Szkwał: Różnice pomiędzy wersjami
| [wersja przejrzana] | [wersja przejrzana] |
Usunięta treść Dodana treść
dodane zeglarstwo |
Nie podano opisu zmian |
||
Linia 6:
==Prędkość szkwału==
===Schemat zależny od niejednorodności podłoża===
W modelach [[numeryczna prognoza pogody|numerycznych pogody]] prognozowane są pewne średnie warunki meteorologiczne a prędkości maksymalnego [[wiatr|wiatru]] (szkwału) wyznacza się na podstawie uproszczonych parameteryzacji często na podstawie bardzo uproszczonych założeń. Dla przykładu, zakłada się, że nad wodą szkwały mają prędkość około 1.3 średniej prędkości wiatru z ostatniej godziny lub około 2.3 tej prędkości nad dużymi miastami. Innymi słowy
zakłada się, że szkwały zależą od niejednorodności podłoża:
Linia 15:
[[File:Wind tke1.gif|thumb|250px|Schematyczna reprezentacja wiatru zstępującego w warstwie granicznej powodowana przez turbulencyjną energię kinetyczną (wiry)]]
===Warstwa graniczna (metoda WGE)===
Inny schemat polega na założeniu, że cząstki powietrza na powierzchni ziemi schodzą z pewnej wysokości. Ten poglądowy mechanizm jest czasami używany w [[Meteorologia w żeglarstwie|żeglarstwie regatowym]], zwłaszcza na małych akwenach, bo schodzące szkwały zmieniają także kierunek pozwalając na wygranie wyścigu przez wykorzystanie bardzo lokalnych warunków.
Bardzo stabilne powietrze pomiędzy wyższą wysokością a powierzchnią ziemi powoduje, że możliwość schodzenia cząstek powierza z wyższych wysokości jest utrudniona, natomiast niestabilne warunki w tej warstwie powodują, że schodzenie szkwałów jest ułatwione. Prędkość szkwałów powinna, w tym przybliżeniu, zależeć od trzech składników: prędkości średniego wiatru, energii turbulencyjnej, oraz stabilności atmosfery.
<ref> Brasseur, O., 2001, Development and Application of a Physical Approach to
Linia 28:
<math> u_{\rm max} = \max \sqrt{u^2(z_p) + v^2(z_p)} </math>
dla tych wszystkicj <math> z_p </math> w warstwie granicznej, które spełniają warunek,że ich energia kinetyczna przewyższa siłę wyporu. Okazuje się, że w tym założeniu efekt niejednorodności podłoża jest niewielki i rozważane są tylko cząstki powietrza spadające z różnych wysokości w warstwie granicznej. Jest to zgodne z tym, że energia kinetyczna ruchów turbulencyjnych powyżej [[Planetarna warstwa graniczna|warstwy granicznej]], w tzw. atmosferze swobodnej, jest mała.
[[File:Tornadic supercell.jpg|thumb|350px|Schematyczna reprezentacja komórki burzowej, lini szkwałów i linia frontu. Niebieskie strzałki pokazuja na prądy zstępujące, czerwone strzałki pokazują prądy wstępujące]]
Linia 42:
<math> w_{\rm max}^2= - 2 g \int_{0}^{z_p} \frac{\Delta \theta_v(z)}{\theta_v(z)} dz + 2 g \int_{0}^{z_p} Ldz + w^2(z_p) </math>
gdzie pierwszy człon po lewej stronie odpowiada energii potencjalnej, którą można zamienić na energię kinetyczną (NAPE), drugi człon opisuje w jaki sposób krople wody spadając przyśpieszają powietrze poprzez tarcie, a trzeci człon opisuje prędkość pionowa na poziomie z którego spada cząstka. Istnieje kilka empirycznych przybliżeń upraszczających powyższe równanie. Indeks [[Energia potencjalna dostępna konwekcyjnie|CAPE]] oraz NAPE można ocenić z sondaży atmosferycznych.
<ref> Ivens, R. A. A. M.: 1987, Forecasting the maximum wind velocity in squalls.
Symp. Mesoscale Analysis and Forecasting, ESA, 685686. </ref>
Linia 58:
Można to ocenić emiprycznie w czasie regat. Szkwały można też mierzyć za pomocą bezpośrednich pomiarów prędkości wiatru. Duży dział fizyki atmosfery - turbulencja atmosferyczna w planetarnej warstwie granicznej - opisuje stabilność atmosfery.
W żeglarstwie transoceanicznym istotne są szkwały związane z komórkami burzowymi w strefie konwergencji tropikalnej czy burzach na strefach frontalnych. Globalne modele numeryczne prognoz pogody wykorzystują siatkę około 60km pomiędzy prognozowanymi punktami na Ziemi (w 2012 roku). Wobec tego pewne zjawiska podskalowe (poniżej tej siatki) nie są dobrze prognozowane przez modele globalne takie jak [[Global Forecast System|GFS]], [[Navy Operational Global Atmospheric Prediction System|NOGAPS]], czy model [[Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych|ECMWF]]. Oceny szkwałów opierają się na uproszczonych modelach półempirycznych, takich jak zależność od szorstkości podłoża. W globalnych modelach fizyka procesów w warstwie granicznej jest stosunkowo uproszczona a wiele burz nie jest bezpośrednio prognozowanych ze względu na to, że mają one skalę mniejszą niż 60km. Modele mezoskalowe takie jak WRF, RAMS, MM5 umożliwiają prognozę pogody na gęstszej siatce (np 5-15km)i są lepsze w prognozach burz niż modele globalne. Mimo to, wiele podskalowych procesów, z którymi związane są silne i szkwaliste wiatry nie jest dobrze prognozowane. Obecnie (2012) prognozy szkwałów w strefie konwergencji tropikalnej powinny się opierać nie na globalnych modelach numerycznych ale na danych satelitarnych takich jak aktywne (CloudSat) lub pasywne (skaterometria) techniki teledetekcyjne. W szczególności wysokość wierzchołków chmur konwekcyjnych może być używana do oceny wiatrów powierzchniowych w związku z relacją pomiędzy aktywnościa prądów wstępujących określających wierzchołki chmur a siłą prądów zstępujących. Przechodzenie stref frontalnych (zimny front) jest także ostrzeżeniem przed silnymi porywistymi wiatrami. W 2012 w żeglarstwie programy nawigacyjne koncentrują się na warunkach powierzchniowych. Natomiast struktura pionowa atmosfery określa możliwośc występowania szkwałów. Jednym z indeksów używanych do oceny możliwości wystapienia konwekcji jest CAPE. Jest to indeks, który wykorzystuje informacje o strukturze pionowej atmosfery.
{{przypisy|2}}
| |||