Den här artikeln kommer att behandla:

I slutet av den föregående artikeln om vind visade vi vindens globala cirkulation runt jordklotet. För varje halvklot definierar den globala vindcirkulationen tre områden:

Ekvatorial- och polarregionerna är mycket specifika vad gäller väder och omfattas inte här.

Mellanlatituden styrs av Ferrelcellen. Mellanlatitudregionen ligger inklämd mellan kall/torr luft och varm/fuktig luft, vilket gör detta område till en plats där den mesta värmetransporten sker och vädersystem uppstår. Det är också här som den största delen av den mänskliga befolkningen bor globalt, och vi kommer att koncentrera oss på vädret på mellanlatituden i den här artikeln.

För norra halvklotet är den norra delen av Ferrelcellen mycket dynamisk, där mycket av vädret inträffar. Runt 60° norr finns en imaginär linje som kallas polarfronten. På båda sidor om denna linje finns det mycket olika väderförhållanden:

De två väldigt olika luftmassorna behöver blandas. Luftblandningen sker bildligt talat genom att stora fläktar trycker varm luft mot norr och kall luft mot söder. Den stora fläkten som roterar moturs representerar lågtryck på mellersta breddgraden som seglare upplever när de seglar (t.ex. när de korsar Nordatlanten från USA till Europa, eller Vendée Globe-seglare i de södra haven när de rundar Antarktis).

Den här artikeln kommer att fokusera på att förklara mekanismerna bakom dessa depressioner och hur vissa av dem intensifieras till kraftiga stormar.

Men innan vi gör det, låt oss göra en kort presentation av vad en väderfront är i nästa avsnitt.

Skissen ovan visar två olika luftmassor på båda sidor om polarfronten vid 60° nord. Meteorologiska symboler används för att enkelt identifiera vilken luftmassa som är varm och kall, och även förflyttningen av dessa luftmassor.

Den kalla luften ersätter den varma luften. Den blå triangeln pekar i frontens rörelseriktning.

Den varma luften ersätter den kalla luften. Den röda halvcirkeln pekar i frontens rörelseriktning.

En ockluderad front bildas när en snabbare kallfront kommer ikapp en långsammare varmfront, vilket gör att den varma luften lyfts från marken mellan två kallare luftmassor. Denna process leder till en blandning av luftlager och resulterar vanligtvis i komplexa vädermönster som molnbildning, ihållande regn eller till och med åskväder. Efter att den ockluderade fronten passerat stabiliseras vädret ofta och blir klarare.

En stationär front rör sig inte, som namnet antyder. Symbolerna som används är en kombination av kalla och varma fronter. För de två ovanstående fronterna finns den kalla luften på andra sidan av triangeln och den varma luften på sidan av halvcirklarna.

Som framgår av del I är depressionen/stora lågtrycket som seglare som seglar på mellersta breddgrader upplever ansvarigt för att blanda kall och varm luft vid polarfronten. Depression upplevs av seglare i samband med fallande barometertryck, vilket ofta åtföljs av nederbörd och starka vindar.

Det här avsnittet förklarar fysiken bakom bildandet av dessa lågtryck. Läsaren kan gå vidare och läsa materialet från https://pressbooks-dev.oer.hawaii.edu/atmo/chapter/chapter-13-extratropical-cyclones/

Det finns 5 steg i cyklogenesen.

Steg 1: Vid polarfronten runt 60° norr separeras kall luft i norr och varm luft i söder av en stationär front. Detta är startfasen eller jämviktsfasen.

källa: https://slcc.pressbooks.pub/

Steg 2: bildandet av en frontalvåg

En störning inträffar som rubbar denna jämvikt och trycker den kalla luften söderut och den varma luften norrut.

Steg 3: en nyutvecklad cyklon

Steg 4: Mogen cyklon, bildandet av en ockluderad front och trippelpunkt

Kallfronten möter varmfronten.

Steg 5: Dissiperingsfas

Modellen ovan beskriver vad som händer vid ytan. Luften konvergerar i mitten av lågtrycket och stiger, likt luft i en skorsten. Men den stigande luften behöver hitta gynnsamma förhållanden i atmosfärens övre del för att fortsätta stiga och sedan evakuera. Detta kan jämföras med en brand i en skorsten. Skorstenen måste hjälpa till att luften stiger, annars kommer elden att kvävas.

Vi går sedan vidare till nästa kapitel på en högre nivå för att ta reda på vilka gynnsamma förhållanden som finns för att en depression ska intensifieras och bli en kraftig storm.

För läsare på södra halvklotet kan bilderna ovan vara förvirrande, eftersom lågtryckssystem roterar medurs i den regionen. För att undvika stel nacke har vi vänt och kombinerat bilderna nedan.

På den övre nivån använder vi geopotentialhöjd snarare än isobar. De kartorna ser något annorlunda ut; dalar och åsar representerar låga och höga nivåer.

Ett dalrör syftar på lågtryck. Läsare av väderkartor känner till det allmänna lågtryckssystemet som visar en sluten cirkel av isobarer. Tråget är ett avlångt område med lägre lufttryck, utan en sluten isobarisk tryckkontur. Det kan föreställas som en dal.

Bilden ovan representerar två saker:

Bild: Trycklinjer kan föreställas som höjd på en ledkarta. Om du vandrar längs dalgången norrut går du nerför en dal och är omgiven av terräng på båda sidor.

En ås syftar på högt tryck. Åsen är ett avlångt område med högre lufttryck, utan en sluten isobar tryckkontur. Den kan föreställas som en kulle.

Bilden ovan representerar två saker:

Bild: Om du vandrar längs bergskammen söderut skulle du gå uppför ett berg med klippor på båda sidor.

Tråg och ås uppstår inte av sig själva. De uppstår bredvid varandra och på något sätt kombineras de för att bilda ett vågmönster.

Vågmönstret visar tydligt luftblandning, precis som de stora fläktarna vi nämnde i del 1.

Åsar förknippas med varm luft, högt tryck i luften och en mer stabil atmosfär. Detta tenderar att resultera i torra, rättvisa väderförhållanden under åsen.

Tråg förknippas med kallt och försämrat väder, och åsen med varmt och milt väder, som illustreras nedan.

Tråg och åsar uppstår både vid ytan och på höjden. De som är i den övre delen av atmosfären är de som driver globala vädermönster, vilket i sin tur påverkar vad som händer på marknivå.

Meteorologer är som detektiver (se TV-serien "The Rookie" 😀) och de använder mitten av atmosfären (500 mbar, eller cirka 5 kilometer upp) som plats för att hitta ledtrådar om var en storm kommer att utvecklas vid ytan. Stormar utvecklas om luften stiger, se klass 3 om moln. Så meteorologen tittar på 500 mb geopotentialkartan för områden där luften stiger. Man kan fråga sig hur en väderkarta kan indikera var luften stiger?

Luftuppgång sker där luft konvergerar, vilket i sin tur händer när luften roterar moturs på norra halvklotet. Denna rotation kallas positiv virvelbildning. Så i princip allt meteorologer behöver göra är att leta efter områden med positiv virvelbildning för att veta var stormarna kommer att utvecklas.

Mer information på Weather.gov - Grunderna i Vorticity

Vorticitet uppstår på grund av tre listade saker:

Ovanstående teori är komplex men kan delas upp i en enkel bild. Området med maximal positiv virvelbildning ligger framför tråget (det blå området nedan). Detta är riskzonen och behöver ägnas särskild uppmärksamhet. Baksidan av tråget har virvelbildning, men mindre, mindre viktigt (det orange området nedan).

Nedan visas ett exempel på en verklig geopotential på 500 mbar.

Vi har nedan, på samma karta, lagt till områdena framför djupet där stormar/sänkor kommer att uppstå.

Stormar utvecklas där luften stiger, som framgår av avsnittet ovan. Luften kommer att stiga till en viss punkt (troposfärens topp på 10 kilometers höjd, vilket är som en vägg som luften inte kan passera igenom). Luften behöver evakueras så att den vertikala uppgången av luften kan fortsätta och depressionen kan förstärkas. Så, om man tittar på den övre atmosfärsnivån (300 mbar / 9 kilometers höjd) är det den plats där meteorologen/detektiven kommer att leta efter tecken på divergerande luft som ideala förhållanden för stormar att förstärkas.

Jetstråk är där vinden är riktigt stark över 200 knop. Höger ingångs- och vänster utgångsområden för jetstråk är områden där vindar uppåt divergerar, vilket gör att luften nedanför kan stiga. Dessa två områden är markerade med rött nedan.

Mer information finns på: https://skepticalscience.com/print.php?n=1967

Om vi ​​kombinerar allt vi sett tidigare, är det här som en depression kommer att intensifieras till en kraftig storm: