směru sever-jih, výsledkem je pomalejší pohyb depresí na sever nebo na jih. Poté se mohou pod proudem proudu rozšířit, protože větry podél čelní oblasti mají nezbytnou severojižní složku.
Takové změny směru jsou obvykle způsobeny interakcí cyklónu s jinými nízkotlakými systémy , barometrickými žlaby , vrcholy nebo výškami . Silná stacionární výška může snadno zablokovat extratropický cyklón. Takové bloky jsou běžné a mohou z nich vyplývat tři věci:
Můžeme také vidět směs tří efektů.
Když jeden extratropický cyklón narazí na jiný (nebo jakýkoli cyklonový vír ), spojí se a stane se binárním cyklónem , ve kterém se tyto dva víry točí kolem sebe (toto se označuje jako Fujiwarův efekt ). Ve většině případů to nakonec vede ke sloučení dvou nízkotlakých systémů do jednoho. V některých případech je však výsledkem pouze změna v průběhu jednoho nebo druhého, nebo dokonce obou cyklonů. Přesný vývoj těchto interakcí závisí na faktorech, jako je velikost, síla, vzdálenost mezi dvěma cyklóny a atmosférické podmínky, které kolem nich převládají.
Extratropické cyklóny mohou přinést mírné počasí se slabým deštěm a přízemním větrem o rychlosti 15–30 km / h , ale mohou být také chladné a nebezpečné a přinést přívalové deště a větry vyšší než 119 km / h (někdy v Evropě nesprávně pojmenované hurikány ).
V extratropických cyklónech je oblast srážek spojená s teplou frontou často rozsáhlá, protože konvektivní mraky se tvoří v pásmech před studenou frontou. Celá věc dává vzhled plachty, když sledujeme oblačnost na povrchové mapě . V dospělosti je oblast zvaná čárka , vzhledem k tvaru oblačnosti, na severozápadním okraji nížiny. Může to být místo silných srážek deště nebo sněhu a dokonce i bouřek .
Tyto systémy mají tendenci cestovat předvídatelnou cestou a mírnou rychlostí. Předpověď počasí nejprve použila diagnostické techniky zděděné od norské školy . Nyní matematické numerické modely předpovědi počasí pomáhají zpřesnit výsledky.
Náhlý vývoj extratropických cyklónů může nastat náhle. Například bouře z roku 1987 na bretonském pobřeží a ve Velké Británii snížila tlak na 953 hPa a poskytla rekordní větry 220 km / h. Zabili 19 lidí, pokáceli 15 milionů stromů, poškodili budovy a způsobili škody odhadované na 1,2 miliardy GBP .
Tyto sněhové bouře a vánice se paralyzují velkých ploch. Například 4. března 1971 napadlo přes východní Kanadu a severovýchod USA více než 40 cm sněhu doprovázeného silným větrem a vánicí (vysoký sněhový pluh). Jen v oblasti Montrealu zemřelo 17 lidí, přerušené vodiče přenosu elektřiny připravily určité sektory o energii až na 10 dní a vítr vane rychlostí 110 km / h tlačil sněhové břehy do druhého patra domů. Zimní bouře mohou také způsobit mrznoucí déšť, který způsobuje značné problémy.
Extratropický přechodAčkoli většina tropických cyklónů, které se promění v extratropické cyklóny, se rychle rozptýlí nebo jsou pohlceny jiným meteorologickým systémem, stále mohou působit větry typu bouře-hurikán . Například v roce 1954 , hurikán Hazel, stává extratropical přes Severní Karolíně , vstoupil pevninu a pohyboval směrem k Great Lakes . Zachovala si sílu bouře kategorie 3 a způsobila rozsáhlé škody až do jižního Ontaria . 1962 Columbus Day bouře , která vznikla ze zbytků Typhoon Freda , způsobilo obrovské škody v Oregonu a Washington státu , přinejmenším stejná jako kategorie 3 bouře. V roce 2005 , hurikán Wilma začal ztrácet jeho tropické vlastnosti, neboť přinesl síly 3 větry (poté se stal extratropickým a byl klasifikován jako bouře kategorie 1).
Je třeba se bát nejen větrů těchto bouří. Jsou nasyceni vlhkostí svým tropickým původem a způsobí přívalové deště. Zbytky hurikánů jako Floyd, Hugo a Katrina zanechaly ve svém průchodu široké chodby s akumulací více než 100 mm . To způsobuje značné záplavy.
ProuděníV horkých oblastech depresí, i když dostatečně slabých, může být měkký vzduch destabilizován průchodem studené fronty, která přináší chladnější a sušší vzduch ve výškách. Pak vidíme vytváření linií prudkých bouřek, které mohou způsobit lokalizované ničivé větry, krupobití a přívalové deště. Když je střih větru s nadmořskou výškou silný před studenou frontou a za přítomnosti silného proudového proudu, je dokonce možné vytvořit tornádo . Jedno z nejvhodnějších míst pro toto druhé je na amerických Great Plains . Ve skutečnosti vítr sestupující ze Skalistých hor , orientovaný na sever-jih, podporuje destabilizaci tím, že přináší velmi suchý vzduch, aby se setkal s vlhčí hmotou přicházející z Mexického zálivu . Tomu se říká tvorba suché linie .